FI93778B - Laser-type localization process and device - Google Patents

Description

9377893778

LASER"PAIKANNUSMENETELMÄ JA -LAITTEISTOLASER "LOCATION METHOD AND EQUIPMENT

Keksinnön kohteena on laser-paikannusmenetelmä, jossa osoitet-tava/mitattava paikka todellisella pinnalla näytetään laser-5 säteellä. Siten keksintö kohdistuu myös menetelmän toteuttavaan laitteistoon.The invention relates to a laser positioning method in which the location to be indicated / measured on a real surface is displayed with a laser beam. Thus, the invention also relates to an apparatus implementing the method.

Käytössä olevissa paikannusmenetelmissä muuttuvaa etäisyyttä osoitetaan pintaa vastaan vinolla viivalla, minkä tähden ne ovat 10 riippuvaisia osoitettavan pinnan tason suoruudesta. Jotta esim. kattotuoliteollisuudessa saataisiin nykyisillä menetelmillä riittävä ala paikannettua, pitää laser-osoittimet sijoittaa erittäin korkealle, joka aiheuttaa yleensä hallin katon nostamista ja sitä kautta ylimääräisiä kustannuksia. US-patentti-15 julkaisun n:o 4,836,671 mukaisessa laitteessa käytetään laser-viivaa, joka lähetetään kohtisuoraan tasoa vasten, jolloin etäisyyden muuttuessa muuttuu myös viivojen risteävä piste. Em. laite onkin lähinnä tarkoitettu sitä varten, että sillä voidaan määrittää piste avaruudesta, kaksi pistettä avaruudesta viivan 20 määrittämiseksi ja kolme pistettä tason määrittämiseksi avaruudesta.In the current positioning methods, the variable distance is indicated against the surface by an oblique line, which is why they depend on the straightness of the plane of the surface to be indicated. In order to locate a sufficient area with the current methods in the roof chair industry, for example, laser pointers have to be placed very high, which usually causes the roof of the hall to be raised and thus additional costs. The device of U.S. Patent No. 4,836,671 uses a laser line that is transmitted perpendicular to the plane, with the intersection of the lines also changing as the distance changes. Em. indeed, the device is primarily intended to determine a point from space, two points from space to define a line 20, and three points to determine a plane from space.

Eurooppa-patenttijulkaisu 215540 esittää laserosoituslaitteis-toa, joka käyttää kolmea laserlähetintä, jotka lähettävät 25 kolmessa toistensa suhteen kohtisuorassa tasossa viuhkamaisen laservalon, joiden risteyskohta esittää avaruudellisen pisteen. Laser-lähettimet on sijoitettu kiskoihin, joiden avulla niitä voidaan siirtää haluttua osoitettavaa paikkaa vastaavaan kohtaan. Järjestely edellyttää mitattavan kohteen ulkopuolelle 30 asetettuja 1injäärijohteita eikä mittaus voi tapahtua näiden ulkopuolella.European Patent Publication 215540 discloses a laser pointing apparatus using three laser transmitters which emit fan-shaped laser light in three planes perpendicular to each other, the intersection of which represents a spatial point. The laser transmitters are placed on rails that allow them to be moved to a location corresponding to the desired location to be addressed. The arrangement requires 30 conductors placed outside the object to be measured and the measurement cannot take place outside these.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paikannusmenetelmä, jonka paikannuksen tarkkuus ei ole riippuvainen lattian, työ-35 tason tai mitoitettavan kappaleen korkeusasemasta ja joka on riittävän tarkka nykyisiin laatuvaatimuksiin nähden ja joka sopii normaaleihin tehdashalleihin niitä korottamatta sekä jättää paikannettavan kohteen yläpuolisen tilan vapaaksi nosturia varten. Keksinnön mukaisen paikannusmenetelmän tunnusmerkil-40 liset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1 ja 2 93778 vastaavan laitteiston tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 3. keksinnön mukaisesti kaksi laser-lähetintä, jotka lähettävät viuhkamaisen pystysuoran laservalotason aikaansaavat ns. luotilankaefektin, jolla tarkoi-5 tetaan viuhkamaisten laservalotasojen pystyssä olevaa leikkaus-viivaa, joka on nähtävissä, jos kappale asetetaan sen paikalle. Sillä voidaan mitata pystysuoruuksia myös läheisissä kappaleissa. Tältä pystysuoralta leikkauslinjalta voidaan kolmannella laser-lähettimellä osoittaa korkeusasema.The object of the present invention is to provide a positioning method whose positioning accuracy does not depend on the height of the floor, working level or dimensioned part and which is sufficiently accurate with current quality requirements and which is suitable for normal factory halls without raising them and leaving the space above the object to be free. The characteristic features of the positioning method according to the invention are set out in the appended claims 1 and 293778. The characteristic features of the corresponding apparatus are set out in the appended claim 3. According to the invention, two laser transmitters emit a fan-shaped vertical laser light plane. a bullet wire effect, meaning the vertical line of intersection of the fan-shaped laser light planes, which is visible if the body is placed in its place. It can also be used to measure verticals in nearby pieces. From this vertical section line, an altitude position can be indicated by a third laser transmitter.

