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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Messung von Neigungswinkeln mithilfe eines Laserlichts.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Lasersysteme zum Anzeigen von Neigungswinkeln werden in verschiedenen Vermessungs- und Konstruktionsanwendungen eingesetzt. Der Laserstrahl des Winkelmessgerätes kann als Höhen-Referenz zum Beispiel auf einer Baustelle benutzt werden.
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Ist der Laserstrahlsender des Winkelmessgeräts so ausgerichtet, dass er den Laserstrahl auf einer Ebene sendet, so kann mit dem rotierenden Laserstrahl auf einem zweidimensionalen Arbeitsbereich eine Referenzebene als Höhenreferenz eingerichtet werden. Entfernt vom Winkelmessgerät aufgestellte Laserstrahldetektoren empfangen den Laserstrahl als Suchhilfe. Die Laserstrahldetektoren können z. B. auf Werkzeugen oder einer Maschine montiert sein und einen Bediener auf einer Baustelle führen oder zur Formung einer Fläche eingesetzt werden. Um die korrekte Höhe an verschiedenen Punkten des Arbeitsbereichs anzuzeigen, können die Detektoren beispielsweise auf Erdbewegungsmaschinen montiert werden.
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Ist der Neigungswinkel oder die Neigungswinkel des Laserstrahls oder der Referenzebene bekannt, z. B. in einer horizontalen oder waagerechten Ebene, so kann das Winkelmessgerät mithilfe des Lasers zur Bestimmung verschiedener Gefällearten oder zur Anpassung an oder Ausformung vorhandener landschaftlicher Gegebenheiten eingesetzt werden.
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Es ist vorstellbar, dass der Laserstrahl zur genauen Winkelmessung über eine große Entfernung auf die Referenzrichtung oder dass die Referenzebene eingestellt werden muss. Normalerweise ist es für eine Winkelmessung in einer Ebene oder einer horizontalen Richtung des Laserstrahls nötig, das Winkelmessgerät im Verhältnis zur ursprünglichen Position mit dem Laserstrahl genau horizontal oder im Falle der Anwendung eines rotierenden Lasers genau zur horizontalen Ebene auszurichten. Danach wird der Neigungswinkel mithilfe eines Schrittmotors und einem bekannten Verhältnis zwischen den einzelnen Schritten des Motors und den Neigungswinkeln auf einen gewünschten Wert eingestellt. Alternativ dazu ist es möglich, den Neigungswinkel des Lasers direkt zu messen, indem man einen Sensor direkt am Emitter anbringt, so dass dieser die Neigung des Laseremitters misst.
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Wenn dieses Verfahren auch bei einfacheren und kleineren Anwendungen realisierbar ist, so benötigt man bei vielen Anwendungen eine Genauigkeit, die mit diesem Verfahren nicht erreicht werden kann. Wird das Winkelmessgerät zur Bestimmung einer ebenen Referenzfläche zum Beispiel in einer nicht korrekten Ausgangsposition aufgestellt, so beeinflussen mit der Zeit Temperaturschwankungen die einmal eingestellten Winkel oder die Genauigkeit des Sensors ist nicht mehr ausreichend. Diese Einflüsse führen dann möglicherweise zu großen Auswirkungen von Fehlern bei der Winkelmessung, insbesondere bei großen Entfernungen.
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US 2006/0242850 A1 beschreibt einen Baulaser, der zumindest einen Nivelliersensor zur hochgenauen Ausrichtung am Schwerefeld und zumindest einen Neigungssensor zur direkten Messung eines Neigungswinkels relativ zum Schwerefeld aufweist.
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US 5 485 266 bezieht sich auf ein Laservermessungsinstrument mit einer neigbaren Laserstrahlachse und Neigungssensoren. Stationäre Neigungsdetektoren sind bereitgestellt zum Anzeigen einer horizontalen Richtung und zum Erhalten einer horizontalen Referenzebene. Außerdem sind neigende Neigungssensoren bereitgestellt, die neigbar sind in Bezug auf die stationären Neigungsdetektoren als Referenz und durch Verwenden der sich neigenden Neigungsdetektoren kann eine Referenzebene erhalten werden, die an einem willkürlichen Winkel geneigt wird. Eine Referenzebene wird erhalten durch Verwenden der stationären Neigungsdetektoren, und die sich neigenden Neigungsdetektoren sind angeordnet mit Bezug auf die stationären Neigungssensoren und die Referenzebene. Danach werden Einstellnivellierphiolen eines willkürlichen Winkels geneigt, so dass ein von einem willkürlichen Winkeleinsteller eingestellter Winkel erreicht wird und anschließend der Laserprojektor auf solch eine Art und Weise geneigt wird, dass die Einstellnivellierphiolen eines willkürlichen Winkels horizontal werden. Die sich neigenden Neigungsdetektoren sind nicht fest an der Lasereinheit befestigt, sondern auf drehbare Weise, wie beispielsweise in
5 des Dokuments gezeigt.
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US 5 713 135 bezieht sich auf ein Mehrzweck-Zimmerhandswerks-Messgerät. Das Gerät weist Fuß- und Beinbauteile auf, worin das Fußbauteil eine Röhrenlibelle zum Bestimmen einer horizontalen Position und das Beinbauteil eine Röhrenlibelle zum Bestimmen einer vertikalen Position aufweist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb wünschenswert, ein Winkelmessgerät mit sehr genauer Neigungswinkeleinstellung des Laserstrahls und mit verbessertem Handling anzubieten und so die Produktivität zu steigern.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Winkelmessgerät aus einer Lasereinheit zur Aussendung eines Laserstrahls, einem auf der Lasereinheit montierten Winkelsensor zur Bestimmung eines Winkels im Verhältnis zum Winkel des Laserstrahls, einem auf der Lasereinheit montierten Nivelliersensor, um den Neigungswinkel des Laserstrahls zu bestimmen, und einer mechanischen Einheit, um den Neigungswinkel des Laserstrahls so einzustellen, so dass der Winkelsensor einen gewünschten Winkelausgabewert berechnet. Durch die Kombination eines Höhensensors und eines Winkelsensors kann man eine höhere Genauigkeit erreichen.
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In einem weiteren Beispiel dient ein Steuergerät dazu, einen Befehl an die mechanische Einheit zu geben und den Nivellierungswinkel der Lasereinheit so einzustellen, dass der Lasersensor einen vorgegebenen Winkelausgabewert angibt, der dem Nivellierungswinkel des Laserstrahls entspricht. So erhält man den Neigungswinkelausgabewert des Winkelsensors bei flachem Nivellierungswinkel und den gewünschten Neigungswinkelausgabewert des Nivelliersensors, der auf einem gewünschten Nivellierungswinkel der Lasereinheit und dem Ausgabewert des Neigungswinkelausgabewertes des Nivelliersensors basiert.
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In einem anderen Beispiel ist mindestens ein Teil der Lasereinheit rotierbar und sendet einen Laserstrahl auf einer Ebene aus. Der Winkelausgabewert setzt sich aus zwei Ausgabewerten zusammen, wobei jeder der Ausgabewertteile einem Neigungswinkelteil entspricht und auf einer senkrecht zueinander stehenden X- und Y-Achse abgetragen wird. Das Winkelmessgerät ist mit einer visuellen Anzeige, die mit mindestens einer der Achsen verbunden ist, ausgestattet. Dementsprechend kann das Winkelmessgerät den Neigungswinkel nur mit einem Laserstrahl messen, kann aber so angepasst werden, dass sich der Laserstrahl in der Laserebene dreht und entlang der x- und der y-Achse eine in die gewünschten Richtungen geneigte Referenzebene anzeigt.
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In einem weiteren Beispiel wird das Steuergerät so eingestellt, dass man den gewünschten Winkelausgabewert erhält, indem man auf eine gespeicherte Tabelle mit einer Vielzahl von Winkelausgabewerten für den Winkelsensor und die entsprechenden Neigungswinkel des Laserstrahls zugreift. Mit der vorbereiteten Tabelle können die Berechnungen während des Betriebes verringert werden.
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In einem weiteren Beispiel wird das Steuergerät so eingestellt, dass man aufgrund einer Korrelationsfunktion den gewünschten Winkelausgabewert erhält. Diese stellt das funktionale Verhältnis zwischen Differenzen des Winkelausgabewerts des Winkelsensors und den Differenzen des Neigungswinkels des Laserstrahls dar.
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In einem weiteren Beispiel ist das Steuergerät so eingestellt, dass man die gewünschten Ausgabewerte der Neigungswinkel des Winkelsensors durch eine Interpolation der Ausgabewerte zweier Neigungswinkel erhält, die zwei in einer Tabelle festgelegten Neigungswinkeln entsprechen und die am dichtesten am gewünschten Neigungswinkel liegen. Obwohl die Tabelle nicht unbedingt alle möglichen Neigungswinkel und die entsprechenden Ausgabewerte der Winkelsensoren enthält, können durch die Interpolation Neigungswinkel berechnet werden, die in der Tabelle nicht verfügbar sind.
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In einem weiteren Beispiel ist ein Temperatursensor vorhanden, um die Umgebungstemperatur am Winkelmessgerät zu messen und einen Befehl zur Neukalibrierung des Nullwinkels zu senden, falls der Temperaturwechsel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dementsprechend wird das Winkelmessgerät zur Vermeidung extremer Abweichungen der Nivellierungswinkel und damit der Laserebene durch Temperaturschwankungen neu kalibriert.
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In einem weiteren Beispiel ist ein Positionssensor vorhanden um eine Position des Winkelmessgeräts zu ermitteln und ein Alarmsignal auszugeben, falls die Änderung in der Position einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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In einem weiteren Beispiel ist ein Nivelliersensorausgabewert als der den Nullwinkel definierenden Nivellierausgabewert definiert, unter der Bedingung, dass die Laserebene flach ist.
