专利名称：具有测高能力的勘察装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有测高能力的勘察装置，具体地，本发明涉及一种勘察装置，该勘察装置能够测量其在表面之上的高度，例如在表面上的参考点(诸如铅垂点)之上的高度。例如，勘察设备可以是全站仪或经纬仪。
背景技术：
传统勘察装置，诸如全站仪，是本领域已知的。勘察装置被用于进行距离和/或角度勘察测量。勘察装置通常安装在地面之上并位于三脚架或基座上以进行勘察测量。因此，在使用勘察装置时，需要确定勘察装置在地面之上的高度，诸如在地面上的铅垂点(Plumbpoint)之上的高度。通常，勘察装置的高度由工作人员使用测量设备诸如卷尺或直尺手动确定。在读取测量设备所指示的高度之后，测量到的高度值被手动输入至勘察装置。然而， 与这种手动高度测量相关的问题是，这种测量易出现人为错误。例如，高度读取可能未精确进行并且精度取决于进行测量的人员的注意程度。高度测量中的稍微不精确就可能显著影响勘察测量精度。此外，这种手动高度测量麻烦且耗时。已经对消除手动高度测量作出了大量尝试。然而，这些尝试进而引出新的问题并因此未对上面提到的问题给出任何实际解决方案。例如，推荐提供能够安装在三脚架上的单独的高度测量设备以进行高度测量。一旦完成高度测量，就将高度测量设备从三脚架上拆除并且随后将勘察装置重新组装至三脚架上以进行勘察测量。这种方法，在消除了使用直尺或卷尺的手动高度测量的同时，也引出新的问题，诸如对在三角架上仔细组装/拆卸高度测量设备以及仔细拆卸/重新组装全站仪的需要(这实际上比使用直尺或卷尺进行高度测量耗费更多时间)。此外，作为搬运直尺或卷尺的替代，必须搬运更加庞大的单独的高度测量设备。这与本发明已经被开发的背景相悖。
发明内容
本发明的目的是克服、或至少改善上面提到的现有技术中的一个或多个缺陷。根据本发明的第一个方面，提供了一种勘察装置，包括光源，被配置为沿着光轴发射光以用于至少距离测量；以及高度测量模块，被配置为操纵从光源发射的光的路径以测量勘察装置在表面之上的高度，其中高度测量模块包括延伸构件,延伸构件上具有或集成有光学构件,延伸构件被配置为以预定角度延伸至光轴或能够以预定角度延伸至光轴，从而将光学构件定位在光轴处以操纵光的路径朝向表面，其中预定角度不平行于光轴。优选地，勘察装置包括望远镜，望远镜具有壳体，光源位于壳体内，并且高度测量模块位于壳体的上部。优选地，高度测量模块与壳体的上部形成为一体。
可替换地，高度测量模块可释放地附接至壳体的上部。优选地，延伸构件能够在储存状态与延伸状态之间移动，在延伸状态下，延伸构件相对于光轴以预定角度延伸并且光学构件被定位于光轴处。优选地，在储存状态下，延伸构件被接纳于高度测量模块的壳体的槽内。优选地，高度测量模块包括引导构件，引导构件能够沿着槽移动以在储存状态与延伸状态之间引导延伸构件。优选地，延伸构件的后部可枢转地附接至引导构件，使得延伸构件能够从储存状态下的定向枢转至延伸状态下的预定角度，反之亦然。优选地，高度测量模块还包括支撑构件，支撑构件从高度测量模块的壳体的端部突起并邻近槽的开口并位于槽的开口下方，支撑构件包括倾斜表面，倾斜表面适于延伸构 件在延伸状态下置放，从而相对于光轴以预定角度支撑延伸构件。优选地，支撑构件还包括位于倾斜表面上的定位构件，定位构件用于将延伸构件保持到位。延伸构件可具有多级滑动机构，从而延伸构件的长度在储存状态下能够被缩短且在延伸状态下能够被加长。高度测量模块还可包括弹簧释放机构，弹簧释放机构用于使槽内的延伸构件从储存状态弹射至延伸状态。优选地，高度测量模块包括可拆卸构件和基座构件，可拆卸构件包括延伸构件，可拆卸构件和基座构件彼此可释放地附接。优选地，可拆卸构件还包括支撑构件，延伸构件以预定角度从支撑构件整体地延伸，并且支撑构件和/或基座构件包括附接装置，附接装置用于在基座构件上将支撑构件可释放地保持到位。优选地，预定角度约为45°。优选地，光学构件是反射构件。优选地，光学构件包括中部和外部，并且中部是镜子，外部是漫射器。根据本发明的第二个方面，提供了一种高度测量模块，用于附接至勘察装置以测量勘察装置在表面之上的高度，勘察装置包括被配置为沿着光轴发射光以用于至少距离测量的光源，高度测量模块包括延伸构件，延伸构件上具有或集成有光学构件，延伸构件被配置为以预定角度延伸至光轴或能够以预定角度延伸至光轴，从而将光学构件定位在光轴处以操纵光的路径朝向表面，其中预定角度不平行于光轴。
