專利名稱：對標記進行定位的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及按照權利要求1前序部分的用于對標記進行定位的裝置。
背景技術：
以第一參考標記為出發(fā)點用于對標記或者水準測量標記進行定位的設備尤其在建筑激光器領域內(nèi)普遍采用。如此例如典型的任務在于，在一個預定的水準面上以預定的間隔產(chǎn)生兩個鉆孔。如果假定第一標記相當于將要的第一鉆孔，則這對于許多應用證明是有益的，即準確地確定第二鉆孔的位置并根據(jù)第一個孔的標記或者鉆孔確定第二個或所有另外鉆孔的間隔和位置屬于這方面的應用。
建筑激光器是市場上常見的，可以買到其各種不同的類型。如此例如旋轉激光器，其通過旋轉的、可見激光束覆蓋在區(qū)域內(nèi)的一個平面。對此可以買到手動測平、例如通過調(diào)整螺釘或水準儀、半自動或全自動測平的設備。根據(jù)這種測平以相應的設備能夠產(chǎn)生一個光信號的精確水平或垂直的取向。
此外存在所謂的直線激光器，其應用在一個平面內(nèi)明顯發(fā)散的激光束，如果激光束與參考面的平面相交，則其在例如墻壁、地面或天花板的參考面投影一條直線，不必旋轉激光信號。
此外已知具有測平功能的簡單的激光器、比如具有嵌入式激光器功能的水準托架(Wasserwagen)，象已經(jīng)描述的設備一樣，其或者可以直接放在建筑地基上或可以固定在可以轉動的輔助支架上和/或固定在三腳架上。
也已知這樣的直線激光器，其借助于一個輔助工具、比如銷釘、螺釘或鉆孔插入件能夠固定在墻壁上，并且在那里或者通過一個安裝的水準儀能夠手動測量水準或者按照激光器擺錘的方式自動測量水準。如此設備能夠在一個事先已調(diào)整水準的平面上例如在墻壁上投影一個激光束以便可以定位相應的標記。
在EP 1367364 A2中公開了一個激光束測平設備，能夠將它用其外殼布置在一個參考平面上，其中在該外殼內(nèi)布置一個擺錘，擺錘是可回轉地與外殼聯(lián)接并且攜帶至少一個光源。受到引力作用的擺錘水準對準至少一個光源，致使由光源發(fā)出的光信號產(chǎn)生一個精確的水準線。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的、用于對標記進行定位的裝置在下面也簡稱為標記設備，具有一個第一個用作基本元件的設備單元，其具有用于把該第一設備單元布置在參考平面的一個規(guī)定的第一位置的裝置。此外這個第一設備單元支配用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置。借助于第二個、用作移動單元的并且與第一設備單元相對定位的設備單元、其支配能夠確定第二設備單元到第一設備單元并且特別是到規(guī)定的第一位置的間距的裝置，能夠以規(guī)定的間隔精確地放置標記并且把標記放置在一個規(guī)定的直線上。
這例如能夠使用戶以第一參考標記、例如第一鉆孔為出發(fā)點快速并精確地安置另外的標記，例如用于以定義的間距并且在定義的水平或垂直的位置鉆孔，不必借助于另外的人員或另外的輔助工具、比如米尺。
通過在從屬權利要求中提及的特征得出根據(jù)本發(fā)明的裝置的有益在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施形式中用于確定第二個設備單元到第一個設備單元間距的裝置形成為一個光學測量系統(tǒng)。其例如可以以光學測距儀的形式實施。例如可以按照渡越時間測量、相位測量原理、或也可以按照三角測量原理實現(xiàn)距離測量。
在一個特別有益的實施形式中第一設備單元的光信號裝置、其產(chǎn)生用于第二設備單元的方向信息、用于光學確定第二設備單元相對于第一設備單元的間距。這例如通過與參考面成一角度延伸的光信號實現(xiàn)，該光信號由第一設備單元發(fā)出。通過光信號與參考面的相對高度在已知角度的情況下能夠獲得到光源、并因此到第一設備單元的間距信息。在如此測量系統(tǒng)中第二設備單元有益地具有一個光敏傳感器，例如一個直線的或二維的二極管列，其能夠通過由第一設備單元發(fā)出的光信號裝置的命中點確定第二設備單元與第一設備單元并且特別是與在參考面上第一參考位置的相對間距。
有益地由至少一個激光器、特別一個具有在可見光譜范圍內(nèi)發(fā)射的激光二極管形成第一設備單元的光信號裝置。通過這種方式能夠產(chǎn)生適合于第二設備單元移動的、清晰可見并且準確定義的方向信息。
第一設備單元的光信號裝置有益地被設計成自動測平。這例如由此實現(xiàn)，即形成光信號裝置的激光器在第一設備單元的外殼內(nèi)形成為所謂的擺錘激光器并因此在引力場內(nèi)如此單獨測量水準，使由第一設備單元發(fā)出的光精確地水平延伸。