1010

Keksinnön muut edut ja sovellusmuodot esitetään jäljempänä sovellutusesimerkkien yhteydessä.Other advantages and embodiments of the invention are presented below in connection with application examples.

Seuraavassa keksintöä kuvataan viittaamalla oheisiin kuviin, 15 jotka esittävät keksinnön sovellusmuotoja.The invention will now be described with reference to the accompanying figures, which show embodiments of the invention.

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen mittausmenetelmän periaatettaFigure 1 shows the principle of the measurement method according to the invention

Kuva 2 esittää erästä laser-paikannuslaitteistoa päältä nähtynä sekä tarvittavia ohjauslaitteita 20 Kuvat 3 ja 4 esittävät neljällä laser-lähettimellä varustettua paikannuslaitteistoa.Figure 2 shows a top view of a laser positioning device and the necessary control devices. Figures 3 and 4 show a positioning device with four laser transmitters.

Kuvat 5 ja 6 esittävät laser-lähettimen kääntölaitteistoaFigures 5 and 6 show the reversing apparatus of the laser transmitter

Laser-paikannuslaitteiston muodostavat yksinkertaisimmillaan 25 kaksi laser-lähetintä 2, näiden kääntölaitteet sekä ohjauslaitteet. Laser-lähettiroet 2 lähettävät viuhkamaisen laservalotason 6, jotka ovat aina pystysuorassa tai tarkemmin sanottuna kohtisuorassa perustasoa vasten. Kääntölaitteet pyörittävät laser-lähettimiä 2 siten pystysuoran akselin ympäri. Kääntölaitteiden 30 ohjauslaitteella on tieto kummankin laservalotason suunnasta samoin kuin luonnollisesti laservalolähettimien sijainti on tunnettu. Tällöin laservalotasot 6 voidaan kohdistaa halutun osoitettavan pisteen 5 yli, jolloin kappaleen 1 pinnalle muodostuu laservaloviivat 7 ja näiden risteyskohta osoittaa halutun 35 paikan 5.In its simplest form, the laser positioning equipment consists of two laser transmitters 2, their reversing devices and control devices. The laser transmitter ribs 2 emit a fan-shaped laser light plane 6, which are always vertical or, more precisely, perpendicular to the reference plane. The turning devices thus rotate the laser transmitters 2 about a vertical axis. The control device of the reversing devices 30 has information on the direction of each of the laser light levels, as well as, of course, the location of the laser light transmitters is known. In this case, the laser light planes 6 can be aligned over the desired point 5 to be addressed, whereby laser light lines 7 are formed on the surface of the body 1 and their intersection point indicates the desired location 5.

