专利名称：多维测量装置及其测量方法、绘制轨迹方法
技术领域：
本发明涉及一种多维测量装置及其测量方法、绘制轨迹方法。
背景技术：
当前常用距离、尺寸等测量仅限于二维平面，且只能测量测量仪器与被测 量对象两者间的间距。而对于三维空间中距离、尺寸等测量要求，多存在测量 手段落后，测量结果精度低或无法测量等缺点，同时对于像在三维物体表面精 确标示或显示出测量结果更是一种奢望。
发明内容
本发明的主要目的在于提供多维测量装置及其测量方法，该多维测量装置及 其测量方法实现测量二维、三维空间距离，在测量对象上根据所输入的距离、 尺寸大小给出参考轨迹等测量结果信息。
为达到上述目的，本发明提供一种多维测量装置，其实质性特点在于，其包
括 一反射器； 一发射接收器，发射接收器发出的激光经该反射器反射到被测 量对象表面上； 一微型控制单元，该微型控制单元控制反射器的旋转、发射接 收器的信号处理、外部输入信息处理。
优选地，所述反射器是由一个被微型控制单元控制旋转的三棱镜组成。 优选地，所述发射接收器是由产生聚焦激光器件和接收激光信号器件组成。 优选地，所述微型控制单元包括一存储单元、 一输入单元、 一发射接收器控 制单元、 一反射器控制单元、 一显示单元以及一运算单元，该存储单元存储控 制代码、反射器初始角度信息，该输入单元输入所需显示的尺寸、距离数值， 该发射接收器控制单元控制激光器件，该反射器控制单元控制反射器的转速和 转速监控，该显示单元实时显示测量尺寸结果数值、显示输入单元数据信息， 该运算单元按三维测量算法来计算所需结果值。
本发明的又一技术方案是提供一种利用多维测量装置进行的测量方法，其实质性特点在于，其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反射器 按默认转速旋转起来，并监控其运转情况；通过微型控制单元中输入单元调整 测量结果的精度并确认；按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单元 和发射接收单元手动调整光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量目 标重合并按确认；微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的距 离值重新调整反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量结 果要求；微型控制单元通过其存储单元和运算单元保存和计算开始位置的角度 和距离以及终止位置角度和距离；最后通过上述数据得出二维目标相距尺寸。
本发明的又一技术方案是提供一种利用多维测量装置进行的测量方法，其 实质性特点在于，其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反射 器按默认转速旋转起来，并监控其运转情况；通过微型控制单元中输入单元调 整测量结果的精度并确认；按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单 元和发射接收单元手动调整光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量 目标重合并按确认；微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的 距离值重新调整反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量 结果要求；微型控制单元通过其存储单元和运算单元等，保存和计算一小段的 角度和距离值得到三维目标的表面每小段尺寸；将上述每小段尺寸整合后即得 出三维目标表面所需测量的尺寸。
本发明的又一技术方案是提供一种利用多维测量装置进行的绘制轨迹方法， 其实质性特点在于，其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反 射器按默认转速旋转起来，并监控其运转情况；通过微型控制单元中输入单元 输入所需显示的三维尺寸数据并确认；通过微型控制器中输入单元和发射接收 单元手动调整光束至所需显示尺寸的开始端，同时使扫描的轨迹与所需尺寸目 标方向重合并确认；微型控制单元根据预测量所得出的距离值重新调整反射器 的转速和发射接收控制单元的工作频率，使之能精确扫描轨迹；微型控制单元 通过精确控制和计算，将每一次的角度和距离值进行计算得出三维目标的表面 每小段尺寸；将上述每小段尺寸从开始端不断地叠加，并不断与输入的所需显 示三维尺寸进行对比，其差值在允许的显示精度范围内时，停止累加，最后一 点即为所需显示尺寸的终止位置；微型控制单元使发射接收单元和反射单元重复周期工作，光束在显示目标上重复扫描，通过人视觉特性看到一条稳定的所 需显示尺寸的参考轨迹。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点
和积极效果该多维测量装置及其测量方法实现测量二维、三维空间距离，在 测量对象上根据所输入的距离、尺寸大小给出参考轨迹等测量结果信息，而且 使用激光测距，测量结果精度高。本发明的多维测量装置及其测量方法、绘制 轨迹方法不仅可应用在手机、移动通讯终端、笔记本电脑、PDA等设备上，也可 应用在测量仪器等专业设备上，以及相关领域。
图1为本发明的多维测量装置的结构示意图； 图2为图1中微型控制单元的结构示意图； 图3为本发明三维测量原理示意图； 图4为本发明测量二维空间距离的示意图； 图5为本发明测量三维空间距离的示意图； 图6为本发明给定尺寸绘制空间轨迹示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图对本发明的多维测量装置及其测量方法、绘制轨迹方法作 进一步的详细描述。
