专利名称：对标记进行定位的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1前序部分的用于对标记进行定位的装置。
背景技术：
以第一参考标记为出发点用于对标记或者水准测量标记进行定位的设备尤其在建筑激光器领域内普遍采用。如此例如典型的任务在于，在一个预定的水准面上以预定的间隔产生两个钻孔。如果假定第一标记相当于将要的第一钻孔，则这对于许多应用证明是有益的，即准确地确定第二钻孔的位置并根据第一个孔的标记或者钻孔确定第二个或所有另外钻孔的间隔和位置属于这方面的应用。
建筑激光器是市场上常见的，可以买到其各种不同的类型。如此例如旋转激光器，其通过旋转的、可见激光束覆盖在区域内的一个平面。对此可以买到手动测平、例如通过调整螺钉或水准仪、半自动或全自动测平的设备。根据这种测平以相应的设备能够产生一个光信号的精确水平或垂直的取向。
此外存在所谓的直线激光器，其应用在一个平面内明显发散的激光束，如果激光束与参考面的平面相交，则其在例如墙壁、地面或天花板的参考面投影一条直线，不必旋转激光信号。
此外已知具有测平功能的简单的激光器、比如具有嵌入式激光器功能的水准托架(Wasserwagen)，象已经描述的设备一样，其或者可以直接放在建筑地基上或可以固定在可以转动的辅助支架上和/或固定在三脚架上。
也已知这样的直线激光器，其借助于一个辅助工具、比如销钉、螺钉或钻孔插入件能够固定在墙壁上，并且在那里或者通过一个安装的水准仪能够手动测量水准或者按照激光器摆锤的方式自动测量水准。如此设备能够在一个事先已调整水准的平面上例如在墙壁上投影一个激光束以便可以定位相应的标记。
在EP 1367364 A2中公开了一个激光束测平设备，能够将它用其外壳布置在一个参考平面上，其中在该外壳内布置一个摆锤，摆锤是可回转地与外壳联接并且携带至少一个光源。受到引力作用的摆锤水准对准至少一个光源，致使由光源发出的光信号产生一个精确的水准线。
发明内容
根据本发明的、用于对标记进行定位的装置在下面也简称为标记设备，具有一个第一个用作基本元件的设备单元，其具有用于把该第一设备单元布置在参考平面的一个规定的第一位置的装置。此外这个第一设备单元支配用于产生方向信息的光信号装置。借助于第二个、用作移动单元的并且与第一设备单元相对定位的设备单元、其支配能够确定第二设备单元到第一设备单元并且特别是到规定的第一位置的间距的装置，能够以规定的间隔精确地放置标记并且把标记放置在一个规定的直线上。
这例如能够使用户以第一参考标记、例如第一钻孔为出发点快速并精确地安置另外的标记，例如用于以定义的间距并且在定义的水平或垂直的位置钻孔，不必借助于另外的人员或另外的辅助工具、比如米尺。
通过在从属权利要求中提及的特征得出根据本发明的装置的有益在根据本发明的一个优选实施形式中用于确定第二个设备单元到第一个设备单元间距的装置形成为一个光学测量系统。其例如可以以光学测距仪的形式实施。例如可以按照渡越时间测量、相位测量原理、或也可以按照三角测量原理实现距离测量。
在一个特别有益的实施形式中第一设备单元的光信号装置、其产生用于第二设备单元的方向信息、用于光学确定第二设备单元相对于第一设备单元的间距。这例如通过与参考面成一角度延伸的光信号实现，该光信号由第一设备单元发出。通过光信号与参考面的相对高度在已知角度的情况下能够获得到光源、并因此到第一设备单元的间距信息。在如此测量系统中第二设备单元有益地具有一个光敏传感器，例如一个直线的或二维的二极管列，其能够通过由第一设备单元发出的光信号装置的命中点确定第二设备单元与第一设备单元并且特别是与在参考面上第一参考位置的相对间距。
有益地由至少一个激光器、特别一个具有在可见光谱范围内发射的激光二极管形成第一设备单元的光信号装置。通过这种方式能够产生适合于第二设备单元移动的、清晰可见并且准确定义的方向信息。
第一设备单元的光信号装置有益地被设计成自动测平。这例如由此实现，即形成光信号装置的激光器在第一设备单元的外壳内形成为所谓的摆锤激光器并因此在引力场内如此单独测量水准，使由第一设备单元发出的光精确地水平延伸。
