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JP6644146B2 - 回転レーザの鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法 - Google Patents

回転レーザの鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法 Download PDF

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JP6644146B2 JP2018527866A JP2018527866A JP6644146B2 JP 6644146 B2 JP6644146 B2 JP 6644146B2 JP 2018527866 A JP2018527866 A JP 2018527866A JP 2018527866 A JP2018527866 A JP 2018527866A JP 6644146 B2 JP6644146 B2 JP 6644146B2
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Description

本発明は、請求項1の前提部に従って回転レーザの鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法に関する。
対象面に向けて水平、鉛直又は対角的に走るレーザのマーク付けの表示、又は、水平高さ、鉛直線、アライメント及び垂直点の決定等の水準化及びマーク付け仕事のために、回転レーザが尾内及び屋外で使用される。回転レーザは、水平位置及び鉛直位置として称される種々の装置位置に配置される。それ故、人は、水平位置で使用されるだけの水平に使用可能な回転レーザと、水平位置及び鉛直位置で使用される水平及び鉛直に使用可能な回転レーザとを区別する。水平に使用可能な回転レーザは、装置軸線としての第1水平軸線及び第2水平軸線を有し、これら水平軸線は互いに垂直に走って水平面を広げる。水平及び鉛直に使用可能な回転レーザは第1及び第2水平軸線に加えて、装置軸線としての鉛直軸線を有し、該鉛直軸線は第1及び第2水平軸線の水平面に対して垂直に走っている。
作動中における回転レーザの正確さを確保するために、その正確さは定期的に検査されなければならず、装置の製造者によって規定された最大の差を超えたならば、回転レーザは較正されなければならない。それ故、回転レーザの正確さは全ての装置軸線にて検査される。水平軸線を検査及び/又は較正する方法や、鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法は公知である。水平に使用可能な回転レーザにとって、第1及び第2水平軸線は連続して検査され、ここで、その順序は任意である。水平及び鉛直に使用可能な回転レーザにとっては、第1及び第2水平軸線が検査された後、鉛直軸線の検査が実行される。
規定状態における装置軸線の方向付けは回転レーザの水平化装置によってもたらされる。回転レーザの規定状態は水平位置では水平状態として参照され、鉛直位置では鉛直状態として参照される。水平化装置は、第1水平軸線を第1規定状態に方向付ける第1水平化ユニットと、第2水平軸線を第2規定状態に方向付ける第2水平化ユニットとを含み、鉛直に使用可能な回転レーザには、鉛直軸線を第3規定状態に方向付ける第3水平化ユニットが存在する。各水平化ユニットは、装置軸線の傾斜を測定する傾斜センサと、装置軸線の傾斜を調整可能にする調整要素とを含む。理想的には、傾斜センサは割り当てられた装置軸線と平行に方向付けられている。傾斜センサが割り当ての装置軸線と平行でないなら、装置軸線は傾斜エラーを有することになる。
回転レーザの操作指令において、水平及び鉛直に使用可能な回転レーザの装置製造者は、操作員によって定期的に実行されるべき鉛直軸線の検査方法や、鉛直軸線にとっての確定された最大の差を超えたならば、操作員によって定期的に実行されるべき鉛直軸線の較正方法を定めている。鉛直軸線を検査及び/又は較正する公知の方法は、回転レーザの鉛直位置で実行される。回転レーザは、測定面とに測定距離を存して、安定した基盤又は三脚に設置されている。全ての装置製造者は、回転レーザと装置面との間の測定距離を定めて、鉛直軸線のための最大の差を確定している。
StabilaによるLAR-250の回転レーザに関し、該回転レーザは三脚上に取り付けられ、三脚の回転軸線回りに調整可能である。LAR-250の回転レーザは、回転軸線回りに回転する第1レーザ光と、該回転する第1レーザ光のレーザ面に対して垂直に走る静止の第2レーザ光とを発生し、鉛直軸線は静止の第2レーザ軸線を使用して検査される。鉛直軸線は第1測定面と平行な第2測定面との間にて検査され、これら測定面は少なくとも10mの距離を存して互いに離れている。LAR-250の回転レーザは、第1測定面の直前方の第1空間位置及び第2測定面の直前方の第2空間位置に設置される。前記空間位置では逆の測定が行われ、ここでは、LAR-250の回転レーザは手動又は自動の回転台を使用して、その角位置に方向付けられる。第1空間位置にて、LAR-250の回転レーザは第1角位置に回転され、該第1角位置において、鉛直軸線は第1測定面に向けて方向付けられ、そして、装置軸線は鉛直状態に方向付けられる。第1測定面に対する第2レーザ光の入射位置は第1制御点として記録される。LAR-250の回転レーザは、三脚の回転軸線回りに180°だけ回転されて第2角位置となり、該第2角位置にて、鉛直軸線は第1測定面に対し、第1角位置とは反対の軸線方向に方向付けられ、そして、第2測定面に対する第2レーザ光の入射位置が第2制御点として記録される。LAR-250の回転レーザは、鉛直軸線に沿って第1空間位置から第2空間位置に位置付けられ、そして、LAR-250の回転レーザの装置軸線が鉛直状態に方向付けられる。LAR-250の回転レーザの高さは第2測定面に対する第2レーザ光の入射位置が第2制御点に一致するまで、三脚の高さ調整装置を使用して調整される。LAR-250の回転レーザは三脚の回転軸線回りに180°回転され、第1測定面に対する第2レーザ光の入射位置が第3制御点として記録される。第1及び第3制御点間の距離はStabilaによって算出されるような差として算出され、該差は鉛直軸線にとっての2mmの最大の差と比較される。該差が最大の差よりも大きければ、鉛直軸線の較正が要求される。鉛直軸線は第1及び第3制御点を使用して較正される。LAR-250の回転レーザは、静止の第2レーザ光が第1及び第3制御点間の中心に配置されるまで、水平化装置を使用して調整される。ここでの静止の第2レーザ光の位置は、鉛直軸線の鉛直状態のための新たな参照値又は新たなヌル位置として格納される。
Bosch Power ToolsによるGRL HVの回転レーザに関し、その鉛直軸線は垂直なラインを使用して検査され、要求されるならば較正される。GRL HVの回転レーザは、回転する第1レーザ光及び回転する第1レーザ光のレーザ面に対して垂直に走る静止の第2レーザ光を発生し、鉛直軸線は、回転する第1レーザ光を使用して検査される。GRL HVの回転レーザのために、Bosch Power Toolsは、測定面に対する10mの測定距離及び10mの高さの測定面を確定した。垂直ラインを使用して、操作員は測定面への垂直な比較ラインを描き、回転する第1レーザ光が発生する鉛直なレーザ面を前記垂直な比較ラインと比較する。レーザ光は、回転する第1レーザ光が測定面の上端にて垂直ラインの中心に当たるように、回転レーザの水平化装置を使用して調整される。回転する第1レーザ光の入射位置は測定面上で制御点として記録され、該制御点と垂直な比較ラインとの間の距離が差として算出される。該差は、鉛直軸線のためにBosch Power Toolsによって確定された1mmの最大の差と比較される。その差が最大の差よりも大きいなら、鉛直軸線の較正が要求される。
GRL HVの回転レーザに関しては、鉛直軸線は、鉛直軸線のための検査方法の後に実施される別の手順で較正される。鉛直軸線の較正のために、Bosch Power Toolsは、測定面に対して5m〜10mの測定距離及び10mの高さの測定面を確定した。垂直なラインを使用し、操作員は測定面に垂直な比較ラインを描く。三脚は、回転する第1レーザ光が垂直な比較ラインを横切るように方向付けられる。第1レーザ光は、回転する第1レーザ光で広げられたレーザ面が垂直な比較ラインに可能な限り平行に配置されるまで、水平化装置を使用して調整される。回転する第1レーザ光と垂直な比較ラインとの間に一致が達成されないならば、方法の工程(三脚の方向付け、回転レーザの水平化、そして、水平化装置を使用するレーザ光の調整)が繰り返される。回転する第1レーザ光と垂直な比較ラインとの間に一致が達成されたとき、水平化装置の調整が鉛直軸線のための新たな参照値又は新たなヌル位置として格納される。較正の後、傾斜エラーのために鉛直軸線を検査する付加的なループが用意されている。差が最大の差以内であれば、GRL HVの回転レーザは、適切に取り扱われたとき、所定の正確さで作動可能となる。差が最大の差の外であるなら、GRL HVの回転レーザは装置製造者によって調整されなければならない。