3 >'ό/783> 'ό / 78

Isomman alueen hallitsemiseksi voidaan käyttää kuvan 2 mukaisesti neljää laser-lähetintä 2. Iso osoitettava pinta pystytään valaisemaan kussakin kohtaa kahdella laser-lähettimellä.To control a larger area, four laser transmitters 2 can be used, as shown in Figure 2. The large surface to be addressed can be illuminated at each point with two laser transmitters.

5 Laservalotason kääntyminen voidaan toteuttaa joko erillisellä kääntölaitteella tai käyttämällä sellaista laser-lähetintä, joka sisältää pyörivän tai kääntyvän peilin/prisman. Tästä käytetään myös nimitystä laser-skanneri. Laser-lähettimet 2 asennetaan noin neljä metriä osoitettavan pinnan 1 esim työtason yläpuolelle) le. Nämä osoittavat vinosti alaspäin työtason yli. Kuviossa laser-skannerien osoittama työalue on esitetty ohuella, ehyellä viivalla.5 The rotation of the laser light plane can be performed either by a separate turning device or by using a laser transmitter that includes a rotating or rotating mirror / prism. This is also called a laser scanner. The laser transmitters 2 are mounted approximately four meters above the surface 1 to be addressed, e.g. These point diagonally downwards over the work surface. In the figure, the work area indicated by the laser scanners is shown by a thin, solid line.

Järjestelmänohjausyksikkö 3 lukee mikrotietokoneelta (PC:Itä) 15 merkkitiedostoa, joka sisältää osoitettavan paikan koordinaat-tipareja ja ohjaa lasereiden valoviivat halutuille paikoille. Laservalotasoa pyöritetään perustasoa vastaan kohtisuoraan olevan akselin ympäri ja pinnalle 1 muodostuvien laservaloviivo-jen risteys määrittää annetun koordinaattiparin paikan. Työn 20 edistyessä ohjauspainikkeella 4 siirrytään seuraavaan pisteeseen. Järjestelmän kalibrointi voidaan suorittaa joko käsioh-jauksella merkittyihin mittapisteisiin tai se voidaan tehdä automaattisesti optisiin tunnistimiin, jotka on sijoitettu kiinteisiin pisteisiin. Järjestelmän ohjausohjelma tallettaa 25 muistiin löytämänsä pisteet ja huomioi siten esim. lämpötilan ja lumikuormien vaihtelusta aiheutuvat muodonmuutokset tukirakenteissa.The system control unit 3 reads 15 character files from the microcomputer (PC), which contain the coordinate drops of the location to be assigned and directs the light lines of the lasers to the desired locations. The laser light plane is rotated about an axis perpendicular to the reference plane, and the intersection of the laser light lines formed on the surface 1 determines the position of a given coordinate pair. As work 20 progresses, the control button 4 moves to the next point. System calibration can be performed either manually at the marked measuring points or it can be done automatically on optical sensors placed at fixed points. The system control program stores the points it finds in the memory 25 and thus takes into account, for example, deformations in the support structures caused by variations in temperature and snow loads.

Laser-lähettimet on sijoitettavissa myös lähelle työtason 30 keskustaa kuvien 3 ja 4 osoittamalla tavalla.The laser transmitters can also be placed close to the center of the work surface 30 as shown in Figures 3 and 4.

Järjestelmän ehdottomana vaatimuksena on, että laser-lähettimien laservalotaso on aina pystysuorassa. Tämä voidaan varmistaa suurella tarkkuudella kuvien 5 ja 6 mukaisella laitteistolla.The absolute requirement of the system is that the laser light level of the laser transmitters is always vertical. This can be ensured with high accuracy with the equipment according to Figures 5 and 6.

