DE9310971U1 - Rotation laser with improved visibility - Google Patents

Description

Dr. Ralf Hinkel, Am Kumb 3, D-67731 OtterbachDr. Ralf Hinkel, Am Kumb 3, D-67731 Otterbach

Rotationslaser mit verbesserter SichtbarkeitRotating laser with improved visibility

BeschreibungDescription

Technisches GebietTechnical area

Bei dieser Erfindung handelt es sich um die Verbesserung der Sichtbarkeit rotierender Laser, wie sie beispielsweise zum Nivellieren und Fluchten eingesetzt werden.This invention is about improving the visibility of rotating lasers, such as those used for leveling and alignment.

Stand der TechnikState of the art

Im Baubereich werden Rotationslaser zum Antragen von Metenissen, vertikalen Ebenen oder Neigungen verwendet. Aus Sicherheitsgründen und wegen technischer Beschränkungen sind die Laser in ihrer Leistung begrenzt. Im Außenbereich oder in hellen Räumen reicht deren Leistung gerade aus, um sie im Stillstand erkennen zu können. Rotiert der Laser, verteilt sich seine zuvor punktförmig konzentrierte Leistung auf eine Linie und wird dabei für den Betrachter entsprechend weniger sichtbar.
20In the construction sector, rotating lasers are used to apply meters, vertical planes or inclines. For safety reasons and due to technical limitations, the lasers are limited in their power. Outdoors or in bright rooms, their power is just enough to be able to see them when they are stationary. When the laser rotates, its power, which was previously concentrated in a point, is distributed over a line and becomes correspondingly less visible to the observer.
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Damit auch in heller Umgebung gearbeitet werden kann, benutzt man entsprechende Empfänger, die üblicherweise mit einer Differenzfotodiode die exakte Ausrichtung des über sie hinwegstreichenden Laserstrahls messen und anzeigen. Die Empfänger aber erhöhen als Zusatzteile die Systemkosten oder sind, gerade im Deckenbau, hinderlich bei der Arbeit.To ensure that work can be carried out in bright surroundings, appropriate receivers are used, which usually use a differential photodiode to measure and display the exact alignment of the laser beam passing over them. However, the receivers, as additional components, increase the system costs or, particularly in ceiling construction, are a hindrance to work.

Um diesen Nachteil zu umgehen, sind die Rotationslaser mit einer Geschwindigkeitsvorwahl ausgestattet, die es erlaubt, den Strahl entsprechend den Sichtverhältnissen langsam oder schnell laufen zu lassen. Eine wirksame Verbesserung findet aber nur dann statt, wenn der Strahl so langsam läuft, daß er sich innerhalb der Integrationszeit des Auges und bezogen auf dessen Auflösung quasi an einer Stelle befindet. Damit benötigt der Strahl aber im Mittel 10 bis 30 Sekunden für eine Umdrehung, so daß das Antragen eines Punktes wegen der geringen Wiederholrate Geduld erfordert, da der Strahl beispielsweise nur alle 20 Sekunden an der zu markierenden Stelle kurz vorbeikommt. To avoid this disadvantage, rotary lasers are equipped with a speed pre-selector that allows the beam to run slowly or quickly depending on the visibility conditions. However, an effective improvement only occurs when the beam runs so slowly that it is virtually in one place within the integration time of the eye and in relation to its resolution. This means that the beam needs an average of 10 to 30 seconds for one rotation, so that applying a point requires patience due to the low repetition rate, since the beam only briefly passes the point to be marked every 20 seconds, for example.

Auch gibt es Anwendungen, bei denen nicht unbedingt alle Punkte der angezeigten Linie angetragen werden müssen. Hier genügen in der Regel einzelne Stützpunkte, dieThere are also applications where not all points of the displayed line necessarily have to be plotted. In these cases, individual support points are usually sufficient, which