SokkiaによるTRIAX UL-300の回転レーザに関しては、鉛直軸線もまた垂直なラインを使用して検査され、そして、必要なら較正される。TRIAX UL-300の回転レーザは、回転する第1レーザ光と、該第1レーザ光のレーザ面に対して垂直に走る静止の第2レーザ光を発生し、鉛直軸線は回転する第1レーザ光を使用して検査される。TRIAX UL-300の回転レーザのために、Sokkiaは、測定面に対して6mの測定距離及び少なくとも2.5mの高さの測定面を確定する。垂直なラインを使用して、操作員は測定面上に垂直な比較ラインを描き、該比較ラインに対して、回転する第1レーザ光によって発生された鉛直なレーザ面を比較する。第1レーザ光が歪曲されているなら、鉛直軸線の較正が要求される。鉛直軸線は回転するレーザ光(回転モードの第1レーザ光)又は前後に動くレーザ光(ラインモードの第1レーザ光)を使用して較正可能である。レーザ光は、測定面にレーザ光によって発生されたマークが垂直で且つ垂直な比較ラインと一致するまで水平化装置を使用して調整される。レーザ光と垂直な比較ラインとの間の一致が達成されたとき、水平化装置の調整は、鉛直軸線の鉛直状態のための新たな参照値又は新たなヌル位置として格納される。
鉛直軸線を検査及び/又は較正する公知の方法はエラーを生じ易く、自動化に適しない。鉛直軸線を検査且つ較正するためのStabilaのLAR-250の回転レーザによって提示される方法は、操作員が測定面へのレーザ光の入射位置を制御点として記録する際、その配慮や正確さに依存する。また、操作員が2つの異なる空間位置にて測定を実施しなければならず、また、LAR-250の回転レーザを移動させなければならないことも不具合となる。垂直なラインを使用して鉛直軸線を検査且つ較正するために、Bosch Power ToolsのGRL HV回転レーザによって提示される方法は、測定環境が通常ではない不具合を有する。鉛直軸線の検査及び較正のために、Bosch Power Toolsは10mの高さを有する測定面を要求する。屋内での多くの測定仕事にとって、10mの高さを有する測定面は無い。付け加えて、操作員にとって10mの高さでの垂直なラインの取り付けは非常に厄介である。垂直なラインを使用して鉛直軸線を検査且つ較正するために、SokkiaのTRIAX UL-300回転レーザによって提示される方法は、操作員が回転する第1レーザ光によって発生された測定面上のマークを見るとき、第1レーザ光が歪曲されているかを操作員の判断に依存し、該方法は、鉛直軸線の較正が要求されるかを操作員が決定できる如何なる定量的な基準を含んでいない。
本発明の目的は、回転レーザの鉛直軸線を高い正確さで検査及び/又は較正する方法の発展にある。付け加えて、本発明の方法は、測定環境の各々の周囲条件に適合し、そして、自動化された実行に適している。
回転レーザの鉛直軸線を検査及び/又は較正する上述の方法のために、前記目的は本発明における独立請求項1の特徴によって達成される。好適な発展は従属請求項に示されている。
本発明によれば、回転レーザの鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法であって、前記回転レーザが回転軸線回りに回転可能な第1レーザ光と、静止の第2レーザ光を投射する、方法は、
・前記回転レーザがレーザ受信器に対して測定距離Dを存して位置付けられ、ここで、前記回転レーザが鉛直位置に方向付けられ、前記レーザ受信器が横配置で方向付けられている、工程と、
・前記回転レーザの前記装置軸線が前記第1水平軸線、前記第2水平軸線及び鉛直軸線として、規定状態に方向付けられ、ここで、前記規定状態が前記第1水平軸線のための第1ヌル位置、前記第2水平軸線のための第2ヌル位置及び前記鉛直軸線のための第3ヌル位置によって確立されている、工程と、
・前記回転レーザが第1角位置に配置され、ここで、前記鉛直軸線が前記第1角位置にて前記レーザ受信器の検出区域に向けて方向付けられている、工程と、
・前記レーザ受信器の前記検出区域への第2レーザ光の入射位置が第1制御点として規定され、前記検出区域の零位置に対する前記第1制御点の前記距離が前記第高さオフセットとして格納される、工程と、
・前記回転レーザが第2回転角位置に配置されて、ここで、第2角位置が前記第1角位置に対して前記回転レーザの回転軸線回りに180°だけ回転されている、工程と、
・前記レーザ受信器の前記検出区域への前記第2レーザ光の入射位置が前記第2制御点として規定され、前記検出区域の前記零位置に対する前記第2制御点の前記距離が第2高さオフセットとして格納される、工程と、
・前記第1制御点と前記第2制御点との間の前記距離が前記第1及び第2高さオフセットとの間の差Δとして算出される、工程と、
・前記回転レーザと前記レーザ受信器との間の前記測定距離Dが決定される、工程と、
・前記差Δが最大の差Δmaxに対して比較される、工程と
を含む。
鉛直軸線を検査及び/又は較正する本発明の方法に関して、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離が測定され、これは所定の測定距離に設定されていない。このことは、測定距離が測定環境の周囲条件に適合できるという利点を有する。本発明の方法において、測定距離が回転レーザとレーザ受信器との間で測定される工程は種々の場所で実行され得る。本発明の方法において、レーザ光の入射位置はレーザ受信器を使用して決定され、検出区域の零位置に対する高さオフセットとして格納される。測定機能を備えたレーザ受信器を使用することで、本発明の実行に際し、測定の正確さが増加される。レーザ受信器は、所定のルーチンに従い、検出区域へのレーザ光の入射位置を決定する。このことは、本発明の正確さが操作員の配慮とは独立し、そして、本発明の実行が自動化に適するという利点を有する。回転レーザがモータ駆動の回転台上に配置されているとき、本発明の方法は完全な自動方式で実施され得る。半自動の構成においては、操作員は要求されとき、回転レーザを第1及び第2角位置に手動で配置し、発明の他の全ての工程が回転レーザ及びレーザ受信器によって実施される。
好ましくは、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は第2レーザ受信器及び前記レーザ受信器を用いて決定される。本発明の方法は、鉛直軸線の検査及び/又は較正時、測定環境の周囲条件が考慮され、そして、付加的な装置の部品が更に要求されないという利点を有する。回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は測定環境によって許容さるように選択される。
特に好適な方式において、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は、第1測定手順を用い第1距離として、第2測定手順を用い第2距離として、又は、第1及び第2距離の平均の距離として決定される。回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離が種々の手順を用いて決定できるなら、鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法は、測定環境の周囲条件及び測定装置(回転レーザ及びレーザ受信器)の機能に適合され得る。
好適な第1実施形態において、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は、第1測定手事件を用い、第1距離として決定される。第1測定手順において、レーザ光は傾斜角αだけ傾斜され、検出区域の零位置に対する傾斜したレーザ光の距離が格納される。第1測定手順は、測定機能を備えたレーザ受信器に適し、該レーザ受信器は零位置に対するレーザ光の距離を高さオフセットとして測定可能である。本発明の方法において、第1距離の測定は第1角位置又は第2角位置にて生じ得る。傾斜角だけのレーザ光の傾斜は回転レーザの水平化装置用いて実行され得る。水平化装置は、第1水平軸線を第1規定状態に方向付ける第1水平化ユニットと、第2水平軸線を第2規定状態に方向付ける第2水平化ユニットと、鉛直軸線を第3規定状態に方向付ける第3水平化ユニットとを含む。
回転レーザは任意の第1角位置に配置でき、人は、鉛直軸線がレーザ受信器の検出区域に向けて方向付けられるのを保証するだけである。回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離が第1測定手順を用い、第1距離として決定されたなら、レーザ光の傾斜が検出区域から高さオフセットとして測定可能でなければならない。それ故、回転レーザの第1又は第2水平軸線が検出区域の縦方向と平行に方向付けられているなら、好都合である。第1水平軸線が検出区域の縦方向と平行に方向付けられているなら、レーザ光は第2水平軸線回りに第1水平化ユニットを用いて傾斜でき、ここで、傾斜角の調整は第1水平化ユニットの第1調整要素及び第1傾斜センサを用いてなされる。第2水平軸線が検出区域の縦方向と平行に方向付けられているなら、レーザ光は第1水平軸線回りに第2水平化ユニットを用いて傾斜でき、ここで、傾斜角の調整は第2水平化ユニットの第2調整要素及び第2傾斜センサを用いてなされる。
