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Dokumentenidentifikation DE102005000060A1 16.11.2006
Titel Handhabbares Flächenkoordinatenmessgerät
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Binder, Albert, Buchs, CH
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 12.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005000060
Offenlegungstag 16.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2006
IPC-Hauptklasse G01B 21/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01B 11/03(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01B 11/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01C 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01C 9/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Flächenkoordinatenmessgerät (1) und ein zugeordnetes Messverfahren mit einem Rechenmittel (8) und einem handhabbaren Gehäuse (9), welches ein zur Positionierung an einem Flächenpunkt (P) einer Wandfläche (3) ausgebildetes Positionierungsmittel (2) sowie ein Ausgabemittel (6) für ein vom Rechenmittel (8) ermitteltes Messergebnis aufweist, wobei ein zur Bestimmung einer Längsdistanz längs einer Längsmessrichtung geeignetes elektronisches Entfernungsmesssystem (7) sowie ein Quermessmittel zur zusätzlichen Bestimmung einer Querdistanz längs einer quer zu der Längsmessrichtung orientierten Quermessrichtung vorhanden sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezeichnet ein handhabbares Flächenkoordinatenmessgerät vorzugsweise zur Vermessung/Markierung von Koordinaten auf Wandflächen des Baugewerbes sowie ein zugeordnetes Messverfahren.

Die Koordinaten eines im allgemeinen 3-dimensional bestimmten Raumpunktes bezüglich einer Fläche werden als Flächenkoordinaten bezeichnet. Üblicherweise wird dazu ein innerhalb der Fläche definiertes lokales kartesisches Flächenkoordinatensystem verwendet, vorzugsweise mit dem Ursprung an einem Eckpunkt und zumindest einer Koordinatenachse längs einer Kante der Fläche verwendet.

Insbesondere im Baugewerbe spielt die Vermessung/Markierung von Flächenkoordinaten auf Wandflächen, worunter im Sinne der Erfindung zumindest stückweise ebene Oberflächen sowohl von Seitenwänden als auch von Decken, Böden etc. zu verstehen sind, eine wichtige Rolle, bspw. zur Positionierung von Befestigungspunkten. Bei Seitenwänden verlaufen die Innenkanten üblicherweise zumeist annähernd horizontal bzw. vertikal.

Die traditionelle Art zur Vermessung/Markierung von Flächenkoordinaten auf Wandflächen besteht in der aufeinanderfolgenden Benutzung eines Gliedermassstabes in einer von zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils zur Distanzmessung von einem virtuellen Schnittpunkt bis zur nächstliegenden Innenkante. Neben der Unsicherheit des virtuellen Schnittpunktes ist insbesondere der Zeitaufwand für die Doppelmessung nachteilig.

Nach der DE3839797 ist zum Abstecken von Demarkationen ein elektrooptisches Entfernungsmesssystem bekannt, das mit einem horizontalen und einem vertikalen Winkelmesssystem kombiniert ist.

Nach der DE19643800 ist ein Markierungsgerät bekannt, welches im Zusammenwirken mit einem Rotationslaser längs einer Linie äquidistant beabstandete Markierungen für Befestigungspunkte an einer Wandfläche erzeugt. Dabei zeigt die DE10034035 ein derartiges Markierungsgerät, welches innerhalb eines Toleranzbereiches einen Positionierungsfehler des Gehäuses ausgleicht.

Nach der CH691330 ist ein transportabler Rotationslaser mit einem Laserentfernungsmesssystem und einem Winkelmesssystem kombiniert, wodurch neben der Generierung virtueller Ebenen mittelbar die Position eines reflektierenden Hilfsmittels im dreidimensionalen Raum innerhalb der virtuellen Ebene bestimmbar ist. Zur direkten Vermessung/Markierung von Flächenkoordinaten auf Wandflächen ist ein derartiger Rotationslaser ungeeignet.

