DE10054627A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten eines von einem Rotationslaser erzeugten Lichtstrahls - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Ausrichten eines Rotationslasers an einem Rotationslasergehäuse mit einem entfernt von dem Rotationslaser angeordneten Laserempfänger und einer in dem Laserempfängergehäuse angeordneten Fernsteuerung für den Rotationslaser, in dem auf einen Laserempfänger an einem entfernten Punkt ein rotierender Laserstrahl des Rotationslasers gerichtet wird, das von dem Laserempfänger erzeugte Signal hinsichtlich seiner Lage zu einer Kalibriermarke an dem Laserempfänger zu dem Rotationslaser zurückgesandt und der Rotationslaser entsprechend mittele eines im Rotationslasergehäuse angeordneten Verstellmechanismusses in einer Lage so lange verändert wird, bis der Laserstrahl auf die Kalibriermarke trifft. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der Signale mittels Funk. Damit ist es möglich, die Ausrichtung einer Laserebene, die nicht waagerecht bzw. senkrecht ist, mit einer Person genauer und schneller als bisher durchzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines von einem Rotationslaser erzeugten Laserstrahl auf eine vorgegebene Linie bzw. eine von einem Rotationslaser erzeugten Ebene an einer vorgegebenen Fläche mit einem oder mehreren entfernt von dem Rotationslaser angeordneten Laserempfängern und einer in dem Laserempfängergehäuse angeordneten Fernsteuerung für den Rotationslaser sowie eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Rotationslasers.

Ein vollautomatischer Rotationslaser mit elektronischen Libellen wird normalerweise eingesetzt, um eine waagerechte oder senkrechte (Laser-)Ebene zu erzeugen. In Sonderfällen ist es aber wünschenswert, dass eine Laserebene verwendet wird, die nicht waagrecht bzw. senkrecht ist, sondern sich an eine vorgegebene Fläche oder Linie orientiert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn es sich um den Einbau einer Decke handelt, die parallel zu einer alten Decke verlaufen soll, wobei die alte Decke selbst nicht waagrecht ist. Weitere Anwendungen sind der Einbau einer Wand, die parallel zu einer vorhandenen Wand verlaufen soll, oder das Verlegen von Fliesen entlang einer vorgegebenen Paarlinie (parallel zu einer Wand etc.).

Um diese zu bewerkstelligen, wurde bisher der Rotationslaser an einer Stelle aufgestellt und im folgenden so gedreht bzw. geschwenkt, dass der Laserstrahl bzw. die Laserebene entlang der vorgegebenen Linie bzw. die Laserebene parallel zu der vorgegebenen Fläche verläuft. Insbesondere bei langen Strecken erweist sich das bisherige Verfahren als sehr zeitaufwendig. Außerdem ist dieser Vorgang rationell nur mit zwei Personen durchzuführen, wobei die eine Person am vom Rotationslaser entfernten Punkt Anweisungen gibt, wieweit und in welche Richtung der Laser zu drehen ist, während die zweite Person den Laser entsprechend diesen Anweisungen dreht.

Rotationslaser mit einer Fernbedienung, mit der mittels eines im Rotationslasergehäuse angeordneten Verstellmechanismus die Laserebene in einem bestimmten Bereich geschwenkt werden kann, sind bekannt. Es sind auch Rotationslaser auf dem Markt erhältlich, die über eine Infrarotfernbedienung, die in dem Laserempfängergehäuse untergebracht ist, ein- und ausgeschaltet werden können. Des weiteren gibt es auf dem Markt Rotationslaser, die ein Infrarotfernbedienung haben, mit der manuell die Laserebene (auch in zwei Achsen) eingestellt werden kann. Hier muss der Laserstrahl visuell detektiert werden. Der Anwender muss manuell selbst in den Regelkreislauf eingreifen und den Laserstrahl am entfernten Ort beobachten. Entsprechend der Abweichung des Laserstrahls von der gewünschten Position, muss der Anwender mit der Fernbedienung manuell die Laserebene bzw. den Laserstrahl so einstellen, dass der Laserstrahl parallel zur vorgegebenen Linie bzw. parallel zur vorgegebenen Fläche verläuft. In diesem Fall kann der Anwender zwar allein (eine Person) arbeiten, aber das manuelle Einstellen ist sehr langwierig und schwierig. Außerdem hängt die erzielbare Genauigkeit vom Anwender ab. Mittels diesen bekannten Rotationslasern kann die vorstehend beschriebene Arbeitsweise nicht wesentlich vereinfacht werden, da weiterhin zwei Personen zum Ausrichten der Laserebene in den vorstehend erwähnten Sonderfällen erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt in daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der der vorstehend beschriebene Vorgang schneller und genauer als bisher durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Vorrichtung des Anspruchs 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den entsprechenden rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Gemäß dem Verfahren wird das von dem Laserempfänger empfangene Signal hinsichtlich seiner Lage zu einer Kalibriermarke an dem Laserempfänger zu dem Rotationslaser zurückgesandt und der Rotationslaser entsprechend mittels eines im Rotationslasergehäuse angeordneten Verstellmechanismus in seiner Lage so lange verändert, bis der Laserstrahl auf die Kalibiermarke trifft.

