DE102006040155A1

DE102006040155A1 - Object e.g. interior fitting, measuring device, has measuring arm with thin, flexible cable for measuring object, and sensor for measuring tensile force of cable so that inevitable sag of cable is evaluated and compensated

Info

Publication number: DE102006040155A1
Application number: DE200610040155
Authority: DE
Inventors: Reinhard Tarnick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-27
Filing date: 2006-08-27
Publication date: 2008-02-28

Abstract

The device has a measuring arm (1) with a thin, flexible cable (2) for measuring an object, and a sensor for measuring a tensile force of the cable so that an inevitable sag of the cable is evaluated and compensated. The cable is provided between a measuring point (3) and an output point. Charge coupled device (CCD) lines (4, 5) are displaced around 90 degrees and are found at an output of the measuring arm for monitoring the position of the cable. Polar coordinates of the measuring point are determined from an encoder value of horizontal and vertical axes of the measuring arm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät, das zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten dient. Insbesondere kann der Einsatz im Baubereich (Treppen, Innenausbau, Küchenarbeitsplatten, Geländer) und in allen Bereichen wo es auf die schnellen, exakten und kostengünstige Ermittlung einer Reihe von markanten Objektpunkten geht. Ein weiteres Einsatzgebiet wäre die Archäologie. Dort kommt es darauf an, bei Ausgrabungen die exakte Lage von Fundstücken und die Reste von Gebäuden dreidimensional zu erfassen. Entwickelt wurde das Gerät, um es vor allem im Treppenbau einzusetzen. Dort ist es erforderlich, Betonkerne, die mit Naturstein oder ähnlichen Materialien verkleidet werden sollen, dreidimensional und exakt aufzumessen.The Invention relates to a device which serves for the three-dimensional measurement of objects. Especially the use in the construction sector (stairs, interior work, kitchen countertops, Railing) and in all areas where it depends on the fast, accurate and cost-effective investigation a series of distinctive object points goes. Another application that would be Archeology. There it depends, with excavations the exact situation of found pieces and the remains of buildings to capture in three dimensions. The device was developed to it especially in staircase use. It requires concrete cores, those with natural stone or similar Materials are to be clad, three-dimensional and accurate aufzumessen.

In diesem Bereich ist der Stand der Technik der, daß das Aufmaß in der Regel mit Winkel, Wasserwaage, Zollstock, Winkelmesser und ähnlichen Hilfsmitteln erfolgt. Bei einer gewendelten Treppe, wo fast alle Stufen anders geformt sind, werden auch oft Schablonen angefertigt. Das Ganze ist auf jeden Fall zeitaufwendig und in Hinsicht auf die Genauigkeit nicht optimal. Es stellt sich automatisch die Frage, ob es beim heutigen Stand der Technik nicht schon bessere Lösungen gibt. Es existiert ein breites Sortiment von Geräten, die dreidimensional messen.In In this area, the state of the art is that the allowance usually with angle, Spirit level, folding rule, protractor and similar aids done. At a spiral staircase where almost all the steps are shaped differently stencils are often made. The whole thing is on in any case time consuming and in terms of accuracy not optimal. It automatically raises the question of whether it is today The prior art does not give better solutions. It exists wide assortment of devices, to measure the three-dimensional.

Es gibt von vielen Herstellern sogenannte Tachymeter, das sind im Prinzip Theodolite, die zusätzlich noch mit einer Distanzmesseinrichtung auf Laserbasis ausgestattet sind und die somit dreidimensional messen. Wenn so ein Gerät im Treppenbau eingesetzt werden soll, so zeigen sich schnell die Probleme, die dabei auftreten. Es ist fast nie eine geeignete Fläche vorhanden um den Laserstrahl zu positionieren. Entweder man möchte eine Stufenkante messen die meist ausgebrochen ist, oder in eine Ecke, wo eventuell Staub und Putzreste liegen. Eine Alternative wäre, einen Reflektor zu verwenden der meist im Zubehör vorhanden ist. Dieser müßte von einer Person gehalten werden, eine weitere peilt ihn an und löst den Messvorgang aus. Das ist einfach zu teuer und zu umständlich. Modernere Geräte besitzen in den gehoberen Preisklassen sogenannte Trackingsysteme. Das heißt, das Gerät besitzt einen motorischen Antrieb und ist in der Lage ein Ziel automatisch zu verfolgen. Damit wäre eine einzelne Person in der Lage, ein Aufmaß allein durchzuführen. Allerdings sind diese Geräte meist extrem teuer und für große Zielweiten konstruiert. Tachymeter sind hauptsächlich dafür konstruiert, komplette Gebäude einzumessen und Geländeprofile aufzunehmen.It are from many manufacturers so-called Tachymeter, which are in principle Theodolite, in addition still equipped with a laser-based distance measuring device are and thus measure three-dimensional. If such a device in staircase construction should be used, then quickly show the problems that occur during this. There is almost never a suitable area available to position the laser beam. Either you want one Measure the step edge that has broken out the most, or in a corner, where possibly dust and plaster remains. An alternative would be, one Reflector to use which is usually available in the accessories. This would have from one Person be held, another one aims at him and triggers the measuring process out. That's just too expensive and too complicated. Own more modern devices in the higher price ranges so-called tracking systems. That is, that Device owns a motor drive and is capable of a target automatically to pursue. That would be a single person is able to perform an oversize alone. Indeed are these devices usually extremely expensive and for large targets constructed. Tachymeters are mainly designed to measure entire buildings and terrain profiles receive.

Ein Gerät, das für kürzere Distanzen konzipiert wurde ist z.B. der Farn Arm DE 44 47 907 , wo eine Meßspitze über einen gelenkigen Arm zu dem Messpunkt geführt wird. Allerdings ist der Funktionsradius für Baubereiche zu klein. Das Gerät mit dem größten Messbereich ist der Farn-Arm Titanum mit einem Funktionsradius von 1,85 Metern. Das ist für Baubereiche einfach zu wenig. Ansonsten hat das Gerät viele Vorteile. Es hat eine Genauigkeit, die im zehntel Millimeterbereich liegt, kann von einer Person bedient werden und vor allem werden die Punkte angetastet und somit könnten schon beim Aufmaß Fehlstellen im Beton berücksichtigt werden.A device that has been designed for shorter distances is eg the fern arm DE 44 47 907 where a tip is guided via an articulated arm to the measuring point. However, the functional radius for construction areas is too small. The device with the largest measuring range is the fern arm Titanum with a working radius of 1.85 meters. This is simply not enough for construction areas. Otherwise, the device has many advantages. It has an accuracy that is in the tenth of a millimeter range, can be operated by one person and, above all, the points are touched and thus could be taken into account in the measurement of imperfections in the concrete.