Zudem ist nach der US6202312 ein optisches Markierungsgerät bekannt, das zwei aufgefächerte Laserstrahlen projiziert, die in einer Wandfläche zueinander senkrecht stehen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines handhabbaren Flächenkoordinatenmessgerätes und zugeordneten Messverfahrens, welches das Ausmessen, Positionieren oder Markieren von Flächenkoordinaten auf einer Wandfläche vereinfacht.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So weist ein Flächenkoordinatenmessgerät ein zur Bestimmung einer Längsdistanz längs einer Längsmessrichtung geeignetes elektronisches Entfernungsmesssystem, ein Rechenmittel und ein handhabbares Gehäuse auf, welches ein zur Positionierung an einem Flächenpunkt einer Wandfläche ausgebildetes Positionierungsmittel sowie ein Ausgabemittel für ein vom Rechenmittel ermitteltes Messergebnis aufweist, ein Quermessmittel zur zusätzlichen Bestimmung einer Querdistanz längs einer quer zu der Längsmessrichtung orientierten Quermessrichtung auf.

Durch die Bestimmung der Längsdistanz sowie der Querdistanz zu je einem Messpunkt ist eine unmittelbare Bestimmung von lokalen kartesischen Flächenkoordinaten auf der Wandfläche gegeben, wobei der lokale Koordinatenursprung durch den diagonalen Eckpunkt eines an den beiden Messpunkten, jeweils senkrecht zur Messrichtung der Längsdistanzmessung/ Querdistanzmessung verlängert, ausgebildeten Messrechtecks definiert ist. Insbesondere sind an Wandflächen mit zueinander senkrecht verlaufenden Innenkanten, an denen je ein Messpunkt ausgebildet wird, lokale Flächenkoordinaten (X-Koordinate, Y-Koordinate) bestimmbar.

Vorteilhaft ist das Entfernungsmesssystem als übliches Laserentfernungsmesssystem ausgebildet, wodurch Distanzen mit einer Genauigkeit einiger mm im Messbereich einiger 100 m gemessen werden können. Prinzipiell ist jedoch auch ein gerichtetes Ultraschall-Messsystem als Entfernungsmesssystem möglich.

Vorteilhaft ist das Quermessmittel ein (zumindest bis auf wenige gemeinsam genutzte Baugruppen) zweites elektronisches Entfernungsmesssystem, deren jeweilige Messrichtungen zueinander einen Winkel von 90° ausbilden, wodurch zwei Distanzmessungen in zueinander senkrechten Richtungen simultan durchführbar sind.

Alternativ vorteilhaft ist das Quermessmittel ein die Messrichtung zumindest in einem Winkel von 90° umlenkendes Schaltmittel, wodurch sequentiell gesteuert die Messrichtung quer zu dieser diskret umlenkbar ist. Geeignete Schaltmittel sind bspw. ein festes Umlenkmittel (reflektierend oder brechend) für den Messstrahl mit je einem aktiv steuerbaren Durchgangsschalter je Messrichtung (längs, quer), ein festes Umlenkmittel (reflektierend oder brechend) mit je einem messstrahlspezifischen Durchgangsschalter (frequenz- oder phasenspezifischer Filter) je Messrichtung (längs, quer) und einem aktiven Messstrahlschalter, ein um zumindest 90° umlenkend schaltbar versetzbares Umlenkmittel, etc.

Alternativ vorteilhaft ist das Quermessmittel ein die Messrichtung zumindest um einen Winkel von 90° steuerbar verschwenkendes Schwenkmittel, wodurch sequentiell gesteuert die Messrichtung quer zu dieser (quasi)stetig umlenkbar ist. Geeignete Schwenkmittel sind bspw. ein steuerbar schwenkbares Umlenkmittel (reflektierend oder brechend) für den Messstrahl, ein (zumindest bis auf wenige fest angeordnete Baugruppen) steuerbar schwenkbares elektronisches Entfernungsmesssystem, etc. Die Steuerung des Schwenkmittels kann dabei über einen Winkelregelkreis mit einem Antriebsmittel (Motor) und einem Winkelsensor geregelt oder alternativ direkt gesteuert über einen im definierten Winkel (absolut oder inkrementell) ansteuerbaren Winkelgeber (Schrittmotor) erfolgen.