第1測定手順の第1変形例において、回転レーザは鉛直に方向付けられ、鉛直に方向付けられたレーザ光は検出区域の零位置に定められ、レーザ光は傾斜角αだけレーザ受信器に向けて傾斜され、レーザ受信器の検出区域への傾斜したレーザ光の入射位置が第2測定点として決定され、検出区域の零位置に対する第1測定点の距離が第1高さh=h(α)として格納され、そして、第1距離dが傾斜角αと、第1高さhと検出区域の零位置との間の高さの差Δhとから算出される。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられているとき、第1距離dは式tan(α)=Δh/dに従って算出可能である。小さい傾斜角αにあっては、ほぼtan(α)≒sin(α)である。第1測定手順の第1変形例は特に、自動アライメント機能を備えた回転レーザ及びレーザ受信器に適し、自動アライメント機能では、レーザ受信器における検出区域の零位置に対するレーザ光の高さ調整が自動的に実行され得る。
第1測定手順の第2変形例において、回転レーザは鉛直に方向付けられ、レーザ受信器の検出区域への鉛直に方向付けられたレーザ光の入射位置が参照点として決定され、検出区域の零位置に対する参照点の距離が参照高さh=h(0°)として格納され、レーザ光が傾斜角αだけ傾斜され、検出区域への傾斜したレーザ光の入射位置が第1測定点として決定され、検出区域の零位置に対する第1測定点の距離が第1高さh=h(α)として格納され、そして、第1距離dが傾斜角αと、第1高さと参照高さとの間の高さの差Δhとから算出される。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられているとき、第1距離dは式tan(α)=(h−h)/d=Δh/dに従って算出可能である。小さい傾斜角αにあっては、ほぼtan(α)≒sin(α)である。第1測定手順の第2変形例は、自動アライメント機能無しの回転レーザ及びレーザ受信器に適する。操作員は、傾斜角αで傾斜されたレーザ光がレーザ受信器の検出区域によって捕らえられたことを保証するだけである。自動アライメント機能を備えた回転レーザ及びレーザ受信器にとっては、レーザ光は検出区域の領域に自動的に移動される。
第1測定手順の第3変形例において、回転レーザは鉛直に方向付けられ、鉛直に方向付けられたレーザ光は傾斜角αだけ傾斜方向に傾斜され、レーザ受信器の検出区域への傾斜したレーザ光の入射位置が第1測定点として決定され、検出区域の零位置に対する第1測定点の距離が第1高さh=h(α)として格納され、レーザ光は反対の傾斜方向に負の傾斜角−αだけ傾斜され、検出区域への傾斜したレーザ光の入射位置が第2測定点として決定され、検出区域の零位置に対する第2測定点の距離が第2高さh=h(−α)として格納され、そして、第1距離dが傾斜角αと、第1高さと第2高さとの間の高さの差Δhとから算出される。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられているとき、第1距離dは式tan(2α)=(h(α)−h(−α))/d=Δh/d。小さい傾斜角αにあっては、ほぼtan(2α)≒sin(2α)である。第1測定手順の第3変形例は、自動アライメント機能の有無に拘わらず回転レーザ及びレーザ受信器に適する。レーザ光が最初、検出区域の零位置又は少なくとも零位置の近傍に方向付けられているとき、検出区域の全検出高さが使用可能である。自動アライメント機能を備えた装置システムにとっては、零位置に対する調整は自動的に実行可能である。
好適な第2実施形態において、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は第2測定手順を用い第2距離として決定される。第2測定手順において、回転レーザは鉛直に方向付けられ、レーザ光は既知の速度vで動かされ、レーザ受信器の検出区域へのレーザ光の信号長さtが決定され、そして、第2距離dが速度v、信号長さt及び検出区域の検出幅Bから算出される。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられているとき、第2距離dは式t/tfull=B/(2πd)に従って算出でき、ここで、tfull=60/vである。第2測定手順は、自動アライメント機能の無い回転レーザ及びレーザ受信器に適する。レーザ受信器は検出区域の信号長さtを測定可能でなければならない。
好適な第3実施形態において、回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は第1及び第2距離の平均の距離として決定される。第1及び第2距離を平均することで、回転レーザとレーザ受信との間の測定距離を決定する正確さを増加できる。第1測定手順を使用して決定された第1距離は実測定距離よりも長いか、実測定距離に等しい。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられておらず、重力方向に対して傾斜されているとき、重力方向に対して垂直な水平距離は、レーザ受信器の検出区域が測定した距離よりも短い。第2測定手順を使用して決定された第2距離は、実測定距離よりも短いか又は実測定距離に等しい。レーザ受信器の横方向が重力方向と平行に方向付けられておらず、重力方向に対して傾斜されているとき、レーザ光が検出区域を通過する重力方向の鉛直距離は検出区域の検出幅Bよりも長い。
本発明の方法の好適な進展において、重力方向に対するレーザ受信器の傾斜は、第1鉛直面での第1鉛直角φとして及び/又は第2鉛直面での第2鉛直角φとして決定され、ここで、第1鉛直面は重力方向とレーザ受信器における検出区域の法線ベクトルとによって広げられ、第2鉛直面は検出区域の縦方向と横方向とによって広げられる。第1鉛直角φは検出区域の法線ベクトルと重力方向との間で測定され、ここで、第1鉛直角φは法線ベクトルと重力方向との間の90°の偏差を表し、そして、第2鉛直角φは重力方向と検出区域の縦方向との間で測定される。本発明の方法の実行において、レーザ受信器は横配置で方向付けられ、ここで、検出区域の縦方向は重力方向と垂直に走り、検出区域の横方向は重力方向と平行に走っているべきである。重力方向に対してレーザ受信器を傾斜させることで、水平及び鉛直距離は、レーザ受信器の検出区域が測定した距離から逸脱する。レーザ受信器の傾斜が既知なら、傾斜に従い、寸法は補正可能である。レーザ受信器は重力方向に対して、第1及び/又は第2鉛直角だけ傾斜可能である。レーザ受信器の傾斜は、2軸加速度センサ又は2つの1軸加速度センサを用いて測定できる。
特に好適な方式においては、第1鉛直角φ及び/又は第2鉛直角φに関してのレーザ受信器の評価にて、角度依存の補正係数cos(90°−φ),cos(90°−φ),1/cos(90°−φ)が乗算される。単一又は複数の角度依存の補正係数の乗算によって、レーザ受信器の傾斜は第1鉛直角φ及び/又は第2鉛直角φによって補償可能となる。レーザ受信器の測定機能を使用し、縦方向での検出区域上の距離を測定する式において、その距離は、第1鉛直角φのための補正係数cos(90°−φ)=sin(φ)及び第2鉛直角φのための補正係数cos(90°−φ)=sin(φ)によって乗算される。補正係数cos(90°−φ)×cos(90°−φ)=sin(φ)×sin(φ)は本発明の方法の範囲内で、第1測定手順を使用する測定距離の測定や第1及び第2制御点間の差の決定、そして、補正角の算出に考慮されるべきである。第2測定手順を使用し、第2距離としての測定距離Dの距離測定に関し、人はレーザ受信器の通常の測定機能を縦方向で使用しないが、検出幅を横方向で使用する。第2鉛直面内のレーザ受信器を第2鉛直角φだけ傾斜することで、レーザ光が検出区域を通過する鉛直距離は検出区域の検出幅Bよりも長い。レーザ光の信号長さは検出区域での鉛直距離に相当する。鉛直距離のために、相関B/cos(90°−φ)=B/sin(φ)が適用される。第1鉛直角φだけのレーザ受信器の傾斜は鉛直距離を変化させない。角度依存の補正係数1/cos(90°−φ)=1/sin(φ)は、第2測定手順を使用する距離測定にて考慮される。
本発明の好適な発展において、鉛直軸線を規定状態に方向付けるために、多数のヌル位置が温度又は温度依存の測定値の関数として含まれ、そして、特性曲線で格納される。これにより、「特性曲線」の語句は連続した特性曲線や、ヌル位置と温度又はヌル位置と温度依存の測定値との対をなした個別の値を備える表の両方を含む。格納された特性曲線は、回転レーザの鉛直軸線のために、温度又は温度依存の測定値と傾斜センサのヌル位置との間の相関を表す。鉛直軸線の規定状態に対応する傾斜角はヌル位置として規定される。特性曲線から、人は許容作動温度範囲の温度毎のヌル位置を読み取ることができる。
好ましくは、回転レーザの温度又は温度依存の測定変数が測定され、温度又は測定値に関連したヌル位置が特性曲線から決定され、そして、鉛直軸線がヌル位置によって規定された状態に方向付けられる。温度測定を用いて、回転レーザの装置的正確さに関して温度の影響が減少されるので、人は回転レーザの装置的正確さを増加させることができる。