35 Kuvassa laser-lähetin 2 on asetettu roottorityyppisen kääntö-elimen 8 päälle, mutta näiden tilalla voidaan käyttää myös em. laser-skanneria, joka siten itse sisälsi kääntölaitteen. Tässä kääntöelin 8 on asetettu nivelen 9 päälle, joka yksinkertaisiin- j 4 93778 millään muodostuu tunnetun tyyppisestä ristinivelestä. Moottorin alustaan on kiinnitetty akselin jatke 10 tai muu varsi ja tämän päähän paino 11. Nämä pyrkivät kääntämään kääntöelimen 8 akselin aina pystysuoraan.In the figure, the laser transmitter 2 is placed on top of the rotor-type turning member 8, but these can also be replaced by the above-mentioned laser scanner, which thus itself contained a turning device. Here, the pivot member 8 is placed on a joint 9 which, in simple terms, in any way consists of a cross joint of a known type. Attached to the motor base is a shaft extension 10 or other arm and a weight 11 at this end. These always tend to turn the shaft of the turning member 8 vertically.

5 Käyttämällä esim. Werner GmbH:n valmistamaa DT 140 vapaasti ohjelmoitavaa pyörivää pöytää askelmoottorikäytöllä sekä tunnettuja laser-lähettimiä pystytään seuraavanlaisiin suoritusarvoihin. Mittaustarkkuus 0,5-13 metrin etäisyydellä 0,5-5 mm. 10 Viivan leveys noin 3 mm. Työalue 4-12 metriin asti. Laserin siirtymisnopeus 0,01-1 s. Laserin sijoituskorkeus 2-7 m, edullisimmin noin 4 m.5 Using, for example, the DT 140 freely programmable rotary table manufactured by Werner GmbH with stepper motor drive and known laser transmitters, the following performance values can be achieved. Measurement accuracy at a distance of 0.5-13 meters 0.5-5 mm. 10 Line width approx. 3 mm. Working range up to 4-12 meters. Laser transfer speed 0.01-1 s. Laser placement height 2-7 m, most preferably about 4 m.

Luonnollisesti laitteistoa voidaan muunnella monin tavoin. Tässä 15 paikannuslaitteisto voidaan muuttaa yksinkertaisesti myös paikan mittauslaitteistoksi, jos laservalotasojen risteyskohta ohjataan paikannettavaan kohtaan, jolloin ohjaustiedoista voidaan laskea koordinaatit takaperin. Mittauspisteeseen voidaan asettaa edellä mainittu optinen tunnistin, jonka yli kukin laservalotaso 20 skannataan.Of course, the hardware can be modified in many ways. Here, the positioning apparatus can simply be converted into a position measuring apparatus as well, if the intersection of the laser light planes is directed to the position to be located, whereby the coordinates can be calculated backwards from the control data. The above-mentioned optical sensor can be placed at the measuring point, over which each laser light level 20 is scanned.

IlIl

Claims (7)