通过下面记载的描述，仅通过实施例并结合附图，本发明的实施方式将得到更好的理解，并对本领域技术人员来说将显而易见，在附图中图IA至IF描绘了根据本发明的实施方式的示例性勘察装置的各种视图；图2是描绘了示例性勘察装置的各种内部组件的示意图；图3A和3B描绘了根据本发明的实施方式的光学构件；图4A至4C描绘了根据本发明的第一个实施方式的高度测量模块的各种立体视图；图5A至5C描绘了根据本发明的第二个实施方式的高度测量模块的各种立体视图；图6A和6B描绘了根据本发明的第三个实施方式的处于延伸和储存状态的高度测量模块的侧面剖视图；图6C描绘了根据第三个实施方式的高度测量模块的分解图；图6D和6E描绘了根据第三个实施方式的处于延伸和储存状态的高度测量模块的侧视图；以及图6F描绘了根据第三个实施方式的处于储存状态的高度测量模块的正视图。
具体实施例方式图IA至IF示出根据本发明的实施方式的具有高度测量能力的示例性勘察装置
10。例如，勘察装置10可以是全站仪或经纬仪。勘察装置10可操作为以本领域技术人员已知的方式进行距离和/或角度勘察测量。因此，为了简洁和清楚，文中将不再描述勘察装置10的组件工作以使距离和/或角度勘察测量成为可能的方法。将在文中详细描述根据本发明的实施方式的用于使高度测量能力成为可能的勘察装置10的组件。图2描绘了示出勘察装置10的示例性内部组件的示意图。勘察装置10包括光源12，用于沿光轴14发射光；光电检测器16，用于接收反射光并向控制器18发送信号；控制器18，处理信号以确定与目标(发射的光从目标反射)之间的距离；存储器模块20，用于储存数据/信息(例如，代表被确定的距离的数据和任何用户输入的数据)和用于控制器18的软件/指令。例如，光源12可以是本领域中已知的适于进行勘查测量的激光或红外光源。存储器模块20可包括非易失性存储器诸如只读存储器(ROM)和/或易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)。控制器18可以是处理器。勘查装置10还可包括供用户输入命令并与勘查装置10通信的用户接口 22 (诸如键盘)、以及用于向用户显示各种信息(例如，被确定的距离和勘查装置10的状态/模式)的显示器24。对本领域技术人员显而易见的是，其它组件可增加至勘查装置10以提供本领域已知的其它功能。如图IB (未按比例绘制)所示，勘查装置10具有基座30，基座30被配置为可安装在位于表面(通常为地面)34之上的支架32 (例如三脚架)上。基座30可相对于支架32绕竖直轴线33旋转。在每个位置处，安装在地面34(诸如地面34上的位于勘查装置10的中心正下方的参考点35，又称为铅垂点)之上的勘查装置10的高度(H)常常不同。因此，在进行勘查测量时，需要确定勘查装置10在其被放置的地面34之上的高度(H)。如前面在背景技术中所描述的那样，通常，勘查装置的高度由工作人员使用测量设备诸如卷尺或直尺手动确定。在读取测量设备所指示的高度之后，测量到的高度值被手动输入勘查装置。然而，与这种手动高度测量相关的问题在于，这种测量易出现人为错误。例如，高度读取可能未精确进行并且精度取决于进行测量的人员的注意程度。高度测量中的稍微不精确就可能显著影响勘察测量精度。此外，这种手动高度测量麻烦且耗时。为了克服对手动高度测量的需要，示例性勘察装置10集成有高度测量能力。示例性勘察装置10包括光源12，光源12被配置为沿光轴14发射光以用于至少距离测量。