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Patent Searching and Data


Title:
REFERENCE SPHERE FOR USE IN LASER METROLOGY, IN PARTICULAR AS A SPHERE TARGET MARK FOR TERRESTRIAL LASER SCANNING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/041541
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a reference sphere (1) for use in laser metrology, in particular as a sphere target mark for terrestrial laser scanning, comprising at least one detaining member (9) arranged on the outer surface (2) for fixing the position of the reference sphere. The invention is characterized in that the reference sphere (1) consists of a plurality of spherical segments (3) engaging with one another in a form-locked manner in the respective border region (5) of their abutting edges, which spherical segments combined form a closed hollow sphere. To this end, either two compatible spherical segments (3) in the form of two half spherical shells (3.1) or at least three compatible spherical segments (3) in the form of spherical caps (3.2) and at least one spherical zone (3.3) placed between the spherical caps (3.2) are provided. The two half spherical shells (3.1) or the spherical caps (3.2) are coupled to one another using a rod-shaped connector (4) extending within the reference sphere (1).

Inventors:
BERGHOLZ ERIC (DE)
BINSAU ADRIAN (DE)
HÄBERLE JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/000463
Publication Date:
March 24, 2016
Filing Date:
September 16, 2015
Export Citation:
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Assignee:
LASERSCANNING EUROP GMBH (DE)
International Classes:
G01C15/00; G01C15/06; G02B5/126
Domestic Patent References:
WO2010127811A22010-11-11
WO2008007044A12008-01-17
Foreign References:
JP2002181545A2002-06-26
US20110235143A12011-09-29
DE3800427A11989-07-20
Attorney, Agent or Firm:
SPERLING, FISCHER & HEYNER (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Referenzkugel (1 ) zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel-Zielzeichen für das terrestrische Laserscanning, mit zumindest einem an der Mantelfläche (2) angeordneten Arretierungsorgan (9) zur Lagefixierung der Referenzkugel, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkugel (1 ) aus mehreren, jeweils im Randbereich (5) ihrer aneinanderstoßenden Kanten, formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden und zu einer geschlossenen Hohlkugel sich ergänzenden Kugelsegmenten (3) besteht, und dazu entwe¬ der

a. zwei zueinander passfähige Kugelsegmente (3) in Gestalt von zwei Kugelhalbschalen (3.1 ) oder

b. zumindest drei zueinander passfähige Kugelsegmente (3) in Gestalt von zwei Kugelkappen (3.2) und zumindest einer zwischen den

Kugelkappen (3.2) platzierten Kugelzone (3.3),

vorgesehen sind, wobei die beiden Kugelhalbschalen (3.1 ) oder die Kugelkappen (3.2) unter Verwendung eines innerhalb der Referenzkugel (1 ) sich erstreckenden stabförmigen Verbinders (4) miteinander verbunden sind.

2. Referenzkugel (1 ) nach Anspruch.1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils als Kugelhalbschale (3.1 ) gefertigten Kugelsegmente (3) jeweils im Randbereich (5) der aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig zur Ausbildung einer Hohlkugel ineinander greifen, wobei der Formschluss durch eine Nut-Feder-Verbindung oder einen treppenartigen Versatz realisiert ist.

3. Referenzkugel (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kugelhalbschalen (3.1 ) oder die beiden Kugelkappen (3.2) auf ihrer Innenseite (6) jeweils einen Gewindestutzen (7) aufweisen, die sich im Montageendzustand diametral gegenüberstehen, wobei der sich über den

Durchmesser der Referenzkugel (1 ) erstreckende stabförmige Verbinder (4) an seinen beiden axialen Enden jeweils ein passfähiges Gewinde (4.1 ) um- fasst, welches jeweils in die Gewindestutzen (7) der Kugelhalbschale (3.1 ) oder Kugelkappen (3.2) formschlüssig eingreift und damit eine lösbare Ver- bindung zwischen den Kugelhalbschalen (3.1 ) oder Kugelkappen (3.2) ausbildet. Referenzkugel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kugelhalbschalen (3.1 ) oder die beiden Kugelkappen (3.2) jeweils eine auf ihrer Innenseite platzierte Materialaufdickung (8) umfassen, in welche der entsprechende Gewindestutzen (7) eingefasst ist.