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In einem weiteren Beispiel für die Neukalibrierung des Null-Winkels während des Betriebes wird das Steuergerät so eingestellt, dass ein Befehl an die mechanische Einheit gesendet wird, den Neigungswinkel der Lasereinheit so einzustellen, dass der Sensor den Ausgabewert, der den Nullwinkel definiert, und danach einen Befehl an die mechanische Einheit sendet, den Laser wieder in die Position einzustellen, in der der Winkelsensor den gewünschten Ausgabewert angibt.
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In einem weiteren Beispiel ist das Steuergerät so eingestellt, dass es in einem internen Speicher eine Tabelle mit einer Vielzahl von Winkelausgabewerten aufzeichnet, die den bekannten externen Neigungswinkeln entsprechen, z. B. für die ursprüngliche Aufzeichnung und diese später als Referenzwerte während des Betriebs benutzt.
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In einem weiteren Beispiel ist ein Steuergerät angepasst, das eine Vielzahl von Ausgabewerten speichert, die bekannten externen Winkelkoordinaten auf der x- und der y-Achse bekannter Winkelwerte entsprechen.
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In einem weiteren Beispiel ist im Winkelsensor ein Schwerkraftsensor integriert.
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In einem weiteren Beispiel umfasst der Winkelsensor außerdem einen Detektor für die Position einer Blase in einer Flüssigkeit.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Verfahren der Winkelmessung durch die Aussendung eines Laserstrahls von der Lasereinheit. So erhält man den Neigungswinkelausgabewert des auf die Lasereinheit aufmontierten Winkelsensors. Dieser Nivellierungswinkel entspricht einem Nivellierungswinkel des Laserstrahls im Verhältnis zum Neigungswinkel und zeigt den Neigungswinkel des Laserstrahls mithilfe einer aufmontierten Lasereinheit an. Der Neigungswinkel des Laserstrahls wird durch die mechanische Einheilt in der Form eingestellt, dass der Neigungswinkel den gewünschten Ausgabewert berechnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es z. B. möglich, mit einem verfügbaren Programm die nötigen Befehle zur Datenbearbeitung zu geben, das heißt die nötigen Winkelmessverfahren durchzuführen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung wird ein computerlesbares Medium mit dem Programm zur Verfügung gestellt.
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Ein Computerprogramm könnte dieses computerlesbare Medium enthalten.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung wird ein optisches Instrument mit dem Winkelmessgerät zur Verfügung gestellt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden unter weiteren Ansprüchen angeführt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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zeigt Elemente eines Winkelmessgeräts aus einer Ausgestaltung der Erfindung.
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zeigt Funktionen eines Verfahrens zur Winkelmessung aus einer Ausgestaltung der Erfindung.
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zeigt Elemente des Winkelmessgerätes aus einer Ausgestaltung der Erfindung, und zwar die Aussendung eines rotierenden Laserstrahls auf einer Referenzebene.
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zeigt Funktionen eines Verfahrens zur Winkelmessung aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vor allem die während des regulären Verfahrens ausgeführten Funktionen zur Angabe einer Neigung.
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zeigt Funktionen zur Winkelmessung gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, und zwar Beispiele zur Berechnung von Winkeldifferenzen für die Kalibrierung des Neigungswinkelsensors.
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, und zeigen Beispiele von Tabellen mit Winkelwerten und Winkelausgabewerten aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, so z. B. die Einstellung des Neigungswinkelsensors zur Berechnung eines bestimmten Ausgabewertes.
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zeigt Funktionen eines Winkelmessungsverfahrens aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vor allem die Funktionen zur Speicherung einer Tabelle mit den Winkelwerten und den entsprechenden Winkelausgabewerten.
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zeigt Funktionen eines Winkelmessungsverfahrens aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vor allem die Funktionen zur Neukalibrierung des Gerätes nach einer Temperaturänderung.
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zeigt Funktionen eines Verfahrens der Winkelmessung aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vor allem die Funktionen zur Bestimmung einer Positionsänderung, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
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zeigt Elemente eines Winkelmessgeräts aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER ANWENDUNGEN
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Im Folgenden werden die Ausgestaltungen beschrieben, die sich auf die und beziehen.
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zeigt Elemente eines Winkelmessgeräts aus einer Ausgestaltung der Erfindung.
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Das Winkelmessgerät der Ausgestaltung besitzt einen Laserstrahl, der in einem bestimmten Neigungswinkel zu einem Nivellierungswinkel oder einer Referenzrichtung gesendet wird. In dieser Ausgestaltung werden zur Berechnung des Nivellierungswinkels und Neigungswinkels im Verhältnis zum Nivellierungswinkel eine Kombination aus einem Neigungswinkelsensor und einem Ebenensensor eingesetzt. In einem Beispiel kann mit einer Kombination eines Winkelsensors und eines Nivelliersensors eine höhere Genauigkeit erreicht werden. Dabei zeigt der Nivelliersensor den Nivellierungswinkel und der Winkelsensor den Neigungswinkel des Laserstrahls an, nachdem der Nivellierungswinkel angepasst wird. Danach kann die mechanische Einheit dazu dienen, die Neigungswinkel so einzustellen, dass ein einem Neigungswinkel entsprechender Winkelausgabewert erreicht wird und so den Ausgabewinkel des Winkelsensors einzustellen. Um den Nivellierungswinkel einzustellen, wird deshalb der Nivelliersensor eingesetzt, damit ein sehr genauer Neigungswinkelausgabewert eingestellt wird, z. B. mit seiner sehr genauen Neigungsanzeige des Sensors. Der Winkelausgabewert der ermittelten Neigung, die Neigungswinkel können mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, z. B. an eine sehr genaue entsprechende Winkelanzeige am Winkelsensor.
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Genauer, zeigt ein Winkelmessgerät, allgemein mit 100 bezeichnet, in das eine Lasereinheit 110 eingebaut ist, die einen Laserstrahl 111 aussendet. Ein Winkelsensor 120 ist auf der Lasereinheit montiert und berechnet einen Winkelausgabewert, der einem Neigungswinkel des Laserstrahls im Verhältnis zum Nivellierungswinkel entspricht. Ein Nivelliersensor 130 ist ebenfalls auf der Lasereinheit montiert und ermittelt den Nivellierungswinkel des Laserstrahls.
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Es steht eine mechanische Einheit 140 zur Einstellung des Neigungswinkels des Laserstrahls zur Verfügung, so dass der Winkelsensor den gewünschten Winkelausgabewert berechnet. Eine Zentraleinheit 150 ermittelt die Ausgabewerte des Winkelsensors und des Nivelliersensors und gibt die entsprechenden Befehle an die mechanische Einheit 140.
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In der dargestellten Ausgestaltung sind sowohl der Winkelsensor 120 als auch der Sensor 130 auf die Lasereinheit 110 aufmontiert, um sicherzustellen, dass die Ausgabewerte des Winkelsensors und des Sensors in festem Verhältnis zum an die Lasereinheit 110 gesendeten Laserstrahl 111 stehen.
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In vorliegender Ausgestaltung wird die Kombination des Winkelsensors 120 und des Nivelliersensors 130 dazu benutzt, den Nivellierungswinkel der Lasereinheit mit großer Genauigkeit zu bestimmen und die Nivellierungswinkel auf der Grundlage des Nivellierungssensors zu ermitteln, der vom Nivelliersensor mithilfe des Winkelsensors 120 berechnet wird. So stehen zum Beispiel die Nivelliersensoren zur Verfügung, die mit hoher Genauigkeit das Signal aussenden, das einer flachen oder horizontalen Richtung der Lasereinheit entspricht und so als Sensor 130 vorteilhaft eingesetzt werden kann.
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Außerdem stehen Winkelsensoren zur Verfügung, die mit hoher Genauigkeit Veränderungen des Ausgabewertes ermitteln. Diese entsprechen den Veränderungen des Neigungswinkels und sind daher für die Einstellung eines Neigungswinkels geeignet, der allgemein unter dem Begriff relative Veränderungen des Ausgabewertes des Neigungswinkelsensors im Verhältnis zu einer Veränderung des Neigungswinkels bekannt ist. Da Winkelsensoren möglicherweise keinen genauen Nivellierungswinkel ermitteln können, der z. B. einer absolut horizontalen Position des Laserstrahls oder der Laserebene entspricht, wird der Neigungswinkel vom Nivelliersensor 130 ermittelt und die relativen Nivellierungswinkel im Verhältnis zum Nivellierungswinkel vom Nivelliersensor werden dann auf der Grundlage des Ausgabewertes des Winkelsensors angepasst.
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Kurz gesagt, die verfügbaren Nivelliersensoren 130 berechnen einen sehr genauen Wert des Nivellierungswinkels, wobei die verfügbaren Winkelsensoren 120 eine hohe relative Genauigkeit bieten, aber eine niedrige absolute Genauigkeit. Kombiniert man einen Nivelliersensor mit einer hohen Anzeigegenauigkeit und einen Winkelsensor mit einer hohen relativen Anzeigegenauigkeit des Nivellierungswinkels des Nivelliersensors miteinander, steht ein verbessertes Winkelmessgerät mit erhöhter Genauigkeit zur Verfügung.