Von verschiedenen Herstellern werden Lasertracker angeboten. Diese verfolgen mit Hilfe eines Laserstrahles einen Reflektor, der nur an den gesuchten Messpunkt gehalten werden braucht. Diese Geräte haben einen großen Messbereich, sind auch für kurze Distanzen geeignet und arbeiten mit großer Genauigkeit. Somit wären sie vom technischen Standpunkt her für solche Messaufgaben ideal. Das Problem ist nur, die Geräte bewegen sich in Preislagen von > 100 Tausend Euro und somit nur von Industriezweigen wie zB. der Raumfahrt- der Luftfahrt- oder der Autoindustrie bezahlbar.From Various manufacturers offer laser trackers. Track this with the help of a laser beam, a reflector that only to the sought Measuring point needs to be kept. These devices have a large measuring range, are also for short distances suitable and work with great accuracy. So they would be from the technical point of view for such measuring tasks ideal. The problem is, the devices are moving in price ranges of> 100 Thousand euros and thus only from industries such as. spaceflight the aviation or the car industry affordable.

In der Patentschrift DE 38 33 203 ist ein Verfahren beschrieben, das ebenfalls zum Vermessen von Gebäuden und ähnlichen verwendet werden soll. Dieses Gerät mißt aber nur 2D Koordinaten in horizontaler Ebene. Das Vermessen erfolgt ebenfalls über ein Seil, welches durch einen in der horizontalen Ebene drehbar gelagerten Führungsarm läuft. Der Führungsarm wird durch das Seil sozusagen mitgezogen. Da das Drehmoment, das auf den Arm wirkt, um so geringer wird, je weniger der Arm vom Zielwinkel abweicht, wird er trotz guter Lagerung immer etwas seitlich stehen bleiben. Das Prinzip ist eigentlich nur bei sehr geringen Ansprüchen an die Genauigkeit vorstellbar. Der technische Aufwand erscheint mir für ein Gerät was lediglich zweidimensional misst, viel zu hoch.In the patent DE 38 33 203 a method is described which is also to be used for surveying buildings and the like. However, this device only measures 2D coordinates in a horizontal plane. The measuring also takes place via a cable which runs through a guide arm rotatably mounted in the horizontal plane. The guide arm is pulled along by the rope, so to speak. Since the torque acting on the arm, the less the arm deviates from the target angle, it will always remain slightly laterally despite good storage. The principle is actually conceivable only with very low demands on the accuracy. The technical effort seems to me for a device which measures only two-dimensional, much too high.

Der Erfinder hat eine CCD Zeile vorgesehen, welche die vertikale Ebenenabweichung des Seiles misst und mit dieser Information somit eine Seillängenkompensation vorgenommen werden kann, falls sich der angetastete Punkt nicht in der horizontalen Ebene befindet.Of the Inventor has provided a CCD line which indicates the vertical plane deviation the rope measures and with this information thus a rope length compensation can be made if the touched point is not located in the horizontal plane.

Der Erfinder erwähnt im letzten Satz seiner Beschreibung, daß das Gerät auch zur Erfassung von Raumkoordinaten verwendet werden kann, wenn die Winkelauflösung des Vertikalsensors durch Vergrößern des Abstands des Sensors vom Ausgangspunkt erhöht wird. Das kann so aber nicht funktionieren. Da eine vertikale Bewegung des Meßseilführungsarmes nicht vorgesehen ist, müsste der Sensor, um einen brauchbaren Vertikalmessbereich zu erreichen, eine technisch nicht machbare Länge haben.Of the Inventor mentioned in the last sentence of his description that the device is also used to capture space coordinates can be used when the angular resolution of the vertical sensor by increasing the Distance of the sensor is increased from the starting point. That can not be so function. Since a vertical movement of Meßseilführungsarmes not provided is, should the sensor to achieve a useful vertical measuring range, have a technically not feasible length.

Die Patentschrift DE 195 43 299 beschreibt ein Verfahren, wo ein Laserstrahl mittels Joystick auf den Messpunkt ausgerichtet wird. Bei schwierigen Oberflächen, soll ein Reflektor auf den Messpunkt gehalten werden. Bei dem Einsatz im Baubereich handelt es sich aber fast immer um schwierige Oberflächen. Da gibt es Betonkanten, die fast immer ausgebrochen sind, rauhe sandige Flächen usw. Dann noch einen Laserstrah mit einem Joystick in einer angemessenen Zeit auf den Millimeter zu positionieren, stelle ich mir etwas schwierig vor. Bei diesem Verfahren, möchte der Erfinder Schrittmotoren einsetzen, sie 100 fach mit einem Getriebe untersetzen und die Anzahl der ausgeführten Schritte als Winkelmaß umrechnen. Das ist ein theoretisches Zahlenspiel und funktioniert mit Sicherheit nicht (Teilungsgenauigkeit der Zahnräder, Umkehrspiel, Verschleiß der Zahnräder, Elastizität des Getriebes usw.). Damit lässt sich kein Winkelmesssystem ersetzen. Des Weiteren zitiert der Erfinder das Patent DE-38 33 203 mit dem Hinweis, daß das dort eingesetzte Seil je nach Winkel und Länge durchhängt und das Verfahren somit nicht genau sein kann. Das ist so nicht richtig, denn das Seil hängt zwar durch, aber eben nicht, wie ihm gerade ist, sondern nach einer exakten, mathematische Kurve, der Kettenlinie. Diese Abweichung lässt sich somit exakt berechnen. Beim Zitieren von Patent DE 38 33 203 erwähnt er, daß dort 3D-Koordinaten gemessen werden. Bei diesem Patent wird zwar überschlagsmäßig ein Vertikalwinkel ermittelt, aber in einer Art und Weise, die keinesfalls eine 3D Vermessung beabsichtigt, wie es der Verfasser auch eindeutig beschreibt, sondern lediglich ein sehr grober Vertikalwinkel ermittelt wird, um die Länge des Meßseiles zu korrigieren.The patent DE 195 43 299 describes a method where a laser beam is aligned with the measuring point by means of a joystick. For difficult surfaces, a reflector should be kept at the measuring point. In the construction sector, however, they are almost always difficult surfaces. There are concrete edges that are almost always erupted, rough sandy surfaces, etc. Then to position a laser beam with a joystick in a reasonable time to the millimeter, I imagine something difficult. In this method, the inventor would like to use stepper motors, reduce them 100 times with a gearbox and convert the number of executed steps as an angle measure. This is a theoretical number game and certainly does not work (pitch accuracy of the gears, backlash, wear of the gears, elasticity of the transmission, etc.). This does not replace an angle measuring system. Furthermore, the inventor cites the patent DE-38 33 203 with the remark that the rope used there sags depending on the angle and length and thus the process can not be accurate. This is not correct, because the rope is hanging through, but not as it is, but according to an exact, mathematical curve, the catenary. This deviation can thus be calculated exactly. When citing a patent DE 38 33 203 he mentions that there 3D coordinates are measured. In this patent, although a vertical angle is determined in a flash, but in a manner that in no way intends a 3D measurement, as the author also clearly describes, but only a very rough vertical angle is determined to correct the length of the Meßseiles.