Die Anpassung der Laserebene erfolgt mit Hilfe eines bekannten Laserempfängers, die eingesetzt werden, um einen Laserstrahl zu detektieren. Sie besitzen in einem Detektorfeld eine Reihe von Fotodioden, die sehr viel empfindlicher als das menschliche Auge einen Laserstrahl wahrnehmen können. Der Laserempfänger zeigt dem Anwender an, ob der Laserstrahl oberhalb einer Kalibriermarke, die im Allgemeinen als "Nullmarke" bezeichnet wird, unterhalb oder direkt auf der Kalibriermarke am Empfänger auftrifft. Zusätzlich ist in dem Laserempfängergehäuse eine Fernbedienung untergebracht, die z. B. über Funk, Infrarot, per Kabelanschluss oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens Signale zu dem Rotationslasergehäuse überträgt. Mit Hilfe dieser Fernbedienung ist es möglich, Funktionen des Lasers zu steuern. Die von dem Laserempfänger gelieferten Signale werden zu einer Auswerteelektronik übertragen, die sich entweder in dem Laserempfängergehäuse oder in dem Rotationslasergehäuse befindet. Abhängig vom Auftreffort des Laserstrahls wird ein Positionssignal erzeugt. Aus diesem wird mittels einer Auswerteelektronik die Lage in bezug zu der Kalibiermarke am Laserempfänger ermittelt und ein entsprechendes Steuersignal für den Verstellmechanismus erzeugt.

Damit ist es möglich, die Laserebene so zu beeinflussen, dass sie eine gewünschte Lage einnimmt. Es spielt dabei keine Rolle, ob es sich um eine Ebene in der Horizontalen, der Vertikalen oder dazwischen handelt. Es können eine oder zwei Achsen mittels eines derartigen Mechanismus gesteuert werden. Die Verstellung des Laserkopfes erfolgt in bekannter Art und Weise mittels in dem Rotationslasergehäuse angeordneten Stellmotoren.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens wird vor der Ausrichtung der Laserebene auf den Kalibrierpunkt des Laserempfängers die Lage des Empfängers in Bezug auf den Laserstrahl ermittelt. Diese Richtungskalibrierung ist notwendig, um die Lage des Laserempfängers in Bezug auf den Rotationslaser zu ermitteln, da beispielsweise ein Steuersignal "hoch" aus der Sicht des Laserempfängers bei falscher Lage des Rotationslasers den Laserstrahl in die entgegengesetzte Richtung nach unten führen kann. Daher ist es wichtig, vor Beginn der automatischen Ausrichtung auf die Kalibriermarke, die Richtung festzulegen. Dabei wird vorzugsweise der Laserstrahl in eine beliebige Richtung des Laserempfängers bewegt und durch die Auswerteelektronik ermittelt, welcher Richtung die Bewegung des Laserstrahls auf dem Detektorfeld des Laserempfängers entspricht. Damit werden dann für die Einstellung auf die Kalibriermarke die für die Stellmotoren in ihrer Richtung richtigen Steuersignale generiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung werden bei einer Unterbrechung des Laserstrahls, beispielsweise durch ein Baufahrzeug, für eine festgelegte Zeit keine Steuersignale an den Verstellmechanismus gesendet. Auf Grund dieser Unterbrechung werden dann vorteilhafter Weise entweder ein neuer Suchlauf gestartet, wobei durch ein entsprechendes Signal der Fernsteuerung der Rotationslaser den Laserstrahl zwischen den Endlagen hin- und herbewegt wird, mit dem Ziel, den Laserstrahl wieder auf die Kalibriermarke des Laserempfängers auszurichten, oder es wird bei einer längeren Unterbrechung durch ein markantes optisches und/oder akustisches Signal ein Fehler gemeldet. Dieses Signal muss vom Anwender abgestellt werden. Damit ist auf jeden Fall sichergestellt, dass der Rotationslaser keine unvorhersehbaren Aktionen ausführt, die zu einem falschen Ergebnis führen könnten.