Referenzkugel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkugel (1 ) dreiteilig, nämlich mit zwei Kugelkappen (3.2) und einer zwischen den Kugelkappen (3.2) platzierten

Kugelzone (3.3), aufgebaut ist, wobei jede der beiden Kugelkappen (3.1 ) im jeweiligen Randbereich (5) der an die Kugelzone (3.3) anstoßenden Kanten formschlüssig mit dem entsprechenden Randbereich (5) der Kugelzone (3.3) lösbar verbunden ist und der Formschluss durch eine Nut-Feder-Verbindung oder einen treppenartigen Versatz realisiert ist.

Referenzkugel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kugelkappen (3.2) eine voneinander verschiedene Höhe bzw. unterschiedliche Durchmesser aufweisen, um zum Zwecke des Transports ein Ineinanderstapeln bei geringstem Packmaß zu ermöglichen.

Referenzkugel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkugel (1 ) Bestandteil einer Referenzkugelserie ist, die im Durchmesser unterschiedlich große Referenzkugeln (1 ) mit jeweils zugehörigen stabförmigen Verbindern (4) entsprechender Länge umfasst.

Referenzkugel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kugelsegmente (3), nämlich die Kugelhalbschalen (3.1 ), die Kugelkappen (3.2) und die Kugelzone/n (3.3) und/oder der stabförmige Verbinder (4), aus Kunststoff, aus Kohlestofffaser verstärktem Kunststoff (CFK), Glasfaser verstärktem Kunststoff (GFK), Basaltfaser verstärktem Kunststoff oder Aramidfaser verstärktem Kunststoff (AFK), bestehen.

Referenzkugel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelhalbschalen (3.1 ), die Kugelkappen (3.2) und die Kugelzone/n (3.3) eine Beschichtung und ggf. eine Markierung aufweisen. Referenzkugel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Mantelfläche (2) der Referenzkugel (1 ) angeord¬ nete Arretierungsorgan (9) als Magnet oder als Gewindestutzen ausgebildet ist, um die Fixierung der Referenzkugel (1 ) an einer metallischen Fläche oder einem Stativ zu ermöglichen.

Description:
Referenzkugel zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel- Zielzeichen für das terrestrische Laserscanning

Die Erfindung betrifft eine Referenzkugel zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel-Zielzeichen für das terrestrische Laserscanning gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Unter Laserscanning versteht man ein berührungsloses Verfahren der messtechni- sehen Erfassung von Punkten auf der Erdoberfläche, in Räumen oder an Objekten unter Verwendung eines Laserscanners, mit dem ein in der Regel schnelles Aufmaß auch unter schwierigsten Bedingungen erstellt werden kann. Die Anwendungsgebiete dieses Messverfahrens sind sehr vielfältig, wobei als typische Anwendungsgebiete die kostengünstige 3D Vermessung bestehender Gebäude, Bauwerke und Einrichtungen im Bereich der Architektur und Denkmalpflege, die Erstellung von Aufmaßen in der Fabrikplanung und im Anlagebau, die Vermessung von Hohlräumen und Profilen im Berg- und Tunnelbau sowie die kontaktlose Vermessung von schwer zugänglichen bzw. sicherheitstechnisch abgesicherten Bereichen von Kraftwerken, Umspannwerken, Leitungstrassen und Kanälen zu nen- nen sind.

Beim Laserscanning handelt es sich in der Regel um ein mobiles Messverfahren, bei dem die Vermessungsingenieure oder Vermessungstechniker eine Vielzahl von Messmitteln, einschließlich der hier gegenständlichen Referenzkugeln zur Erzeu- gung von Referenzpunkten für die Messauswertung, zum Einsatzort transportieren müssen. Insbesondere bei Vermessungen, bei denen die Vielzahl der Messmittel per Lufttransport zum Messort verbracht werden müssen, stellt sich unweigerlich das Problem der raumgreifenden Baumaße und des Gewichts der Messmittel. Exemplarisch dazu sei das Packmaß nur eines einzelnen Transportkoffers mit etwa 575 x 470 x 205 mm genannt, der sechs Referenzkugeln als Set mit einem

Durchmesser von jeweils 145 mm aufnehmen kann.