In der Patentschrift WO 01/33161 ist ein Gerät beschrieben, das ebenfalls 3D Koordinaten mit Hilfe eines Seiles bestimmt. Es besteht im Wesentlichem aus einem Seilzugsensor, mit dem die Distanz zum Messpunkt bestimmt wird und einem in zwei Ebenen beweglichem Arm, durch den das Seil läuft und der durch das Seil bewegt wird. Der Nachteil ist hier wiederum, das durch das unvermeidliche Drehmoment, das zum Bewegen des Armes aufgebracht werden muss, das Messergebnis verfälscht wird.In the patent WO 01/33161 is a device described, which also determines 3D coordinates using a rope. It consists essentially of a cable pull sensor, which determines the distance to the measuring point and a movable arm in two levels, through which the cable runs and which is moved by the rope. The disadvantage here is again, that is distorted by the unavoidable torque that must be applied to move the arm, the measurement result.

Auf den ersten Blick scheint dieser Einfluss gering, wenn man das Problem aber genauer betrachtet, erkennt man, warum der Einfluss doch nicht zu unterschätzen ist.On At first glance, this influence seems small, considering the problem but looking closer, you can see why the influence is not underestimate is.

Die Lagerung kann noch so sorgfältig ausgeführt werden, gerade, weil die Lagerung spielfrei sein müsste, ist ein bestimmtes Drehmoment aufzuwenden, um den Arm in den zwei Achsen zu bewegen. Zusätzlich sind ja noch hochauflösende Winkelencoder vorhanden, die mit bewegt werden müssen.The Storage can still be so carefully accomplished be just because the storage would have to be backlash is to apply a certain torque to the arm in the two axes to move. additionally are still high-resolution Angle encoder available, which must be moved with.

Das Drehmoment, das bei einer Abweichung des Armes von der Ziellinie durch die Spannung des Seiles hervorgerufen wird ist umso größer, je größer die Winkelabweichung ist. Nähert sich der Arm aber der Ziellinie an, so wird das ausgeübte Drehmoment verschwindend gering und der Arm wird bei der Winkelabweichung stehen bleiben, wo das Drehmoment der Armlagerung mit dem Drehmoment übereinstimmt, das durch das gespannte Meßseil auf den Arm ausgeübt wird was mit Sicherheit einen negativen Einfluss auf das Messergebnis hat.The Torque, that at a deviation of the arm from the finish line caused by the tension of the rope is the greater, ever bigger the Angular deviation is. approaches However, if the arm approaches the finish line, the torque applied disappears low and the arm will stop at the angle deviation, where the torque of the arm bearing matches the torque, that through the tensioned measuring rope on the arm exercised What will certainly have a negative impact on the measurement result Has.

Um diese genannten Nachteile zu vermeiden, wird das erfindungsgemässe Gerät zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten, nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen. Ziel war es, ein Gerät zu entwickeln, das schnell und einfach einzusetzen und auch für eine kleinere Firma bezahlbar ist. Dabei ging es nicht darum, Genauigkeiten im Mikrometerbereich zu erreichen, sondern den Entfernungsbereich von ca. 0,5 Metern bis zu 10 Metern mit einer hinreichenden Genauigkeit abzudecken. Ein umständliches optisches Anpeilen von Messpunkten oder das Arbeiten mit Reflektoren sollte vermieden werden.Around To avoid these disadvantages, the inventive device for three-dimensional Measurement of objects, according to the characteristic features of the Proposed claim 1. The goal was to develop a device to use it quickly and easily and also affordable for a smaller company is. It was not about accuracy in the micrometer range but the distance range of about 0.5 meters cover up to 10 meters with sufficient accuracy. A complicated optical aiming of measuring points or working with reflectors should be avoided.

Die Messwerte sollten im Gerät gespeichert werden und in ein CAD Programm übernehmbar sein. Die Bedienung sollte durch eine einzelne Person erfolgen, die den Messpunkt antastet und über einen Funksender den Messvorgang auslöst.The Measurements should be in the device be saved and accepted into a CAD program. The operation should be done by a single person who touches the measuring point and about one Radio transmitter triggers the measurement process.

Das Messgerät erfasst die Polarkoordinaten von Punkten im Raum. Von einem Bezugspunkt aus werden zu dem gesuchten Punkt der Horizontalwinkel, der Vertikalwinkel und die Distanz bestimmt. Erreicht wurde dieses Ziel durch den Einsatz eines dünnen Stahlseiles, das eine Linie vom Ausgangspunkt zu dem zu messenden Punkt bildet. Es wird mit Hilfe einer Meßspitze mit dem zu messenden Punkt in Deckung gebracht. Die Distanzmessung erfolgt mittels des bekannten Prinzips des Meßseil-Wegsensors, die benötigten Winkel werden mit Hilfe von CCD Zeilen und Encodern bestimmt. Das Seil durchlauft einen Messarm, der durch Stellmotoren horizontal und vertikal schwenkbar ist. Zwei um 90 Grad versetzte CCD Zeilen am Ausgang des Messarmes ermitteln die exakte Position des Seiles. Um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, wertet die Elektronik ständig die Horizontal.- und die Vertikalposition des Seiles im Messarm aus und nutzt diese Informationen um den Arm kontinuierlich nachzuführen. Der Arm berührt also während des Messvorganges das Seil nicht.The gauge captures the polar coordinates of points in space. From a reference point from become the searched point of the horizontal angle, the vertical angle and determines the distance. This goal was achieved through the use a thin one Steel cables that line the starting point to the one to be measured Point forms. It is measured by means of a measuring tip with the Point brought to cover. The distance measurement takes place by means of Known principle of Meßseil-displacement sensor, the required Angles are determined using CCD lines and encoders. The Rope passes through a measuring arm, which is horizontal by servomotors and is vertically pivotable. Two CCD lines offset by 90 degrees at the outlet of the measuring arm determine the exact position of the rope. To achieve the required accuracy, evaluates the electronics constantly the horizontal and vertical position of the rope in the measuring arm and uses this information to continuously track the arm. Of the Arm touched so while the measuring process, the rope is not.

Der prinzipielle Aufbau des Gerätes ist in 1 dargestellt. Am Ausgang des Messarmes (1) befinden sich zwei um 90 Grad versetzte CCD-Zeilen (4, 5), die durch die Lichtquellen mit Kondensorlinse (6, 7) mit parallelem Licht bestahlt werden. Vorzugsweise werden als Lichtquellen Laserdioden eingesetzt und vor den CCD Zeilen befinden sich Interferenzfilter, die nur die Wellenlänge des Laserlichtes durchlassen. Damit wird diese Anordnung unempfindlich gegen Umgebungslicht. Alternativ können als Lichtquellen auch Punktlichtquellen eingesetzt werden, da auch dann jede Position des Seiles in der Anordnung mathematisch eindeutig berechnet werden kann. Die Kombination der CCD-Zeilen (4, 5) mit den Lichtquellen (6, 7) überwacht die Position des Seiles (2) in horizontaler und in vertikaler Ebene.The basic structure of the device is in 1 shown. At the exit of the measuring arm ( 1 ) are two CCD lines offset by 90 degrees ( 4 . 5 ) passing through the light sources with condenser lens ( 6 . 7 ) are polished with parallel light. Preferably, laser diodes are used as light sources and in front of the CCD lines are interfeeds filters which only transmit the wavelength of the laser light. Thus, this arrangement is insensitive to ambient light. Alternatively, point light sources can also be used as light sources, since then every position of the rope in the arrangement can be calculated mathematically unambiguously. The combination of CCD lines ( 4 . 5 ) with the light sources ( 6 . 7 ) monitors the position of the rope ( 2 ) in horizontal and vertical plane.