特に好適な方式において、回転レーザの温度は傾斜センサを用いて測定され、該傾斜センサは、液及び1つのガス泡で満たされたハウジングと、光源と、少なくとも1つの光検出器とを含む。水平化ユニットの傾斜センサを用いた回転レーザの温度測定は、回転レーザの装置ハウジング内にて鉛直軸線の方向付けにとって適切な場所で温度が正確に測定されるという利点を有する。付け加えて、温度測定のために付加的なセンサ要素が要求されず、この結果、温度測定のための装備コストが減少される。
特に好適な方式において、温度とガス泡の泡長さとの付加的な特性曲線が格納され、ガス泡の泡長さは、傾斜センサの光源及び光検出器を使用して測定され、そして、測定された泡長さに関連した温度は付加的な特性曲線を使用して決定される。傾斜センサのガス泡は温度依存の泡長さを有し、従って、温度のための測定変数として適する。泡長さは、傾斜センサの光源及び光検出器を使用して測定可能である。温度測定のために、付加的なセンサ要素が要求され、温度は傾斜センサの構成部品を使用するだけで測定される。
好適な方式において、補正角θは、測定距離D、第1高さオフセットH及び第2高さオフセットHから測定され、そして、差Δが最大の差Δmaxよりも大きいとき、補正角θは鉛直軸線を規定の鉛直状態に方向付けるための新たなヌル位置として格納される。回転レーザとレーザ受信器との間の測定距離は第1距離として、第2距離として又は平均距離として決定され、鉛直軸線を較正するために要求される。第1及び第2制御点間の差Δが装置製造者によって規定された最大の差Δmaxよりも大きいならば、回転レーザは、表示された装置正確さを満たさず、鉛直軸線は較正されなければならない。補正角θは式tan(θ)=(H−H)/2Dに従って算出できる。
特に好適な方式において、較正された鉛直軸線は付加的な検査ループにて検査され、ここで、鉛直軸線の鉛直状態は新たなヌル位置によって規定される。回転レーザの装置軸線(第1及び第2水平軸線並びに鉛直軸線は水平化装置を用いて、その規定状態に方向付けられ、鉛直軸線を検査する方法が実施される。第1角位置にて決定される第1制御点と第2角位置にて決定される第2制御点との間の距離は差Δとして算出され、最大の差Δmaxと比較される。差Δが最大の差Δmaxよりも小さいとき、回転レーザは明示の正確さを満たす。差Δが最大の差Δmaxよりも大きいか又は最大の差Δmaxに等しい場合、回転レーザの調整が必要である。
本発明の実施形態は図面を使用して以下に記述される。図面は実施形態を一定の縮尺で必ずしも描くことを意図しておらず、説明に有益なら概略的及び/又は僅かに歪曲した形態で作図されている。これにより、本発明の総括的な思想から逸脱することなく、その形態や構成の詳細に属する種々の改良や変更が保証されることを考慮すべきである。本発明の総括的な思想は、以下に記載される好適な構成のそのもの形態又は詳細に制約されるものでないし、また、特許請求の範囲で請求された主題との比較にて制限された主題に制約されるものでもない。提示された測定範囲に関して、記載した制限範囲内の値は制御値として開示され、任意に使用可能且つ請求可能である。簡略化のため、以下には同一の参照符号が同一又は同様な機能を備えた部材に使用されている。
鉛直位置の回転レーザ及び横配置のレーザ受信器を備えた装置を示す図である。 図1の回転レーザを三次元図解で示した図である。 第1面内での回転レーザの主要構成部品を概略的に示した図である。 第2面内での回転レーザの主要構成部品を概略的に示した図である。 図1のレーザ受信器を三次元的な図解で示した図である。 レーザ受信器及び回転レーザの主要構成部品を概略的に示した図である。 回転レーザの鉛直軸線を検査する本発明の方法の実施形態において、図1の回転レーザ及びレーザ受信器を示す図である。 回転レーザの鉛直軸線を検査する本発明の方法の実施形態において、図1の回転レーザ及びレーザ受信器を示す図である。 回転レーザの鉛直軸線を検査する本発明の方法の実施形態において、図1の回転レーザ及びレーザ受信器を示す図である。 回転レーザとレーザ受信器との間の第1距離を傾斜したレーザ光を用いて測定する第1測定手順の1つの変形例を示す図である。 回転レーザとレーザ受信器との間の第1距離を傾斜したレーザ光を用いて測定する第1測定手順の1つの変形例を示す図である。 回転レーザとレーザ受信器との間の第1距離を傾斜したレーザ光を用いて測定する第1測定手順の1つの変形例を示す図である。 重力方向に対して第1鉛直角だけ傾斜されたレーザ受信器を概略的に示す図である。 重力方向に対して第2鉛直角だけ傾斜されたレーザ受信器を概略的に示す図である。 ガス泡を備えた視覚傾斜センサのセットアップを示す図である。 温度の関数として傾斜センサのヌル位置を表す特性曲線を示す図である。 ガス泡の泡長さの関数としての温度を表す特性曲線を示す図である。
図1は、回転レーザ11及びレーザ受信器12を備えた装置10を示し、これらは無線通信接続13を介して接続可能である。回転レーザ11は鉛直位置に方向付けられ、該鉛直位置は回転レーザを鉛直に適用するために準備されている。回転レーザ11はモータ駆動の三脚14に鉛直アダプタを介して配置され、該三脚14は高さ方向15に回転レーザ11の自動的な高さ調整を可能にする。付け加えて、回転台16が備えられ、該回転台16は、該回転台16の回転軸線17回りに回転レーザ11の自動的な角度調整を可能にする。回転台16は三脚14に一体化されているか、又は、三脚14に配置された別の構成部品として構成されている。レーザ受信器12は測定機能を備え、該測定機能はレーザ受信器12における検出区域18に対するレーザ光の入射位置を決定して、検出区域18の零位置19に対するレーザ光の距離を表示する。
回転レーザ11は、水平且つ鉛直に使用可能な回転レーザとして構成され、回転レーザ11の回転軸線21回りに回転する第1レーザ光22と、静止した第2レーザ光23とを有する。回転する第1レーザ光22はレーザ面を作り出し、該レーザ面は回転軸線21に対して垂直に配置されている。該2レーザ光23は第1レーザ光22に対して垂直に走る。図1に示された回転レーザ11の鉛直位置は第2レーザ光23を利用し、該第2レーザ光23はレーザ受信器12の検出区域18に向けて方向付けられている。ここで、レーザ受信器12は横配置で方向付けられている。
レーザ受信器12の方向付けは、検出区域18及び重力方向24によって規定される。第1又は第2レーザ光22,23の入射位置が捕らえるレーザ受信器12の検出区域18は、縦方向25での検出高さHと、横方向26での検出幅Bとを有する。縦方向25はレーザ受信器12の測定方向に相当し、横方向26は縦方向25に対して垂直に方向付けられている。ここで、縦及び横方向25,26は検出区域18の前面と平行に走る。縦配置は検出区域18の縦方向25が重力方向24と平行に方向付けられたレーザ受信器12の方向付けを指し、横配置は検出区域18の横方向26が重力方向24と平行に方向付けられたレーザ受信器12の方向付けを指す。
図2A〜Cは、鉛直位置での三次元的な図解の回転レーザ(図2A)や、回転レーザ11における主要な構成部品の概略を示し、ここで、図2Bは回転軸線21と平行な鉛直面内の構成部品を示し、図2Cは回転軸線21と垂直な水平面内の構成部品を示す。
回転レーザ11は、装置ハウジング31と、該装置ハウジング31内に配置された測定装置と含む。装置ハウジング31は、ベースハウジング32、回転ヘッド33及び多数の取手34からなる。回転レーザ11は操作装置35を介して作動され、該操作装置35はベースハウジング32に組み込まれ、外側から操作可能である。操作装置35の他に、遠隔制御装置36を備えることができ、該遠隔制御装置36は回転レーザ11に通信接続を介して接続可能である。回転レーザ11の測定装置は、ベースハウジング32内にレーザ光を発生し、該レーザ光は回転軸線21の回りを回転する偏向レンズ37に衝突する。レーザ光の第1部分は偏向レンズ37によって90°だけ偏向され、回転レーザ11の第1レーザ光22を形成する。レーザ光の第2部分は偏向レンズ37を通過し、回転レーザ11の第2レーザ光23を形成する。回転軸線21の回りを回転するレーザ光22の回転速度に依存して、回転レーザ11の回転モード、ラインモード及びポイントモードが区別される。
図2A〜Cは、鉛直位置での三次元的な図解の回転レーザ(図2A)や、回転レーザ11における主要な構成部品の概略を示し、ここで、図2Bは回転軸線21と平行な鉛直面内の構成部品を示し、図2Cは回転軸線21と垂直な水平面内の構成部品を示す。
回転レーザ11は、装置ハウジング31と、該装置ハウジング31内に配置された測定装置と含む。装置ハウジング31は、ベースハウジング32、回転ヘッド33及び多数の取手34からなる。回転レーザ11は操作装置35を介して作動され、該操作装置35はベースハウジング32に組み込まれ、外側から操作可能である。操作装置35の他に、遠隔制御装置36を備えることができ、該遠隔制御装置36は回転レーザ11に通信接続を介して接続可能である。回転レーザ11の測定装置はベースハウジング32内にレーザ光を発生し、該レーザ光は回転軸線21の回りを回転する偏向レンズ37に衝突する。レーザ光の第1部分は偏向レンズ37によって90°だけ偏向されて回転レーザ11の第1レーザ光22を形成し、該第1レーザ光22はレーザ面38を広げる。レーザ光の第2部分は偏向レンズ37を通過して回転レーザ11の第2レーザ光23を形成する。回転軸線21の回りを回転するレーザ光22の回転速度に依存して、回転レーザ11の回転モード、ラインモード及びポイントモードが区別される。