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Ist zum Beispiel bekannt, dass der Winkelsensor einen bekannten Ausgabewert für eine Veränderung ermittelt, z. B. Spannung, die einer bekannten Veränderung des Neigungswinkels entspricht, z. B. wenn eine funktionelle Relation oder eine Entsprechung zwischen der Veränderung des Ausgabewertes des Winkelsensors und der Veränderung des Neigungswinkels bekannt ist, wird eine genaue Einstellung des Neigungswinkels mit Hilfe der Anzeige des Winkelsensors möglich. Ein Ausgabewert des Winkelsensors steht in einer Position, in der der Nivelliersensor einen zuvor festgelegten Wert als Referenzwert ermittelt. Das Winkelmessgerät ist dann so ausgerichtet, dass der Winkelsensor einen Ausgabewert liefert und eine bestimmte gewünschte Differenz zum Ausgabewert des Winkelsensors zum Neigungswinkel berechnet, der einem Neigungswinkel des Laserstrahls im Bezug auf den Nivellierungswinkel entspricht.
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Diese Methode funktioniert besonders gut, wenn der Ausgabewert des Winkelsensors sich linear zum Neigungswinkel verändert. Trotzdem kann jedes andere funktionale Verhältnis bestehen. In diesem Fall kann ein gewünschter Neigungswinkel mit der entsprechenden Funktion in den gewünschten Ausgabewert des Nivelliersensors umgewandelt werden.
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Es folgen Beschreibungen der Beispiele für die Bauteile des Winkelmessgerätes 100, wie in gezeigt. Es sei erwähnt, dass nachfolgende Beispiele nur als solche angesehen werden sollen und die Ausgestaltung der Erfindung auf keinen Fall begrenzen.
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In folgenden Beispiel verfügt das Winkelmessgerät 100 über ein Gehäuse, das in nicht gezeigt wird. In diesem Gehäuse sind die Bauteile des Winkelmessgerätes enthalten, z. B., die Lasereinheit 110, der Winkelsensor 120, der Nivelliersensor 130, die mechanische Einheit 140 und die Zentraleinheit 150 und möglicherweise auch weitere Bauteile, z. B. einen Monitor zur Anzeige oder die Benutzereinstellung eines gewünschten Neigungswinkels des Laserstrahls, so zum Beispiel eine Anzeige und Tasten zur Einstellung des gewünschten Neigungswinkels.
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Zur Einstellung des Neigungswinkels des Laserstrahls 111, der Lasereinheit 110 und des aufmontierten Sensors 120 und des Winkelsensors 130 sollte mindestens ein drehbarer Sensor montiert sein, der Neigungswinkel dem gewünschten Neigungswinkel entsprechen und von der mechanischen Einheit 140 gesteuert werden. So könnten zum Beispiel die Lasereinheit und die Sensoren 120 und 130 drehbar auf dem oberen Gehäuseteil montiert sein und eine mechanische Vorrichtung, in nicht gezeigt, die von der mechanischen Einheit 140 angetrieben wird, neigt oder dreht die Lasereinheit und die Sensoren um den Drehpunkt. Beispiel: Die Lasereinheit bzw. der Laserstrahl sind je nach Einstellung der mechanischen Einheit 140 um +/–10 Grad oder mehr im Verhältnis zu einem Nivellierungswinkel drehbar.
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Damit der Laserstrahl 111 aus dem Gehäuse austreten kann, kann auf dem oberen Teil des Gehäuses eine durchsichtige Kuppelkonstruktion, in nicht abgebildet, eingebaut werden, durch die der Laserstrahl läuft. Die Kuppelkonstruktion des Gehäuses besteht zum Beispiel aus vier transparenten, aufrecht stehenden Glasscheiben von hoher optischer Qualität, die an den seitlichen Kanten zusammengefügt sind und im Querschnitt ein Viereck bilden. Die unteren Kanten der Scheiben können in einer Kerbe auf der oberen Kante des Gehäuses sitzen, wobei die oberen Kanten der Glasscheiben in Kerben im oberen Teil des Gehäuses sitzen. Das würde die Aussendung des Laserstrahls in alle Richtungen erlauben. Alternativ dazu sollte der Laserstrahl nur in eine Richtung gesendet werden, ist eine einzige Glasabdeckung ausreichend.
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Die Lasereinheit 110 kann jede Art von Laser aus der Vermessungstechnik benutzen, so zum Beispiel eine Lasereinheit, die einen Laserstrahl vertikal auf ein Prisma oder eine Spiegelkonstruktion abgibt, die dann den Laser in horizontale Richtung ausstrahlt, damit das Winkelmessgerät für Vermessungen im kleinen Maßstab geeignet ist. Die Lasereinheit 110 aus einem Beispiel besitzt ein Gehäuse mit mindestens einem Einbauteil, das drehbar im Gehäuse des Anzeigegerätes 100 montiert wird.
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Der Nivelliersensor 130 ist auf der Lasereinheit montiert, so dass auch über längere Zeit keine Abweichungen zur relativen Position der Lasereinheit im Bezug auf den Nivelliersensor auftreten. Analog ist der Winkelsensor 120 mindestens bis zur nächsten Kalibrierung des Nivellierungswinkels vorzugsweise fest auf der Lasereinheit montiert.
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Der Nivelliersensor 130 kann jeder herkömmliche Nivelliersensor sein, so besteht z. B. ein Lasersensor 130 aus einem Sensor, der ein Blase in einer Flüssigkeit erkennt, z. B. Infrarot-Emitter und Sensoren und Lichtdioden benutzt, um die Position einer Luftblase in einem Glasfläschchen zu erkennen. Es ist jedoch möglich, auch andere Sensoren als Nivelliersensoren einzusetzen, vorausgesetzt sie können genaue Ausgabesignale senden, die dem Nivellierungswinkel entsprechen. Soll zum Beispiel die Richtung, angezeigt in 112 und , horizontal sein, so sollte der Nivelliersensor vorzugsweise so ausgerichtet sein, dass er ein konstantes und wiederholtes Ausgabesignal abgibt, das dem Nivellierungswinkel oder der horizontalen Richtung entspricht. Der Nivelliersensor kann so ausgerichtet werden, dass er am Nivellierungswinkel ein maximales Ausgabesignal oder jedes andere vorgegebene Ausgabesignal abgibt.
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Der Winkelsensor 130 kann zum Beispiel aus einem Schwerkraftsensor bestehen, der eine Position mithilfe der Schwerkraft bestimmt. Es sollte noch darauf hingewiesen werden, dass jeder andere Sensor ebenfalls eingesetzt und als Winkelsensor 120 benutzt werden kann, vorausgesetzt er verfügt über eine ausreichende Genauigkeit bei der Einstellung des Neigungswinkels im Bezug auf einen Nivellierungswinkel. Der Winkelsensor ermittelt zum Beispiel einen Ausgabewert, der sich nach einer bekannten Funktion entsprechend eines Neigungswinkels ändert, sodass der Winkelsensor für die Einstellung des gewünschten Neigungswinkels so eingestellt werden kann, dass er einen bekannten erwünschten Ausgabewert ermittelt.
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Eine Lasereinheit kann zum Beispiel so gedreht werden, dass der Winkelsensor den gewünschten Ausgabewert ermittelt, der dem gewünschten Neigungswinkel entspricht.
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Die mechanische Einheit 140 ist in einem Beispiel auf dem Gehäuse des Winkelmessgerätes 100 montiert und besitzt einen Mechanismus, in nicht dargestellt, mit dem die Lasereinheit geneigt und der Winkelsensor und der Nivelliersensor um einen Drehpunkt gedreht werden. Beispiel: Die mechanische Einheit verfügt über einen Schrittmotor zur Rotation der Lasereinheit, wobei die einzelnen Schritte den Winkelschritten entsprechen, so dass man, wenn man die einzelnen Schritte des Schrittmotors zählt, den Neigungswinkel auf der Grundlage der entsprechenden Ausgabewerte des Winkelsensors einstellen kann. Der Schrittmotor kann die Spindel drehen und somit eine Bewegung bzw. eine Rotation der Lasereinheit um den Rotationspunkt bewirken. Während in einem Beispiel die mechanische Einheit am Gehäuse des Winkelmessgerätes 100 montiert ist und die Lasereinheit dreht, ist sie in einem anderen Beispiel auf der Lasereinheit montiert.
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Als Zentraleinheit 150 kann jede Art von CPU oder Mikrokontroller des Winkelmessgerätes benutzt werden, um auf der Grundlage der Ausgabewerte des Winkelsensors und des Nivelliersensors Befehle an die mechanische Einheit 140 zu geben. Beispiel: Die Zentraleinheit 150 liest einen Winkelausgabewert, der einem Neigungswinkel des Laserstrahls im Bezug auf den Neigungswinkel des Winkelsensors entspricht, und gibt einen Befehl an die mechanische Einheit, den Neigungswinkel des Laserstrahls so einzustellen, dass der Winkelsensor den gewünschten Ausgabewert ermittelt. Darüber hinaus gibt die Zentraleinheit an die mechanische Einheit den Befehl, den Neigungswinkel des Laserstrahls so einzustellen, dass der Nivelliersensor den Nivellierungswinkel des Laserstrahls als einen Referenzpunkt für die Funktion der mechanischen Einheit auf der Grundlage des Ausgabewerts des Winkelsensors angibt.
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Während die Zentraleinheit 150 als getrenntes Bauteil ausgeführt werden kann, das an dem Winkelsensor, den Nivelliersensor und die mechanische Einheit abgeschlossen ist, ist es in einer alternativen Ausgestaltung möglich, dass der Winkelsensor, der Nivelliersensor und die mechanische Einheit Kontrollelemente besitzen, die die Funktionen der Zentraleinheit 150 übernehmen.