Am Ende des Seiles (2) befindet sich die Meßspitze (3).At the end of the rope ( 2 ) is the Meßspitze ( 3 ).

Die Details der Meßspitze sind in 4 und 5 dargestellt. Die eigentliche Tastspitze (58) ist ein spitzer Kegel, wobei sich im Zentrum der Unterseite eine Bohrung befindet, in der das Meßseil (2) befestigt ist. Des Weiteren ist an der Unterseite des Kegels ein Röhrchen (56) befestigt, durch das das Seil (2) läuft. Wenn beim Messen darauf geachtet wird, daß das Meßseil (2) die Wandung des Abschlußstücks (55) nicht berührt, so ist auf einfache Weise gewährleistet, das die Seilachse exakt auf den gesuchten Punkt zeigt, wobei kleinere seitliche Abweichungen, keinen nennenswerten Einfluss auf das Messergebnis haben. Das Röhrchen (56) ist mit einem Griffstück (57) versehen, das zur bequemen Handhabung beim Positionieren der Meßspitze dient. Das Abschlußstück (55) wird zweckmäßigerweise so gestaltet, das ein gutes Erkennen des Seilverlaufs möglich ist (optischer Kontrast).The details of the measuring tip are in 4 and 5 shown. The actual probe tip ( 58 ) is a pointed cone, wherein in the center of the bottom is a hole in which the measuring cable ( 2 ) is attached. Furthermore, at the bottom of the cone is a tube ( 56 ), through which the rope ( 2 ) running. When measuring, make sure that the measuring cable ( 2 ) the wall of the end piece ( 55 ) is not affected, it is easily ensured that the cable axis points exactly to the desired point, with smaller lateral deviations, have no significant influence on the measurement result. The tube ( 56 ) is equipped with a handle ( 57 ), which serves for convenient handling when positioning the probe tip. The final piece ( 55 ) is suitably designed so that a good recognition of the cable course is possible (optical contrast).

Der Vorteil dieser Ausführung ist, das eine Berücksichtigung eines Offsetwertes wie es ein Kugeltaster erforderlich macht hier nicht notwendig ist.Of the Advantage of this design is that a consideration an offset value as required by a bullet switch here is not necessary.

Am hinteren Ende des Messarmes (1) befindet sich das Gehäuse (8) das als Gegengewicht zum vorderen Ende des Messarmes (1) wirkt. Ansonsten müsste der Stellmotor (11) unnötig groß dimensioniert werden. In dem Gehäuse (8) befindet sich die Aufwickelvorrichtung für das Meßseil (2), die Messeinrichtung für die Zugspannung des Meßseiles (2), die Abbremsvorrrichtung zum Schutz des Meßseiles (2) und die Messeinrichtung für die ausgezogene Seillänge. Der Messarm (1) ist mit der Vertikalwelle (9) verbunden und somit in der vertikalen Ebene schwenkbar. Zur genauen Winkelbestimmung sitzt auf der Vertikalwelle (9) ein Encoder (10). Dieser liefert ein sinusförmiges Ausgangssignal und hat eine Teilung von 5000 Incrementen. Das sinusförmige Ausgangssignal wird 10 fach interpoliert und vierfach ausgewertet. Somit beträgt die Auflösung 200000 Incremente pro Umdrehung bei einem Abstand von beispielsweise 300 cm würde die maximale Abweichung 0,01 cm betragen. (Radius von 300cm·2·Pi/200000) Durch die Teilungsgenauigkeit des Encoders (10) und durch das Interpolieren kommen noch leichte Abweichungen dazu, aber der bestimmte Winkel ist hinreichend genau. Angetrieben wird die Vertikalwelle (9) durch den Stellmotor (11). Eingesetzt wurde ein Servomotor mit Planetengetriebe, da beim Einsatz von Schrittmotoren starke Schwingungen auftreten. Die Vertikalachse ist im oberen Gehäuseteil (17) gelagert. Dieses Gehäuseteil ist horizontal drehbar. Die Drehachse (12) ist fest mit dem Gehäuseboden (18) verbunden. Auf der Drehachse (12) sitzt der Encoder (13). Die Messung des Winkels erfolgt genau wie bei der Vertikalachse (9) bereits beschrieben. Der Stellmotor (14), der das obere Gehäuseteil (17) um die Achse (12) dreht sitzt seitlich. Er ist mit dem oberen Gehäuseteil (17) verbunden und treibt mit dem Zahnrad (15) das Zahnrad (16) an, das mit dem Gehäuseboden (18) verbunden ist. Der Gehäuseboden (18) ist auf dem Stativ (19) befestigt. Die seitliche Lage des Messarmes (1) stellt für die Berechnung der Koordinaten der Messpunkte kein Problem dar und hat den Vorteil, das durch das gespannte Meßseil (2) die Zahnräder (15 und 16) eine Vorspannung bekommen. Das Zahnradspiel und die Positionierabweichungen der Stellmotoren haben zwar, da der Winkel durch Encoder gemessen wird, keinen direkten Einfluss auf die Genauigkeit, beim Messvorgang ist es aber vorteilhaft, wenn sich der Arm nicht bewegt. In der vertikalen Ebene wird das dadurch erreicht, daß das Gewicht des Messarmes (1) nicht vollständig durch das Gegengewicht (8) kompensiert wird. Damit wird erreicht, daß sich der Messarm (1) beim Messen nicht unkontrolliert bewegt.At the rear end of the measuring arm ( 1 ) is the housing ( 8th ) as a counterweight to the front end of the measuring arm ( 1 ) acts. Otherwise, the servomotor ( 11 ) are dimensioned unnecessarily large. In the case ( 8th ) is the winding device for the measuring cable ( 2 ), the measuring device for the tension of the measuring cable ( 2 ), the Abbremsvorrrichtung to protect the measuring cable ( 2 ) and the measuring device for the extended rope length. The measuring arm ( 1 ) is with the vertical wave ( 9 ) and thus pivotable in the vertical plane. For exact angle determination sits on the vertical shaft ( 9 ) an encoder ( 10 ). This provides a sinusoidal output signal and has a pitch of 5000 increments. The sinusoidal output signal is interpolated 10 times and evaluated four times. Thus, the resolution is 200,000 increments per revolution at a distance of, for example, 300 cm, the maximum deviation would be 0.01 cm. (Radius of 300cm · 2 · Pi / 200000) Due to the pitch accuracy of the encoder ( 10 ) and by interpolating slight deviations, but the certain angle is sufficiently accurate. The vertical shaft is driven ( 9 ) by the servomotor ( 11 ). A servo motor with planetary gear was used, as strong vibrations occur when using stepper motors. The vertical axis is in the upper housing part ( 17 ) stored. This housing part is horizontally rotatable. The axis of rotation ( 12 ) is fixed to the caseback ( 18 ) connected. On the rotation axis ( 12 ) sits the encoder ( 13 ). The measurement of the angle takes place exactly as with the vertical axis ( 9 ) already described. The servomotor ( 14 ), the upper housing part ( 17 ) around the axis ( 12 ) turns sideways. He is with the upper housing part ( 17 ) and drives with the gear ( 15 ) the gear ( 16 ), which with the housing bottom ( 18 ) connected is. The caseback ( 18 ) is on the tripod ( 19 ) attached. The lateral position of the measuring arm ( 1 ) is not a problem for the calculation of the coordinates of the measuring points and has the advantage that by the tensioned measuring cable ( 2 ) the gears ( 15 and 16 ) get a bias. Although the gear play and the positioning deviations of the servomotors, since the angle is measured by encoders, have no direct influence on the accuracy, during the measuring process it is advantageous if the arm does not move. In the vertical plane this is achieved by the weight of the measuring arm ( 1 ) not completely by the counterweight ( 8th ) is compensated. This ensures that the measuring arm ( 1 ) does not move uncontrolled when measuring.