在根據(jù)本發(fā)明裝置的替換實施形式中預先規(guī)定，第一設備支配這個裝置，其能夠手動測量用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置的水準。為此第一設備單元例如可以具備一個或多個水準儀，其允許用戶調(diào)整在第一參考面上固定的第一設備單元。
在根據(jù)本發(fā)明裝置的替換實施形式中預先規(guī)定，用于確定第二設備單元相對于第一設備單元間距的裝置形成為一個機械測量系統(tǒng)。對此第二設備單元例如支配輪、滾輪或滾動體，其形成為路程接收器并且檢測第二設備單元的經(jīng)過的行程。此外用于第二設備單元的路徑接收器也以光學/機械方式、類似于例如在計算機鼠標中的滾輪形成。
在根據(jù)本發(fā)明裝置的一個非常簡單并且低成本的實施形式中基本上能通過在第一設備單元內(nèi)的卷尺實現(xiàn)第二設備單元，所述的卷尺從第一設備單元沿著通過光信號裝置預先規(guī)定的方向拉出并因此能夠確定所希望的間距和第二個標記位置。如此的卷尺或者承擔如此功能的測量軟線例如也可以存在于第二設備單元內(nèi)并且具有這樣的裝置，其允許該卷尺或者測量軟線以末端固定在第一設備單元上。
根據(jù)本發(fā)明的裝置在第一設備單元內(nèi)和/或在第二設備單元內(nèi)支配這個顯示儀，其可以讀出第二設備單元與第一設備單元、并且特別是與在參考面上第一個規(guī)定位置的間距值。如此讀數(shù)有益地優(yōu)選在第二設備單元內(nèi)形成，因為第二設備是活動的、也就是說由用戶移動的單元，因此用戶可以直接觀察。
該裝置、特別是第二設備單元有益地支配標記單元，其能夠在參考面上標記第二位置。第二位置相當于沿著由第一設備單元借助于光信號裝置規(guī)定的方向到規(guī)定的第一位置的確定間距。如此的標記設備例如可以形成為在該裝置中、特別是在該裝置的第二設備單元內(nèi)一體化的凸模，一個一體化的噴墨器，其例如在參考面上機械地、電子地、熱地、氣動或壓電陶瓷地產(chǎn)生墨斑。如此的標記設備例如也可以通過一個一體化的孔統(tǒng)一在第二設備單元內(nèi)，其可以借助于鉛筆標記或者劃線第二標記的準確位置。
根據(jù)本發(fā)明的裝置允許相對于第一個規(guī)定的參考標記在參考面上安置第二標記，其在精確規(guī)定的方向上以同第一個規(guī)定的參考標記定義的間距存在。
從下面的幾個實施例的描述中得出根據(jù)本發(fā)明裝置的另外優(yōu)點。


在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的實施例，其在下面的描述中詳細闡述。附圖、其描述以及權利要求包含很多的組合特征。專業(yè)人員也可以單獨考慮這些特別并且歸納為另外的、合理組合，這些組合因此認為同樣屬于公開內(nèi)容。
圖中圖1以示意的俯視圖指出了根據(jù)本發(fā)明的、用于對標記進行定位的裝置的第一實施例，圖2以主視圖指出了根據(jù)圖1的、根據(jù)本發(fā)明裝置的實施例，圖3以示意的俯視圖指出了根據(jù)本發(fā)明的、用于對標記進行定位的裝置第二實施例。
圖1指出了根據(jù)本發(fā)明的、用于對標記進行定位的裝置的第一實施例。該裝置包括兩個設備單元。第一設備單元10由一個固定的基本設備形成，相反通過一個與第一設備單元相對定位的移動組件形成第二設備單元12。第一設備單元10通過一個緊固件14固定在一個參考面16上，其例如可以是墻壁、地面或天花板的表面。緊固件14可以與第一設備單元固定連接，或者例如也可以通過磁耦合與其連接。在根據(jù)本發(fā)明裝置的一個實施形式中，第一設備單元10通過一個銷釘18插入例如墻壁的一個孔36內(nèi)。例如除了在圖1中示出的銷釘18外夾緊裝置、夾板、夾具、一個或多個釘子、螺釘或粘合劑或氣球也可以用作把第一設備單元10固定在參考面上的另外機械裝置。在本發(fā)明范圍內(nèi)同樣要將，例如在設備單元10的設備背面上的例如一個或多個接觸點作為固定元件14來理解，用戶僅僅用手以接觸點將基本組件朝參考面、例如墻壁擠壓，并且保持在該位置，從而“固定”在墻壁上。