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Die Zentraleinheit kann durch Programme gesteuert werden, die in einem Speicher gespeichert sind, nicht abgebildet, und die, wenn sie in die Zentraleinheit geladen werden, die oben beschriebenen Funktionen ausführen. Alternativ oder zusätzlich können Teile der Zentraleinheit und die dazugehörigen Programme teilweise oder ganz in der Hardware eingebaut sein, z. B. in Form funktionsspezifischer Schaltkreise.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung aus beschrieben.
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zeigt die Funktionen eines Verfahrens zur Winkelmessung nach Ausgestaltung der Erfindung, z. B. mit Hilfe des Winkelmessgerätes aus der , ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. zeigt Funktionen während des regulären Betriebs des Winkelmessgerätes, um den Laserstrahl in eine Richtung mit bekanntem Neigungswinkel im Bezug auf einen Nivellierungswinkel auszurichten.
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In einer ersten Funktion 200 wird ein Laserstrahl aus einer Lasereinheit gesendet, so z. B. eine Lasereinheit 110, auf der ein Winkelsensor, so zum Beispiel der Winkelsensor 120 aus und ein Nivelliersensor, so zum Beispiel der Nivelliersensor 130 aus Abb. montiert sind. Der Laserstrahl kann entweder in eine Richtung gesendet werden oder die Lasereinheit kann rotieren und somit eine Laserebene bilden.
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In Funktion 201 wird der Nivellierungswinkel des Laserstrahls mit dem Nivelliersensor angegeben. Deshalb errechnet oder definiert der Winkelsensor den Nivellierungswinkel sehr genau als Referenz für den Winkelsensor. So erhält man den gewünschten Wert des Ausgabewinkels.
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In Funktion 202 ermittelt der Winkelsensor einen Winkelausgabewert, der einem Neigungswinkel des Laserstrahls im Verhältnis zum Neigungswinkel des Laserstrahls, den der Nivelliersensor anzeigt, entspricht. Anders ausgedrückt, der Winkelsensor ermittelt einen Winkelausgabewert, der vom Ausgabewert des Winkelsensors am Nivellierungswinkel um eine Differenz entsprechend des Winkels des Laserstrahls im Verhältnis zum Nivellierungswinkel abweicht, das heißt der Unterschied wird wie zuvor schon erwähnt durch eine mathematische Funktion beschrieben.
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In der Funktion 203 wird der Neigungswinkel des Laserstrahls durch eine mechanische Einheit eingestellt, z. B. die mechanische Einheit 140, so dass der Winkelsensor einen Winkelausgabewert ermittelt, der dem gewünschten Neigungswinkel entspricht. Der Einstellungsschritt kann durchgeführt werden, indem der Neigungswinkel des Laserstrahls verändert wird und gleichzeitig die Ausgabe des Winkelsensors während der Veränderung des Winkels des Laserstrahls so lange verfolgt wird, bis der gewünschte Wert erreicht ist.
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zeigt die zur Winkelmessung ausgeführten Funktionen mit Angabe des Nivellierungswinkels mithilfe des Neigungswinkels und Einstellung des Nivellierungswinkels mithilfe des Winkelsensors auf der Grundlage eines Neigungswinkels, den der Nivelliersensor errechnet. Dies ermöglicht eine sehr genaue Einstellung des Winkels des Laserstrahls. Da der Neigungswinkel einfach durch die Einstellung des Laserstrahls einzustellen ist, bis ein gewünschter Winkelausgabewert erreicht ist, wird die einfache Winkelmessung möglich und eine allgemein hohe Produktivität erreicht.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung aus beschrieben.
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zeigt Elemente eines Winkelmessgerätes aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vor allem ein Winkelmessgerät, dass eine Referenzebene mit einem rotierenden Laser bildet. Während ein Winkelmessgerät zeigt, bei dem eine eindimensionale Einstellung des Neigungswinkels im Verhältnis zum Neigungswinkel möglich ist, z. B. eine horizontale Richtung, ist in eine duale Winkeleinstellung möglich, indem man die Werte zweier Winkelkoordinaten zur Bestimmung der Neigung oder des Neigungswinkels der Laserebene in zwei Richtungen individuell einstellt.
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zeigt im Allgemeinen ein Winkelmessgerät 300 mit einer Lasereinheit 310, bei der mindestens ein Teil rotiert, um einen Laserstrahl auf einer Laserebene 367 auszusenden. In einem weiteren Beispiel besitzt die Lasereinheit 310 einen Laserstrahl, der auf einer Laserebene rotiert, in dem sie den Laserstrahl senkrecht nach oben sendet und dann mit Hilfe von einer Spiegelkonstruktion oder einem Pentagon-Prisma um 90 Grad umleitet. In einem Beispiel besteht das Pentagon-Prisma aus einem Paar Spiegel, die doppelt reflektieren und sich um eine vertikale Achse drehen, vorausgesetzt das Winkelmessgerät ist im Projektor in aufrechter Position aufgestellt, um einen horizontalen, sich drehenden Strahl auszusenden, der die Laserebene definiert. Die Laserebene kann um einen bestimmten Neigungswinkel im Verhältnis zur horizontalen oder flachen Richtung geneigt werden und ermittelt so eine geneigte Laserebene wie die in . Beispiel: Die Laserebene ist im Verhältnis zur einer Referenzebene geneigt, die von den senkrecht zu- einander stehenden X- und Y-Achse definiert wird. In einem weiteren Beispiel bilden die Achsen X und Y eine Referenzebene, die nicht geneigt, also horizontal ist. Außerdem muss hinzugefügt werden, dass alle möglichen Nivellierungswinkel für die Referenzebene definiert werden können, so z. B. eine Referenzebene mit einer der X- oder Y-Achse in senkrechter Position.
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Die Referenzebene 367 wird ähnlich wie die Referenzrichtung 112 aus vom Laserstrahl im Nivellierungswinkel definiert, d. h. wenn der Winkelsensor ein dem Nivellierungswinkel entsprechendes Ausgabesignal sendet.
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Lässt man durch Bildung der Laserebene mit dem sich drehenden Laser einen Grad Spielraum, so besitzt der Neigungswinkel zwei Winkelkoordinaten verbunden mit einer auf der x- oder y-Achse. In einem Beispiel ist die Laserebene in Richtung X-Achse geneigt, wie mit Pfeil 265 dargestellt, und in Richtung y-Achse, wie mit Pfeil 366 dargestellt. Ähnlich bildet der Nivelliersensor einen Nivellierungswinkel, der aus zwei Koordinaten besteht.
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Dementsprechend errechnet der Winkelsensor 320 einen Winkelausgabewert bestehend aus zwei Ausgabekoordinaten. Der Nivelliersensor 330 errechnet einen Ausgabewert, der aus zwei Koordinaten besteht.
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Ein Winkelsensor oder ein Nivelliersensor, die jeweils zwei Ausgabekoordinaten berechnen, erhält man, indem man zwei Bauteile eines Winkelsensors oder eines Nivelliersensors senkrecht zueinander aufstellt, am besten auf die x- und die y-Achse ausgerichtet.
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Jede Ausgabekoordinate entspricht einer Winkelkoordinate im Bezug auf eine auf der x- und y-Achse und bilden somit die Laserebene. Während die x- und y-Achse senkrecht zueinander ausgerichtet sein können, ist auch jede andere Ausrichtung der X- und der Y-Achsen möglich.
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Der Nivelliersensor in der vorliegenden Ausgestaltung hat zwei Abtastrichtungen zur Ermittlung der Ausgabewerte, die den zwei Nivellierungswinkelkoordinaten entsprechen. Analog besitzt der Winkelsensor in der vorliegenden Ausgestaltung zwei Abtastrichtungen zur Ermittlung der Winkelausgabewerte, die den zwei Winkelkoordinaten entsprechen. Die Abtastrichtung des Winkelsensors sollte auf die x- und die y-Achse ausgerichtet sein, so dass die von einem Benutzer eingegebenen Winkelkoordinaten einer Neigung der Laserebene zur x- und y-Achse entsprechen. Es ist vorteilhaft, wenn des Winkelmessgerät eine optische Anzeige besitzt, die auf mindestens eine der X- oder Y-Achsen ausgerichtet ist, um dem Benutzer eine optische Referenz zu geben, um die das Winkelmessgerät und die x- und y-Achse auf eine Landschaft oder ein Objekt auszurichten, so dass auf einer Baustelle etc. ein Zusammenhang zwischen den gewünschten Winkelkoordinaten und einer Richtung hergestellt wird. So wird zum Beispiel die optische Anzeige von einem Benutzer des Winkelmessgerätes eingesetzt, um es mit der x- oder y-Achse auf eine Landschaft oder ein Objekt auszurichten, so dass ein Zusammenhang zwischen der Winkelkoordinate der Achse und der ”Wirklichen Welt” entsteht.
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Es ist möglich, dass das Winkelmessgerät so eine optische Anzeige für die eine Achse besitzt. Es ist aber auch möglich, dass das Winkelmessgerät für jede x- und y-Achse eine optische Anzeige besitzt und somit eine optische Anzeige für die Richtung, in die die Winkelkoordinaten angepasst werden.
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Um die Laserebene mit Hilfe zweier Koordinaten anpassen zu können, besitzt die mechanische Einheit 340 eine mechanische Einrichtung zur Rotation der Lasereinheit in zwei Richtungen, gewöhnlich senkrecht zueinander und auf die x- und y-Achse ausgerichtet. Die mechanische Einheit 340 kann zum Beispiel zusätzlich zum Schrittmotor und der Spindel aus einen zweiten Schrittmotor mit einer zweiten Spindel besitzen, um die Rotation der Lasereinheit entsprechend den beiden Winkelkoordinaten auszuführen. Wir weisen jedoch darauf hin, dass die mechanische Einrichtung zur Rotation der Lasereinheit in zwei Richtungen, nach der optischen Anzeige auf dem Gehäuse ausgerichtet sein sollte, so z. B. auf einem Sonnenschutz der Winkelanzeige, d. h. die x- und y-Achse ist, jedoch nicht notwendigerweise, mit den Abtastrichtungen des Winkelsensors verknüpft. D. h. der Winkelsensor kann mit einer Toleranz auf der Schaltplatte platziert werden, wobei jedoch ein Winkel von 90 Grad zwischen den beiden ertasteten Richtungen gewährleistet sein sollte. Eine Abweichung hiervon hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Winkelangaben. Die Berechnung kann so vereinfacht werden.