图1为本发明的多维测量装置的结构示意图，如图1所示，本发明的多维 测量装置主要由三个部分组成 一微型控制单元、 一发射接收器、 一反射器组 成。其中微型控制单元主要是用来控制反射器的旋转、发射接收器的信号处理、 外部输入信息处理等；反射器主要是由一个被微型控制单元精确控制旋转的三 棱镜(本发明也包括其他形状构成的旋转体)构成；发射接收器是由能产生聚 焦激光器件和接收激光信号器件组成，发射接收器发出的激光经反射器反射到 被测量对象表面上。图2为图1中微型控制单元的结构示意图，如图2所示， 微型控制单元包括一存储单元、 一输入单元、 一发射接收器控制单元、 一反射 器控制单元、 一显示单元以及一运算单元，其中该存储单元主要是用来存储控制代码、反射器初始角度等信息；该输入单元主要是用来输入所需显示的尺寸、 距离数值，整个设备的较准输入接口；该发射接收器控制单元主要是用来控制 激光器件的开关、初始终止位置和强度等控制；该反射器控制单元主要是用来 控制反射器的转速和转速监控；该显示单元主要用来实时显示测量尺寸结果数 值、显示输入单元数据等一些需要显示的信息；该运算单元主要用来按三维测 量算法来计算所需结果值。
图3为本发明三维测量原理示意图，如图3所示，在反射器旋转周期除以 反射器边数的时间内，时刻tl和时刻t2表示激光分别处在如图3的位置一和 位置二，对于激光处于tl时刻时，多维测量装置中的微型控制器所监控到的反 射器的角度位置为al,同时其通过发射接收器中的激光测量到目标的距离为Ll， 当激光处于t2时刻时，反射器处的角度位置为a2 (在本例中以上角度均以反射 器的中心为准，也可以用其他基点定义)，其通过激光测量到目标的距离为L2， 这样可以清晰的得出目标上两点空间直线距离S为变量Ll、 L2、 al、 a2、 tl、 t2的函数
S = F (Ll，L2，al,a2， tl, t2 )
其中al，a2同时是反射器转速w的函数；tl与t2的差值可用al、 a2及反 射器转速w计算；按测量精度的要求和测量的L1的大小，根据数值分析的要求 使tl与t2的时间间隔足够小，这样就可以用S来近似替代测量目标的表面尺 寸；微型控制器将反射器的角度位置al， Ll， a2, L2保存至存储单元中。
图4为本发明测量二维空间距离的示意图，如图4所示，利用本发明多维测 量装置测量二维空间距离的方法包括以下步骤
通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控 其运转情况；
通过微型控制单元中输入单元调整测量结果的精度并确认；
按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动 调整光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量目标重合并按确认；
微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的距离L值重新调 整反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量结果要求；
微型控制单元通过其存储单元和运算单元等保存和计算开始位置的角度al和距离Ll以及终止位置角度a2和距离L2;
最后通过上述数据可得出二维目标相距尺寸S。
图5为本发明测量三维空间距离的示意图，如图5所示，利用本发明多维 测量装置测量三维空间距离的方法包括以下步骤
通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控 其运转情况；
通过微型控制单元中输入单元调整测量结果的精度并确认； 按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动调整 光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量目标重合并按确认；
微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的距离L值重新调 整反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量结果要求；
微型控制单元通过其存储单元和运算单元等，保存和计算一小段的角度a 和距离L值可得三维目标的表面每小段尺寸SI, S2......;
将上述每小段尺寸整合后即可得出三维目标表面所需测量的尺寸S。
图6为本发明给定尺寸绘制空间轨迹示意图，如图6所示，利用本发明多 维测量装置绘制轨迹的方法包括以下步骤
通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控其 运转情况；
通过微型控制单元中输入单元输入所需显示的三维尺寸数据并确认； 通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动调整光束至所需显示尺寸 的开始端，同时使扫描的轨迹与所需尺寸目标方向重合并确认；
微型控制单元才艮据预测量所得出的距离L值重新调整反射器的转速和发射 接收控制单元的工作频率，使之能精确扫描轨迹；
微型控制单元通过精确控制和计算，将每一次的角度a和距离L值进行计 算得出三维目标的表面每小段尺寸Sl、 S2……等；
将上述每小段尺寸从开始端不断地叠加，并不断与输入的所需显示三维尺 寸进行对比，其差值在允许的显示精度范围内时，停止累加，最后一点即为所 需显示尺寸的终止位置；