Vorteilhaft ist zumindest ein bezüglich der Erdbeschleunigung sensitiver Nivelliersensor vorhanden, der eine Messrichtung horizontal oder vertikal auszurichten gestattet, wodurch die Messrichtungen horizontal bzw. vertikal verlaufen. Im einfachsten Fall ist dies vom Nutzer aktiv kontrolliert über die vom Nivelliersensor (Libelle) detektierte Lage des an der Wandfläche angesetzten Gehäuses möglich. Da dies im Bauwesen üblicherweise bei Innenkanten zu Seitenwänden der Fall ist, befindet sich der lokale Koordinatenursprung exakt in der aus beiden Innenkanten gebildeten Innenecke der Seitenwand, was im Bauwesen eine übliche Bezugsbasis für lokale Flächenkoordinaten darstellt.

Vorteilhaft ist der Nivelliersensor mit dem Rechenmittel regelnd verbunden, wodurch (zumindest in einem zulässigen Winkelbereich von bspw. +/– 25°) eine automatische Nivellierung der Messrichtung stattfindet, die unabhängig von der Lage des Gehäuses ist, wodurch die manuelle Positionierung entbehrlich ist.

Vorteilhaft weist das Ausgabemittel eine zumindest numerische Anzeige für einen X- und einen Y-Koordinatenwert auf, wodurch die Flächenkoordinaten des Positioniermittels unmittelbar ablesbar ist.

Vorteilhaft ist ein Ansetzmittel (Abstandhalter, transparenter Abstandring, Gummibeine, etc.) zum lagesicheren Ansetzen an der Wandfläche vorhanden, welches weiter vorteilhaft genau drei zueinander flächig beabstandete, vom Gehäuse senkrecht zu beiden Messrichtungen auskragende, Abstandhalter aufweist, wodurch stets ein kippfreies Ansetzen des Gehäuses an der Wandfläche möglich ist. Weiter vorteilhaft sind zumindest zwei Abstandhalter in ihrer Länge federnd versetzbar, wodurch Unebenheiten der Wandfläche ausgleichbar sind.

Vorteilhaft ist das Positionierungsmittel als eine Markierungskontur (Loch, Ecke, Kreuzschlitz, etc.) ausgebildet, wodurch mit einem Zeichenmittel (Fettstift, Bleistift, etc.) mittels Führung entlang der Markierungskontur die Position des Flächenpunktes an der Wandfläche exakt markierbar ist.

Vorteilhaft ist dem Rechenmittel ein Speichermittel zur Speicherung zumindest von Koordinatenwerten zugeordnet, wodurch die aktuell gemessenen Flächenkoordinaten des Positionierungsmittels mit vorgegebenen gespeicherten Soll-Koordinaten vergleichbar sind, deren Differenzmass einen Positionierungsfehler darstellt.

Vorteilhaft ist eine Markiervorrichtung vorhanden um eine Markierung an der Wandfläche zu bewirken. Weiter vorteilhaft ist die Markiervorrichtung steuerbar mit dem Rechenmittel verbunden sowie geeignet ausgebildet um innerhalb eines Toleranzbereiches (+/– 1 cm) den Positionierungsfehler des Gehäuses auszugleichen. Bezüglich der geeigneten Ausbildung der Markiervorrichtung, welche als solche nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird der Fachmann auf die DE10034035 verwiesen.

Vorteilhaft ist eine zumindest mit dem Rechenmittel verbundene übliche Datenübertragungsschnittstelle (Funk, IR, etc.) zu einem Computer vorhanden, wodurch Soll-Koordinaten empfangen bzw. gemessene Flächenkoordinaten oder erfolgreich markierte Soll-Koordinaten zur Dokumentation abgespeichert werden können.