In 1 ist das Gerät während des Messens einer Treppe dargestellt. Mit der Meßspitze (3) wird der zu ermittelnde Punkt angetastet. Der Messarm (1) richtet sich automatisch so aus, das sich das Meßseil (2) in der Mitte des Messarmes (1) befindet. Die Lage des Meßseiles (2) wird in der jeweiligen Ebene durch die beiden CCD-Zeilen (4 und 5) bestimmt. Die angeschlossene Elektronik meldet die Seilposition an den Steuerrechner und dieser ermittelt die Differenz zur jeweiligen Mittenposition. Die Differenz wird durch den Steuerrechner in eine absolute Positionsangabe umgerechnet und diese wird an die Elektronik des jeweiligen Steuerrechners übergeben. Da dies fortwährend geschieht ist ein flüssiges nachführen des Messarmes gewährleistet. Der Messvorgang selbst wird durch einen kleinen Funksender ausgelöst, wie er von Autofernbedienungen oder Garagentoren bekannt ist. Erkennt der Steuerrechner das Signal, überprüft er die augenblickliche Lage des Meßseiles in der horizontalen und der vertikalen Ebene. Liegt das Seil nicht in der Mitte des Messarmes, so wird die Position mit den Stellmotoren korrigiert. Anschließend wird von jeder CCD Zeile eine Reihe von Messwerten eingelesen und daraus der jeweilige Effektivwert gebildet. Danach liest der Steuerrechner die Werte des Horizontalencoders, des Vertikalencoders und die ausgezogene Länge des Meßseiles ein. Das Ganze dauert ca. 1,5 Sekunden. Aus den ermittelten Werten erfolgt nun die Berechnung der 3D Koordinaten des Punktes unter der Berücksichtigung der Maschinengeometrie.In 1 the device is shown while measuring a staircase. With the measuring tip ( 3 ) the point to be determined is touched. The measuring arm ( 1 ) automatically aligns itself with the measuring cable ( 2 ) in the middle of the measuring arm ( 1 ) is located. The position of the measuring cable ( 2 ) is in the respective plane through the two CCD lines ( 4 and 5 ) certainly. The connected electronics report the cable position to the control computer and this determines the difference to the respective center position. The difference is converted by the control computer into an absolute position specification and this is transferred to the electronics of the respective control computer. As this happens continuously, a smooth tracking of the measuring arm is guaranteed. The measuring process itself is triggered by a small radio transmitter, as known from car remote controls or garage doors. If the control computer recognizes the signal, it checks the instantaneous position of the measuring cable in the horizontal and the vertical plane. If the rope is not in the middle of the measuring arm, the position is corrected with the servomotors. Subsequently, a series of measured values is read in from each CCD line and from this the respective rms value is formed. The control computer then reads in the values of the horizontal encoder, the vertical encoder and the extended length of the measuring cable. The whole thing takes about 1.5 seconds. From the determined values, the Be Calculation of the 3D coordinates of the point under consideration of the machine geometry.

Die grundlegende Berechnung der gesuchten Punktkoordinaten erfolgt, wenn man den Seildurchhang zunächst nicht beachtet, mit den trigonometrischen Funktionen. Diese Berechnungen sind Stoff der Schulmathematik, deshalb wird auf eine Herleitung verzichtet. Beachtet werden muss lediglich, das der Messarm (1) seitlich versetzt vom Drehpunkt der Horizontalachse montiert ist. Da der Abstand der einzelnen Zellen der CCD Zeile exakt bekannt ist, kann aus der Lage des Seiles vor der jeweiligen CCD Zeile der Winkel ermittelt werden, um den das Seil (2) im Messarm (1) von der Mittelinie abweicht. Aus diesem Winkel und dem dazugehörigen Winkel des entsprechenden Encoders wird der Gesamtwinkel ermittelt. In der Horizontalebene muss dabei, wie schon erwähnt, die seitliche Lage des Messarmes (1) berücksichtigt werden und in der Vertikalebene der Seildurchhang.The basic calculation of the desired point coordinates takes place, if one ignores the rope sag initially, with the trigonometric functions. These calculations are the stuff of school mathematics, so there is no derivation. It only needs to be considered that the measuring arm ( 1 ) is mounted laterally offset from the pivot point of the horizontal axis. Since the distance between the individual cells of the CCD line is known exactly, the position of the cable in front of the respective CCD line can be used to determine the angle to which the cable ( 2 ) in the measuring arm ( 1 ) deviates from the middle line. From this angle and the associated angle of the corresponding encoder, the total angle is determined. In the horizontal plane must, as already mentioned, the lateral position of the measuring arm ( 1 ) and in the vertical plane the rope sag.