dann durch Anlegen einer Setzlatte zum Anreißen dienen.then use a setting bar to mark out the surface.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugmnde, die Sichtbarkeit rotierender Laser, wie sie in Baunivelliergeräten verwendet werden, so zu verbessern, daß die durch sie markierte Linie auch ohne Empfänger angetragen werden kann.The invention is based on the object of improving the visibility of rotating lasers, as used in construction leveling devices, so that the line marked by them can also be applied without a receiver.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß der Laserstrahl nicht gleichförmig mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, sondern ruckweise bewegt wird. Dadurch erscheinen manche Bereiche heller als andere. Dies verstärkt sich, wenn die Bewegungsänderungen bei jedem Umlauf an der gleichen Stelle stattfinden. Bei richtiger Wahl der einzelnen Bewegungsgeschwindigkeiten und deren Synchronisierang zum Rotationswinkel werden so für einen Betrachter einzelne Punkte anstatt einer durchlaufenden Linie erkennbar. Trotzdem ist mit einem elektronischen Empfänger der Laser an jeder Stelle zu detektieren, denn der Laserstrahl selbst bewegt sich natürlich längs einer Linie. Aber mit dem Unterschied, daß manche Bereiche langsamer überstrichen werden als andere und so durch die Integrationswirkung des Auges heller erscheinen.This problem was solved by not rotating the laser beam uniformly at a constant speed, but moving it in jerks. This makes some areas appear brighter than others. This is amplified when the movement changes occur at the same point with each rotation. If the individual movement speeds are chosen correctly and synchronized with the angle of rotation, the observer can see individual points instead of a continuous line. Nevertheless, the laser can be detected at any point with an electronic receiver, because the laser beam itself naturally moves along a line. But with the difference that some areas are scanned more slowly than others and thus appear brighter due to the eye's integration effect.

Die ungleichförmige, aber auf den Rotationswinkel über mehrere Umläufe synchronisierte Bewegung kann beispielsweise durch ein entsprechendes Getriebe oder am einfachsten mit einem Schrittmotor als Antrieb erzeugt werden. Wird der Schrittmotor von einem Mikrorechner angesteuert, lassen sich über diesen Rechner die verschiedenen Bewegungsgeschwindigkeiten exakt und vor allem auf die Umdrehungsposition synchronisiert steuern. Die Steuerung von Schrittmotoren durch einen Rechner nach entsprechenden Funktionen und synchron zu Bewegungsabläufen ist Stand der Technik und muß hier nicht dargelegt werden.The non-uniform movement, which is synchronized to the angle of rotation over several revolutions, can be generated, for example, by a corresponding gear or, most simply, by a stepper motor as a drive. If the stepper motor is controlled by a microcomputer, the various movement speeds can be controlled precisely and, above all, synchronized to the rotation position via this computer. The control of stepper motors by a computer according to corresponding functions and synchronized to movement sequences is state of the art and does not need to be explained here.

Nicht gleichförmig laufende Getriebe werden in Antrieben von Uhren seit langem verwendet und bestehen z.B. aus zwei Zahnrädern die so beschaffen sind, daß das Antriebszahnrad nur während eines bestimmten Umdrehungswinkels das andere Zahnrad mitnimmt. Diese Getriebe sind Stand der Technik und müssen deshalb hier nicht dargelegt werden.Non-uniformly rotating gears have long been used in clock drives and consist, for example, of two gears that are designed in such a way that the drive gear only drives the other gear during a certain angle of rotation. These gears are state of the art and therefore do not need to be explained here.

Bei vielen Anwendungen wird die vom Laser beschriebene Ebene nicht im gesamten Winkelbereich einer Umdrehung benötigt, sondern beispielsweise genügt die Markierung des waagrechten Verlauf an einer einzigen Wand. Auch beim Antragen senkrechter Linien an eine Wand reicht üblicherweise eine 20 bis 45 Grad Drehung des Lasers aus. Deshalb läßt sich die Sichtbarkeit bzw. Wiederholrate der einzelnen Markierungs-In many applications, the plane described by the laser is not required over the entire angular range of one revolution, but rather, for example, marking the horizontal line on a single wall is sufficient. Even when applying vertical lines to a wall, a 20 to 45 degree rotation of the laser is usually sufficient. Therefore, the visibility or repetition rate of the individual markings can be adjusted.

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punkte weiter verbessern, wenn der Laser nicht um 360 Grad rotiert, sondern nur den tatsächlich notwendigen Winkel überstreicht und dadurch die Markierungspunkte öfter "anfahrt". Die üblichsten Linienlängen bzw. zugehörigen Dreh winkel lassen sich im Rechner speichern und mittels eines Betriebsarten wahlschal ters anwählen.The accuracy of the marking points can be further improved if the laser does not rotate 360 degrees, but only covers the angle actually required and thus "approaches" the marking points more often. The most common line lengths and the corresponding angles of rotation can be saved in the computer and selected using an operating mode selector switch.