在根据本发明装置的替换实施形式中预先规定，第一设备支配这个装置，其能够手动测量用于产生方向信息的光信号装置的水准。为此第一设备单元例如可以具备一个或多个水准仪，其允许用户调整在第一参考面上固定的第一设备单元。
在根据本发明装置的替换实施形式中预先规定，用于确定第二设备单元相对于第一设备单元间距的装置形成为一个机械测量系统。对此第二设备单元例如支配轮、滚轮或滚动体，其形成为路程接收器并且检测第二设备单元的经过的行程。此外用于第二设备单元的路径接收器也以光学/机械方式、类似于例如在计算机鼠标中的滚轮形成。
在根据本发明装置的一个非常简单并且低成本的实施形式中基本上能通过在第一设备单元内的卷尺实现第二设备单元，所述的卷尺从第一设备单元沿着通过光信号装置预先规定的方向拉出并因此能够确定所希望的间距和第二个标记位置。如此的卷尺或者承担如此功能的测量软线例如也可以存在于第二设备单元内并且具有这样的装置，其允许该卷尺或者测量软线以末端固定在第一设备单元上。
根据本发明的装置在第一设备单元内和/或在第二设备单元内支配这个显示仪，其可以读出第二设备单元与第一设备单元、并且特别是与在参考面上第一个规定位置的间距值。如此读数有益地优选在第二设备单元内形成，因为第二设备是活动的、也就是说由用户移动的单元，因此用户可以直接观察。
该装置、特别是第二设备单元有益地支配标记单元，其能够在参考面上标记第二位置。第二位置相当于沿着由第一设备单元借助于光信号装置规定的方向到规定的第一位置的确定间距。如此的标记设备例如可以形成为在该装置中、特别是在该装置的第二设备单元内一体化的凸模，一个一体化的喷墨器，其例如在参考面上机械地、电子地、热地、气动或压电陶瓷地产生墨斑。如此的标记设备例如也可以通过一个一体化的孔统一在第二设备单元内，其可以借助于铅笔标记或者划线第二标记的准确位置。
根据本发明的装置允许相对于第一个规定的参考标记在参考面上安置第二标记，其在精确规定的方向上以同第一个规定的参考标记定义的间距存在。
从下面的几个实施例的描述中得出根据本发明装置的另外优点。
在附图中示出了根据本发明装置的实施例，其在下面的描述中详细阐述。附图、其描述以及权利要求包含很多的组合特征。专业人员也可以单独考虑这些特别并且归纳为另外的、合理组合，这些组合因此认为同样属于公开内容。
图中图1以示意的俯视图指出了根据本发明的、用于对标记进行定位的装置的第一实施例，图2以主视图指出了根据图1的、根据本发明装置的实施例，图3以示意的俯视图指出了根据本发明的、用于对标记进行定位的装置第二实施例。
图1指出了根据本发明的、用于对标记进行定位的装置的第一实施例。该装置包括两个设备单元。第一设备单元10由一个固定的基本设备形成，相反通过一个与第一设备单元相对定位的移动组件形成第二设备单元12。第一设备单元10通过一个紧固件14固定在一个参考面16上，其例如可以是墙壁、地面或天花板的表面。紧固件14可以与第一设备单元固定连接，或者例如也可以通过磁耦合与其连接。在根据本发明装置的一个实施形式中，第一设备单元10通过一个销钉18插入例如墙壁的一个孔36内。例如除了在图1中示出的销钉18外夹紧装置、夹板、夹具、一个或多个钉子、螺钉或粘合剂或气球也可以用作把第一设备单元10固定在参考面上的另外机械装置。在本发明范围内同样要将，例如在设备单元10的设备背面上的例如一个或多个接触点作为固定元件14来理解，用户仅仅用手以接触点将基本组件朝参考面、例如墙壁挤压，并且保持在该位置，从而“固定”在墙壁上。
第一设备单元支配光信号装置20，例如支配一个直线激光器，其能够在参考面16的表面上投影成一个直线22。为此直线激光器优选地在可见光谱范围内发出，例如红光或绿光。根据在参考面16的表面上投影的激光线22得出明确的、从第一设备单元10出发的方向信息。借助于校准装置24、其在根据图1的实施例中示意地表示为水准仪24，可以测量第一设备单元10的水准并因此可以测量直线激光器20或者激光线22的水准。除了这种手动测量激光线22的水准外在根据本发明的装置的另外实施形式中同样可以设置一个激光元件，其以已知的方式形成为摆锤激光器，致使自动测量激光线22的水准。