Vorteilhaft ist eine mechanische Befestigungsschnittstelle (Montageflansch etc.) zu einer passend zugeordneten Handwerkzeugmaschine (Bohrhammer, Kernbohrmaschine, Schraubmaschine, Bolzensetzgerät, etc.) vorhanden, deren die Wandfläche bearbeitendes Werkzeug das am Positionierungsmittel angeordnete Markierungsmittel ist, wodurch die Flächenkoordinaten eines mit der Handwerkzeugmaschine an der Wandfläche erstellten Arbeitsprodukts (Bohrloch, Befestigungsmittel, Setzbolzen, etc.) unmittelbar messbar ist.

In dem Messverfahren zur Messung der Flächenkoordinaten eines Flächenpunktes einer Wandfläche mit einem Flächenkoordinatenmessgerät mit obigen Merkmalen weist das Rechenmittel einen programmgesteuerten Algorithmus auf, welcher in einem Messschritt eine Längsdistanzmessung zu einem Messpunkt entlang einer Längsmessrichtung sowie eine Querdistanzmessung zu einem Messpunkt entlang einer Quermessrichtung durchführt und in einem weiteren Berechnungsschritt aus den beiden Messwerten der Längsdistanzmessung sowie der Querdistanzmessung lokale Flächenkoordinaten des Positionierungspunktes ermittelt.

Vorteilhaft wird im Messschritt der Längsdistanzmessung/Querdistanzmessung mittels gesteuertem Schwenkmittel eine Folge von mehreren Einzelmessungen zu winklig differentiell versetzten Messrichtungen durchgeführt sowie deren Längsdistanzen/Querdistanzen erfasst, und jeweils eine aus den Längsdistanzen/Querdistanzen ermittelte Minimallängsdistanz/ Minimalquerdistanz dem Berechnungsschritt zur Ermittlung der Flächenkoordinaten übergeben, wodurch der im Bauwesen wichtige senkrechte Abstand jeweils von einer Innenkante der Wandfläche zur Bestimmung der Flächenkoordinaten verwendet wird.

Vorteilhaft werden im Messschritt je Längsmessrichtung/Quermessrichtung nur jeweils eine begrenzte Anzahl Einzelmessungen zu in einem engen Winkelbereich (+/– 5°) beidseitig winklig differentiell versetzten Messrichtungen durchgeführt, wodurch die Anzahl der Einzelmessungen verringert werden kann.

Vorteilhaft werden im Messschritt die den Einzelmessungen zugeordneten Messwertpaare (Distanz, Winkel) erfasst und abgespeichert, wodurch diese einem nachfolgenden Messsignalverarbeitungsschritt zur Bestimmung der Minimallängsdistanz/Minimalquerdistanz sowie des Längslotwinkels/Querlotwinkels zur Verfügung stehen.

Vorteilhaft beinhaltet der Messsignalverarbeitungsschritt ein Verfahren zur Approximation (Methode der kleinsten Quadratabweichung etc.) der Messwertpaare an eine Kurve der Distanz als quadratische Funktion des Winkels, wodurch die Minimallängsdistanz/Minimalquerdistanz sowie der Längslotwinkel/Querlotwinkel zu einer Innenkante der Wandfläche mittels des Scheitelpunktes der Fittparabel mathematisch exakt approximierbar ist.

Vorteilhaft beinhaltet der Berechnungsschritt einen Koordinatentransformationsschritt, welcher aus der Minimallängsdistanz/Minimalquerdistanz, dem Längslotwinkel/ Querlotwinkel sowie einer gerätespezifischen Positionsversetzung, um welche das Positionierungsmittel zum geometrischen Schnittpunkt der Längsmessrichtung mit der Quermessrichtung versetzt ist, mittels trigonometrischer Funktionen die Flächenkoordinaten des Positionierungsmittels bestimmt, wodurch das Positionierungsmittel nicht exakt am Schnittpunkt der Längsmessrichtung mit der Quermessrichtung angeordnet sein muss, was technologisch aufwendig ist, da sich dort zumeist eine Baugruppe (Schwenkmittel, Umlenkmittel) des Quermessmittels befindet.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