Die Ausrichtung des durch den Laser beschriebenen Winkelbereichs im Raum kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise durch entsprechende Steuertasten, die durch die Steuer- und Auswerteeinheit interpretiert, das Verschieben des überstrichenen Winkelbereichs bewirken. Eine einfache Möglichkeit besteht auch darin, daß das üblicherweise verwendete Umlenkprisma am Laserstrahlaustritt mit einer Kuppung, beispielsweise magnetisch, versehen wird, und so per Hand an die zu überstreichende Stelle gedreht werden kann.The alignment of the angular range described by the laser in space can be done in various ways. For example, using appropriate control buttons, which are interpreted by the control and evaluation unit, to shift the angular range covered. Another simple possibility is to provide the deflection prism that is usually used with a coupling, for example a magnetic one, at the laser beam exit, so that it can be turned by hand to the point to be covered.

Wird eine Fernsteuerung hinzugefügt, die die Betriebsartenwahl und Positionierung des vom Laser überstrichenen Winkels erlaubt, kann der Handwerker die gewünschte Funktion vom Arbeitsort wählen bzw. den Laser nachführen.If a remote control is added that allows the selection of the operating mode and positioning of the angle covered by the laser, the craftsman can select the desired function from the work location or track the laser.

Die Wahl der Verweildauer an einem Punkt wird aus der Integrationszeit des Auges und der gewünschten sichtbaren Punktintensität bestimmt. Unter Integrationszeit des Auges wird diejenige Zeitspanne verstanden, die ein Lichtpunkt andauern muß, damit er gleichhell wie ein konstant leuchtender Lichtpunkt erscheint. Üblicherweise liegt diese Zeitspanne bei 40 bis 50 Millisekunden. Damit können etwa 20 verschiedene Punkte durch den Laserstrahl in jeder Sekunde ohne sichtbaren Helligkeitsverlust markiert werden. Bei Überstreichen einer Wand von 5 Meter Länge, kann somit alle 0,25 m ein Lichtpunkt mit einer Wiederholrate von 1 Sekunde bzw. bei einem Abstand von 0,5 m mit einer Rate von 0.5 see erzeugt werden. In der Praxis ist dabei noch zu berücksichtigen, daß für die Bewegung von einem zum nächsten Punkt eine endliche Zeitspanne benötigt wird und somit die Punktrate entsprechend vermindert wird.The choice of dwell time at a point is determined by the integration time of the eye and the desired visible point intensity. The integration time of the eye is the period of time that a point of light must last in order to appear as bright as a constantly shining point of light. This period of time is usually 40 to 50 milliseconds. This means that around 20 different points can be marked by the laser beam every second without any visible loss of brightness. When sweeping over a wall 5 meters long, a point of light can be generated every 0.25 m with a repetition rate of 1 second or at a distance of 0.5 m with a rate of 0.5 see. In practice, it must also be taken into account that a finite period of time is required for the movement from one point to the next and the point rate is therefore reduced accordingly.

Eine weitere Verbesserung der Sichtbarkeit am jeweils gewünschten Ort kann dadurch erreicht werden, daß dem Gerät der Markierungsort signalisiert wird und dann nur ein ganz enger Bereich überstrichen wird. Dies läßt sich prinzipiell mit einem passiven und aktiven Verfahren lösen.A further improvement in visibility at the desired location can be achieved by signaling the marking location to the device and then only covering a very narrow area. In principle, this can be solved with a passive and active method.

Beim aktiven Verfahren wird ein Fotoempfänger mit einer drahtlosen Sendeeinrichtung zum Lasergerät, bspw. einer Infrarotstrecke, benötigt, der beim Überstreichen des Lasers ein Signal an das Gerät abgibt. Dieses Signal wird dann als Trigger zur Speicherung der aktuellen Winkelstellung des Lasers verwendet. Durch hin- und her-The active method requires a photo receiver with a wireless transmitter to the laser device, e.g. an infrared path, which sends a signal to the device when the laser is passed over. This signal is then used as a trigger to store the current angular position of the laser. By moving back and forth

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schwenken des Laserstrahls über die Position, an der das Signal empfangen wurde, lassen sich langsame Positionsveränderungen des Empfängers in der Laserebene detektieren, so daß die Steuer- und Auswerteeinheit dem Empfänger mit dem Laser folgen kann.By swiveling the laser beam over the position where the signal was received, slow changes in the position of the receiver in the laser plane can be detected so that the control and evaluation unit can follow the receiver with the laser.