1. Ett laserlokaliseringssystem, där den plats (5) som skall lokaliseras/mätas pä den verkliga ytan (1) visas med laser-20 sträle, kännetecknat av att tvä soifjäderformiga laserijusplan (6) anbringas vinkelrätt mot grundnivän ooh de vrids i förhäl-lande tili grundnivän omkring den vinkelräta axeln tili en plats (5) som visar en sadan vinkel i förhällande tili koordinaterna, att bäda laserijusplanen (6) innehäller koordinaterna för den 25 plats som skall lokaliseras, varvid den plats som skall lokaliseras/mätas syns som en skärningspunkt för de laserljuslinjer (7) som bildats pä ytan (1) , när laserijussolfjädrarna har vridits mot den koordinatpunkt som skall lokaliseras/mätas.A laser locating system, in which the location (5) to be located / measured on the actual surface (1) is shown with a laser beam, characterized in that two so-called spring-shaped laser light planes (6) are applied perpendicular to the ground level and rotated in proportion. to the base plane about the perpendicular axis to a location (5) showing such an angle in the relative tili of the coordinates, that both the laser light plane (6) contains the coordinates of the location to be located, the location to be located / measured being seen as an intersection for the laser light lines (7) formed on the surface (1), when the laser iron feathers have been rotated toward the coordinate point to be located / measured. 2. En metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att grundnivän är horisontal och att de solfjäderformiga laserijusplanens (6) vridningsaxlar med hjälp av jordens dragningskraft hälls i upp-rätt riktning genom att läta den tili axelns förlängning (10) e.d. fästade tyngden (11) fritt vrida sig till sin lägsta 35 position. 1 En anläggning för förverkligande av metoden enligt patentkrav 1, vilken innefattar tvä lasersändare (2) och vridningsorgan med 93778 styranordningar för att de skall kunna riktas mot det objekt som skall lokaliseras, kännetecknad av, att lasersändarna (2) är av typen soi f jädersändare och att de är placerade pä ett vridnings-organ (8) som roterar lodrätt omkring axeln, eller att varje 5 sändare själv innefattar en vridbar spegel/prisma, sä att de kontinuerligt sänder ett lodrätt laserijusplan (6), varvid den plats (5) som skall visas/mätas pä ytan (1) syns som en kors-ningspunkt som bildas av laseriinjerna, när laserljus- sol-fjädrarna har vridits mot den koordinatpunkt som skall visas. 102. A method according to claim 1, characterized in that the base level is horizontal and that the axis of rotation of the solar-shaped laser light plane (6) is tilted in the upright direction by means of the earth's pulling force, by adding it to the extension (10) e.d. the attached weight (11) freely rotates to its lowest position. An installation for realizing the method according to claim 1, comprising two laser transmitters (2) and rotating means with 93778 control devices so that they can be directed to the object to be located, characterized in that the laser transmitters (2) are of the type of spring transmitters. and that they are positioned on a rotating member (8) that rotates vertically about the axis, or that each transmitter itself includes a rotatable mirror / prism, so that they continuously transmit a vertical laser light plane (6), the location (5) which is to be displayed / measured on the surface (1) is seen as a point of intersection formed by the laser lines, when the laser light-sun springs have been turned to the coordinate point to be shown. 10 4. En anläggning enligt patentkrav 3, kännetecknad av, att anläggningen innefattar en tredje lasersändare som sänder ett solfjädersformigt ljusplan, vilken sändare är anpassad för att visa önskad höjdposition med den skärningslinje som bildas av de 15 lodräta ljusplanen.4. A plant according to claim 3, characterized in that the plant comprises a third laser transmitter transmitting a solar-luminous light plane, which transmitter is adapted to show the desired height position with the intersection line formed by the vertical light planes. 5. En anläggning enligt patentkrav 3, kännetecknad av, att vridningsorganet (8) är upphängt i en led (9), och att denna innefattar pa undersidan en förlängning (10) e.d tili axeln samt 20 en tyngd (11) vilka är anpassade tili att alltid vrida vrid-ningsorganets (8) axel lodrätt.An installation according to claim 3, characterized in that the rotating member (8) is suspended in a hinge (9) and comprises on its underside an extension (10) ed to the shaft and a weight (11) adapted for always turning the axis of the rotary member (8) vertically. 6. En anläggning enligt patentkrav 3 eller 5, kännetecknad av, att vridningsorganet (8) bildas av en med stegmotor och växel- 55 läda försedd vridningsenhet. 1 En anläggning enligt nägot av patentkraven 3-6, kännetecknad av, att anläggningen innefattar en eller flera tili styr-ningsenheten kopplade optiska sensorer, vilka med hjälp av kända 30 koordinater kan kalibrera anläggningen eller som man kör laser-ljusplanen över för att mätä koordinaterna.6. A plant according to claim 3 or 5, characterized in that the rotating means (8) is formed by a rotating unit equipped with a stepper motor and an alternating rotating unit. An installation according to any of claims 3-6, characterized in that the installation comprises one or more optical sensors coupled to the control unit, which can calibrate the installation by means of known coordinates or which the laser light plane travels to measure the coordinates. .