Die Form einer Kugel eignet sich besonders gut als Messmarke für das Laser ¬ scanning, da es keine Rolle spielt, von welcher Seite die Kugel abgescannt wird. Man erhält eine gleichbleibende Anzahl von Treffern in Abhängigkeit von der Messentfernung. Die Referenzkugel im Sinne der Messmarke hat das Kugelzentrum als definierten Bezugspunkt und kann über ihren Radius identifiziert werden.

Aus dem Stand der Technik ist hierzu die US 201 10235143 A1 vorbekannt, wel- che eine Präzisions-Scan-Kugel für den Einsatz in Verbindung mit einer Scanner- Technologie offenbart. Diese Präzisions-Scan-Kugel ist dabei als Kugel, Hohlkugel oder Hohlkugelsegment mit einer reflektierenden Lasererfassungsfläche ausgebildet und umfasst an ihrer Mantelfläche einen Schaft zur Fixierung. Des Weiteren ist aus der DE 3800427 A1 ein Gerät zum genauen Ermitteln des Abstandes eines auf einer Prüffläche liegenden Prüfpunktes von einer Referenzfläche vorbekannt. Zur Kalibrierung von Maschinen am Einsatzort wird durch den Taster eine Messkugel angetastet, deren absolute Stellung im Raum bekannt ist. Auf diese Weise gewinnt man Informationen über die Ausgangsstellung des Ab- tastkopfes. In der Praxis nutzt man dieses Gerät, um Oberflächen eines Prüflings auch auf sehr kleinen Oberflächenkonturen hochgenau auszumessen. Diese Erfindung, insbesondere die Messkugel, ist jedoch für das mobile Laserscanning ungeeignet. Vorstellbar ist auch der Einsatz von handelsüblichen Tischtennisbällen als Referenzkugel bzw. Messmarke. Die Praxisrelevanz scheitert jedoch an dem zu kleinen Durchmesser, welcher zur Messung größerer Entfernungen völlig ungeeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Referenzkugel zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel-Zielzeichen für das terrestrische Laserscanning, vorzuschlagen, welche auch unter schwankenden Umgebungstemperaturen formstabil ist, die Bauraum sparend zu transportieren und einfach zu fixieren ist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Referenzkugel mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Die Ansprüche 2 bis 10 beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Referenzkugel.

Nach der Konzeption der Erfindung umfasst die Referenzkugel zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel-Zielzeichen für das terrestrische Laserscanning, zumindest ein an der Mantelfläche angeordnetes Arretierungsor- gan zur Lagefixierung der Referenzkugel, wobei die Referenzkugel aus mehreren, jeweils im Bereich ihrer aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden und zu einer geschlossenen Hohlkugel sich ergänzenden Kugelsegmenten besteht, und dazu entweder zwei zueinander passfähige Kugel- segmente in Gestalt von zwei Kugelhalbschalen oder zumindest drei zueinander passfähige Kugelsegmente in Gestalt von zwei Kugelkappen und zumindest einer zwischen den Kugelkappen platzierten Kugelzone vorgesehen sind, und die beiden Kugelhalbschalen oder die Kugelkappen unter Verwendung eines innerhalb der Referenzkugel sich erstreckenden stabförmigen Verbinders miteinander ver- bunden sind.

Die beiden, vorzugsweise jeweils als Kugelhalbschale gefertigten Kugelsegmente greifen jeweils im Randbereich ihrer aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig zur Ausbildung einer Hohlkugel ineinander ein, wobei der Formschluss durch eine Nut-Feder- Verbindung oder durch einen treppenartigen Versatz realisiert ist.

Bei einer besonders gut handhabbaren Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Kugelhalbschalen oder die beiden Kugelkappen auf ihrer Innenseite jeweils einen Gewindestutzen auf, die so angeordnet sind, dass sie sich im Montageend- zustand diametral gegenüberstehen, wobei der sich über den Durchmesser der Referenzkugel erstreckende stabförmige Verbinder an seinen beiden axialen Enden jeweils ein passfähiges Gewinde umfasst, welches jeweils in die Gewindestutzen der Kugelhalbschalen oder Kugelkappen formschlüssig eingreift und damit eine lösbare Verbindung zwischen den Kugelhalbschalen bzw. Kugelkappen bil- det.