Beim passiven Verfahren delektiert das sendende Gerät selbst die Position, in dem am gewünschten Markierungsort eine sogenannte Reflextafel in die Laserebene gehalten wird. Aufgrund der speziellen Beschichtung wirft die Tafel das einfallende Laserlicht unabhängig von ihrer Lage überwiegend in die Einfallsrichtung des Lasers zurück.In the passive method, the transmitting device itself detects the position by holding a so-called reflex board in the laser plane at the desired marking location. Due to the special coating, the board reflects the incident laser light mainly in the direction of incidence of the laser, regardless of its position.

Diese Beschichtungen werden auch bei Autonummerschildern oder Verkehrsschildern verwendet und ähneln in der Funktion Tripelspiegeln. Ein am Gerät montierter Rundumempfänger erhält so beim Überstreichen des Lasers über die Tafel ein viel stärkeres Signal als von der normalen Wand. Erkennt der Rechner ein solches Signal, hält er die Rotation an und bewegt den Laser entsprechend zurück. Durch ständiges Hin- und Herpendeln über die Reflextafelränder ist der Rechner auch in der Lage Veränderungen der Tafel zu erkennen und ihr damit zu folgen. Mit der vorgestellten Technik bestreicht der Laserstrahl nur sehr kleine Winkel und besitzt somit eine hohe Wiederholrate bzw. wirkt viel heller. Zusätzlich kann der rotierende Strahl durch Einbringen der Reflextafel in die Strahlebene an jeder gewünschten Stelle "angehalten" werden.These coatings are also used on car number plates or traffic signs and are similar in function to triple mirrors. An omnidirectional receiver mounted on the device receives a much stronger signal when the laser passes over the board than from a normal wall. If the computer detects such a signal, it stops the rotation and moves the laser back accordingly. By constantly swinging back and forth over the edges of the reflective board, the computer is also able to detect changes in the board and thus follow them. With the technology presented, the laser beam only covers very small angles and thus has a high repetition rate and appears much brighter. In addition, the rotating beam can be "stopped" at any desired point by inserting the reflective board into the beam plane.

Dies geht schneller und ist kostengünstiger als ein Fotoempfänger mit Anzeige.This is faster and less expensive than a photo receiver with display.

Durch Anbringen von Markierungen auf der Reflextafel, ähnlich einem Barcode, kann die Störsicherheit erhöht werden. Denn dann wird der reflektierte Laserstrahl beim Überstreichen der Tafel durch die Markierungen, bspw. schwarze Streifen verschiedener Breite, amplitudenmoduliert, so daß der Rechner, der dieses Signal über den Empfänger erhält, dieses von anderen Reflektionen unterscheiden kann. Bei bekanntem Drehwinkel des Lasers und bekannter Reflexplattenbreite oder Markierungsbreite bzw. Abstand der Markierungsstreifen untereinander ist die Frequenz des gemessenen Reflektionssignals aufgrund der Hell-Dunkel-Übergänge direkt proportional zur Entfernung der Reflextafel. Durch Anpassung der Winkelgeschwindigkeit kann dann erreicht werden, daß die erzeugten Laserpunkte, unabhängig von der Entfernung zum Gerät, den gleichen Abstand zueinander haben bzw. die erzeugte Linie immer die gleiche Breite und damit Helligkeit besitzt.By applying markings to the reflective board, similar to a barcode, the interference immunity can be increased. This is because the reflected laser beam is amplitude-modulated by the markings, e.g. black stripes of different widths, when it passes over the board, so that the computer, which receives this signal via the receiver, can distinguish it from other reflections. If the angle of rotation of the laser and the width of the reflective plate or marking width or the distance between the marking strips is known, the frequency of the measured reflection signal is directly proportional to the distance of the reflective board due to the light-dark transitions. By adjusting the angular velocity, it can be achieved that the laser points generated are the same distance from each other, regardless of the distance to the device, or that the line generated always has the same width and therefore brightness.