図2B,Cは回転レーザ11の主要構成部品を概略的に示す。回転レーザ11は、レーザ光を発生する光源39を備えたレーザ装置と、コリメータレンズ40とを含む。例えば、光源39は反動体レーザとして構成され、視認可能な波長スペクトラムのレーザ光、例えば635nmの波長を有する赤色のレーザ光、又は、532nmの波長を有する緑色のレーザ光を発生する。レーザ光が光源39を出た後、レーザ光はコリメータレンズ40使用してコリメートされる。代替的には、コリメータレンズは光源内に組み込み可能であるか、又は、高いビーム品質で且つ僅かな発散を有する光源にあっては、コリメータレンズを省略可能である。
コリメートされたレーザ光は偏向レンズ37に衝突し、第1及び第2レーザ光22,23に分離する。偏向レンズ37は回転装置41に接続され、該回転装置41は偏向レンズ37を回転軸線21回りに動かす。回転装置41は、回転軸42、モータユニット43及び伝動装置44を含む。該伝動装置44は歯付きベルトの形態で構成され、モータユニット43の動力を回転軸42に伝達する。偏向レンズ37は回転軸42に結合されて、回転軸線21の回りを回転可能に構成されている。回転軸42はステータ要素46のピボット軸受45内に着座され、球状キャップ47に接続されている。球状キャップ47は、ハウジング嵌合(housing-fitted)の組み付けフレーム49に支持された球状キャップ48に、2つの回転面(回転軸線21に垂直な面)に関して傾斜可能に着座されている。回転レーザ11は測定装置50を含み、該測定装置50は回転軸線21回りの回転中、回転軸42の回転角を測定する。測定装置50は例えば角度エンコーダとして構成され、回転軸42に回転不能に接続された目盛り付きホイールと、該ホイールを走査する走査装置と、評価制御要素とからなる。
回転レーザ11は水平且つ鉛直に使用可能な回転レーザとして構成されている。ここで、水平且つ鉛直に使用可能な回転レーザは、水平に使用可能な回転レーザとは付加的な装置軸線によって相違する。回転レーザ11は装置軸線としての第1水平軸線51及び第2水平軸線52を有し、これら水平軸線は互いに垂直に走り、装置面を広げている。第1及び第2水平軸線51,52は回転レーザ11の回転ヘッド33に表示要素を介して表示されている。第1及び第2水平軸線51,52の他に、水平且つ鉛直に使用可能な回転レーザ11は付加的な装置軸線を有する。該付加的な装置軸線は鉛直軸線53として言及され、理想的には第1及び第2水平軸線51,52の装置面に対して垂直に方向付けられている。
回転レーザ11は自己水平化回転レーザとして構成され、該回転レーザ11は自身の装置ハウジング31が自己水平化範囲内で設置されたとき、自身を自動的に水平にする。典型的には、回転レーザの自己水平化範囲は5°である。回転レーザ11は水平化装置を含み、該水平化装置は、規定状態の装置ハウジング31の方向付けとは独立して、回転レーザ11の装置軸線を方向付ける。水平化装置は、第1規定状態に第1水平軸線51を方向付ける第1水平化ユニット55と、第2規定状態に第2水平軸線52を方向付ける第2水平化ユニット56と、第3規定状態に鉛直軸線53を方向付ける第3水平化ユニット57とを含む。
第1水平化ユニット55は第1傾斜センサ58及び第1調整要素を含み、第2水平化ユニット56は第2傾斜センサ59及び第2調整要素を含み、そして、第3水平化ユニット57は第3傾斜センサ60及び第3調整要素を含む。水平化ユニット55,56,57の調整要素は傾斜装置61内に組み込まれ、第1調整モータ62及び第2調整モータ63を有する。第1調整モータ62は、第2水平軸線52に一致した第1旋回軸線回りに組み付けフレーム49を傾斜させ、第2調整モータ63は、第1水平軸線51に一致した第2旋回軸線回りに組み付けフレーム49を傾斜させる。第1調整モータ62は第1水平化ユニット55の第1調整要素を形成し、第2調整モータ63は第2水平化ユニット56の第2調整要素を形成する。第1及び第2水平軸線51,52が形成する水平面に対して鉛直軸線53が垂直に方向付けられているので、鉛直軸線53の方向付けは第1及び第2調整モータ62,63によって調整可能である。第1及び第2調整モータ62,63は共に、第3水平化ユニット57の第3調整要素を形成する。
レーザ面又は装置面の水平な方向付けは好適な規定状態を表し、該状態において、回転レーザ11は水平位置に方向付けられるべきであり、水平に方向付けられた装置面もまた水平面として参照される。レーザ面又は装置面の鉛直な方向付けは、好適な規定状態を表し、ここでは回転レーザ11は鉛直位置に方向付けられるべきであり、鉛直に方向付けられた装置面もまた鉛直面として参照される。回転する第1レーザ光22が作り出すレーザ面38は、回転レーザ11の水平面又は鉛直面に対し、傾斜装置61によって傾斜可能である。回転レーザ11は、回転する第1レーザ光22のレーザ面を1つの傾斜方向又は2つの傾斜方向に傾斜させることができる。レーザ面の傾斜は回転レーザ11の水平化状態で起こる。回転レーザ11は水平位置又は鉛直位置において傾斜可能である。
図3A,Bは、横配置でのレーザ受信器12の三次元的な概略図(図3A)、そして、レーザ受信器12の主要な構成部品や回転レーザ11との相互作用を概略的に示す(図3B)。レーザ受信器12は測定機能を備え、該測定機能は検出区域18の零位置に対するレーザ光の距離を決定する。
レーザ受信器12は、受信器ハウジング71、操作装置72、視覚的表示器73、スピーカ74及び検出区域18を含み、該検出区域18にてレーザ光の入射位置が捕らえられる。検出区域18は縦方向25の検出高さHと、横方向26の検出幅Bを有する。縦方向25はレーザ受信器12の測定方向に相当し、横方向26は縦方向25に対して垂直に方向付けられている。ここで、縦及び横方向25,26は検出区域18と平行に走っている。操作装置72、視覚的表示器73、スピーカ74及び検出区域18はレーザ受信器12の受信器ハウジング71内に組み込まれている。操作員は視覚的表示器73を介して、レーザ受信器12に関わる情報を読み取ることができる。
例えば、前記情報にはレーザ受信器12の充電状態や、回転レーザ11との無線通信接続13に関しての情報、そして、スピーカ74の調整音量が含まれる。付け加えて、レーザ受信器12の零位置に対するレーザ光の距離を数値として示すこともできる。視覚的表示器73に関しては、代替的又は付加的にして、レーザ光の距離をスピーカ74を介して報知できる。検出区域18の零位置は受信器ハウジング71にマークノッチ75を介して示されている。
図3Bは、レーザ受信器12の主要な構成部品や、回転レーザ11とレーザ受信器12との相互作用をブロック図の形態で示す。レーザ受信器12と回転レーザ11との間の通信は通信接続13を介して生じ、該通信接続13はレーザ受信器12内の第1送受信ユニット76を回転レーザ11の第2送受信ユニット77に接続する。第1及び第2送受信ユニット76,77は例えば無線モジュールとして構成され、レーザ受信器12と回転レーザ11との間の通信は無線接続としての通信接続を介して生じる。
検出区域18、視覚的表示器73及びスピーカ74は評価装置78に接続され、該評価装置78は受信器ハウジング71内に配置されている。評価装置78は、レーザ受信器12を制御するために制御装置79に接続され、評価装置78及び制御装置79は例えばマイクロコントローラとして構成された制御装置81に組み込まれている。また、レーザ受信器12はセンサモジュール82を含み、該センサモジュール82は受信器ハウジング71内に配置されて、制御装置81に接続されている。センサモジュール82を使用して、重力方向24に対するレーザ受信器12の傾斜が測定可能である。センサモジュール82は、単一の2軸加速度センサ又は2つの1軸加速度センサを含む。
制御要素によって制御されるか又は評価要素に接続された回転レーザ11の構成部品は、光源39、回転装置41、測定装置50及び水平化装置54、そして、持ち合わせていれば傾斜装置61を含む。光源39を制御する第1制御要素83、回転装置41を制御する第2制御要素84、測定装置50のための評価制御要素85、水平化装置54を制御する第3制御要素86及び傾斜装置61を制御する第4制御要素87は個別の構成部品として構成可能であるか、又は、これらは図3Bに示されているように共通の制御装置88内に組み込み可能である。該制御装置88は例えばマイクロコントローラとして構成される。制御要素は、回転レーザ11の制御されるべき構成部品に通信接続を介して接続される。
また、回転レーザ11は温度センサ89を含み、該温度センサ89は回転レーザ11の装置ハウジング31内に配置されている。温度センサ89は装置ハウジング31内の温度を測定し、該温度を回転レーザ11の制御装置88に伝送する。回転レーザ11の第1及び第2水平軸線51,52を水平状態に方向付ける傾斜センサ58,59の方向付けが温度依存し、そして、例えば、回転レーザ11が−20℃〜+50℃の広い温度範囲で利用されるので、回転レーザ11の制御装置88に多数のヌル位置υが格納されていることは利点である。このために、温度の関数としての多数の第1ヌル位置υが第1傾斜センサ58のために入力されて、特性曲線又は表で格納され、温度の関数としての多数の第2ヌル位置υが第2傾斜センサ59のために入力されて、特性曲線又は表で格納され、温度の関数としての多数の第3ヌル位置υが第3傾斜センサ60のために入力されて、特性曲線又は表で格納され得る。測定温度に関連したヌル位置は特性曲線又は表から読み取られ、そして装置軸線はヌル位置によって規定される鉛直状態に方向付けられる。