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Die Zentraleinheit 350 empfängt die Winkelkoordinaten des Winkelsensors und leitet die entsprechenden Befehle an die mechanische Einheit weiter, damit diese den rotierenden Laserstrahl, die Laserebene und den Winkelgrad einstellt.
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Wie in dargestellt, ist die Laserebene 367 in Richtung x-Achse geneigt, wie der Pfeil 365 anzeigt, und in Richtung y-Achse, wie der Pfeil 366 anzeigt. In diesem Beispiel kennzeichnet die Referenznummer 362 den Laserstrahl, der so ausgesendet wird, dass er eine Laserebene bildet. Wenn die x- und die y-Achse 360 und 361 senkrecht zueinander stehen, bewirkt eine Neigung auf der x-Achse, wie der Pfeil 365 anzeigt, eine Rotation um die y-Achse, wobei eine Neigung auf der y-Achse, wie der Pfeil 366 anzeigt, eine Rotation um die x-Achse bewirkt. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn die x- und die y-Achse nicht senkrecht zueinander stehen.
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Funktion aus der Ausgestaltung aus ist ähnlich der Funktion aus , in der sich der Laserstrahl auf einer Laserebene dreht, der Neigungswinkel besteht aus zwei Koordinaten, und der Winkelausgabewert aus zwei Ausgabekoordinaten. Der Neigungsausgabewert besitzt ebenfalls zwei Werte.
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Beim Betrieb wird der Laserstrahl von der Lasereinheit gesendet, um die Laserebene zu definieren. Auf der Lasereinheit sind dazu der Winkelsensor und der Nivelliersensor aufmontiert. Der Nivelliersensor ermittelt mithilfe der beiden Ausgabewerte des Winkelsensors den Nivellierungswinkel des Laserstrahls oder der Laserebene. Der Winkelsensor ermittelt die Ausgabewerte auf der x- und der y-Achse. Diese entsprechen den Winkelkoordinaten der Laserebene im Verhältnis zu den Neigungswinkel-Koordinaten.
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Die Winkelkoordinaten der Laserebene werden dabei mit der mechanischen Einheit so eingestellt, dass der Winkelsensor die Koordinaten des gewünschten Ausgabewertes ermittelt.
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Nachfolgend wird der Einfachheit halber für die weitere Bearbeitung angenommen, dass der Laserstrahl einen Grad Spielraum hat, das heißt eine Winkelkoordinate. Alles Nachfolgende ist jedoch analog auf einen sich drehenden Laserstrahl mit Koordinaten entsprechend einer x- und y-Achse anwendbar.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Hinblick auf beschrieben.
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Die zeigt die Funktionen eines Verfahrens zur Winkelmessung. Diese gehen dabei speziell auf die normale Funktion des Winkelmessgerätes ein, wie das Gerät in oder in . Während des Betriebs ist es aufgrund möglicher fehlender Genauigkeit der Nivellierungswinkelanzeige des Winkelsensors vielleicht erforderlich, mithilfe des Nivelliersensors den Nivellierungswinkel neu zu kalibrieren. Bei diesem Vorgang wird ein Ausgabewert des Winkelsensors genau auf den vom Nivelliersensor ermittelten Nivellierungswinkel errechnet und zur Berechnung des Nivellierungswinkels benutzt. Daher kann die äußerst hohe Genauigkeit der Nivellierungswinkelanzeige des Nivelliersensors bei der genauen Ermittlung des Neigungswinkels durch den Nivelliersensor eingesetzt werden.
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In der ersten Funktion 401 sendet die Lasereinheit, auf der ein Winkelsensor und ein Nivelliersensor montiert ist, einen Laserstrahl, so z. B. die Lasereinheit 110 oder 310 aus den und .
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Mit der Funktion 402 wird festgelegt, ob eine neue Kalibrierung des Nivellierungswinkels notwendig ist. Eine Neukalibrierung des Nivellierungswinkels ist zum Beispiel erforderlich, wenn das Winkelanzeigegerät eingeschaltet wird oder weitere Bedingungen zu erfüllen sind, so zum Beispiel die Wahrnehmung einer Bewegung des Gerätes, eine Temperaturveränderung oder sonstige Bedingungen in der Umgebung. Außerdem könnte eine Nivellierungswinkelkalibrierung aufgrund einer Benutzereingabe erforderlich sein, den Nullwinkel oder den Nivellierungswinkel des Gerätes einzustellen.
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Die Funktion 402 zeigt die Entscheidung ”JA”. Das bedeutet, dass eine Neukalibrierung des Nivellierungswinkels erforderlich ist. In Funktion 403 werden der Neigungswinkel oder die Neigungswinkelkoordinaten der Lasereinheit so eingestellt, dass der Nivelliersensor einen vorgegebenen Ausgabewert oder vorgegebene Ausgabewerte für die Nivellierungswinkelkoordinaten errechnet, die einem Nievellierungswinkel oder den Nivellierungswinkelkoordinaten des Laserstrahls entsprechen.
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Der vorgegebene, einem Nivellierungswinkel entsprechende Ausgabewert kann schon vorher, z. B. während der Herstellung des Gerätes festgelegt werden. So ist zum Beispiel das Winkelmessgerät mit aufmontierter Lasereinheit bei der Herstellung möglicherweise so eingestellt, dass der Laserstrahl in einer völlig flachen oder horizontalen Richtung liegt und deshalb die Ausgabewerte des Nivelliersensors völlig flach/horizontal am Nivellierungswinkel ausgerichtet sind. Sie können als zuvor festgelegte Ausgabewerte der Neigung gespeichert werden.
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Entsprechend ist nach Einstellung der Lasereinheit in der Form, dass der Nivelliersensor einen zuvor festgelegten Ausgabewert errechnet, bekannt, dass sich die Lasereinheit in einer Position befindet, in der der Laserstrahl oder die Laserebene im Nivellierungswinkel liegen. Der Nivellierungswinkel kann einer horizontalen, flachen Ausrichtung der Laserebene entsprechen. Alternativ dazu kann der Nivellierungswinkel jedoch auch so bestimmt werden, dass er jedem anderen Nivellierungswinkel entspricht, mitunter einer vertikalen Ausrichtung der Laserebene oder des Laserstrahls.
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In der Funktion 404 wird nach der Einstellung des Winkels der Lasereinheit in der Form, dass der Neigungswinkel den vorgegebenen Neigungswert errechnet, der Winkelausgabewert oder die entsprechenden Koordinaten des Winkelsensors im flachen Nivellierungswinkel ermittelt. Anders ausgedrückt, bei horizontaler Ausrichtung des Laserstrahls ist die ”Null-Position” des Winkelsensors bekannt und der entsprechende Winkelausgabewert kann ermittelt und/oder protokolliert werden. Dann ist bekannt, dass jeder Neigungswinkel und die jeweilige Differenz des Winkelausgabewertes im Nivellierungswinkel mithilfe der Grundeinstellungen oder der ursprünglichen Einstellung oder Neukalibrierung justiert werden können.
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Danach wird in der Funktion 405 der gewünschte Winkelausgabewert des Winkelsensors mithilfe eines gewünschten Neigungswinkels der Lasereinheit und eines Neigungswinkelausgabewertes des Winkelsensors im Nivellierungswinkel ermittelt, den der Nivelliersensor anzeigt. Anders ausgedrückt, wenn die Ausgabe des Winkelsensors im Nivellierungswinkel bekannt ist und ein bekannter Zusammenhang zwischen den Neigungswinkeln im Verhältnis zum Nivellierungsinkel und der Veränderung des Ausgabewertes des Winkelsensors besteht, kann jeder einem gewünschten Neigungswinkel entsprechende Ausgabewert eingestellt werden.
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Der gewünschte Winkelausgabewert in Funktion 405 kann mithilfe einer vorher gespeicherten Tabelle oder der entsprechenden Berechnung der funktionalen Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Winkelausgabewert ermittelt werden.
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Ist in der Funktion 402 die Entscheidung ”NEIN”, so geht das Programm direkt zu Funktion 405 über.
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Nach der Ermittlung des Winkelausgabewertes entsprechend eines gewünschten Neigungswinkels, wird der Neigungswinkel des Laserstrahls mit der mechanischen Einheit aus Funktion 406 so eingestellt, dass der Winkelsensor den gewünschten Winkelausgabewert ermittelt. So kann zum Beispiel der Neigungswinkel so lange schrittweise erhöht werden, bis der gewünschte Winkelausgabewert erreicht ist. Analog können im Fall von zwei Grad Spielraum die Winkelkoordinaten der Lasereinheit mit der mechanischen Einheit so eingestellt werden, dass der Winkelsensor die gewünschten Koordinaten ausgibt.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung aus beschrieben.
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zeigt die Funktionen eines Verfahrens zur Winkelmessung, insbesondere die Funktionen zur Ermittlung oder Anzeige eines Winkelausgabewertes entsprechend einem gewünschten Neigungswinkel.