微型控制单元使发射接收单元和反射单元重复周期工作，光束在显示目标上重复扫描，通过人^L觉特性即可看到一条稳定的所需显示尺寸的参考轨迹。该 多维测量装置及其测量方法实现测量二维、三维空间距离，在测量对象上根据 所输入的距离、尺寸大小给出参考轨迹等测量结果信息，而且使用激光测距， 测量结果精度高。本发明的多维测量装置及其测量方法、绘制轨迹方法不仅可 应用在手机、移动通讯终端、笔记本电脑、PDA等设备上，也可应用在测量仪器 等专业设备上，以及相关领域。
以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的 范围。任何对本发明作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对 本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露 以及保护范围。
权利要求
1. 一种多维测量装置，其特征在于，其包括一反射器；一发射接收器，发射接收器发出的激光经该反射器反射到被测量对象表面上；一微型控制单元，该微型控制单元控制反射器的旋转、发射接收器的信号处理、外部输入信息处理。
2. 如权利要求1所述的多维测量装置，其特征在于，所述反射器是由一个被《鼓 型控制单元控制旋转的三棱镜组成。
3. 如权利要求1所述的多维测量装置，其特征在于，所述发射接收器是由产生 聚焦激光器件和接收激光信号器件组成。
4. 如权利要求1所述的多维测量装置，其特征在于，所述微型控制单元包括一 存储单元、 一输入单元、 一发射接收器控制单元、 一反射器控制单元、 一显示 单元以及一运算单元，该存储单元存储控制代码、反射器初始角度信息，该输 入单元输入所需显示的尺寸、距离数值，该发射接收器控制单元控制激光器件， 该反射器控制单元控制反射器的转速和转速监控，该显示单元实时显示测量尺 寸结果数值、显示输入单元数据信息，该运算单元按三维测量算法来计算所需 结果值。
5. —种利用如权利要求1所述的多维测量装置进行的测量方法，其特征在于， 其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控 其运转情况；通过微型控制单元中输入单元调整测量结果的精度并确认；按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动 调整光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量目标重合并按确认；微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的距离值重新调整 反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量结果要求；微型控制单元通过其存储单元和运算单元保存和计算开始位置的角度和距 离以及终止位置角度和距离；最后通过上述数据得出二维目标相距尺寸。
6. —种利用如权利要求1所述的多维测量装置进行的测量方法，其特征在于， 其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控 其运转情况；通过微型控制单元中输入单元调整测量结果的精度并确认； 按照所需测量目标位置，通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动调整 光束在目标上的显示，使之扫描的轨迹与所需测量目标重合并按确认；微型控制单元根据输入的测量结果精度及试测量所得出的距离值重新调整 反射器的转速和发射接收控制单元的工作频率，使其符合测量结果要求；微型控制单元通过其存储单元和运算单元等，保存和计算一小段的角度和 距离值得到三维目标的表面每小段尺寸；将上述每小段尺寸整合后即得出三维目标表面所需测量的尺寸。
7. —种利用如权利要求1所述的多维测量装置进行的绘制轨迹方法，其特征在 于，其包括以下步骤通过微型控制器中反射器控制单元让反射器按默认转速旋转起来，并监控其 运转情况；通过微型控制单元中输入单元输入所需显示的三维尺寸数据并确认； 通过微型控制器中输入单元和发射接收单元手动调整光束至所需显示尺寸 的开始端，同时使扫描的轨迹与所需尺寸目标方向重合并确认；微型控制单元根据预测量所得出的距离值重新调整反射器的转速和发射接 收控制单元的工作频率，使之能精确扫描轨迹；微型控制单元通过精确控制和计算，将每一次的角度和距离值进行计算得 出三维目标的表面每小段尺寸；将上述每小段尺寸从开始端不断地叠加，并不断与输入的所需显示三维尺 寸进行对比，其差值在允许的显示精度范围内时，停止累加，最后一点即为所 需显示尺寸的终止位置；微型控制单元使发射接收单元和反射单元重复周期工作，光束在显示目标 上重复扫描，通过人^L觉特性看到一条稳定的所需显示尺寸的参考轨迹。
全文摘要
本发明涉及一种多维测量装置及其测量方法、绘制轨迹方法，该多维测量装置包括一反射器；一发射接收器，发射接收器发出的激光经该反射器反射到被测量对象表面上；一微型控制单元，该微型控制单元控制反射器的旋转、发射接收器的信号处理、外部输入信息处理。该多维测量装置及其测量方法实现测量二维、三维空间距离，在测量对象上根据所输入的距离、尺寸大小给出参考轨迹等测量结果信息。
文档编号G01B11/00GK101469969SQ20071017366
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者肖陆军 申请人:上海晨兴电子科技有限公司