図4A〜Cは、回転レーザ11及びレーザ受信器12備えて、回転レーザ11の鉛直軸線53を検査及び/又は較正する本発明の方法を実行する装置を示す。図4Aは、回転レーザ11を第1角位置で示し、該第1角位置にて鉛直軸線53はレーザ受信器12に向けて方向付けられている。図4Bは、回転レーザ11を第1角位置に対して回転軸線回りに180°回転された第2角位置で示し、そして、図4Cは、第1及び第2角位置での第2レーザ光23の入射位置と共に横配置のレーザ受信器12を示す。
鉛直軸線を検査及び/又は較正する本発明の方法は、回転レーザ11を鉛直位置、そして、レーザ受信器12を横配置にして実行される。回転レーザ11の偏向レンズ37の中心とレーザ受信器12の検出区域18の前面との間で測定距離Dが測定されるとき、回転レーザ11はレーザ受信器12に対し測定距離Dを存して、三脚14又は安定した基盤に鉛直位置で設置され、偏向レンズ37の中心は回転レーザ11の回転軸線21に一致している。三脚14の使用は、本発明の方法が地上よりも温度変動が少ない高さで実行されるという利点を有する。レーザ受信器12は、静止壁、可動壁又は測定棒91に取り付けられている。
回転レーザ11の鉛直位置を調整するために、第1水平軸線51、第2水平軸線52及び鉛直軸線53は規定の鉛直状態に方向付けされ、ここで、第1水平軸線51の鉛直状態は第1傾斜センサ58の第1ヌル位置υによって、第2水平軸線52の鉛直状態は第2傾斜センサ59の第2ヌル位置υによって、そして、鉛直軸線53の鉛直状態は第3傾斜センサ60の第3ヌル位置υによって確定される。第1水平軸線51は第1水平化ユニット55を用いて第1ヌル位置υに方向付けられ、第2水平軸線52は第2水平化ユニット56を用いて第2ヌル位置υに方向付けられ、鉛直軸線53は第3水平化ユニット57を用いて第3ヌル位置υに方向付けられる。回転レーザ11の制御装置88内には第1傾斜センサ58のための第1ヌル位置υ、第2傾斜センサ59のための第2ヌル位置υ、そして、第3傾斜センサ60のための第3ヌル位置υが格納されている。
鉛直軸線53を検査するために、回転レーザ11は第1及び第2角位置に順次配置され、これらの角位置は互い180°だけ相違する。回転レーザ11は、回転台16を使用し又は操作員による手動でもって、その角位置に方向付けられる。回転レーザ11は第1角位置に配置され(図4A)、ここで、鉛直軸線53はレーザ受信器12の検出区域18に向かう第1角位置に方向付けられている。レーザ受信器12の検出区域18に対する第2レーザ光23の入射位置はレーザ受信器12の評価装置78によって第1制御点92として決定され、検出区域18の零位置19に対する第1制御点92の距離が第1高さオフセットH(図4C)として格納される。回転レーザ11は、第1角位置から回転軸線21回りに180°の第2角位置(図4B)に方向付けられる。第2角位置において、鉛直軸線53はレーザ受信器12の検出区域18に向かう軸線方向とは反対に方向付けられる。レーザ受信器12の検出区域18に対する第2レーザ光23の入射位置はレーザ受信器12の評価装置78によって第2制御点93として決定され、検出区域18の零位置に対する第2制御点93の距離が第2高さオフセットH(図4C)として格納される。
レーザ受信器12の評価装置78は、第1制御点92と第2制御点93との間の距離を第1及び第2高さオフセットH,Hの差Δとして算出する。上述したように、その評価はレーザ受信器12の評価装置78によって実行可能である。代替的には、その評価は回転レーザ11内の対応する構成部品又は付加的な構成部品によって実行可能である。前記評価がレーザ受信器12の評価装置78によって実行されないなら、第1及び第2制御点92,93又は差Δが対応する構成部品に通信接続を介して伝送される。
レーザ受信器12の評価装置78は、前記差Δ=H−Hや回転レーザ11とレーザ受信器12と間の測定距離Dから相対偏差Δ/Dを算出し、該相対偏差Δ/Dを確定された最大相対偏差Δmax/Dと比較する。代替的には、最大相対偏差Δmax/D及び測定距離Dから最大偏差Δmaxが算出されて、差Δが最大偏差Δmaxと比較可能である。相対偏差Δ/Dが最大相対偏差よりも大きいか、又は、差Δが最大偏差Δmaxよりも大きいならば、鉛直軸線53の較正が要求される。評価装置78は、第1高さオフセットH、第2高さオフセットH及び測定距離Dから補正角θを算出し、該補正角θが鉛直軸線53を鉛直状態に方向付けるための新たなヌル位置として格納される。補正角θは、式tan(θ)=(H+H)/2Dに従って算出可能である。
回転レーザ11とレーザ受信器12との間の測定距離Dは、回転レーザ11及びレーザ受信器12を用い、第1及び/又は第2測定手順で決定される。このために、鉛直軸線53の検査及び/又は較正のための本発明の方法を実行するとき、回転レーザ11とレーザ受信器12との間の測定距離Dは異なる時期(at different times)にて決定され得る。測定距離Dは、第1測定手順を用いたときには第1距離d、第2測定手順を用いたときには第2距離d、又は、第1及び第2距離d,dの平均の距離dとして算出可能である。このため、第1及び第2距離d,dは、回転レーザ11の鉛直位置及びレーザ受信器12の横配置にて決定される。
第2測定手順において、第2レーザ光23は一定速度vの第1又は第2調整モータ62,63にで運動される。第2測定手順は、回転レーザ11が規定状態に方向付けられ、第2レーザ光が一定速度vで運動される工程を含む。レーザ受信器12の評価装置78は、レーザ受信器12の検出区域18に対する第2レーザ光23の信号長さtを決定する。第2レーザ光23の速度v、第2レーザ光23の信号長さt及び検出区域18の検出幅Bから、第2距離dがt/tfull=B/(2πd)に従って算出でき、ここで、tfull=60/vである。速度vは毎分当たりの回転数で与えられ、1回転に要求される時間tfullは60/vである。
図5A〜Cは、第1測定手順の3つの変形例を示し、これら変形例で回転レーザ11とレーザ受信器12との間の測定距離Dが決定される。レーザ受信器12は重力方向24と平行に方向付けられ、回転レーザ11の回転軸線21とレーザ受信器12における検出区域18の前面101との間にて第1距離dが測定される。第1測定手順の開始時、回転レーザ11の水平軸線51,52は鉛直状態にあるか、又は、鉛直状態に方向付けられる。回転レーザ11は鉛直に方向付けられたレーザ光102を投射する。
レーザ光102は既知の傾斜角αだけ傾斜されて、レーザ受信器12の検出区域18に対する傾斜レーザ光の入射位置が測定点として決定され、そして、測定点から零位置への距離が高さとして格納される。レーザ光は水平化装置54又は傾斜装置61を使用して傾斜可能である。水平化装置54の使用は、第1距離dが傾斜装置61無しの回転レーザ11によって決定できるという利点を有する。第1測定手順は、レーザ受信器12の検出区域18に対して傾斜方向がほぼ垂直に走るように、回転レーザ11がレーザ受信器12に対して方向付けられるのを要求する。垂直な方向付けからの逸脱は測定エラーを生じ、小さな逸脱では該測定エラーは許容可能である。
図5Aは、第1測定手順の第1変形例を示す。鉛直に方向付けられたレーザ光102はレーザ受信器12の零位置19に対して調整されている。この後、水平化装置54の対応した水平化ユニット又は傾斜装置61を使用し、レーザ光は傾斜角αだけ傾斜される。レーザ受信器12の検出区域18に対する傾斜レーザ光103の入射位置が第1測定点104として決定され、零位置19に対する第1測定点104の距離が第2高さh=h(α)として格納される。第1距離dは、傾斜角αと、第1高さ(h=h(α))と検出区域18の零位置19との間の高さの差から算出可能である。零位置19が0mmの高さに相当するとき、第1距離dはtan(α)=h(α)/dに従って算出可能である。
図5Bは、第1測定手順の第2変形例を示す。鉛直に方向付けられたレーザ光102はレーザ受信器12の検出区域18に投射される。検出区域18に対するレーザ光102の入射位置が参照点105として決定され、零位置19に対する参照位置105の距離が参照高さh=h(0°)として格納される。この後、レーザ光は傾斜角αだけ傾斜され、検出区域18に対する傾斜レーザ光103の入射位置が第1測定点106として決定され、そして、零位置19に対する第1測定点106の距離が第1高さh=h(α)として格納される。第1距離dは、傾斜角αと、第1高さh=h(α)と参照高さh=h(0°)との間の高さの差から、tan(α)=(h−h)/dに従って算出可能である。