1 als Prinzip der Flächenkoordinatenmessung

2 als Flächenkoordinatenmessgerät

3 als Variante

4 als Variante einer Einzelheit

5 als Variante einer Einzelheit

6 als Einzelheit

7 als Algorithmus

8 als Berechnungsmodell

9 als Anzeige

Nach 1 ist ein Flächenkoordinatenmessgerät 1 mittels einem Positionierungsmittel 2 an einem Flächenpunkt P einer Wandfläche 3 mit Innenkanten 4 positioniert. Mittels mehrfacher Einzelmessungen von Distanzen r und Winkeln [phi] zum je Messrichtung M zugeordneten Messpunkt 5 an einer Innenkante 4 werden im zugeordneten Messverfahren mittels je einer zu diesen lotrechten Längsdistanzmessung/Querdistanzmessung die lokalen kartesischen Flächenkoordinaten X, Y des Flächenpunktes P auf der Wandfläche 3 bestimmt. Der lokale Koordinatenursprung O ist dabei durch den diagonalen Eckpunkt eines an den beiden Messpunkten 5, jeweils senkrecht zur Messrichtung der Längsdistanzmessung/ Querdistanzmessung verlängert, ausgebildeten Messrechtecks definiert. Die über ein Ausgabemittel 6 angezeigten Flächenkoordinaten X, Y sind lotrecht zu den Innenkanten 4 definiert, welche – wie im Baugewerbe üblich – horizontal und vertikal zur Gravitationsbeschleunigung G verlaufen.

Nach 2 weist das Flächenkoordinatenmessgerät 1 ein zur Bestimmung einer Distanz r längs einer Messrichtung M geeignetes elektronisches Entfernungsmesssystem 7 in Form eines üblichen Laserentfernungsmesssystems, ein Rechenmittel 8 und ein handhabbares Gehäuse 9 auf. Zum rutschfreien sowie parallel beabstandeten Ansetzen an die Wandfläche 3 weist das Gehäuse 9 als Ansetzmittel drei Abstandhalter 10 auf. Das zur Positionierung an dem Flächenpunkt P der Wandfläche 3 ausgebildete Positionierungsmittel 2 ist in Form einer hohlzylinderförmigen Markierungskontur ausgebildet, durch welche ein Markierungsmittel 11 in Form eines Bleistiftes geführt ist. Das Ausgabemittel 6 ist in Form einer numerische Anzeige für einen vom Rechenmittel 8 ermittelten X- und Y-Koordinatenwert ausgebildet. Zudem ist zur zusätzlichen Bestimmung einer Querdistanz entlang einer quer zu der Längsmessrichtung orientierten Quermessrichtung ein Quermessmittel in Form eines im Vollkreis um eine Achse A senkrecht zur Wandfläche 3 steuerbar verschwenkbaren Schwenkmittels in Form eines, von einem Elektromotor 12 zahnradgetriebenen, Drehtellers 13 angeordnet, dessen Schwenkwinkel mit einem Winkelsensor 14 in Form eines inkrementellen Hall-Sensors erfasst sowie in einem Winkelregelkreis mit dem Rechenmittel 8 und dem Elektromotor 12 geregelt wird. Das Rechenmittel 8 ist zudem mit einem Nivelliersensor 15 in Form einer elektronischen Libelle verbunden, der die Neigung des Gehäuses 9 bezüglich der Erdbeschleunigung misst, wodurch in einem zulässigen Winkelbereich von +/– 25° eine automatische Nivellierung der Messrichtung stattfindet. Zudem ist eine optional montierte (gestrichelt dargestellte) mechanische Befestigungsschnittstelle 16 in Form eines Montageflansch für eine passend zugeordnete Handwerkzeugmaschine 17 in Form eines Bohrhammers, deren die Wandfläche 3 bohrendes Werkzeug (an Stelle des Bleistiftes) das am Positionierungsmittel 2 angeordnete Markierungsmittel 11 ist.