Aus fertigungstechnischen Gründen hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die beiden Kugelhalbschalen oder die beiden Kugelkappen jeweils eine auf ihrer Innenseite platzierte Materialaufdickung umfassen, in welche der entsprechende Gewindestutzen eingefasst ist. Im einfachsten Fall ist in die Materialaufdickung jedoch bereits ein Gewinde eingearbeitet oder ausgeformt - also der Gewindestut ¬ zen damit ein Teil der Materialaufdickung. Denkbar ist auch eine Lösung, bei der ein beispielsweise metallischer, zylinderförmiger Gewindestutzen auf die Materialverdickung aufgeklebt oder anderweitig in ihr verankert ist. Zur weiteren Verringerung der Packmaße der Referenzkugel ist vorgesehen, dass die Referenzkugel vorzugsweise dreiteilig, nämlich mit zwei Kugelkappen und einer zwischen den Kugelkappen platzierten Kugelzone, aufgebaut ist, wobei jede der beiden Kugelkappen formschlüssig mit der Kugelzone lösbar arretiert ist, und die beiden Kugelkappen unter Verwendung des innerhalb der Referenzkugel sich erstreckenden stabförmigen Verbinders miteinander verbunden sind. Der Form- schluss wird hierbei analog zum Formschluss der beiden als Kugelhalbschale ge ¬ fertigten Kugelsegmente realisiert, nämlich mitels einer Nut-Feder-Verbindung oder wahlweise einem treppenartigen Versatz. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass bei einer Referenzkugel, die mehr als zwei Kugelsegmente umfasst, also bei ¬ spielsweise zwei Kugelkappen und eine oder zwei dazwischen platzierte Kugelzo ¬ ne/n, der Formschluss zwischen den Kugelsegmenten auch unterschiedlich ausgebildet sein kann, um stets eine vorbestimmte Anordnung/Zuordnung der Kugel ¬ segmente zu gewährleisten.

Der im Bereich der aneinanderstoßenden Kanten ausgebildete Formschluss zwischen den Kugelhalbschalen bei einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel oder zwischen den beiden Kugelkappen und der oder den sandwichartig dazwischen platzierten Kugelzone/n bei einer dreiteilig oder einer aus mehr als drei Teilen auf- gebauten Referenzkugel stellt sicher, dass die maximale zulässige Formabweichung der Referenzkugel im zusammengefügten Zustand nicht überschritten wird.

Die Packmaße der Referenzkugel können zudem weiter optimiert werden, in dem die beiden Kugelkappen mit einer voneinander verschiedenen Höhe bzw. einem unterschiedlichen Durchmesser gefertigt sind, um zum Zwecke des Transports ein ineinanderstapeln bei geringstem Raummaß zu ermöglichen.

Aus vermessungstechnischen Gründen besteht Bedarf an Referenzkugeln, die verschieden große Durchmesser aufweisen, um größere Distanzen bzw. weit voneinander entfernte Punkte erfassen zu können. Für diesen Zweck hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erfindungsgemäße Referenzkugel Bestandteil einer Referenzkugelserie ist, die im Durchmesser unterschiedlich große Referenzkugeln mit jeweils zugehörigen stabförmigen Verbindern entsprechender Länge umfasst. Die Kugelsegmente, Kugelkappen und Kugelzone/n bestehen aus Kunststoff, vorzugsweise aus Kohlestofffaser verstärktem Kunststoff (CFK), Glasfaser ver- stärktem Kunststoff (GFK), Basaltfaser verstärktem Kunststoff oder Aramidfaser verstärktem Kunststoff (AFK), welche sämtlich einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ursächlich für die Materialauswahl ist die Formstabilität bei Temperaturänderung. Bei einer angenommenen Temperaturänderung von etwa 50 Kelvin, also beispielsweise in einem repräsentativem Temperaturbereich zwischen den Sommer- und Wintermonaten in der nördlichen Hemisphäre, und einer gewünschten maximalen Formabweichung von ±0,05 mm ist ein Temperaturausdehnungskoeffizient von ca. 10 * 10 Λ -6 1/K erforderlich. Der Werkstoff GFK zeichnet sich durch einen solchen Temperaturausdehnungskoef- fizienten aus. Besteht jedoch das Erfordernis einer noch größeren Formstabilität, so ist der Werkstoff CFK zu wählen, mit welchem die thermische Ausdehnung ge ¬ genüber dem Werkstoff GFK nochmals um den Faktor 10 reduziert werden kann.