図5Cは、第1測定手順の第3変形例を示す。鉛直に方向付けられたレーザ光102は傾斜角αだけ正の傾斜方向に傾斜される。検出区域18に対する傾斜レーザ光103の入射位置が第1測定点107として決定され、零位置19に対する第1測定点107の距離が第1高さh=h(+α)として格納される。続いて、レーザ光は正の傾斜方向とは反対の負の傾斜方向に負の傾斜角−αだけ傾斜される。検出区域18に対する傾斜レーザ光108の入射位置が第2測定点109として決定され、零位置19に対する第2測定点109の距離が第2高さh=h(−α)として格納される。第1距離dは、傾斜角αと、第1高さh=h(+α)と第2高さh=h(−α)との間の高さの差から、tan(2α)=(h(+α)−h(−α))/dに従って算出可能である。
回転レーザ11とレーザ受信器12との間の測定距離Dを算出する式や、鉛直軸線53を較正するときに補正角θを算出する式は、重力方向24と平行に方向付けられたレーザ受信器12に適用される。レーザ受信器12の非垂直な方向付けに起因した測定エラーの補正のために、レーザ受信器12はセンサモジュール82を含み、該センサモジュール82によって重力方向24に対するレーザ受信器12の傾斜が測定される。
図6A,Bは、レーザ受信器12の方向付けを概略的に示し、ここで、レーザ受信器12は重力方向24に対して第1鉛直角φ及び/又は第2鉛直角φだけ傾斜可能である。図6Aは、第1鉛直面内の第1鉛直角φだけ傾斜されたレーザ受信器12を示し、図6Bは、第2鉛直面内の第2鉛直角φだけ傾斜されたレーザ受信器12を示す。第1鉛直面は重力方向24と検出区域18の法線ベクトル110とで広げられ、第2鉛直面は検出区域18の縦方向25と横方向26とによって広げられる。第1鉛直角φは法線ベクトル110と重力方向24との間で測定され、ここで、第1鉛直角φは90°の偏差を表す。第2鉛直角φは重力方向24と検出区域18の縦方向との間で測定される。
第1レーザ光はレーザ受信器12の検出区域18に衝突し、第1入射位置111を発生する。第2レーザ光はレーザ受信器12の検出区域18に衝突し、第2入射位置112を発生する。レーザ受信12の評価装置78は、第1入射位置111と第2入射位置112との間の距離ΔIを算出する。鉛直軸線を検査及び/又は較正する方法において、距離ΔIは、第1高さオフセットH及び第2高さオフセットHからの差Δに相当し、第1測定手順を使用する距離測定において、距離ΔIは、第1高さhと第2高さhとの間の高さの差に相当する。
レーザ受信器12が第1鉛直角φだけ傾斜されれば、第1鉛直面において重力方向24に対して垂直な水平距離vは、レーザ受信器12の検出区域18が測定した距離ΔIよりも短い(図6A)。水平距離vにあっては、相関はΔI×cos(90°−φ)=ΔI×sin(φ)。レーザ受信器12が第2鉛直角φだけ傾斜されれば、第2鉛直面において重力方向24に対して垂直な水平距離vは、レーザ受信器12の検出区域18が測定した距離ΔIよりも短い(図6B)。水平距離vにあっては、相関は、ΔI×cos(90°−φ)=ΔI×sin(φ)である。レーザ受信器12が重力方向24に対し第1鉛直角φ及び第2鉛直角φだけ傾斜されているとき、重力方向24に対して垂直な水平距離は、式ΔI×cos(90°−φ)×cos(90°−φ)=ΔI×sin(φ)×sin(φ)によって見出される。レーザ受信器12の測定機能及び検出区域18の測定距離ΔIを使用する式において、距離ΔIは、補正係数cos(90°−φ)×cos(90°−φ)=ΔI×sin(φ)×sin(φ)によって乗算される。補正係数cos(90°−φ)×cos(90°−φ)は、本発明の方法の範囲内で第1及び第2制御点92,93を決定し、そして、補正角θを算出するとき、第1測定手順を使用する第1距離dの距離測定に考慮されるべきである。
第2鉛直角φもまた、第2測定手順を用いた第2距離dの算出に考慮されるべきである。第2鉛直角φだけレーザ受信器12を傾斜させることによって、第2レーザ光23が検出区域18を通過する重力方向24の鉛直距離は、横方向26での検出区域18の検出幅Bよりも長い。第2レーザ光23の信号長さは、検出区域18上での重力方向24の鉛直距離に相当する。鉛直距離にあっては、相関は、B/cos(90°−φ)=B/sin(φ)である。第1鉛直角φだけのレーザ受信器12の傾斜は、第2レーザ光23が検出区域18上を通過する鉛直距離を変化させない。
図7A〜Cは、ガス泡116を有した視覚的傾斜センサ115の設置(図7A)、傾斜センサ115のヌル位置を温度Tの関数として表した特性曲線(図7B)、そして、温度Tをガス泡116における泡長さLの関数として表した特性曲線(図7C)を示す。
屋外で回転レーザ11を適用する場合、太陽光は回転レーザ11の装置ハウジング31内に温度変動を生じさせ、測定温度は装置ハウジング31内の温度センサ89の位置に依存する。温度測定において、測定エラーを減少するために傾斜センサ58,59,60の温度を測定することができる。第1傾斜センサ58の温度は第1温度Tとして参照され、第2傾斜センサ59の温度は第2温度Tとして参照され、そして、第3傾斜センサ60の温度は第3温度Tとして参照される。傾斜センサ58,59,60を使用した温度測定は、装置ハウジング31内のその位置にて、装置軸線51,52,53の方向付けに関係した温度T,T,Tが正確に測定されるという利点を有する。
図7Aは、傾斜センサ115の構成部品を示し、傾斜センサ115の構造は回転レーザ11の傾斜センサ58,59,60に相当する。傾斜センサ115は、ガス泡116及び液118で満たされたハウジング117と、光源119と、光検出器120と、スペーサ121とを含む。ガス泡116は泡長さLを有する。泡長さLは温度に依存し、温度Tのための測定変数として適する。ガス泡116の泡長さLは光源119及び光検出器12を使用して測定可能である。第1、第2及び第3傾斜センサ58,59,60間を識別するために、これら構成部品は指標を備え、該指標はその参照符号からハイフンによって分離されている。第2傾斜センサ58は指標「1」、第2傾斜センサ59は指標「2」、そして、第3傾斜センサ60は指標「3」を有する。
図7Bは、温度Tの関数として傾斜センサ115のヌル位置を表した特性曲線を示す。該特性曲線は、−20℃〜+50℃の回転レーザ11の許容温度範囲のために、傾斜センサ115の温度と傾斜センサ115のヌル位置υとの間の関係を提示し、該関係は傾斜センサ115の規定状態での方向付けに対応する。回転レーザ11の制御装置88には、第1温度Tの関数として第1傾斜センサ58の第1ヌル位置υを表した第1特性曲線、第2温度Tの関数として第2傾斜センサ59の第2ヌル位置υを表した第2特性曲線、そして、第3温度Tの関数として第3傾斜センサ60の第3ヌル位置υを表した第3特性曲線が格納されている。
図7Cは、ガス泡116における泡長さLの関数として温度Tを表した他の特性曲線を示す。該特性曲線は、−20℃〜+50℃の回転レーザ11の許容温度範囲のために、傾斜センサ115の温度Tとガス泡116の泡長さLとの間の関係を提示する。ガス泡116の泡長さLは、傾斜センサ115の温度Tと共に線形に変化し、ここで泡長さLは温度Tの低下に伴って減少する。回転レーザ11の制御装置88には、第1ガス泡116-1における第1泡長さLの関数として第1温度Tを表した付加的な第1特性曲線、第2ガス泡116-2における第2泡長さLの関数として第1温度Tを表した付加的な第2特性曲線、そして、第3ガス泡116-3における第3泡長さLの関数として第1温度Tを表した付加的な第3特性曲線が格納されている。
代替的には、温度Tの関数として傾斜センサ115のヌル位置υを表した特性曲線は、ガス泡116における泡長さLの関数として傾斜センサ115のヌル位置υを表した特性曲線に置換可能である。この場合、回転レーザ11の制御装置88には、第1ガス泡116-1における第1泡長さLの関数として第1傾斜センサ58の第1ヌル位置υを表した第1特性曲線、第2ガス泡116-2における第2泡長さLの関数として第2傾斜センサ59の第2ヌル位置υを表した第2特性曲線、そして、第3ガス泡116-3における第3泡長さLの関数として第3ヌル位置υを表した第3特性曲線が存在する。

Claims (15)

  1. レーザ受信器(12)を用いて回転レーザ(11)の鉛直軸線(53)を検査及び/又は較正し、前記回転レーザが回転軸線(21)回りに回転可能な第1レーザ光(22)及び前記回転軸線(21)に平行である静止した第2レーザ光(23)を投射前記レーザ受信器(12)は、該レーザ受信器(12)の測定方向に相当する縦方向(25)と、横方向(26)とを有する検出区域(18)を有している方法において、
    ・前記回転レーザ(11)が前記レーザ受信器(12)に対して測定距離(DV)を存して位置付けられ、前記回転レーザ(11)が鉛直位置に方向付けられ且つ前記レーザ受信器(12)が横配置で位置付けられ、前記鉛直位置において、前記鉛直軸線(53)は重力方向(24)に垂直に配置されており、前記横配置において、前記横方向(26)は前記重力方向(24)に平行に配置されている工程と、
    ・前記回転レーザ(11)の装置軸線(51,52,53)がそれぞれ第1水平軸線(51)、第2水平軸線(52)及び鉛直軸線(53)として規定状態に方向付けられ、該規定状態が前記第1水平軸線(51)のための第1ヌル位置(υ1)、前記第2水平軸線(52)のための第2ヌル位置(υ2)及び前記鉛直軸線(53)のための第3ヌル位置(υ3)によって確定される、工程と、