第二设备单元12形成一个可拉伸的附加部件，其可以沿着通过激光线22规定的方向在参考面16的表面上在箭头26的方向上行进。第二设备单元12为此具有一个路程接收器28，其在图1的实施例中通过第二设备单元的滚轮30测量经过的距离。在一个测量过程中用手在要标记的墙壁上移动第二设备单元，在这种情况下跟随激光束22。滚轮30、其例如也可以设计为小轮，一方面检测与墙壁的接触，另一方面检测在这种情况下经过的距离。可以借助于显示读数32把移动设备12经过的距离告知用户。对此如此预设显示读数32，即其对于还没有挪动移动设备12的情况自动显示其标记单元34到第一孔36的位置的距离。
可是通过相应的复位功能和附属的开关单元38用户也可以随时把移动设备12经过的距离的读数32设置为值零或一个预设的值。通过在第二设备单元12内形成“复位功能”没有基本模块10也可以使用第二设备单元12。同样如果第二设备单元12接触第一设备单元10，也能够自动化“复位功能”，如此例如把读数置零。
移动设备12可以从其静止位置沿着激光线22规定的方向偏移已知距离，正如在图1中通过示出的设备12`表明的。通过在第二设备单元12上的标记单元34例如可以借助于划线铅笔或彩色铅笔标记如此确定的位置。通过这种方式能够定位相对于第一参考标记的第二标记，其例如以同参考标记定义的间距精确水准。在该位置然后在移开第二设备单元12`之后例如定位所希望的第二钻孔40。
图2以正视图指出了根据图1的根据本发明的装置，就如同为用户提供的那样，假如用户在墙壁上进行相应的标记工作，在这种情况下墙壁平行于绘图平面。用作移动设备的第二设备单元12以用作基本单元的第一设备单元10为出发点沿着通过激光线22规定的方向信息移动，直到达到所希望的距离。借助于标记单元34可以在所希望的位置标记所需要的位置。除了根据在图1或2中的描述的标记单元34外，该标记单元仅仅处在设备的孔内，能够通过相应的标记装置在参考面的表面上定位，作为标记装置在替换的实施形式中例如可以是在设备12中一体化的凸模、或是一体化的喷墨器，其例如在要标记的规定位置类似于喷墨打印机通过机械地、电子地、热地、气动或压电陶瓷方式产生墨斑。
除了在根据图1或者图2的、根据本发明的实施例中描述的机械确定在移动设备12和基本单元10之间的、并因此在两个要标记的位置之间的距离外，例如也可以光-机地、类似于在计算机鼠标中的滚轮、通过超声波测距、或也可以通过在电磁辐射基础上的距离测量、比如激光测距仪或雷达测距仪确定该距离。为此在第一设备单元10中存在一个相应的发射器并且在第二设备单元12中存在测距设备的一个附属接收机。同样可以考虑，发射器和接收机安置在第一设备10的基本设备中并且在第二设备12的移动设备中仅仅设置一个用于测量信号的反射器。通过缠绕的线路连接测量与分析单元也设置在第一设备单元10中，如此在移动设备12中仅仅形成显示读数32。
在根据本发明的装置的替换实施形式中可以预先规定，通过一个在第一设备单元10中形成并且可拉出的卷尺或牵引索实现第二设备单元12，二者分别被拉出直到例如希望钻孔的位置并且通过一个显示、例如在卷尺本身上或在固定的第一设备单元10上的数字显示读数能够显示在参考标记和所希望的第二标记之间的现实距离。在牵引索或者测量软线的情况下通过一个输出、例如第一设备单元10的光或声输出读出在基站、也就是说第一设备单元10和牵引索的离开基站的末端、其在该实施形式中相当于第二外壳单元12之间的长度。不需要在牵引索上的距离刻度。
也可以如此形成根据本发明的装置，即如此的卷尺或者测量软线以例如牵引索的形式不是在固定的外壳部分10中形成而是在移动部件12中形成并且通过相应的连接件可以固定的基站10上。