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Wie schon oben erwähnt, ermittelt der Winkelsensor ein sehr genaues relatives Signal, d. h. eine Veränderung des Ausgabesignals ist konstant und entspricht genau einer Veränderung des Neigungswinkels. So verändert sich der Ausgabewert des Winkelsensors in einem Beispiel linear zum Neigungswinkel, so dass, wenn der Nivellierungswinkel und der entsprechende Ausgabewert des Nivelliersensors bekannt sind, der Neigungswinkel des Winkelmessgerätes genau eingestellt werden kann. Es besteht jedoch nicht notwendigerweise ein linearer Zusammenhang zwischen der Veränderung des Ausgabewertes und es ist nicht notwendigerweise ein Winkelsensor vorhanden. Es kann daher jede andere funktionale oder mathematische Beziehung bestehen.
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Ist der Ausgabewert des Winkelsensors im Nivellierungswinkel, der vorher mit dem Nivelliersensor bestimmt wurde, bekannt, kann man dementsprechend den dem gewünschten Neigungswinkel entsprechenden Ausgabewert des Winkelsensors mit einer linearen Funktion oder mathematischen Beziehung zwischen der Veränderung der Ausgabewerte des Nivelliersensors und des Neigungswinkels ermitteln.
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Diese Herangehensweise ist machbar, kann aber zu großem rechnerischen Aufwand führen, besonders bei Berechnungen zweiten Grades, in denen die Koordinaten der Neigungswinkel und die entsprechenden Ausgabewerte mit einbezogen werden müssen. Deshalb kann im Speicher des Winkelmessgerätes im Voraus eine Tabelle angelegt werden, die eine Vielzahl von Ausgabewerten des Nivelliersensors und die entsprechenden Neigungswinkel des Laserstrahls oder alternativ, eine Vielzahl von Ausgabekoordinaten des Winkelsensors der entsprechenden Koordinaten der Neigungswinkel des Laserstrahls enthält.
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Nachfolgend werden Funktionen zur Definition eines gewünschten Ausgabewertes des Winkelsensors im Hinblick auf beschrieben. In der ersten Funktion 501 wird für den Laserstrahl vom Benutzer ein gewünschter Neigungswinkel eingegeben. So kann zum Beispiel ein Benutzer einen gewünschten Neigungswinkel oder die den x- und y-Achsen des Laserstrahls oder der Laserebene entsprechenden gewünschten Winkelkoordinaten über eine Eingabeeinheit in das Winkelmessgerät eingeben. Die Eingabeeinheit kann über Tasten verfügen und ein passendes Display zur individuellen Einstellung des Neigungswinkels oder der Winkelkoordinaten, zum Beispiel nachdem das Winkelmessgerät wie oben beschrieben auf der Baustelle aufgestellt und die visuelle Anzeige auf die x- bzw. y-Achse ausgerichtet ist.
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In Funktion 502 wird ein Winkelausgabewert des Winkelsensors im Neigungswinkel z. B. wie oben beschrieben errechnet, indem der Neigungswinkel so eingestellt wird, dass er gleich dem vom Nivelliersensor angezeigten Neigungswinkel ist, sowie durch Einlesen der Ausgabewerte des Winkelsensors oder der Ausgabekoordinaten am so eingestellten Nivellierungswinkel.
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Alternativ dazu wird in Funktion 503 die Differenz eines Winkelausgabewertes mithilfe einer Tabelle mit einer Vielzahl von Winkelausgabewerten des Winkelsensors und den entsprechenden Neigungswinkeln des Laserstrahls, einer Tabelle, die z. B. schon während der Herstellung erstellt wurde, errechnet. Der Winkelausgabewert aus der Tabelle, der dem Ausgabewert des Winkelsensors am Neigungswinkel entspricht, wird während des Prozesses als Nullwinkel definiert oder als Offsetwert. Jeder gewünschte Ausgabewert kann ermittelt werden indem man die Differenz der Ausgabewerte addiert, die mithilfe einer mathematischen Funktion zwischen der Differenz der Winkelausgabewerte und dem Neigungswinkel zum Ausgabewert des Winkelsensors im Nivellierungswinkel errechnet wird.
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Während die Tabelle zur Speicherung der Differenzen des Ausgabewertes, die den Winkeldifferenzen der Winkelausgabewerte im Neigungswinkel entsprechen, benutzt wird, können auch die absoluten Ausgabewerte des Winkelsensors in der Tabelle gespeichert werden.
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Eine Alternative zur Funktion 503 ist die Funktion 504, bei der eine Differenz des Winkelausgabewertes mithilfe einer mathematischen Funktion zwischen der Differenzen der Winkelausgabewerte des Winkelsensors und den Winkeldifferenzen des Laserstrahls ermittelt werden kann. So besteht zum Beispiel ein linearer oder jeglicher andere mathematische Zusammenhang zwischen den Differenzen der Ausgabewerte des Winkelsensors und der Winkeldifferenzen des Laserstrahls. Ist der Ausgabewert des Winkelsensors im Nivellierungswinkel bekannt, kann mithilfe des mathematischen Zusammenhangs zwischen den Differenzen der Winkelausgabewerte und der Winkel im Verhältnis zum Nivellierungswinkel jeder beliebige Winkelausgabewert ermittelt werden.
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Nach den Funktionen 503 und 504 wird in Funktion 505 der gewünschte Winkelausgabewert ermittelt, indem man zum Winkelausgabewert des Winkelsensors im Nivellierungswinkel die dem gewünschten Neigungswinkel entsprechende Differenz des Winkelausgabewertes addiert. Dann kann der gewünschte Winkelausgabewert durch Drehen der Lasereinheit mithilfe der mechanischen Einheit in die richtige Position ermittelt werden.
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Im Folgenden wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung aus , und beschrieben.
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zeigt ein Beispiel eines Speichers mit einer Tabelle mit den jeweiligen Winkelwerten und den Winkelausgabewerten des Winkelsensors. Diese Beispiel-Tabelle ist besonders hilfreich bei Winkelmessgeräten mit einem Laserstrahl mit einem Winkelspielraum, d. h. nur in eine Richtung einstellbar. In diesem Fall können zum Beispiel die gewünschten Werte des Neigungswinkels, minus 10 Grad, minus 5 Grad, 0, 5 und 10 Grad bestimmt werden. Bei einer ersten Aufzeichnung können die entsprechenden Ausgabewerte für extern voreingestellte, bekannte Neigungswinkel gespeichert werden. So können zum Beispiel die angezeigten Neigungswinkelpaare und die Winkelausgabewerte ermittelt werden.
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Wie zuvor schon erwähnt, kann die relative Genauigkeit des Winkelausgabewertes sehr hoch, aber die absolute Genauigkeit z. B. bei der Anzeige des Nivellierungswinkels des Winkelsensor nicht genau sein. Demnach entspricht die Anzeige des Nullwinkels oder des Neigungswinkels mit dem Winkelsensor nicht immer dem tatsächlichen Nivellierungsswinkel. Deshalb sollte der vom Winkelsensor ermittelte, dem tatsächlichen Nivellierungswinkel entsprechende Winkelausgabewert mithilfe des Winkelsensors neu kalibriert werden. Entsprechende Beispiele wurden oben angeführt.
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In wird nun angenommen, dass der Nivelliersensor während des normalen Betriebs einen Nivellierungswinkel mit dem Ausgabewert von –0,25 (Spannung oder jede andere Menge) anzeigt. Demnach muss man bei Berechnungen des gewünschten Winkelausgabewertes mithilfe der Tabelle mit Nivellierungswinkel oder einem Ausgabewert –0,25 beginnen.
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Ist zum Beispiel ein Winkel von – Grad gewünscht (zwischen –5 Grad bis –10 Grad), so wäre der gewünschte Winkelausgabewert –0,5. Für die Einstellung des Winkels auf –5 Grad würde die mechanische Einheit den Laserstrahl so einstellen, dass der Winkelausgabewert –0,5 ermittelt wird.
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In einem weiteren Beispiel aus wird die Einstellung eines Neigungswinkels von +10 Grad erwünscht. Dann ist der gewünschte Winkelausgabewert 0,25. Die Berechnung beginnt mit einem Nivellierungswinkel wie in , z. B. –0,25 + 0,5 = 0,25.
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Während die Abbildung nur einige der gespeicherten Neigungswinkelwerte und die jeweiligen Winkelausgabewerte zeigt, kann eine viel größere Tabelle gespeichert werden.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann der gewünschte Winkelausgabewert des Winkelsensors mithilfe einer Interpolation zweier Winkelausgabewerte und der jeweiligen Neigungswinkel aus der Tabelle ermittelt werden, die dem gewünschten Wert am nächsten kommen. Die Interpolation sollte am besten auf einer bekannten Funktion zwischen dem Neigungswinkel und den Differenzen der Winkelausgabewerte beruhen. In der Beispiel-Tabelle aus gilt, wenn ein Winkel von 2,5 Grad gewünscht ist, wären die benachbarten Winkelausgabewerte –0,25 und 0. Besteht ein linearer Zusammenhang zwischen dem Neigungswinkel und den Winkelausgabewerten, ist die gewünschte Neigung –0,125.
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zeigt eine speziell auf eine Dual-Winkel-Anwendung mit einem auf einer Laserebene drehenden Laser anwendbare Beispiel-Tabelle. Die Tabelle enthält dabei die Winkelwerte auf der x- und der y-Achse sowie die entsprechenden Winkelausgabewerte x und y.