Generell kann im Zusammenhang mit einem Entfernungsmessverfahren der Abstand des Geräts zum jeweiligen Objekt gemessen und dieser Abstand zur Steuerung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit verwendet werden. Dadurch kann bspw. erreicht werden, daß sich der Laserstrahl mit konstanter Geschwindigkeit über die Objektober-In general, in connection with a distance measuring method, the distance of the device to the respective object can be measured and this distance can be used to control the current angular velocity. This can, for example, ensure that the laser beam moves at a constant speed over the object surface.

fläche bewegt, und so überall der gleiche Punktabstand entsteht bzw. der Laser annähernd gleich hell erscheint. Entsprechende Laserabstandsverfahren, wie Laufzeitverfahren, Phasenmessverfahren oder Triangulation sind Stand der Technik und müssen hier nicht beschrieben werden.surface, and so the same point distance is created everywhere or the laser appears almost equally bright. Corresponding laser distance methods, such as time-of-flight methods, phase measurement methods or triangulation are state of the art and do not need to be described here.

Wird die Lage des Lasers mit einem Lagesensor überwacht, kann bei Abweichungen des rotierenden Laserstrahls von der gewünschten Sollebene dem Benutzer dieser Zustand signalisiert werden. Dazu könnte z.-B. der Motor angehalten oder der Laser abgeschaltet werden. Die mögliche automatische Nachstellung der Lage mittels Stellmotoren ist Stand der Technik und muß hier nicht beschrieben werden.If the position of the laser is monitored with a position sensor, this status can be signaled to the user if the rotating laser beam deviates from the desired target plane. For example, the motor could be stopped or the laser could be switched off. The possibility of automatic adjustment of the position using servomotors is state of the art and does not need to be described here.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Es zeigtIt shows

Fig. 1 beispielhaft ein mögliches Schema der Vorrichtung, und
Fig. 2 beispielhaft den Zusammenhang von Laserwinkelgeschwindigkeit und
Rotationswinkel, sowie
Fig. 3 einen möglichen zeitlichen Verlauf des Rotationswinkels. Fig. 1 shows an example of a possible scheme of the device, and
Fig. 2 shows an example of the relationship between laser angular velocity and
Rotation angle, as well as
Fig. 3 shows a possible temporal course of the rotation angle.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to implement the invention

Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer möglichen Ausführung. Der Laser (1), der achsenparallel zur Rotationsachse (11) angeordnet ist, wird von der Umlenkeinheit (8) um 90 Grad umgelenkt und verläßt die Anordnung im 90 Gradwinkel zur Rotationsachse (11) als umgelenkter Strahl (2). Durch Drehen der Umlenkeinheit (8) kann der Laserstrahl (2) um die Rotationsachse (11) geschwenkt werden. Die Umlenkeinheit (8) wird mittels einer Magnetkupplung (7) vom Drehrohr (5) mitgenommen, das seinerseits durch den Antriebsriemen (4) vom Schrittmotor (3) gedreht wird. Gesteuert wird der Schrittmotor über die Steuer- und Auswerteelektronik (9), die beispielsweise aus einem Mikrorechner besteht. Anhand der bekannten Schrittzahl pro Umdrehung des Schrittmotors und der bekannten Übersetzung des Antriebsriemens (4) zum Drehrohr (5) sind die für eine Umdrehung der Umlenkeinheit (8) notwendigen Schritte des Motors (3) und damit die Zyklusschrittzahl festgelegt. Anhand der über die Bedien- und Anzeigeeinheit (12) erfolgten Betriebsartwahl bestimmt die Steuereinheit (9) die notwendigen Winkelgeschwindigkeiten und steuert den Schrittmotor (3) mit den entsprechenden Schrittlängen und Schrittfolgen an. Über den Lagesensor (10), der mit dem Laser (1) gekoppelt ist und dessen Lage anzeigt, überwacht die Steuer- und Ausweiteeinheit (9) Lageveränderungen des Geräts. Bei Abweichungen von der Lage und damit bei Verlassen des Laserstrahls (2) aus der gewünschten Ebene, kann die Steuer- und Auswerteeinheit (9) den Motor beispiels- Figure 1 shows a schematic structure of a possible design. The laser (1), which is arranged parallel to the axis of rotation (11), is deflected by 90 degrees by the deflection unit (8) and leaves the arrangement at a 90 degree angle to the axis of rotation (11) as a deflected beam (2). By rotating the deflection unit (8), the laser beam (2) can be pivoted about the axis of rotation (11). The deflection unit (8) is driven by the rotary tube (5) by means of a magnetic coupling (7), which in turn is rotated by the drive belt (4) of the stepper motor (3). The stepper motor is controlled by the control and evaluation electronics (9), which consist, for example, of a microcomputer. Based on the known number of steps per revolution of the stepper motor and the known transmission ratio of the drive belt (4) to the rotary tube (5), the steps of the motor (3) required for one revolution of the deflection unit (8) and thus the number of cycle steps are determined. Based on the operating mode selection made via the operating and display unit (12), the control unit (9) determines the necessary angular speeds and controls the stepper motor (3) with the corresponding step lengths and step sequences. The control and expansion unit (9) monitors changes in the position of the device via the position sensor (10), which is coupled to the laser (1) and indicates its position. In the event of deviations from the position and thus when the laser beam (2) leaves the desired plane, the control and evaluation unit (9) can, for example,