第一設備單元支配光信號裝置20，例如支配一個直線激光器，其能夠在參考面16的表面上投影成一個直線22。為此直線激光器優(yōu)選地在可見光譜范圍內(nèi)發(fā)出，例如紅光或綠光。根據(jù)在參考面16的表面上投影的激光線22得出明確的、從第一設備單元10出發(fā)的方向信息。借助于校準裝置24、其在根據(jù)圖1的實施例中示意地表示為水準儀24，可以測量第一設備單元10的水準并因此可以測量直線激光器20或者激光線22的水準。除了這種手動測量激光線22的水準外在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另外實施形式中同樣可以設置一個激光元件，其以已知的方式形成為擺錘激光器，致使自動測量激光線22的水準。
第二設備單元12形成一個可拉伸的附加部件，其可以沿著通過激光線22規(guī)定的方向在參考面16的表面上在箭頭26的方向上行進。第二設備單元12為此具有一個路程接收器28，其在圖1的實施例中通過第二設備單元的滾輪30測量經(jīng)過的距離。在一個測量過程中用手在要標記的墻壁上移動第二設備單元，在這種情況下跟隨激光束22。滾輪30、其例如也可以設計為小輪，一方面檢測與墻壁的接觸，另一方面檢測在這種情況下經(jīng)過的距離。可以借助于顯示讀數(shù)32把移動設備12經(jīng)過的距離告知用戶。對此如此預設顯示讀數(shù)32，即其對于還沒有挪動移動設備12的情況自動顯示其標記單元34到第一孔36的位置的距離。
可是通過相應的復位功能和附屬的開關單元38用戶也可以隨時把移動設備12經(jīng)過的距離的讀數(shù)32設置為值零或一個預設的值。通過在第二設備單元12內(nèi)形成“復位功能”沒有基本模塊10也可以使用第二設備單元12。同樣如果第二設備單元12接觸第一設備單元10，也能夠自動化“復位功能”，如此例如把讀數(shù)置零。
移動設備12可以從其靜止位置沿著激光線22規(guī)定的方向偏移已知距離，正如在圖1中通過示出的設備12`表明的。通過在第二設備單元12上的標記單元34例如可以借助于劃線鉛筆或彩色鉛筆標記如此確定的位置。通過這種方式能夠定位相對于第一參考標記的第二標記，其例如以同參考標記定義的間距精確水準。在該位置然后在移開第二設備單元12`之后例如定位所希望的第二鉆孔40。
圖2以正視圖指出了根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的裝置，就如同為用戶提供的那樣，假如用戶在墻壁上進行相應的標記工作，在這種情況下墻壁平行于繪圖平面。用作移動設備的第二設備單元12以用作基本單元的第一設備單元10為出發(fā)點沿著通過激光線22規(guī)定的方向信息移動，直到達到所希望的距離。借助于標記單元34可以在所希望的位置標記所需要的位置。除了根據(jù)在圖1或2中的描述的標記單元34外，該標記單元僅僅處在設備的孔內(nèi)，能夠通過相應的標記裝置在參考面的表面上定位，作為標記裝置在替換的實施形式中例如可以是在設備12中一體化的凸模、或是一體化的噴墨器，其例如在要標記的規(guī)定位置類似于噴墨打印機通過機械地、電子地、熱地、氣動或壓電陶瓷方式產(chǎn)生墨斑。
除了在根據(jù)圖1或者圖2的、根據(jù)本發(fā)明的實施例中描述的機械確定在移動設備12和基本單元10之間的、并因此在兩個要標記的位置之間的距離外，例如也可以光-機地、類似于在計算機鼠標中的滾輪、通過超聲波測距、或也可以通過在電磁輻射基礎上的距離測量、比如激光測距儀或雷達測距儀確定該距離。為此在第一設備單元10中存在一個相應的發(fā)射器并且在第二設備單元12中存在測距設備的一個附屬接收機。同樣可以考慮，發(fā)射器和接收機安置在第一設備10的基本設備中并且在第二設備12的移動設備中僅僅設置一個用于測量信號的反射器。通過纏繞的線路連接測量與分析單元也設置在第一設備單元10中，如此在移動設備12中僅僅形成顯示讀數(shù)32。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的替換實施形式中可以預先規(guī)定，通過一個在第一設備單元10中形成并且可拉出的卷尺或牽引索實現(xiàn)第二設備單元12，二者分別被拉出直到例如希望鉆孔的位置并且通過一個顯示、例如在卷尺本身上或在固定的第一設備單元10上的數(shù)字顯示讀數(shù)能夠顯示在參考標記和所希望的第二標記之間的現(xiàn)實距離。在牽引索或者測量軟線的情況下通過一個輸出、例如第一設備單元10的光或聲輸出讀出在基站、也就是說第一設備單元10和牽引索的離開基站的末端、其在該實施形式中相當于第二外殼單元12之間的長度。不需要在牽引索上的距離刻度。
也可以如此形成根據(jù)本發(fā)明的裝置，即如此的卷尺或者測量軟線以例如牽引索的形式不是在固定的外殼部分10中形成而是在移動部件12中形成并且通過相應的連接件可以固定的基站10上。