除了在图1或图2的实施例中描述的直线激光器20的应用外、该直线激光器在参考面16的表面上投影成一个激光线22，在根据本发明的装置的另外设计方案中可以有益地应用点激光器。这种产生准直的、细光束的激光器对此可以在第二设备单元12的可拉出的附加部件上投影成一个点，该点与一个标记、例如在第二设备单元12上的十字线的印记对应。如果第二设备单元12精确平行于第一设备单元10，如此由第一设备单元10发出的点状光信号停留在移动部件12的十字线的交叉点。通过激光点相对于十字线的位移可以看出与第一设备单元10借助于点激光器发出的方向信息的偏差。用于产生方向信息的光信号装置的如此设计方案有这样的优点，即很少受参考面、也就是说例如墙壁的不平整度的干扰，因为规定的行程不在参考面上投影，而是直接从基本设备10传输到移动设备12。
对此在点激光器的另一个有益选择中，其提供用于产生方向信息的光信号、同时也用于光学测量在基本设备10和移动设备12之间的间距，通过改变激光信号，致使通过渡越时间测量或者相位分析可以确定在移动设备12和基本设备10之间的距离。
在根据本发明装置的另一个设计方案中，在该装置中同样使用一个点激光器作为用于产生方向信息的光信号装置，可以代替在第二设备单元上的目标印记在该设备单元上也形成一个光敏的传感器面。该光敏的传感器面例如形成为一个PSD(位置灵敏探测器PositionSensitive Detector)，并且例如以CCD(电荷耦合器件Charge CoupledDevice)或CMOS传感器的形式实现光敏的传感器面。在如此传感器的中间点状的激光束理想的位置是0，0(在2-D传感器的情况下)或0(在1-D传感器的情况下)。如果用户在参考面上非平行地挪动移动设备12，在该面上用户例如“蛇形”在墙壁上行进，这给出大于实际经过的间距的测量距离，PSD一方面可以给用户发出声音和/或光的警告信号并且此外也可以数学校正在确定间距中由于非平行的行进产生的误差，因为可以计算出在行进路径上的偏差和激光点与PSD中心X，0的偏差。
图3指出了根据本发明装置一个替换的实施例，具有一个光学间距传感器。根据图3的装置包括一个固定设备10，例如结合根据图1和图2的装置描述该设备。根据图3的、根据本发明装置的第一设备单元10支配用于测量单元水准的相应装置，例如结合图1描述的、水准仪形式的校准装置24。此外第一设备单元10支配一个、两个或多个激光器54、62、64，这些激光器可以预先确定相应的方向信息。特别是一个激光信号50斜对参考面16的表面52。正如在图3中示出的，这例如可以由此实现，即由激光器54发出的光50以与参考面16不为零的角度发射。
根据图3的、根据本发明的装置的第二设备单元13具有一个光探测器56、例如光敏的二极管列58，其确定激光器54的激光信号的相对位Y。因为激光信号50同墙壁的角度已知，所以通过相应的三角函数可以确定第二设备单元13`相对于第二设备单元13的零位的间距X，或者以相应的方式定义第二设备单元13的标记单元68到第一设备单元10的位置并因此到参考位置18的实际间距X`。第二激光信号60从激光器62出发作为参考信号，特别是在不平整的墙壁的情况下是有益的，可是原则上也可以省略。
在根据图3的根据本发明的装置中有益地也可以应用一个单独的直线激光器64，其不仅用作用于产生方向信息的光信号装置，而且也通过激光束的宽度提供到固定设备单元10的间距信息。为此例如激光器64可以代替激光器62，其形成为线激光器或直线激光器，并且在参考面16的表面52上投影一条相应直线66。如果第二设备单元13或13`从现在起沿着参考面16的表面移动，则借助于一个平面的或者线形状的光探测器56能够在任何位置X确定激光束66的横向延伸。通过了解线状激光束66的孔径角能够从截面尺寸中确定产生的光源64的各自间距并因此确定距离第一设备单元10的间距。
装置13或者13`支配相应的标记装置68，其例如在根据图1或者图2的实施例的描述中讨论并且不再阐述。
用于对标记进行定位的根据本发明的装置不局限于在图中描述的根据本发明的装置特别不局限于钻孔的定位。
权利要求