    前記回転レーザ(11)が第1角位置に配置されて、前記鉛直軸線(53)が前記第1角位置にて前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)に対して方向付けられる、工程と、
    前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への前記第2レーザ光(23)の入射位置が第1制御点(92)として決定され、且つ、前記検出区域(18)の零位置(19)に対する前記第1制御点(92)の距離が第1高さオフセット(H1)として格納される、工程と、
    前記回転レーザ(11)が第2角位置に位置付けられ、ここで、前記第2角位置が前記第1角位置に対し、前記回転レーザ(11)の回転軸線(21)回りに180°回転されている、工程と、
    前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への前記第2レーザ光(23)の入射位置が第2制御点(93)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記第2制御点(93)の距離が第2高さオフセット(H2)として格納される、工程と、
    前記第1制御点(92)と前記第2制御点〔93〕との間の距離が前記第1高さオフセット(H1)と前記第2高さオフセット(H2)との間の差(Δ=H1−H2)として算出される、工程と、
    前記回転レーザ(11)と前記レーザ受信器(12)との間の前記測定距離(DV)が決定される、工程と、
    前記差(Δ)が最大差(Δmax)と比較される、工程と
    を有する、方法。
  2. 前記回転レーザ(11)と前記レーザ受信器(12)との間の前記測定距離(DV)が前記第2レーザ光(23)及び前記レーザ受信器(12)を用いて決定されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記回転レーザ(11)と前記レーザ受信器(12)との間の前記測定距離(DV)が第1測定手手順を使用した第1距離(d1)として、第2測定手手順を使用した第2距離(d2)として、又は、第1及び第2距離(d1,d2)の平均の距離(d)として決定されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 前記回転レーザ(11)が鉛直にされ、鉛直にされたレーザ光(102)が前記検出区域(18)の前記零位置(19)に調整され、前記レーザ光が前記レーザ受信器(12)の方向に傾斜角(α)にて傾斜され、前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への前記傾斜したレーザ光(103)の入射位置が第1測定点(104)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記第1測定点(104)の距離が第1高さ(h1=h(α))として格納され、前記第1距離(d1)が前記傾斜角(α)及び前記第1高さ(h1=h(α))と前記検出区域(18)の前記零位置(19)との間の高さの差(Δh)から算出されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. 前記回転レーザ(11)が鉛直にされ、前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への鉛直にされたレーザ光(102)の前記入射位置が参照点(105)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記参照点(105)の距離が参照高さ(h0)として格納され、前記レーザ光が傾斜角(α)で傾斜され、前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への傾斜したレーザ光(103)の前記入射位置が第1測定点(106)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記第1測定点(106)の距離が第1高さ(h1=h(α))として格納され、前記第1距離(d1)が前記傾斜角(α)及び前記第1高さ(h1)と前記参照高さ(h0)との間の高さの差(Δh=h1−h0)から算出されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  6. 前記回転レーザ(11)が鉛直にされ、鉛直にされたレーザ光(102)が傾斜方向に傾斜角(α)で傾斜され、前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への傾斜したレーザ光(103)の入射位置が第1測定点(107)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記第1測定点(107)の距離が第1高さ(h1=h(α))として格納され、前記レーザ光が反対の傾斜方向に負の傾斜角(−α)で傾斜され、前記検出区域(18)への傾斜したレーザ光の入射位置が第2測定点(109)として決定され、前記検出区域(18)の前記零位置(19)に対する前記第2測定点(109)の距離が第2高さ(h2=h(−α))として格納され、前記第1距離(d1)が前記傾斜角(α)及び前記第1高さ(h1)と前記第2高さ(h2)との間の高さの差(Δh=h1−h2)から算出されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  7. 前記回転レーザ(11)が規定状態に水準化にされ、前記第2レーザ光が回転速度(vR)で動かされ、前記レーザ受信器(12)の前記検出区域(18)への前記第2レーザ光の信号長さ(ts)が決定され、前記第2距離(d2)が前記回転速度(vR)、前記信号長さ(ts)及び前記検出区域(18)の検出幅(BD)から算出され、前記検出幅(BD)は、前記検出区域(18)の横方向(26)における幅であることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  8. 重力方向(24)に対する前記レーザ受信器(12)の傾斜が第1鉛直面にて第1鉛直角(φ1)及び/又は第2鉛直面にて第2鉛直角(φ2)として決定され、ここで、前記第1鉛直面が前記重力方向(24)と前記検出区域(18)の法線ベクトル(110)とで広げられ、前記第2鉛直面が前記検出区域(18)の縦方向(25)と横方向(26)とで広げられることを特徴とする、請求項1〜7の何れに記載の方法。
  9. 前記第1鉛直角(φ1)及び/又は前記第2鉛直角(φ2)のために、角度依存の補正係数(cos(90°−φ1),cos(90°−φ2),1/cos(90°−φ2))が前記レーザ受信器(12)の評価にて乗算されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. 前記規定状態への前記鉛直軸線(53)の方向付けのために、複数のヌル位置(υ3)が温度(T)又は該温度(T)に依存する測定値(L)に依存して記録され、特性曲線に格納されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  11. 前記回転レーザ(11)の前記温度又は温度依存の測定値(L)が測定され、前記温度(T)又は温度依存の測定値(L)に関連付けられた前記ヌル位置(υ3)が前記特性曲線から決定され、前記鉛直軸線53)が前記ヌル位置(υ3)によって規定された状態に方向付けられることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. 前記温度(T)が傾斜センサ(115)によって測定され、該傾斜センサが液(118)及びガス泡(116)で満たされたハウジング(117)と、少なくとも1つの光源(119)と、少なくとも1つの光検出器(120)とを含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
  13. 前記ガス泡(116)における温度(T)と泡長さ(L)との付加的な特性曲線が格納され、前記ガス泡(116)の前記泡長さ(L)が前記光源(119)及び前記光検出器(120)を使用して測定され、前記測定された泡長さ(L)に関連付けられた前記温度(T)が前記付加的な特性曲線を用いて決定されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
  14. 前記測定距離(DV)、前記第1高さオフセット(H1)及び前記第2高さオフセット(H2)から補正角(θ)が算出され、前記差(Δ)が前記最大差(Δmax)よりも大きいとき、該補正角(θ)が前記検査された鉛直軸線(53)のための新たなヌル位置として格納されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  15. 前記較正された鉛直軸線(53)が付加的な検査ループで検査され、ここで前記鉛直軸線(53)の鉛直状態が前記新たなヌル位置によって規定されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
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