Sobald der Laserstrahl auf die Kalibriermarke des Laserempfängers ausgerichtet ist, ist damit die automatische Ausrichtung beendet. Dieser Modus wird z. B. im Innenausbau beim Abhängen einer Decke usw. verwendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass der Laserstrahl ständig durch entsprechende Steuersignale auf der Kalibriermarke gehalten wird. Dazu sendet der Laserempfänger ständig über die Auswerteelektronik Steuerbefehle an den Verstellmechanismus des Rotationslasers, um sicherzustellen, dass der Laserstrahl immer - auch bei Erschütterungen des Laserempfängers oder des Rotationslasers - auf der Nullmarke des Empfängers verharrt. Dieser Modus wird beispielsweise im Zusammenhang mit einem Schnurgerüst verwendet.

Grundsätzlich ist es möglich, die Übertragung der Steuerbefehle zwischen Laserempfänger und Rotationslaser beispielsweise durch Funk, Infrarot oder Kabel zu realisieren. Die Übertragung durch Infrarot ist stark richtungsabhängig und erfordert daher eine exakte Ausrichtung des Senders (Fernbedienung) auf den Empfänger (Rotationslaser). Dadurch ergibt sich oftmals ein eingeschränkter Aktionsradius. Auch die kabelgebundene Übertragung der Steuersignale ist umständlich und unpraktikabel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden daher Signale von dem Laserempfängergehäuse zu dem Rotationslasergehäuse mittels Funk übertragen. Damit ist eine genaue Ausrichtung, wie im Falle von Infrarot auf das Rotationslasergehäuse nicht erforderlich. Vorzugsweise wird bei der Übertragung der Signale mittels Funk vor der Ausführung der Steuersignale eine Übertragungsfehlerüberprüfung durchgeführt, um die bei einer Funkübertragung auftretenden Störeinflüsse, beispielsweise durch ein Sprechfunkgerät usw., nicht auszuschließenden Störeinflüsse zu erkennen. Hierzu wird ein eigenes Übertragungsprotokoll, das die Erkennung von Übertragungsfehlern erlaubt, verwendet, so dass dem Verstellmechanismus des Rotationslasers nur dann ein Steuerbefehl zugeführt wird, wenn kein Übertragungsfehler aufgetreten ist.

Nachfolgend wird die Erfindung dann an das Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Rotationslasers und des Laserempfängers bei der automatischen Ausrichtung;

Fig. 2 die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 mit verdrehtem Laserempfängergehäuse (Richtungskalibrierung); und

Fig. 3 ein Blockdiagramm an dem das Zusammenwirken der einzelnen Einrichtungen erkennbar ist.

Fig. 1 zeigt das Rotationslasergehäuse 1 mit dem Rotationslaser 2, der eine Laserstrahlebene 3 erzeugt, die in der Figur beispielhaft waagerecht ausgerichtet ist. In der dazu senkrechten Achse ist eine Verstellung möglich, die beispielsweise in einem Bereich von ±5 Grad liegen kann. Der von dem Rotationslaser 2 ausgesandte Laserstrahl 4 trifft auf das Laserempfängergehäuse 6 mit dem Laserempfänger 5 (Fig. 3). Die Signale vom Laserempfänger werden mittels Funk zu dem Rotationslasergehäuse 1 zurückübertragen und eine entsprechende Verstellung des Laserstrahls 4 ausgelöst.

In den Fig. 2a und 2b ist das Laserempfängergehäuse 6 verschieden (entgegengesetzt) angeordnet. Um dies auszugleichen wird eine Richtungskalibrierung durchgeführt, wie sie oben und im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben ist.

Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild das Rotationslasergehäuse 1 und das Laserempfängergehäuse 6. In dem Rotationslasergehäuse 1 befindet sich der Rotationslaser 2, der mittels eines Verstellmechanismus in der Lage verstellt werden kann. Im Verstellmechanismus 7 sind noch zusätzliche Einrichtungen zugeordnet, die der Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit, dem Ein/Ausschalten des Laserstrahls und dergleichen dienen.