1.用于对标记进行定位的装置，具有一第一设备单元(10)，具有用于把第一设备单元(10)布置在参考面(16)的一个可预先规定的第一位置(18)的装置(14)以及具有用于产生方向信息的光信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)，其特征在于，该用于对标记进行定位的装置支配可与所述第一设备单元(10)相对定位的一第二设备单元(12、13)，所述第二设备单元(12、13)具有装置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)，这些装置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)能够沿着第一设备单元(10)所规定的方向来确定第二设备单元(12、13)到第一设备单元(10)的距离。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，所述用于确定间距的装置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)包含一个光学测量系统。
3.按照权利要求2的装置，其特征在于，所述用于确定间距的光学测量系统包含第一设备单元(10)的光学信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)。
4.按照权利要求2或3的装置，其特征在于，所述用于确定间距的光学测量系统包含至少一个光敏传感器(56、58)。
5.按照上述权利要求之一的装置，其特征在于，所述光信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)包含至少一个激光器(20、54、62、64)。
6.按照上述权利要求之一的装置，其特征在于，该第一设备单元(10)支配装置(24)，所述装置(24)能够相对于参考面(16)测量用于产生方向信息的光信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)的水准。
7.按照上述权利要求之一的装置，其特征值在于，所述光信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)自动测量水准。
8.按照权利要求1的装置，其特征在于，这些用于确定间距的装置包含一个机械测量系统(28)。
9.按照权利要求8的装置，其特征在于，用于确定间距的该机械测量系统包含一个与第二设备单元(12)连接的路径接收器(28)。
10.按照权利要求1的装置，其特征在于，用于确定间距的这些装置包含一个雷达测量系统。
11.按照上述权利要求之一的装置，其特征在于，该装置(10、12、13)支配显示单元(32)，所述显示单元(32)允许读出第二设备单元(12、13)到第一设备单元(10)的间距。
12.按照上述权利要求之一的装置，其特征在于，第二设备单元(12、13)支配标记单元(34、68)，所述标记单元(34、68)能够在参考面(16)上标记一个第二位置，该第二位置相当于沿着由第一设备单元(10)借助于光信号装置规定的方向到规定的第一位置的确定间距。
全文摘要
本发明涉及用于对标记进行定位的装置，其具有一个第一设备单元(10)，具有用于把第一设备单元(10)布置在参考面(16)的规定的第一位置(18)的装置(14)以及具有用于产生方向信息的光信号装置(20、22、50、54、60、62、64、66)。根据本发明建议，该装置支配一个第二个、与第一设备单元(10)相对定位的设备单元(12、13)，其具有装置(20、22、28、50、54、56、58、60、62、64、66)，这些装置能够沿着由第一设备单元规定的方向确定第二设备单元(12、13)到第一设备单元(10)的距离。
文档编号G01C3/00GK1965211SQ200580018295
公开日2007年5月16日 申请日期2005年5月3日 优先权日2004年6月5日
发明者E·霍夫曼, S·克劳斯, J·赫希特, C·海涅, R·克拉普夫, J·贝格曼 申请人:罗伯特·博世有限公司