Der Seildurchhang hat einen relativ großen Einfluss auf das Messergebnis, kann aber glücklicherweise exakt berechnet werden. In seiner Form entspricht das Seil der mathematischen Funktion der Kettenlinie. Um diese hier zu berechnen müssen das Gewicht des Seiles pro Längeneinheit, die Zugspannung die im Seil wirkt, der Seilwinkel und die Seillänge bekannt sein. Da das hier der Fall ist, stellt die Berechnung kein Problem dar. In der ersten Ausführung des Gerätes wurde das Seil durch ein Gewicht, das über einen Flaschenzug wirkte, gespannt. Der Vorteil war, daß die Zugspannung im Seil immer gleich war. Der Durchhang des Seiles wurde in einer Messanordnung bei verschiedenen Winkelstellungen und Seillängen gemessen und der Steuerrechner interpolierte beim Messen aus dieser Tabelle den gesuchten Korrekturwinkel. Da das Gerät dann aus Platzgründen mit Federzug gebaut wurde und damit auch noch unterschiedliche Zugspannungen auftraten, war das dann nicht mehr möglich. Es hat sich aber gezeigt das die anfangs gemessenen Werte erstaunlich gut mit den jetzt berechneten übereinstimmten.Of the Rope sag has a relatively large influence on the measurement result, but luckily be calculated exactly. In its form, the rope corresponds to the mathematical Function of the chain line. To calculate these here must be the weight of the rope per unit length, the tension that acts in the rope, the rope angle and the rope length known be. Since this is the case here, the calculation does not pose a problem In the first version of the equipment the rope became heavy due to a weight acting on a pulley curious; excited. The advantage was that the Tension in the rope was always the same. The sag of the rope became measured in a measuring arrangement at different angular positions and cable lengths and the control computer interpolated from this table when measuring the sought correction angle. Since the device then with space reasons Spring tension was built and thus also different tensile stresses occurred, it was then no longer possible. But it has been shown that The initially measured values were surprisingly good with those calculated now.

Die Messwerte werden vom Steuerrechner intern gespeichert und sind jederzeit abrufbar. Der Speicher ist so dimensioniert, daß fast beliebig viele Objekte aufgemessen werden können. Damit die einzelnen Objekte später zugeordnet werden können, wird mit jedem eine frei wählbare Nummer gespeichert. Damit kann eine spätere Verwechslung verhindert werden.The Measured values are stored internally by the control computer and are always available available. The memory is dimensioned so that almost any number of objects can be measured. So that the individual objects later can be assigned with each one freely selectable Number saved. This can prevent a later confusion become.

Werden beispielsweise ½ gewendelte Treppen aufgemessen, so kann es vorkommen, daß nicht alle Punkte von einem Standpunkt aus erreichbar sind. In diesem Fall wird das Objekt von zwei verschiedenen Standpunkten aus vermessen und zwei werden als Referenzpunkte gekennzeichnet. Mit Hilfe dieser Punkte kann die Software diese beiden Teilaufmaße zusammenführen.Become for example ½ coiled Measured stairs, it may happen that not all points of one Standpoint are reachable. In this case, the object of two different points of view are measured and two are considered Reference points marked. With the help of these points, the Software these two partial oversizes to merge.

Messgenauigkeit:Accuracy:

Folgende Faktoren beeinflussen die Messgenauigkeit:The following Factors affect the measurement accuracy:

1. Temperatur1st temperature

Von der Temperatur am Messort hängt die Länge des Seiles ab. Bei meinem Gerät wird nicht die absolute Länge des Seiles gemessen, sondern der Weg, um den es ausgezogen wird. Folge dessen braucht das Gerät, falls extreme Temperaturabweichungen zwischen der Gerätetemperatur und der Temperatur des Messortes vorhanden sind, zwecks Temperaturanpassung nur eine zeitlang am Messort aufgestellt werden um den Einfluss auf das Messergebnis zu verhindern.From the temperature depends on the measuring location the length of the rope. At my device will not be the absolute length measured by the rope, but the way it is pulled out. As a result, the device needs if extreme temperature deviations between the device temperature and the temperature of the measuring location are present, for the purpose of temperature adjustment only be placed for a while at the measuring location for the influence to prevent the measurement result.

2. Seilschwingungen2. rope vibrations

Diese könnten das Messergebnis stark beeinflussen. Im meinem Messgerät werden sie folgendermaßen eliminiert:
Die CCD Zeilen messen mit so hoher Geschwindigkeit die Seilposition, das bei der kleinsten Schwingungsperiode (Seil nur leicht ausgezogen) der Messwert schon ca. 20 mal pro Periode eingelesen wird. Aus diesen Werten wird der Effektivwert errechnet. Das Verfahren ist äußerst effektiv und auch leicht zu überprüfen. Dazu braucht man lediglich die Meßspitze zu fixieren und danach versetzt man das Seil in Schwingungen. Der Messwert ändert sich nur minimal.These could strongly influence the measurement result. In my gauge they are eliminated as follows:
The CCD lines measure the rope position with such high speed that the measured value is read in approx. 20 times per period at the smallest oscillation period (rope only slightly extended). From these values the rms value is calculated. The procedure is extremely effective and also easy to check. All you need to do is to fix the tip of the probe and then put the rope into vibration. The measured value changes only minimally.

3. Windlast3. wind load

Bei Messungen im Außenbereich treten naturgemäß Belastungen des Seiles durch Wind auf. Bei meinen Messungen im Freien hat sich gezeigt, das normale Windstärken kaum einen Einfluss auf das dünne Stahlseil haben. Sie versetzen zwar das Seil im Schwingungen, diese werden aber rausgerechnet. Bei sehr starkem, kontinuierlichem Seitenwind kann es aber zu leichten Beeinflussungen kommen.at Outdoor measurements naturally occur loads of the rope due to wind. My outdoor measurements have changed shown the normal winds hardly an influence on the thin Steel rope have. Although they put the rope in vibration, this but are calculated out. For a very strong, continuous crosswind but it can lead to slight interference.

4. Seildurchhang4. rope sag

Das leicht durchhängende Seil entspricht in der Form einer Kettenlinie. Mit den entsprechenden mathematischen Funktionen kann diese Abweichung vollständig rausgerechnet werden.The slightly sagging Rope corresponds in the form of a chain line. With the appropriate mathematical Functions, this deviation can be completely excluded.

Die Meßseileinheit (8) ist in 2 dargestellt. Sie erfüllt folgende Funktionen:

– das Aufwickeln des Meßseiles mittels einer Spiralfeder
– das Meßseil ständig unter Spannung zu halten
– die Ermittlung der im Seil wirkenden Zugkraft
– die Messung der ausgezogenen Seillänge
– das Abbremsen, falls das Seil losgelassen wird

The measuring rope unit ( 8th ) is in 2 shown. It fulfills the following functions:

- The winding of the measuring cable by means of a spiral spring
- To keep the measuring cable constantly under tension
- The determination of the tensile force acting in the rope
- the measurement of the extended rope length
- braking if the rope is released