Der stabförmige Verbinder übernimmt die Funktion, eine Normalkraft auf den Formschluss der beiden miteinander zu fügenden Kugelsegmente oder der mit den beiden Kugelkappen zu fügenden Kugelzone/n zu erwirken. Der stabförmige Verbinder sollte so leicht wie möglich und so steif wie nötig sein, so dass ein (ungewolltes) Verformen der Referenzkugel nicht möglich ist. Ein Faserverbundwerkstoff bietet auf Grund seines spröden Werkstoffverhaltens bei gleichzei- tig hohen Festigkeiten perfekte Stabeigenschaften. Vorzugsweise besteht ein stabförmiger Verbinder aus dem Werkstoff CFK. Der Elastizitätsmodul ist größer als der von Aluminium bei gleichzeitig geringerer Dichte und höherer Festigkeit als Stahl. Beim Einsatz von metallischen Werkstoffen könnte die gleiche Masse nur über eine entsprechend gewählte Geometrie erzielt werden. Der dadurch entste- hende Nachteil bestünde darin, dass der Verbinder empfindlich gegen etwaiges Verbiegen ist. Dem Erfindungsgedanken steht auch nicht im Weg, wenn der stabförmige Verbinder aus dem Werkstoff GFK, dem Werkstoff AFK oder dem

Werkstoff BFK besteht. Zur messtechnischen Erfassung von Strecken, Winkeln und Höhen eignen sich besonders Referenzkugeln sowie deren Kugelhalbschalen, Kugelkappen und Kugelzone/n, welche zum Zwecke einer vereinfachten Handhabung eine

Beschichtung und ggf. eine Markierung aufweisen. Eine hinreichend gute Haftung für die Beschichtung liefert die duroplastische Matrix der Faserverbundwerkstoffe. Die Referenzkugel weist bekanntlich an ihrer Mantelfläche ein Arretierungsorgan auf. Dieses Arretierungsorgan ist dabei als Magnet oder als Gewindestutzen ausgebildet, um die Fixierung der Referenzkugel an einer metallischen Fläche oder einem Stativ zu ermöglichen. Laserscanner-Referenzpunkte lassen sich daher dauerhaft vermarken, da die Referenzkugel problemlos auf die Fixpunkte mittels ihres Gewindestutzens aufgeschraubt werden kann. Über nicht näher beschriebene Adapter kann die Referenzkugel auch auf Standardzubehör, wie

beispielsweise Vermessungsstative oder Tachymeterstäbe oder aber auch an für die Vermessung ungewöhnlichen Oberflächen montiert werden.

Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:

• ein Bauraum sparender Aufbau durch zumindest zwei zueinander passfähige Kugelsegmente, die im Randbereich ihrer aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig miteinander in Eingriff stehen, welche sich im Montageendzustand zu einer geschlossenen Hohlkugel ergänzen und im Transportzustand ineinander liegen,

• bei einem drei- oder mehrteiligen Aufbau der Referenzkugel mit zwei Kugelkap- pen und einer zwischen den Kugelkappen platzierten Kugelzone kann das

Packmaß bzw. der Bauraum signifikant verkleinert werden,

• die Formabweichung ist durch die Materialwahl, nämlich Kohlestofffaser verstärktem Kunststoff (CFK), Glasfaser verstärktem Kunststoff (GFK), Basaltfaser verstärktem Kunststoff (BFK) oder Aramidfaser verstärktem Kunststoff (AFK), in Verbindung mit dem zwischen den Kugelsegmenten sich erstreckenden stab- förmigen Verbinder äußerst gering und

• gute Handhabung bei der Montage der zumindest zwei zueinander passfähigen Kugelsegmente, da die beiden jeweils als Kugelhalbschale gefertigten Kugelsegmente oder die beiden Kugelkappen in Verbindung mit der zumindest einen Kugelzone jeweils im Randbereich formschlüssig mittels Nut-Feder-Verbindung oder durch einen treppenartigen Versatz ineinander greifen.

Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfälti ¬ gem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzug- ten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zuge- hörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten. Die Zeichnungen zeigen in einen Querschnitt einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel, in eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss, in

eine Darstellung des Querschnitts einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel mit einer Nut-Feder Verbindung als Formschluss, in einen Querschnitt einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel, in eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss in einer ersten Ausgestaltung, in

eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss in einer zweiten Ausgestaltung und in

einen Packmaßvergleich zwischen einer einteiligen, zweiteiligen und dreiteiligen Hohlkugel. Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 . Die exemplarisch aus GFK bestehende Referenzkugel 1 zur Anwendung in der Lasermesstechnik, insbesondere als Kugel-Zielzeichen für das terrestrische Laser- scanning, umfasst zumindest ein an der Mantelfläche 2 angeordnetes Arretierungsorgan 9 zur Lagefixierung der Referenzkugel 1 gemäß dem Stand der Tech- nik. Wie ersichtlich, weist die Referenzkugel 1 zwei zueinander passfähige Kugelsegmente 3 in Gestalt von zwei Halbschalen 3.1 auf, die im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig miteinander in Eingriff stehen. Diese beiden Kugelhalbschalen 3.1 ergänzen sich im Montageendzustand zu einer geschlossenen Hohlkugel, wobei die beiden Kugelhalbschalen 3.1 unter Verwen- dung eines innerhalb der Referenzkugel 1 sich erstreckenden stabförmigen Verbinders 4, der vorzugsweise aus CFK gefertigt ist, miteinander verbunden sind. Die beiden jeweils als Kugelhalbschale 3.1 gefertigten Kugelsegmente 3 greifen jeweils im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten formschlüssig zur Ausbildung der Hohlkugel ineinander ein, wobei der Formschluss durch die in den Fig. 2 und 3 exemplarisch dargestellten Varianten realisiert wird. Die beiden Kugel ¬ halbschalen 3.1 weisen auf ihrer Innenseite 6, also auf der zum Kugelinneren wei- senden Seite, jeweils einen Gewindestutzen 7 auf, die sich im Montageendzustand diametral gegenüberstehen, wobei der sich über den Durchmesser der Referenzkugel 1 erstreckende stabförmige Verbinder 4 an seinen beiden axialen Enden jeweils ein passfähiges Gewinde 4.1 umfasst, welches jeweils in die Gewinde- stutzen 7 der Kugelhalbschalen 3.1 formschlüssig eingreift und damit eine lösbare Verbindung zwischen den Kugelhalbschalen 3.1 ausbildet. Die beiden Gewindestutzen 7 sind dabei jeweils in Materialaufdickungen 8 eingefasst, die auf den entsprechenden Innenseiten der beiden Kugelhalbschalen 3.1 platziert sind. Eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten ist in der Fig. 2 dargestellt. Die beiden jeweils als Kugelhalbschale 3.1 gefertigten Kugelsegmente 3 greifen jeweils im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten treppenartig zur Ausbildung einer Hohl- kugel ineinander ein, wobei durch den Versatz eine größere Kontaktfläche als bei einem stumpfen Aneinanderstoßen erzielt wird. Der sich als Treppe ausbildende Kontaktbereich bzw. alle drei Kontaktlinien bzw. Flächen weisen hierbei eine identische Länge bzw. Fläche auf. Fig. 3 zeigt einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 bei der der Formschluss im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten als Nut-Feder-Verbundung ausgebildet ist. Die beiden jeweils als Kugelhalbschale 3.1 gefertigten Kugelsegmente 3 weisen im Randbereich 5 ihrer aneinanderstoßenden Kanten zum einen eine umlaufende Nut und zum anderen eine umlaufende zur Nut komplimentäre Feder auf, die zur Ausbildung einer Hohlkugel als Nut-Feder-Verbindung ineinandergreifen.

Aus der Fig. 4 ist ein Querschnitt einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 zu entnehmen. Die Dreiteiligkeit bezieht sich dabei ausschließlich auf die Anzahl der Kugelsegmente 3, die hierbei in Gestalt zweier Kugelkappen 3.2 und einer zwischen den Kugelkappen 3.2 platzierten Kugelzone 3.3 vorliegen. Jede der beiden Kugelkappen 3.2 ist im jeweiligen Randbereich 5 der an die Kugelzone 3.3 anstoßenden Kanten formschlüssig mit dem entsprechenden Randbereich 5 der ein ¬ zigen Kugelzone 3.3 lösbar verbunden. Zur Ausbildung der Formschlusses zwi- sehen den Kugelkappen 3.2 und der Kugelzone 3.3 ist an den Kugelkappen 3.2 ein Passring 10 angeordnet. Der Passring 10 ist mit der zugehörigen Kugelkappe 3.2 verklebt. Die beiden Kugelkappen 3.2 sind zusätzlich, analog der beiden Kugelhalbschalen 3.1 der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1 und 2, unter Verwendung des innerhalb der Referenzkugel 1 sich erstreckenden stabförmigen Verbinders 4 miteinander verbunden. Der Verbinder 4 ist zur Gewichtsreduzierung hohl ausge- bildet.