weise ausschalten und so dem Benutzer diesen Zustand signalisieren.switch off and thus signal this condition to the user.

Figur 2 zeigt eine mögliche Steuersequenz. Angetragen ist in Figur 2 die Winkelgeschwindigkeit (w) des Laserstrahls (2) in Abhängigkeit von seinem aktuellen Rotationswinkel (phi). An den Stellen mit der langsamen Geschwindigkeit (wO) streicht der Laserstrahl (2) sehr langsam über die angestrahlten Objekte, so daß für das betrachtende Auge genügend Zeit zur Integration des re- bzw. deflektierten Lichtes bleibt und der erzeugte Laseipunkt heller erscheint, als wenn sich der Laserstrahl (2) mit der Winkelgeschwindigkeit (wl) über das Objekt bewegt. In dem Beispieldiagramm werden so in jeder Umdrehung (2&pgr;) 16 helle Bereiche sichtbar, die sich bei jeder Umdrehung wiederholen. Wird (w0)=0 gewählt, sind diese Bereiche punktförmig. Figure 2 shows a possible control sequence. Figure 2 shows the angular velocity (w) of the laser beam (2) as a function of its current angle of rotation (phi). At the points with the slow speed (wO), the laser beam (2) moves very slowly over the illuminated objects, so that the viewing eye has enough time to integrate the reflected or deflected light and the laser point produced appears brighter than if the laser beam (2) moved over the object at the angular velocity (wl). In the example diagram, 16 bright areas are visible in each revolution (2π), which repeat with each revolution. If (w0)=0 is selected, these areas are point-shaped.

Figur 3 zeigt einen möglichen Verlauf des Drehwinkels über die Zeit (T) einer Umdrehung. Charakteristisch ist dabei die stufenförmige Funktion, wobei im Beispiel 19 Winkel angefahren werden. Figure 3 shows a possible course of the angle of rotation over the time (T) of one revolution. The step-like function is characteristic, with 19 angles being approached in the example.

Gewerbliche VerwertbarkeitCommercial usability

Die Erfindung betrifft lediglich die Verbesserung einer bekannten und gewerblich bereits verwendeten Technik, so daß auf die Schilderung des Nutzens verzichtet werden kann.The invention relates only to the improvement of a known and already commercially used technology, so that the description of the benefits can be omitted.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

(1) Laser(1) Laser

(2) umgelenkter Laserstrahl(2) redirected laser beam

(3) Schrittmotor(3) Stepper motor

(4) Antriebsriemen(4) Drive belt

(5) Drehrohr(5) Rotary tube

(6) Lager(6) Warehouse

(7) Magnetkupplung(7) Magnetic coupling

(8) 90°-Umlenkeinheit(8) 90° deflection unit

(9) Steuer- und Auswerteeinheit(9) Control and evaluation unit

(10) Lagesensor(10) Position sensor

(11) Rotationsachse(11) Rotation axis

(12) Bedieneinheit(12) Control unit

Claims (11)