Die Meßseileinheit ist gleichzeitig das Gegengewicht zum gegenüberliegendem Schenkel des Messarmes. Das Meßseil (2) ist auf der Seiltrommel (34) aufgewickelt. Im Innern der Seiltrommel (34) befindet sich eine Spiralfeder, die das Meßseil (2) ständig unter Spannung hält. Hinter der Seiltrommel sind zwei unterschiedlich große Zahnräder (30 und 39) angeordnet, die mit ihr fest verbunden sind. Das größere dieser Zahnräder (30) treibt das Zahnrad (31) an, das mit der Encoderscheibe (32) verbunden ist. Diese Scheibe bildet zusammen mit der Encodereinheit (33) die Messeinrichtung für die ausgezogene Seillänge. Das kleinere Zahnrad (39) treibt Zahnrad (40) an, welches die Gewindestange (45) dreht. Das Lagerpaar (42) wird mittels der Gewindestange (45) in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Seiltrommel quer zur Drehachse der Seiltrommel verschoben. Die Führungsschiene (44) sorgt dafür, daß sich der Schlitten (43) nicht verdrehen kann. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Meßseil (2) sauber, Windung für Windung nebeneinander aufgewickelt wird.The Meßseileinheit is also the counterweight to the opposite leg of the measuring arm. The measuring rope ( 2 ) is on the cable drum ( 34 ) wound up. Inside the cable drum ( 34 ) is a spiral spring, the measuring cable ( 2 ) constantly under tension. Behind the cable drum are two different sized gears ( 30 and 39 ), which are firmly connected to it. The larger of these gears ( 30 ) drives the gear ( 31 ) connected to the encoder disk ( 32 ) connected is. This disc forms together with the encoder unit ( 33 ) the measuring device for the extended rope length. The smaller gear ( 39 ) drives gear ( 40 ), which the threaded rod ( 45 ) turns. The bearing pair ( 42 ) by means of the threaded rod ( 45 ) depending on the angle of rotation of the cable drum transversely to the axis of rotation of the cable drum. The guide rail ( 44 ) ensures that the carriage ( 43 ) can not twist. By this arrangement it is achieved that the measuring cable ( 2 ) clean, turn after winding is wound side by side.

Die Spiralfeder ist mit ihrem inneren Ende mit der Achse der Seiltrommel und mit ihrem äußeren Ende mit dem Gehäuse der Seiltrommel (34) verbunden. Die Achse der Seiltrommel ist nicht drehbar am Gehäuseboden der Meßseileinheit (8) befestigt. Auf eine ausführlichere Darstellung der Aufwickelvorrichtung soll hier verzichtet werden. Es handelt sich um das bekannte Prinzip des Federkraftmotors, der seit Langem bekannt ist. Deshalb sind in der Zeichnung nur die notwendigsten Teile dargestellt, einige Bauteile wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen, aber das zur Funktion Notwendige ist erklärt.The spiral spring is with its inner end with the axis of the cable drum and with its outer end with the housing of the cable drum ( 34 ) connected. The axis of the cable drum is not rotatable on the housing bottom of the measuring cable unit ( 8th ) attached. On a more detailed presentation of the take-up should be omitted here. It is the well-known principle of the spring force motor, which has long been known. Therefore, in the drawing, only the most necessary parts are shown, some components have been omitted for the sake of clarity, but what is necessary for the function is explained.

Der Seilweg ist folgender:
Das Meßseil (2) läuft durch die Seildüse (48). Diese sorgt dafür, daß das Meßseil (2) spielfrei geführt wird. Von dort aus läuft es mit einem Umschlingungswinkel von 180 Grad über die Seilrolle (37). Diese betätigt mittels des Hebels (35) die Kraftmessdose (36), welche in der Hebelmitte sitzt. Beim Messen der Zugkraft ist zu beachten, daß durch die Hebelwirkung und dadurch, daß das System wie ein Flaschenzug wirkt, das Vierfache der Kraft gemessen wird. Um die Zugkraft zu ermitteln muss das Ergebnis also durch vier geteilt werden. Über die Umlenkrolle (38) läuft das Meßseil (2) nun durch das Lagerpaar (42) (das Hintere ist deckungsgleich mit dem Vorderen, der Platz zwischen beiden entspricht dem Seildurchmesser), welches das Meßseil (2) seitlich führt. Schließlich wird das Meßseil (2) auf der Seiltrommel auf- bzw., abgewickelt. Die Seilrollen sind mit Führungsrillen versehen und der Seilweg ist durch Leitblenden so gesichert, daß das Meßseil (2) auch bei einem vollständigem Wegfall der Seilspannung (Seil losgelassen), den vorgesehenen Seilweg nicht verlassen kann. Zum Abbremsen des Meßseiles, für den Fall das es losgelassen wird, dient der Motor (46). Er ist durch die Zahnräder (47, 40 und 39) mit der Seiltrommel (34) verbunden. Die Auswertung der Umfangsgeschwindigkeit und der Drehrichtung der Seiltrommel erfolgt permanent durch den Mikrorechner. Wird die Umfangsgeschwindigkeit zu hoch, dann verbindet er die Anschlüsse des Motors mit einem niederohmigen Widerstand. Der Motor wirkt dann als Generator und somit gleichzeitig als Bremse. Alternativ dazu könnte man den Motor ständig mit einem geeigneten Widerstand verbinden. Durch die Wahl der Übersetzung und des Widerstandes kann die Bremswirkung so eingestellt werden, daß sie vor allem bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Seiltrommel wirkt. Durch die Reihenschaltung mit einer Gleichrichterdiode kann erreicht werden, daß die Bremswirkung nur beim Aufwickeln einsetzt. Wird zusätzlich noch eine Zenerdiode in Sperrrichtung eingesetzt, (diese wird erst bei einer bestimmten, vom Typ abhängigen Zenerspannung, leitend) setzt die Bremswirkung erst ab einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit der Seiltrommel ein und ansonsten kann sich die Trommel ungehindert drehen.The rope path is the following:
The measuring rope ( 2 ) runs through the rope nozzle ( 48 ). This ensures that the measuring cable ( 2 ) is performed without play. From there it runs with a wrap angle of 180 degrees over the pulley ( 37 ). This actuated by means of the lever ( 35 ) the load cell ( 36 ), which sits in the middle of the lever. When measuring the tensile force, it should be noted that the leverage and the system acting as a pulley measure four times the force. In order to determine the traction, the result has to be divided by four. About the pulley ( 38 ) the measuring cable ( 2 ) now through the bearing pair ( 42 ) (the back is congruent with the front, the space between the two corresponds to the rope diameter), which is the measuring rope ( 2 ) leads to the side. Finally, the measuring cable ( 2 ) on the cable drum up or, unwound. The pulleys are provided with guide grooves and the cable path is secured by guide plates so that the measuring cable ( 2 ) even with a complete elimination of the rope tension (rope released), the intended cable path can not leave. To brake the measuring cable, in case it is released, the motor ( 46 ). He is through the gears ( 47 . 40 and 39 ) with the cable drum ( 34 ) connected. The evaluation of the peripheral speed and the direction of rotation of the cable drum is carried out permanently by the microcomputer. If the peripheral speed is too high, then it connects the terminals of the motor with a low resistance. The motor then acts as a generator and thus simultaneously as a brake. Alternatively, one could connect the motor constantly with a suitable resistance. By choosing the translation and the resistance, the braking effect can be adjusted so that it acts especially at high peripheral speeds of the cable drum. By connecting in series with a rectifier diode can be achieved that the braking effect only starts when winding up. If, in addition, a Zener diode in the reverse direction is used (this becomes conductive only at a certain, depending on the type of Zener voltage), the braking effect starts at a certain peripheral speed of the cable drum and otherwise the drum can rotate freely.