Nach 3 weist im Unterschied zu 2 ein derartiges Flächenkoordinatenmessgerät 1 ein Quermessmittel in Form eines um 120° um eine Achse A senkrecht zur Wandfläche 3 steuerbar verschwenkbaren Schwenkmittels in Form eines Umlenkspiegels 18 des ansonsten fest im Gehäuse 9 angeordneten Laserentfernungsmesssystems 7 auf. Mehrere diskrete Schwenkwinkel (–5°, 0°, 5°, 85°, 90°, 95°) bezüglich der Vertikalen werden über einen inkrementell angesteuerte n Schrittmotor 19, der zahnradgetrieben den Drehteller 13 antreibt, direkt vom Rechenmittel 8 gesetzt. Dem als Mikrocontroller [müC] ausgebildetem Rechenmittel 8 ist ein integriertes Speichermittel 20 zur Speicherung der einzelnen Messwertpaare, bestimmten Koordinatenwerten und den Soll-Koordinaten zugeordnet. Es ist eine Markiervorrichtung 21 in Form einer Tintenstrahlvorrichtung für Markierungsmittel 11 in Form von Tintentropfen vorhanden, die steuerbar mit dem Rechenmittel 8 verbunden innerhalb eines Toleranzbereiches (+/– 1 cm) einen Positionierungsfehler des Gehäuses 6 ausgleichen kann, wobei für weiterführende Einzelheiten einer Markiervorrichtung 21 auf die DE10034035 verwiesen wird. Weiter ist ein jeweils mit dem Rechenmittel 8 verbundenes Eingabemittel 22 in Form von Tasten zur Eingabe von Soll-Koordinaten und dem Markierbefehl sowie eine übliche, bidirektionale Funk-Datenübertragungsschnittstelle 23 vorhanden.

Nach 4 ist das elektronische Entfernungsmesssystem 7 in Form eines Laserentfernungsmesssystems unmittelbar auf dem Drehteller 13 angeordnet, der mit dem Schrittmotor 19 um eine Achse A senkrecht zur Wandfläche 3 um +/– 25° steuerbar verschwenkbar ist. Der sichtbare Laserstrahl wird über einen im Drehpunkt angeordneter Strahlteiler 24 in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, die zueinander einen Winkel von 90° ausbilden und mit jeweils einem steuerbaren optischen Durchgangsschalter 25 je Teilstrahl alternierend als Längsmessrichtung/Quermessrichtung geschaltet werden. Zudem ist der Nivelliersensor 15 in Form einer elektronischen Libelle, der die Neigung bezüglich der Erdbeschleunigung misst, ebenfalls mit auf dem Drehteller 13 angeordnet.

Nach 5 sind im Unterschied zu 4 zwei elektronische Entfernungsmesssysteme 7 in Form je eines Laserentfernungsmesssystems, deren jeweilige Laserstrahlen zueinander einen Winkel von 90° ausbilden, unmittelbar auf dem steuerbar verschwenkbaren Drehteller 13 angeordnet.

Nach 6 ist ein im Gehäuse 6 gelagerter und mittels einer Feder 26 federnd druckvorgespannter Ansetzpunkt 10 in der Länge versetzbar.