Dr. Ralf Hinkel, Am Kumb 3, D-67731 Otterbach SchutzansprücheDr. Ralf Hinkel, Am Kumb 3, D-67731 Otterbach Protection claims 1. Vorrichtung mit einem Laser, einer Antriebseinheit zur Rotation des Laserstrahls senkrecht zu seiner Achse und einer Steuer- und Auswerteelektronik, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Laser innerhalb einer Periode mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten bewegt und diese Bewegung in jeder Periode synchron zur Winkelposition erfolgt.1. Device with a laser, a drive unit for rotating the laser beam perpendicular to its axis and control and evaluation electronics, characterized in that the laser moves within a period at different angular velocities and this movement in each period occurs synchronously with the angular position. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit aus einem positionssteuerbaren Motor, beispielsweise einem Schrittmotor, besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the drive unit consists of a position-controllable motor, for example a stepper motor. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten des Lasers durch einen gleichförmig laufenden Antriebsmotor mittels eines nicht gleichförmig übertragenden Getriebes zwischen Antriebsmotor und Laser erzeugt werden.3. Device according to claim 1, characterized in that the different angular velocities of the laser are generated by a uniformly running drive motor by means of a non-uniformly transmitting gear between the drive motor and the laser. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einer Bedieneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß Verteilung und Anzahl der verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten des Laserstrahls in einer Periode eingestellt und damit Position, Lage und Verhältnis der vom Laser erzeugten dunklen und hellen Bereiche gewählt werden kann.4. Device according to one of claims 1 to 3 and an operating unit, characterized in that the distribution and number of the different angular velocities of the laser beam in a period can be set and thus the position, location and ratio of the dark and light areas generated by the laser can be selected. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit fernsteuerbar ist.5. Device according to claim 4, characterized in that the operating unit is remotely controllable. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem lichtempfindlichen Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Empfänger der Messung der Reflektionsstärke des Lasers auf dem Objekts dient, das gerade vom sich bewegenden Laserstrahl angestrahlt wird, und diese gemessene Reflektionsstärke der Steuer- und Auswerteelektronik zuführt wird.6. Device according to one of claims 1 to 5 with a light-sensitive receiver, characterized in that this receiver serves to measure the reflection strength of the laser on the object that is currently being illuminated by the moving laser beam, and this measured reflection strength is fed to the control and evaluation electronics. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die detektierte Position eines durch seine Reflektionseigenschaften gekennzeichneten Körpers, wie bspw. eine mit einem Barcode versehene Reflexplatte, durch die Steuer- und Auswerteeinheit dazu verwendet wird, den Laserstrahl zyklisch über diesen Körper hin und her zubewegen und gegebenenfalls Positionsänderungen des Körpers zu folgen.7. Device according to claim 6, characterized in that the detected position of a body characterized by its reflection properties, such as a reflective plate provided with a barcode, is used by the control and evaluation unit to cyclically move the laser beam back and forth over this body and, if necessary, to follow changes in the position of the body. • ■ *• ■ * 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7 mit einer Reflexplatte und einem oder mehreren darauf aufgebrachten Markierungsstreifen unterschiedlicher Reflektion, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf der Intensitätsänderungen des reflektierten Laserstrahls im Empfänger, der durch Abstand und Breite der unterschiedlich reflektierenden Streifen auf der Reflexplatte beim Überstreichen des Lasersstrahls entsteht, zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des überstreichenden Laserstrahls verwendet wird.8. Device according to one of claims 6 to 7 with a reflective plate and one or more marking strips of different reflection applied thereto, characterized in that the temporal course of the intensity changes of the reflected laser beam in the receiver, which arises from the distance and width of the differently reflecting strips on the reflective plate when the laser beam is scanned, is used to control the angular velocity of the scanning laser beam. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Entfernungsmeßsystem zum vom Laser angestrahlten Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils gemessene Objektabstand zur Steuerung der Laserwinkelgeschwindigkeit verwendet wird.9. Device according to one of claims 1 to 8 and a distance measuring system to the object illuminated by the laser, characterized in that the respectively measured object distance is used to control the laser angular velocity. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer Umlenkeinheit zur Strahlablenkung des Lasers, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinheit mittels einer magnetischen Kupplung am Gerät gehalten wird.10. Device according to one of claims 1 to 9 and a deflection unit for beam deflection of the laser, characterized in that the deflection unit is held on the device by means of a magnetic coupling. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Lagesensor, der von der Auswerte- und Steuereinheit abgefragt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichung der Rotationsachse von der gewählten Soll-Lage, die Antriebseinheit angehalten und/oder der Laser abweichend vom Normalbetrieb moduliert, bzpw. auch abgeschaltet, wird.11. Device according to one of claims 1 to 10 and a position sensor which is queried by the evaluation and control unit, characterized in that if the axis of rotation deviates from the selected target position, the drive unit is stopped and/or the laser is modulated in a manner deviating from normal operation, or is also switched off.