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Im Speicher befindet sich nun die Tabelle mit einer Vielzahl von Winkelausgabewerten und den jeweiligen extern voreingestellten Neigungswinkelkoordinaten der x- und der y-Achse. Diese entsprechen der Abtastrichtungen des Winkelsensors. Im vorliegenden Fall, wie aus den Werten x und y in den entsprechenden senkrecht zueinander stehenden Richtungen ersichtlich ist, sind die Abtastrichtungen des Winkelsensors, d. h. auf der x- und y-Achse mit den externen Aufzeichnungen für die x- und y-Achse verknüpft, die für die Aufzeichnung der Werte in der Tabelle gebraucht wird, und zwar so, dass die x-Ausgabe des Winkelsensors der x-Achse, und die y-Ausgabe des Winkelsensors der y-Achse entspricht. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall, wenn es eine Abweichung zwischen der Abtastung des Winkelsensors gibt, z. B. aufgrund einer Fehlverknüpfung während der Aufzeichnung der Tabelle. Dann besteht keine Gleichheit der x- und y-Werte entsprechend den x- und y-Winkeln. In einer zweidimensionalen Tabelle wird diese Abweichung jedoch mit berechnet und „automatisch” berichtigt.
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zeigt die absoluten Ausgabewerte des Winkelsensors auf der x- und der y-Achse, die mithilfe eines Winkelausgabewertes in einem Nivellierungswinkel, wie ihn der Nivelliersensor mit den Koordinaten der x- und der y-Achse abtastet, berechnet wird. In beträgt die Koordinate des Winkelausgabewertes auf der x-Achse 2,511111 und die auf der y-Achse 2.5. Sind die Ausgabewerte bekannt, wird die Tabelle entsprechend angepasst, so dass die gewünschten Ausgabewerte des Winkelsensors in x- und y-Richtung direkt von der Tabelle mit den gewünschten Neigungswinkel-Koordinaten eingelesen werden können.
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Hat zum Beispiel die x-Koordinate des gewünschten Neigungswinkels den Wert 5 und die y-Koordinate den Wert –5, so wäre der Wert der gewünschten x-Koordinate des Ausgabewertes des Winkelsensors 3,011111 und die entsprechende y-Koordinate hätte den Wert 2.
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Ist ein gewünschter Neigungswinkel zuvor nicht in einer Tabelle aufgezeichnet, kann analog zu den Aussagen aus mithilfe zweier benachbarter Neigungswinkel-Koordinaten und den entsprechenden Winkelsensor-Koordinaten eine Interpolation erfolgen. Im Beispiel aus besitzt eine Koordinate der y-Achse den Wert –2,5 Grad und eine Koordinate auf der x-Achse den Wert 7,5. Vorausgesetzt es besteht ein bekannter linearer Zusammenhang zwischen den Veränderungen der Werte des Winkelsensors und des Neigungswinkels, dann hat der Ausgabewert des Winkelsensors in x-Richtung den Wert 3,261111 und der gewünschte Ausgabewert des Winkelsensors in y-Richtung den Wert 2,25. Sie basieren auf den Wertepaaren der benachbarten Neigungswinkel in x-Richtung 5 und 10 und in y-Richtung 0 und –5.
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zeigt ein ähnliches Beispiel wie das in , aber mit einem angenommenen Winkelausgabewert auf der x-Achse von 1,511111 und einem Winkelausgabewert auf der Y-Achse von 1,5. Somit wird ein anderer Ausgabewert des Winkelsensors ermittelt.
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Wiederum wird die Tabelle aus mithilfe der Ausgabekoordinaten im Nivellierungswinkel ermittelt, so dass die Koordinate des gewünschten Winkelausgabewertes direkt der Tabelle entnommen werden kann, die auf den gewünschten Koordinaten des Neigungswinkels beruht. In diesem Fall gilt also, dass wenn ein Winkelwert nicht direkt aus der Tabelle entnommen werden kann, die gewünschten Sensorausgabewerte in x- und y-Richtung mithilfe einer Interpolation ermittelt werden können.
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Wiederum wird in angenommen, dass die Koordinaten des Neigungswinkels auf der x-Achse in Richtung 7,5 Grad und auf der y-Achse den Wert –2,5 Grad haben. In diesem Beispiel würde der gewünschte Winkelausgabewert in Richtung x-Achse 2,261111 und der gewünschte Winkelausgabewert in Richtung y-Achse 1,25 betragen.
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Als Alternative zu Grad können auch andere Winkeleinheiten wie z. B. Prozent eingesetzt werden.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Zusammenhang mit der beschrieben.
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beschreibt insbesondere die Funktion zur Speicherung einer Tabelle mit den Ausgabewerten des Winkelsensors und den entsprechenden Neigungswinkeln.
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Die Funktionen aus können möglicherweise bei der Herstellung ausgeführt werden, wobei das Winkelmessgerät schrittweise in bekannte Richtungen ausgerichtet wird, um die Laserebene in eine bekannte Richtung auszurichten.
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In einer ersten Funktion 701 wird der Laserstrahl oder die Laserebene mithilfe eines externen Nivellierers auf einen bekannten Nivellierungswinkel eingestellt. Mit der Herstellungsausstattung wird die z. B. Laserebene absolut horizontal ausgerichtet. In der Funktion 702 werden Ausgabewerte des Nivellierungswinkels oder die Koordinaten der Ausgabewerte des Nivelliersensors in einem bestimmten Neigungswinkel gespeichert. Darüber hinaus wird das Winkelmessgerät so auf einer Werkbank ausgerichtet, dass die Abtastrichtungen wenn möglich den Neigungsrichtungen entsprechen, d. h. in diesem Fall mit den x- und y-Achsen der Werkbank übereinstimmen. Wie oben bereits erwähnt, wirken sich Fehlverknüpfung während der Aufzeichnung der Tabelle innerhalb bestimmter Grenzen nicht sehr negativ aus.
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In Funktion 703 werden dann Winkelausgabewerte des Winkelsensors in einem bestimmten Nivllierungswinkel in die Tabelle aufgezeichnet. Mit Wiederholung der Funktionen 704, 705, 706 wird der Neigungswinkel erhöht und die entsprechenden Ausgabewerte des Winkelsensors im eingestellten Neigungswinkel schrittweise in die Tabelle eingegeben. Ist die Entscheidung ”Nein”, werden die Funktionen 704–706 wiederholt, oder die Funktion wird beendet.
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Genauer gesagt wird in Funktion 704 der Neigungswinkel um einen bekannten Wert erhöht. In der Funktion 705 wird der Ausgabewert des Winkelsensors im eingestellten Neigungswinkel in der Tabelle aufgezeichnet. Noch genauer, um eine zweidimensionale Tabelle wie die aus aufzuzeichnen, wird eine der Winkelkoordinaten, die mit einer der auf der x- und y-Achse eingestellten verknüpft ist, eingestellt, und die andere wird um die bekannt Erhöhung so lange geändert, bis der maximale Neigungswinkel in dieser Richtung erreicht ist. Danach wird eine der Winkelkoordinaten erhöht und die zweite wird wieder um einen bekannten Wert verändert, bis der maximale Neigungswinkel dieser Richtung erreicht ist. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis alle Eintragungen in die Tabelle erfolgt sind, d. h. bis also alle Winkelkoordinaten bis an ihre Grenzwerte verändert wurden.
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Die oben beschriebene Vorgehensweise zur Erstellung einer zweidimensionalen Tabelle für ein Dual-Winkel-Anzeigegerät lässt eine gewisse Abweichung zwischen dem die Richtung abtastenden Winkelsensor, d. h. der zuvor beschriebenen x- und y-Achse, und der aufzeichnenden x- und y-Achse zu. Im Idealfall besteht jedoch zwischen den Abtastrichtungen und der x- und der y-Achse eine Koinzidenz. Kommt es zur Abweichung, so wird diese mit einbezogen und der Verlust der Genauigkeit ist, wie schon erwähnt, minimal.
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In einem Beispiel ist das Winkelmessgerät bei der Herstellung auf einem neigbaren Referenz-Sockel montiert und kann entlang der x- und der y-Achse geneigt werden. Das Winkelmessgerät wird am Besten so auf diesen Sockel aufmontiert, dass die Abtastrichtungen des Winkelsensors mit der aufzeichnenden x- und der y-Achse des Sockels verknüpft sind. Eine solche Ausrichtung kann zum Beispiel mithilfe der optischen Anzeige am Gehäuse des Winkelmessgerätes erreicht werden, die eine der Abtastrichtungen des Gerätes anzeigt.
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Im folgenden Beispiel wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung aus beschrieben.
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zeigt Funktionen, besonders die Beschreibung der Kalibrierung während des Betriebes des Winkelmessgerätes aufgrund einer Temperaturveränderung.
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Wie bereits zuvor erwähnt, berechnet der Winkelsensor im Allgemeinen ein Ausgabesignal, wobei die Veränderungen des Ausgabesignals konstant und stabil bleibt und den Veränderungen des Neigungswinkels entspricht. Auf jeden Fall kann eine Temperaturveränderung den mathematischen Zusammenhang zwischen der Änderung des Ausgabesignals des Winkelsensors und den Neigungswinkeln verändern. Darüber hinaus können die mechanischen Komponenten bei größeren Temperaturschwankungen beeinflusst werden. Wie zuvor bereits erwähnt, können kleinere Abweichungen aufgrund größerer, möglicherweise vom Winkelmessgerät abgedeckter Entfernungen bei größerer Entfernung zum Winkelanzeigegerät zu inakzeptablen Fehlern führen.
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Die Überwachung von Temperaturveränderungen ist in einer Umgebung mit potenziell großen Temperaturschwankungen besonders wichtig. So kann das Winkelmessgerät während des Arbeitstages auf einer Baustelle zum Beispiel Temperaturschwankungen von 40 Grad Celsius und mehr ausgesetzt sein.