除了在圖1或圖2的實施例中描述的直線激光器20的應用外、該直線激光器在參考面16的表面上投影成一個激光線22，在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另外設計方案中可以有益地應用點激光器。這種產(chǎn)生準直的、細光束的激光器對此可以在第二設備單元12的可拉出的附加部件上投影成一個點，該點與一個標記、例如在第二設備單元12上的十字線的印記對應。如果第二設備單元12精確平行于第一設備單元10，如此由第一設備單元10發(fā)出的點狀光信號停留在移動部件12的十字線的交叉點。通過激光點相對于十字線的位移可以看出與第一設備單元10借助于點激光器發(fā)出的方向信息的偏差。用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置的如此設計方案有這樣的優(yōu)點，即很少受參考面、也就是說例如墻壁的不平整度的干擾，因為規(guī)定的行程不在參考面上投影，而是直接從基本設備10傳輸?shù)揭苿釉O備12。
對此在點激光器的另一個有益選擇中，其提供用于產(chǎn)生方向信息的光信號、同時也用于光學測量在基本設備10和移動設備12之間的間距，通過改變激光信號，致使通過渡越時間測量或者相位分析可以確定在移動設備12和基本設備10之間的距離。
在根據(jù)本發(fā)明裝置的另一個設計方案中，在該裝置中同樣使用一個點激光器作為用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置，可以代替在第二設備單元上的目標印記在該設備單元上也形成一個光敏的傳感器面。該光敏的傳感器面例如形成為一個PSD(位置靈敏探測器PositionSensitive Detector)，并且例如以CCD(電荷耦合器件Charge CoupledDevice)或CMOS傳感器的形式實現(xiàn)光敏的傳感器面。在如此傳感器的中間點狀的激光束理想的位置是0，0(在2-D傳感器的情況下)或0(在1-D傳感器的情況下)。如果用戶在參考面上非平行地挪動移動設備12，在該面上用戶例如“蛇形”在墻壁上行進，這給出大于實際經(jīng)過的間距的測量距離，PSD一方面可以給用戶發(fā)出聲音和/或光的警告信號并且此外也可以數(shù)學校正在確定間距中由于非平行的行進產(chǎn)生的誤差，因為可以計算出在行進路徑上的偏差和激光點與PSD中心X，0的偏差。
圖3指出了根據(jù)本發(fā)明裝置一個替換的實施例，具有一個光學間距傳感器。根據(jù)圖3的裝置包括一個固定設備10，例如結合根據(jù)圖1和圖2的裝置描述該設備。根據(jù)圖3的、根據(jù)本發(fā)明裝置的第一設備單元10支配用于測量單元水準的相應裝置，例如結合圖1描述的、水準儀形式的校準裝置24。此外第一設備單元10支配一個、兩個或多個激光器54、62、64，這些激光器可以預先確定相應的方向信息。特別是一個激光信號50斜對參考面16的表面52。正如在圖3中示出的，這例如可以由此實現(xiàn)，即由激光器54發(fā)出的光50以與參考面16不為零的角度發(fā)射。
根據(jù)圖3的、根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二設備單元13具有一個光探測器56、例如光敏的二極管列58，其確定激光器54的激光信號的相對位Y。因為激光信號50同墻壁的角度已知，所以通過相應的三角函數(shù)可以確定第二設備單元13`相對于第二設備單元13的零位的間距X，或者以相應的方式定義第二設備單元13的標記單元68到第一設備單元10的位置并因此到參考位置18的實際間距X`。第二激光信號60從激光器62出發(fā)作為參考信號，特別是在不平整的墻壁的情況下是有益的，可是原則上也可以省略。
在根據(jù)圖3的根據(jù)本發(fā)明的裝置中有益地也可以應用一個單獨的直線激光器64，其不僅用作用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置，而且也通過激光束的寬度提供到固定設備單元10的間距信息。為此例如激光器64可以代替激光器62，其形成為線激光器或直線激光器，并且在參考面16的表面52上投影一條相應直線66。如果第二設備單元13或13`從現(xiàn)在起沿著參考面16的表面移動，則借助于一個平面的或者線形狀的光探測器56能夠在任何位置X確定激光束66的橫向延伸。通過了解線狀激光束66的孔徑角能夠從截面尺寸中確定產(chǎn)生的光源64的各自間距并因此確定距離第一設備單元10的間距。
裝置13或者13`支配相應的標記裝置68，其例如在根據(jù)圖1或者圖2的實施例的描述中討論并且不再闡述。