Die Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss in einer ersten Ausgestaltung. Die beiden jeweils als Kugelkappe 3.2 gefertigten Ku- gelsegmente 3 greifen jeweils im Randbereich 5 der an die Kugelzone 3.3 anstoßenden Kanten treppenartig in den Randbereich 5 der Kugelzone 3.3 ein und formieren sich gemeinsam zu einer geschlossenen Hohlkugel. Der treppenartige Versatz ist konstruktiv dabei symmetrisch ausgeführt, d. h. der Kontaktbereich zwischen jeder Kugelkappe 3.2 und der Kugelzone 3.3 ist identisch. Dadurch kann eine ausgesprochen gute Formstabilität erzielt werden.

Die Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 mit einem treppenartigen Versatz als Formschluss in einer zweiten Ausgestaltung. Grundsätzlich entspricht der Aufbau der Referenzku- gel 1 dem der Fig. 5. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch in der Ausbildung des Formschlusses bzw. des Kontaktbereiches im Randbereich 5 der an die Kugelzone 3.3 anstoßenden Kanten. Während bei der in Fig. 5 gezeigten Rferenz- kugel 1 der treppenartige Versatz beidseitig mit einer rechtwinkligen Stufe ausgebildet ist, ist bei der Ausgestaltung des Formschlusses gemäß Fig. 6 eine schiefe und eine rechtwinklige Stufe vorgesehen. Der Formschluss zwischen

Kugelkappen 3.2 und Kugelzone 3.3 ist demnach nicht symmetrisch, da die untere Kugelkappe 3.2 den Kontaktbereich zur Kugelzone 3.3 und die Kugelzone 3.3 den Kontaktbereich zur oberen Kugelkappe 3.2 überdecken. In der Fig. 7 ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung figurativ als Packmaßvergleich zwischen einer einteiligen, zweiteiligen und dreiteiligen als Hohlkugel ausgebildeten Referenzkugel 1 demonstriert. Es ist zu erkennen, dass eine zweiteilig aufgebaute Referenzkugel 1 mit zwei Kugelhalbschalen 3.1 etwa nur 2/3 des Bauraums einer einteiligen Referenzkugel 1 einnimmt. Bekanntermaßen konnten ur- sprünglich (nur) sechs einteilig aufgebaute Referenzkugeln 1 in einem Transportkoffer verstaut werden. Vor dem Hintergrund, dass durch die zweigeteilte Ausfüh- rung nunmehr drei Kugelhalbschalen 3.1 anstelle einer einteiligen Hohlkugel platziert werden können ergibt sich, dass bei sechs Liegeplätzen mit jeweils drei Kugelhalbschalen 3.1 insgesamt achtzehn Kugelhalbschalen 3.1 , die sich zu neun zusammengefügten Referenzkugeln 1 ergänzen, transportiert werden können. Der Bauraum sparende Zugewinn beträgt mithin 50 %. Ebenso deutlich zu erkennen ist der verringerte Bauraum einer dreiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 gegenüber einer zweiteilig aufgebauten Referenzkugel 1 . Anstelle einer einteiligen Referenzkugel 1 können nahezu zwei dreiteilig aufgebaute Referenzkugeln 1 , umfassend zwei Kugelkappen 3.2 und eine Kugelzone 3.3, pro Liegeplatz im Transport- koffer transportiert werden, was einer Bauraumersparnis von fast 100 % entspricht.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 - Referenzkugel

2 - Mantelfläche

3 - Kugelsegment

3.1 - Kugelhalbschale

3.2 - Kugelkappe

3.3 - Kugelzone

4 - Stabförmiger Verbinder

4.1 - Gewinde

5 - Randbereich

6 - Innenseite

7 - Gewindestutzen

8 - Materialaufdickung

9 - Arretierungsorgan

10 - Passring