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Deshalb wird zur Durchführung einer Neukalibrierung des Neigungswinkels aufgrund von Temperaturschwankungen in Funktion 801 die Umgebungstemperatur im Winkelsensor mit einem Temperaturfühler gemessen. Die Umgebungstemperatur kann die Lufttemperatur in der Nähe des Winkelmessgerätes oder im Gehäuse des Gerätes sein.
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In der Funktion 802 wird festgelegt, ob eine Temperaturänderung einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. So kann z. B. eine Temperaturveränderung von 5 Grad Celsius als Schwellenwert vorgegeben werden. Es können jedoch niedrigere oder höhere Schwellenwerte festgelegt werden. Der genaue Schwellenwert ist im Allgemeinen ein Kompromiss zwischen der gewünschten Genauigkeit des Winkelmessgerätes über eine längere Zeit und der Benutzerfreundlichkeit, da eine Neukalibrierung des Nivellierungswinkels eine kurze Unterbrechung des normalen Betriebs des Winkelmessgerätes erfordert.
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Wird in der Funktion 802 ”JA” gewählt, was bedeutet das die Temperaturveränderung den vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, wird eine Neukalibrierung des Nullwinkels in der Funktion 803 verlangt, z. B. durch die Zentraleinheit 150 oder 350. Die Neukalibrierung des Nullwinkels folgt im Allgemeinen den Funktionen aus . Das heißt, das Winkelmessgerät schaltet auf Neukalibrierung um. Wie zuvor bereits erwähnt, wird in diesem Modus der Laserstrahl oder die Laserebene mithilfe des Nivelliersensors auf einen Neigungswinkel eingestellt. Ist die flache Position oder der Null-Winkel erreicht, so erhält man den Ausgabewert des Winkelsensors in dieser Postion als neuen Referenzpunkt für die anschließende Festlegung der Neigungswinkel.
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Danach wird der Laserstrahl oder die Laserebene in die Position zurückgefahren, in der er vor der Neukalibrierung war. Das heißt, es wird ein gewünschter Ausgabewert des Winkelsensors ermittelt, der auf dem zuvor gewünschten Neigungswinkel der Lasereinheit und dem Ausgabewert im Nivellierungswinkel basiert. Dabei wird der Neigungswinkel des Laserstrahls mit der mechanischen Einheit so eingestellt, dass der Winkelsensor den gewünschten Ausgabewert ermittelt. Danach wird wieder vom Kalibriermodus in den normalen Funktionsmodus umgeschaltet.
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Im Folgenden wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Zusammenhang mit der beschrieben. zeigt die Funktionen zur Neukalibrierung des Nivellierungswinkels nach Erfassung einer Positionsänderung.
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Ähnlich wie in der Ausgestaltung der können nicht nur Temperaturschwankungen die Genauigkeit des Gerätes beeinträchtigen, sondern auch die Positionsänderungen des Winkelmessgerätes, z. B. wenn das Winkelmessgerät auf einem nicht feststehenden Untergrund aufgestellt ist. Obwohl der Winkelsensor eingesetzt werden kann, um einen bestimmten Neigungswinkel bei Veränderung der Position des Winkelmessgerätes beizubehalten, so z. B. bei Überschreitung des Grenzwertes durch Neukalibrierung der Laserebene mithilfe der mechanischen Einheit, d. h. wenn zum Beispiel das Winkelanzeigegerät auf einem nicht festen Boden aufgestellt ist, können die mechanischen Grenzen erreicht sein und ein falscher Neigungswinkel angezeigt werden oder die Genauigkeit des Neigungswinkels verloren gehen.
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Überschreitet die Positionsveränderung einen bestimmten Grenzwert, wird daher eine Warnung ausgelöst, die den Benutzer auf diese Überschreitung aufmerksam macht.
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In der Funktion 901 ermittelt ein Positionssensor die Position des Winkelmessgerätes. Ein Positionssensor kann zum Beispiel ein Positionsabtastteil mit GPS oder jeder anderen Technik sein. In einem weiteren Beispiel ist ein Positionssensor mit einer Einheit zur Überwachung der Neukalibrierung der Laserebene oder des Laserstrahls während des Betriebs des Winkelmessgerätes, wie oben bereits beschrieben ausgestattet, um kleinere Positionsänderungen zu kompensieren.
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Eine solche Einheit könnte z. B. die Impulse eines Schrittmotors der mechanischen Einheit während der Einstellung der Ausrichtung der Lasereinheit zählen um damit ein Maß für die Positionsveränderung des Gerätes während des Betriebs zu ermitteln.
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In der Funktion 902 wird dann festgelegt, ob eine Positionsveränderung einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert kann beliebig eingestellt werden, immer mit einem Kompromiss zwischen der Genauigkeit der Anzeige und der Benutzerfreundlichkeit.
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So werden zum Beispiel die Impulse des Schrittmotors nach der ersten Einstellung und Winkeleinstellung gezählt. Überschreitet die Impulszahl des Schrittmotors einen bestimmten Grenzwert, wird eine Warnung ausgelöst.
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Wir weisen darauf hin, dass während des normalen Betriebs eine gewisse Neukalibrierung des Laserstrahls oder der Laserebene zu erwarten ist, so können z. B. aufgrund der Windstärke oder anderer Wetterverhältnisse Neukalibrierungen der mechanischen Einheit erforderlich werden, um für den Winkelsensor einen bestimmten Ausgabewert beibehalten zu können.
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Sollte jedoch die Zahl der Impulse des Schrittmotors bzw. die gleiche Richtung einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, so hat bekanntermaßen eine unakzeptable Positionsveränderung stattgefunden.
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Hat analog dazu das Positionsanzeigegerät, so zum Beispiel ein GPS-Sensor oder Ähnliches eine Positionsveränderung wahrgenommen, die einen bestimmten Grenzwert überschreitet, so hat bekannterweise eine inakzeptabel Positionsänderung stattgefunden.
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Ist in der Funktion 902 die Entscheidung ”JA”, was eine Überschreitung eines Grenzwertes der Positionsveränderung bedeutet, wird eine Warnung ausgelöst. Die Warnung können eine oder mehrere Warnmeldungen auf dem Gerät, eine akustische Meldung, die Versendung einer Meldung an einen Benutzer über kabellose Verbindung sein oder das Gerät könnte ausgeschaltet sein.
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Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Zusammenhang mit beschrieben.
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zeigt Elemente eines Winkelmessgeräts aus einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
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zeigt im Allgemeinen bei 1000 ein Winkelmessgerät. Das Winkelmessgerät besteht aus einem Gehäuse 1001 analog zu und , einer Lasereinheit 1010, einem Neigungswinkelsensor 1020, einem Höhensensor 1030, einer mechanischen Einheit 1040 und einer Zentraleinheit 1050. Der Winkelsensor ist formschlüssig an die Lasereinheit oder an den Winkelsensor angeschlossen, und ist drehbar am Gehäuse montiert und ist mithilfe der mechanischen Einheit 1040 um den Drehpunkt 1004 drehbar.
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Im Beispiel der besitzt die mechanische Einheit 1040 ein Antriebsteil 1041, zum Beispiel eine Antriebsachse mit einer Spindel 1006, die auf der Lasereinheit 1010, dem Winkelsensor und dem Nivelliersensor montiert ist. Dementsprechend bewegt sich die Spindel 1006, wie mit den Pfeilen 1007 dargestellt, mit der Drehung der Antriebsachse 1041, in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung der Antriebsachse 1041. Dies führt zu einer Rotation der Lasereinheit, des Neigungswinkelsensors und des Höhensensors um den Rotationspunkt 1004 und damit zu einer Neigung des Laserstrahls oder der Laserebene 1060.
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Zum mechanischen Schutz der Lasereinheit und anderer Bauteile des Winkelmessgerätes, die in der Vermessungstechnik unter einer Vielzahl von Bedingungen eingesetzt werden, verfügt das Gehäuse auf seinem oberen Teil über eine transparente, wenn möglich wasserdichte Kuppelkonstruktion 1002, 1003, in der sich die Lasereinheit drehen kann und durch die der Laserstrahl gesendet wird. So besteht die Kuppelkonstruktion zum Beispiel aus vier aufrecht stehenden Scheiben aus optisch hochwertigem Glas, die an den Seitenkanten in Form eines Vierkant-Querschnitts zusammengefügt sind. Die Glasscheiben sind mit 1002 bezeichnet. Die Unterkanten der Scheiben sind in ringförmigen Kerben auf dem oberen Teil des Gehäuses 1001 eingesetzt. Die Oberkanten der Scheiben sind in Kerben auf dem oberen Gehäuseteil 1003 der Kuppel eingesetzt. Um den Spezifikationen zu genügen, ist die Kuppelkonstruktion so dimensioniert, dass der Laserstrahl oder die Laserebene in einem möglichst maximalen Neigungswinkel gesendet werden können.
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Handelsübliche Ständer 1005, wie z. B. ein Dreibein eignen sich bekanntlicherweise zur sicheren Aufstellung des Gehäuses 1001.
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Während oben erwähnte Ausgestaltungen mit Verweisen auf Abbildungen beschrieben werden, weisen wir ausdrücklich darauf hin, dass alle möglichen Kombinationen dieser Ausgestaltungen oder Bauteile möglich und in der oben genanten Spezifikation enthalten sind.
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Außerdem kann ein Programm zur Datenverarbeitung, so zum Beispiel die Zentraleinheit zur Ausführung der oben beschriebenen Ausgestaltungen zur Verfügung gestellt werden.
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Ein von einem Computer lesbares Medium mit Programm kann erstellt werden. Es kann ein Computerprogramm mit einem computerlesbaren Medium zur Verfügung gestellt werden.
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Das Winkelmessgerät der oben genannten Ausgestaltungen kann in ein Optisches Instrument integriert werden.