用于對標記進行定位的根據(jù)本發(fā)明的裝置不局限于在圖中描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置特別不局限于鉆孔的定位。
權利要求
1.用于對標記進行定位的裝置，具有一第一設備單元(10)，具有用于把第一設備單元(10)布置在參考面(16)的一個可預先規(guī)定的第一位置(18)的裝置(14)以及具有用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)，其特征在于，該用于對標記進行定位的裝置支配可與所述第一設備單元(10)相對定位的一第二設備單元(12、13)，所述第二設備單元(12、13)具有裝置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)，這些裝置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)能夠沿著第一設備單元(10)所規(guī)定的方向來確定第二設備單元(12、13)到第一設備單元(10)的距離。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在于，所述用于確定間距的裝置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)包含一個光學測量系統(tǒng)。
3.按照權利要求2的裝置，其特征在于，所述用于確定間距的光學測量系統(tǒng)包含第一設備單元(10)的光學信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)。
4.按照權利要求2或3的裝置，其特征在于，所述用于確定間距的光學測量系統(tǒng)包含至少一個光敏傳感器(56、58)。
5.按照上述權利要求之一的裝置，其特征在于，所述光信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)包含至少一個激光器(20、54、62、64)。
6.按照上述權利要求之一的裝置，其特征在于，該第一設備單元(10)支配裝置(24)，所述裝置(24)能夠相對于參考面(16)測量用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)的水準。
7.按照上述權利要求之一的裝置，其特征值在于，所述光信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)自動測量水準。
8.按照權利要求1的裝置，其特征在于，這些用于確定間距的裝置包含一個機械測量系統(tǒng)(28)。
9.按照權利要求8的裝置，其特征在于，用于確定間距的該機械測量系統(tǒng)包含一個與第二設備單元(12)連接的路徑接收器(28)。
10.按照權利要求1的裝置，其特征在于，用于確定間距的這些裝置包含一個雷達測量系統(tǒng)。
11.按照上述權利要求之一的裝置，其特征在于，該裝置(10、12、13)支配顯示單元(32)，所述顯示單元(32)允許讀出第二設備單元(12、13)到第一設備單元(10)的間距。
12.按照上述權利要求之一的裝置，其特征在于，第二設備單元(12、13)支配標記單元(34、68)，所述標記單元(34、68)能夠在參考面(16)上標記一個第二位置，該第二位置相當于沿著由第一設備單元(10)借助于光信號裝置規(guī)定的方向到規(guī)定的第一位置的確定間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對標記進行定位的裝置，其具有一個第一設備單元(10)，具有用于把第一設備單元(10)布置在參考面(16)的規(guī)定的第一位置(18)的裝置(14)以及具有用于產(chǎn)生方向信息的光信號裝置(20、22、50、54、60、62、64、66)。根據(jù)本發(fā)明建議，該裝置支配一個第二個、與第一設備單元(10)相對定位的設備單元(12、13)，其具有裝置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)，這些裝置能夠沿著由第一設備單元規(guī)定的方向確定第二設備單元(12、13)到第一設備單元(10)的距離。
文檔編號G01C3/00GK1965211SQ200580018295
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月3日 優(yōu)先權日2004年6月5日
發(fā)明者E·霍夫曼, S·克勞斯, J·赫希特, C·海涅, R·克拉普夫, J·貝格曼 申請人:羅伯特·博世有限公司