Der von dem Rotationslaser 2 erzeugte rotierende Laserstrahl 8 trifft auf den Laserempfänger 5, üblicherweise ein Detektorfeld mit einzelnen Dioden. Das von dem Laserempfänger 5 erzeugte Positionssignal 9 wird zu einer Auswerteelektronik 10 übertragen, die abhängig von dem Positionssignal ein entsprechendes Steuersignal für den Verstellmechanismus 7 erzeugt. Das Steuersignal 11 wird von einem Fernbedienungssender 12 per Funk zu einem Fernbedienungssender 13 übertragen. Das entsprechende Stellsignal 14 steuert den Verstellmechanismus 7. Durch entsprechende Tastatureingaben an der Fernbedienung im Laserempfängergehäuse 6 werden auf gleiche Art und Weise auch Steuersignale von dem Fernbedienungssender 12 zu dem Fernbedienungsempfänger 13 übertragen, um den Rotationslaser zu steuern.

Die Auswerteelektronik 10 ist außerdem in der Lage, eine Richtungskalibrierung zu steuern, um vor der Ausrichtung der Laserebene festzustellen, wie die Signale kodiert werden müssen, damit der Rotationslaser in die richtige Richtung bewegt wird. Dies bedeutet für den Anwender, dass es wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt, keine Rolle spielt, wie er den Laserempfänger ausrichtet. Auch die übrige Steuerung der einzelnen Funktionsabläufe werden durch die Auswerteelektronik übernommen. Dem Fernbedienungsempfänger 13 ist eine zusätzliche Auswerteelektronik 15 zugeordnet, die überprüft, ob die Funkübertragung einwandfrei war. Diese nimmt auch über die Steuersignale 16 Einfluss auf den Rotationslaser 2, wenn es sich um sonstige Funktionen wie Ein- /Ausschalten, Rotationsgeschwindigkeit oder dergleichen handelt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Ausrichten eines Rotationslasers (2) an einem Rotationslasergehäuse (1) mit einem entfernt von dem Rotationslaser angeordneten Laserempfänger (5) und einer in dem Laserempfängergehäuse (6) angeordneten Fernsteuerung für den Rotationslaser, in dem auf einen Laserempfänger an einem entfernten Punkt ein rotierender Laserstrahl des Rotationslasers gerichtet wird, das von dem Laserempfänger erzeugte Signal hinsichtlich seiner Lage zu einer Kalibriermarke an dem Laserempfänger zu dem Rotationslaser zurückgesandt und der Rotationslaser entsprechend mittels eines im Rotationslasergehäuse angeordneten Verstellmechanismus (7) in seiner Lage so lange verändert wird, bis der Laserstrahl auf die Kalibriermarke trifft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem Auftreffort des Laserstrahls ein Positionssignal erzeugt wird, mittels einer Auswerteelektronik (10) die Lage in Bezug zu der Kalibriermarke am Laserempfänger ermittelt wird, und mittels der Lage entsprechenden Steuersignalen der Verstellmechanismus betätigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausrichtung der Laserebene auf den Kalibrierpunkt des Laserempfängers die Lage des Empfängers in Bezug auf den Rotationslaser ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl in eine beliebige Richtung am Laserempfänger bewegt und durch die Auswerteelektronik ermittelt wird, welcher Richtung die Bewegung auf dem Laserempfänger entspricht.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterbrechung des Laserstrahls für eine bestimmte Zeit keine Steuersignale an den Verstellmechanismus gesendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Unterbrechung der Laserstrahl wieder auf die Kalibriermarke ausgerichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische und/oder akustische von dem Benutzer zu quittierende Fehlermeldung erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl ständig durch entsprechende Steuersignale auf der Kalibriermarke gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale von dem Laserempfängergehäuse zu dem Rotationslasergehäuse mittels Funk übertragen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausführung der Steuersignale eine Übertragungsfehlerüberprüfung durchgeführt wird.

11. Vollautomatischer Rotationslaser mit einem auf dem Rotationslasergehäuse 1 angeordneten Laserkopf (2) und einem Verstellmechanismus (7) im Rotationslasergehäuse zum Verstellen der Ebene des Rotationslasers sowie einem Laserempfänger (5) in einem Laserempfängergehäuse (6) mit zusätzlicher Fernbedienung für den Rotationslaser, gekennzeichnet durch eine mit dem Laserempfänger verbundene Auswerteelektronik (10), die elektrisch mit dem Verstellmechanismus (7) verbunden ist und in Abhängigkeit von den, vom Laserempfänger gelieferten Signalen den Verstellmechanismus betätigt.

12. Rotationslaser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Laserempfängergehäuse ein Funksender (12) und in dem Rotationslasergehäuse ein Funkempfänger (13) für die vom Laserempfängergehäuse zum Rotationslasergehäuse zu übertragenden Signale angeordnet ist.