Nach den 7, 8 und 9 weist der im Rechenmittel des Flächenkoordinatenmessgerätes 1 zeitlich modular ausgeführte Algorithmus 27 des Messverfahrens zur Messung der Flächenkoordinaten X, Y nach einem Initialisierungsschritt 28, in dem der Drehteller auf einen Anfangswinkel geschwenkt wird, welcher aus einer mit dem Nivelliersensor bestimmten Lage zur Gravitationsbeschleunigung ermittelt wird, einen Messschritt 29 auf. In diesem Messschritt 29 werden in jeweils drei Einzelmessungen je Längsmessrichtung/Quermessrichtung, zu den vom Rechenmittel vorgegebenen Schwenkwinkeln (–5°, 0°, 5°, 85°, 90°, 95°), in welche der Drehteller gesteuert einschwenkt, jeweils zugeordneten Messrichtungen M jeweils Distanzen r und Winkel [phi] gemessen und gespeichert. Insbesondere wird im Winkel [phi] bei 0° eine vertikale Längsdistanzmessung und bei 90° eine horizontale Querdistanzmessung ausgeführt. In einem weiteren Berechnungsschritt 30 wird aus den einzelnen Messwerten der Längsdistanzmessungen sowie der Querdistanzmessungen eine lokale Flächenkoordinate ermittelt, wobei in einem intern vorgelagerten Messsignalverarbeitungsschritt 31 je engem Winkelbereich zur Längsmessrichtung/Quermessrichtung jeweils die als minimale Längsdistanz/Querdistanz definierte Minimallängsdistanz/Minimalquerdistanz zur Berechnung der Flächenkoordinaten X, Y verwendet wird. Dazu weist der Messsignalverarbeitungsschritt 31 je engem Winkelbereich zur Längsmessrichtung/ Quermessrichtung eine Approximation der gespeicherten Distanzen r und Winkel [phi] an eine Kurve in Form einer für die Distanz r quadratischen Funktion des Winkels [phi] auf. Die drei nach der Methode der kleinsten Quadratabweichung bestimmten Schätzwerte P(1), P(2), P(3) gestatten anschliessend je Längsmessrichtung/Quermessrichtung die exakte Berechnung der Minimaldistanzen r0 sowie der Lotwinkel [phi]0. In einem anschliessenden internen Koordinatentransformationsschritt 32 wird aus der Minimallängsdistanz r0Y/ Minimalquerdistanz r0X, dem Längslotwinkel [phi]0Y/Querlotwinkel [phi]0X sowie einer, im lokalen Gehäusekoordinatensystem mit einem Längenversatz a und einem Breitenversatz b gerätespezifisch vorgegebenen, Positionsversetzung z des Positionierungsmittels 2 zum Schnittpunkt der Messrichtungen M, mittels trigonometrischer Funktionen die Flächenkoordinate X, Y des Positionierungsmittels 2 bestimmt. Die Flächenkoordinaten X, Y werden in einem nachfolgenden Ausgabeschritt 33 mit dem Ausgabemittel 6 als X- und Y-Koordinatenwert numerisch ausgegeben sowie per Funk-Datenschnittstelle versendet.