Als Microcontroller wurde im Beispiel der Basic-Tiger der Firma Wilke eingesetzt. An diesen Controller können auf einfache Art und Weise ein LCD Display und eine Tastatur angeschlossen werden. Der interne Speicher ist groß genug, um alle Messdaten aufzunehmen und über die zahlreichen Eingangsports können problemlos alle Sensoren angeschlossen werden. Zur Datenübertragung an den PC oder einen Laptop wurde die RS232 Schnittstelle verwendet. Da diese Schnittstelle aber langsam veraltet ist und von modernen Laptops nicht mehr unterstützt wird, wäre es günstig, in zukünftigen Versionen einen Controller zu verwenden, der die USB Schnittstelle unterstützt.When Microcontroller was in the example of the Basic Tiger of the company Wilke used. To this controller can in a simple way an LCD display and a keyboard can be connected. The internal one Memory is big enough to record all measurement data and the numerous input ports can All sensors can be connected without problems. For data transmission to the PC or a laptop the RS232 interface was used. Because this interface is slowly becoming obsolete and modern Laptops are no longer supported will, would be it cheap, in future Versions use a controller that supports the USB interface supported.

Durch das Messgerät können drei- oder zweidimensionale Objekte komfortabel, schnell und kostengünstig aufgemessen werden. Durch das angewendete Messprinzip kann moderne Messtechnik in Bereichen eingesetzt werden, wo bisher hauptsächlich Zollstock, Winkel und Wasserwaage zu Hause sind. Ein Hauptmerkmal des Gerätes ist es, daß das Messen mit diesem Gerät absolut einfach ist. Das Gerät wird aufgestellt, waagerecht ausgerichtet und danach werden die zu messenden Punkte angetastet. Es ist weder ein Anpeilen von Messpunkten, ein Aufschreiben von Messwerten oder ein Setzen von Reflektoren notwendig. Auch ein Messen von sogenannten virtuellen Punkten, wie zB. abgebrochene Betonkanten ist ohne Weiteres möglich. Einfach die Meßspitze dorthin halten (eventuell mit Hilfe einer Schiene), wo die Kante sein sollte.Three or two-dimensional objects can be measured easily, quickly and inexpensively thanks to the measuring device. Thanks to the applied measuring principle, modern measuring technology can be used in areas where previously mainly ruler, angle and spirit level are at home. A key feature of the device is that measuring with this device is absolutely easy. The device is set up, level and then the points to be measured are touched. It is neither necessary to aim at measuring points, write down measured values or set reflectors. Also, measuring so-called virtual points, such as. Broken concrete edges is readily possible. Simply hold the probe tip there (possibly with Help a rail) where the edge should be.

Die Messwerte werden von beliebig vielen Objekten intern gespeichert und wenn sie benötigt werden an einen Rechner zwecks Weiterverarbeitung übertragen. Die Werte können dann in einem CAD Programm oder einer Branchensoftware weiterverarbeitet werden. Auch ein direktes Ausdrucken ist möglich.The Measured values are stored internally by any number of objects and when they are needed transferred to a computer for further processing. The values can then processed in a CAD program or branch software become. Also a direct printing is possible.

Messgeräte, die ähnlichen Komfort bieten, wie zB. Lasertracker, arbeiten zwar in einem wesendlich höherem Genauigkeitsbereich von einigen Mikrometern, kosten aber das Vielfache. Für die Bereiche, für die mein Gerät konzipiert ist, reicht die Genauigkeit des Gerätes völlig aus.Measuring devices, the similar Provide comfort, such as. Laser tracker, although working in a wesendlich higher Accuracy range of a few microns, but cost many times. For the Areas, for my device is designed, the accuracy of the device is completely sufficient.

Das Gerät ist komplett aufgebaut und seine Funktion kann deshalb auf Wunsch gern unter Beweis gestellt werden.The Device is completely built and its function can therefore on request like be demonstrated.

Claims

Device for the three-dimensional sizing of objects, in particular objects in the construction sector such as. Concrete cores of stairs, by determining the polar coordinates of the points sought, characterized in that - the measurement takes place by means of a very thin compared to the measuring distance, flexible and non-stretchable rope, which is located between the point to be measured and the starting point, where is wound on a drum by means of spring force, the extended length registers an encoder, - this rope from the starting point where it is passed through a nozzle clearance, a measuring arm or other suitable component which is horizontally and vertically pivotable by actuators, where the angular positions are measured by high - resolution encoders, passes through, - the exact position of the rope in the measuring arm at a suitable distance from the starting point, expediently at the output of the measuring arm, by means of two offset by 90 degrees or another suitable angle sensors, conveniently CCD lines, the with parallel light od it is measured with these sensor values by means of suitable mathematical methods, a horizontal and a vertical correction angle, based on the center line of the measuring arm - the measuring arm is tracked by evaluating this correction angle by means of the actuators in the way that the Rope when triggering the measuring process is approximately in the middle of the measuring arm and position measurement is thus contactless, - the determination of the polar coordinates of the measuring point from the encoder values of the horizontal and vertical axis of the measuring arm, the correction angle of the sensors which monitor the rope position, the extended rope length and the necessary compensation values such as rope sag, rope elongation, temperature influence taking into account the mechanical peculiarities of the device, - the tensile force of the rope is measured by a sensor and thus the inevitable sag of the S eiles, which corresponds exactly to the shape of a chain line can be calculated and compensated, - the influence of unavoidable rope vibrations is compensated by the sensors that monitor the cable position are read at a frequency that is a multiple of the smallest vibration frequency and a measuring time which is a multiple of the largest oscillation period of the measuring cable and from these values the effective value is formed, - the coordinates are stored in the device and can be read at any time for evaluation.

Device according to claim 1, characterized in that the - at the basic unit instead of the measuring arm with the measuring rope also other components can be mounted, - for this purpose, the mechanical Connection is designed such that the individual components in a few steps, without tools are changeable and always can be locked exactly reproducible in the same position, - instead of attached to the measuring arm a two- or mehrgliedriger Gelenkmessarm can be, with the individual arm segments by rotary or pivot joints connected to each other and the angular positions of the joints be monitored by encoders, - the last Segment is designed as a probe tip or as a probe ball, which mechanical components punctiform measured, or complicated structures such as. Sculptures scanned linearly can be - the Electronic and the software of the device is constructed so that you can choose the information of the measuring arm or the joint arm can evaluate - the electrical connections to the just assembled components by suitable design of the mechanical connection is established automatically and the device recognizes independently, which component is currently mounted.

Apparatus according to claim 1, characterized in that - the probe tip is formed as a pointed cone, the tip is used for probing the measurement object and that in the center of the underside of the cone there is a bore in which fixes the measuring cable a tube is attached to the underside of the cone through which the cable passes, the tube being provided with a handle which serves as a handle, and, in particular, for accurate positioning of the measuring tip, Measuring rope the wall of the tube is not affected, it is ensured in a simple manner, which shows the cable axis exactly to the desired point, with smaller lateral deviations have no significant influence from the measurement result, - taking into account an offset value as the ball probe through the tips Button is not necessary here.