Anspruch[de]
Flächenkoordinatenmessgerät mit einem Rechenmittel (8) und einem handhabbaren Gehäuse (9), welches ein zur Positionierung an einem Flächenpunkt (P) einer Wandfläche (3) ausgebildetes Positionierungsmittel (2) sowie ein Ausgabemittel (6) für ein vom Rechenmittel (8) ermitteltes Messergebnis aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Bestimmung einer Längsdistanz längs einer Längsmessrichtung geeignetes elektronisches Entfernungsmesssystem (7) sowie ein Quermessmittel zur zusätzlichen Bestimmung einer Querdistanz längs einer quer zu der Längsmessrichtung orientierten Quermessrichtung vorhanden sind. Flächenkoordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmesssystem (7) als Laserentfernungsmesssystem ausgebildet ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quermessmittel ein zweites elektronisches Entfernungsmesssystem (7) ist, deren jeweilige Messrichtungen (M) zueinander einen Winkel ([phi]) von 90° ausbilden. Flächenkoordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quermessmittel ein die Messrichtung M zumindest in einem Winkel ([phi]) von 90° umlenkendes Schaltmittel ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quermessmittel ein die Messrichtung M zumindest um einen Winkel ([phi]) von 90° steuerbar verschwenkendes Schwenkmittel ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein bezüglich der Erdbeschleunigung sensitiver Nivelliersensor (15) vorhanden ist, der eine Messrichtung (M) horizontal oder vertikal auszurichten gestattet. Flächenkoordinatenmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nivelliersensor (15) mit dem Rechenmittel (8) regelnd verbunden ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabemittel (6) eine zumindest numerische Anzeige für einen X- und einen Y-Koordinatenwert aufweist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansetzmittel zum lagesicheren Ansetzen an die Wandfläche (3) vorhanden ist, welches optional genau drei zueinander flächig beabstandete, vom Gehäuse (9) senkrecht zu beiden Messrichtungen auskragende, Abstandhalter (10) aufweist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel (2) als eine Markierungskontur ausgebildet ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rechenmittel (8) ein Speichermittel (20) zur Speicherung zumindest von Koordinatenwerten zugeordnet ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markiervorrichtung (21) vorhanden ist um eine Markierung an der Wandfläche (3) zu bewirken, wobei optional die Markiervorrichtung (21) steuerbar mit dem Rechenmittel (8) verbunden sowie geeignet ausgebildet ist, um innerhalb eines Toleranzbereiches den Positionierungsfehler des Gehäuses (9) auszugleichen. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zumindest mit dem Rechenmittel (8) verbundene Datenübertragungsschnittstelle (23) vorhanden ist. Flächenkoordinatenmessgerät nach einem der vorherigen Ansprüche eine mechanische Befestigungsschnittstelle (16) zu einer passend zuordenbaren Handwerkzeugmaschine (17) vorhanden ist, deren die Wandfläche bearbeitendes Werkzeug das am Positionierungsmittel (2) angeordnete Markierungsmittel (11) ist. Messverfahren zur Messung der Flächenkoordinaten (X, Y) eines Flächenpunktes (P) einer Wandfläche (3) mit einem Flächenkoordinatenmessgerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (8) einen programmgesteuerten Algorithmus (27) aufweist, welcher in einem Messschritt (29) eine Längsdistanzmessung zu einem Messpunkt (5) entlang einer Längsmessrichtung sowie eine Querdistanzmessung zu einem Messpunkt (5) entlang einer Quermessrichtung durchführt und in einem weiteren Berechnungsschritt (30) aus den Messwerten der Längsdistanzmessung sowie der Querdistanzmessung lokale Flächenkoordinaten (X, Y) des Positionierungspunktes (P) ermittelt. Messverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Messschritt (29) der Längsdistanzmessung/Querdistanzmessung mittels gesteuertem Schwenkmittel eine Folge von mehreren Einzelmessungen zu winklig differentiell versetzten Messrichtungen (M) durchgeführt wird sowie deren Längsdistanzen/Querdistanzen erfasst werden, und jeweils eine aus den Längsdistanzen/Querdistanzen ermittelte Minimallängsdistanz (r0Y)/Minimalquerdistanz (r0X) dem Berechnungsschritt (31) zur Ermittlung der Flächenkoordinaten (X, Y) übergeben wird. Messverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Messschritt je Längsmessrichtung/Quermessrichtung nur jeweils eine begrenzte Anzahl von Einzelmessungen zu in einem engen Winkelbereich beidseitig winklig differentiell versetzten Messrichtungen (M) durchgeführt werden. Messverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Messschritt (29) die den Einzelmessungen zugeordneten Messwertpaare erfasst und abgespeichert werden sowie einem nachfolgenden Messsignalverarbeitungsschritt (31) zur Bestimmung der Minimaldistanz (r0) sowie des Lotwinkels ([phi]0) zur Verfügung stehen. Messverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsignalverarbeitungsschritt (31) ein Verfahren zur Approximation der Messwertpaare an eine Funktion der Distanz (r) als quadratische Funktion des Winkels ([phi]) beinhaltet. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungsschritt (30) einen Koordinatentransformationsschritt (32) beinhaltet, welcher aus der Minimallängsdistanz (r0Y)/Minimalquerdistanz (r0X), dem Längslotwinkel ([phi]0Y)/Querlotwinkel ([phi]0X) sowie einer gerätespezifischen Positionsversetzung (z), um welche das Positionierungsmittel (2) zum geometrischen Schnittpunkt der Messrichtungen (M) versetzt ist, mittels trigonometrischer Funktionen die Flächenkoordinaten (X, Y) des Positionierungsmittels (2) bestimmt.






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