例如，为了测量勘察装置10与目标(未示出)之间的距离，光从光源12朝着目标发射并且从目标反射的光被勘察装置10内的光电检测器16接收。控制器18随后以本领域技术人员已知的方式(例如，使用调制或相位测量技术)自动处理从光电检测器16输出的信号，从而确定勘察装置10与目标之间的距离。在该实施方式中，勘察装置10还包括高度测量模块36，高度测量模块36用于操纵或弯曲从光源12发射的光的路径以测量勘察装置10在地面34(优选表面34上的参考点35诸如铅垂点)之上的高度(H)。高度测量模块36包括延伸构件38，延伸构件38上具有或集成有光学构件40，延伸构件38被配置为以预定角度42 (非平行)延伸至光轴14或能够以预定角度42 (非平行)延伸至光轴14以将光学构件40定位在光轴14处以操纵光的路径朝向地面34。如图IA至ID所示，勘察装置10包括主体37和由主体37绕水平轴线41可旋转地支撑的望远镜39。例如，主体37可具有两个侧壁，这两个侧壁用于在其间支撑望远镜39。望远镜39具有壳体43，壳体43内设置有光源12和光电检测器16。望远镜39在其前侧具有透镜45，由光源12发射的光和待由光电检测器16接收的反射光均穿过该透镜。在如图IB所示的优选实施方式中，延伸构件38被配置为相对于光轴14延伸的预 定角度42约为45°。在该预定角度下，从光源12沿光轴14发射的光将入射在光学构件40上并由光学构件40操纵(S卩，由光学构件40反射)约90°，从而向下传播至表面34。在一个实施方式中，在该预定角度下，为了使光传播至表面34上的参考点35，使望远镜39绕水平轴线41旋转以使由光学构件40操纵的光到达表面34上的参考点35。图IE和IF示出一个示例，其中望远镜39旋转约2. 5°以使由光学构件40操纵的光到达表面34上的参考点35。图IF是图IE的放大图。对本领域技术人员显而易见的是，旋转度不限于2. 5°并且望远镜39可根据各种因素(诸如预定角度42的值以及勘察装置10在表面之上的高度)旋转更多或更少(例如，在0°至20°的范围内)。例如，在大于45°的预定角度42下，光可由光学构件40操纵以到达表面34上的参考点35而不需要使望远镜39从其光轴处于水平面(即，旋转度为0° )的初始位置旋转。例如，光学构件40可以是反射构件，诸如镜子。类似地，从表面34 (例如在参考点35处)反射的光将散射并入射回光学构件40上并由光学构件40操纵以通过望远镜的透镜45向着光电检测器16传播。光电检测器16检测反射光并向用于处理的控制器18输出信号以确定勘察装置10在地面34之上的高度。基于现有技术已知的三角法原则，本领域技术人员将能够理解控制器18如何确定勘察装置10的高度。因此，就此而言不需要提供详细描述。然而，根据实施例，勘察装置10的高度可以基于如下方程计算旦=90- asin ^ =b/HH=b/sin ^其中“ a ”是望远镜39从其初始位置(在该处，其光轴14是水平的)旋转的角度(即，光轴41与水平面之间的角度)；“b”是光学构件40与地面34上的参考点35之间的测量距离；以及“H”是勘察装置10在参考点35之上的确定高度。如现有技术中已知，当望远镜39绕水平轴线41旋转时，角度“ a ”由勘察装置10自动记录或跟踪。距离“b”由勘察装置10基于由光电检测器16接收的反射光例如使用现有技术已知的调制或相位测量技术计算。例如，参照图1F，总距离(“a”和“b”)将由勘察装置10基于反射光测量。由于“a”(“a”是光源12与光学构件40之间的距离)是已知恒定的，故距离“b”可通过将所测量的总距离减去常数“a”来计算。一旦确定勘察装置10的高度，则代表勘察装置10的所确定高度的高度数据/信息就能够被储存在存储器模块20中并且能够通过控制器18访问以用于各种目的，诸如在进行距离勘察测量时。因此，高度测量模块36消除了对人工使用例如测量设备诸如卷尺或直尺手动测量高度的需要。此外，如稍后显而易见的是，高度测量模块36能够有利地快速且容易地部署以操纵来自从光源12的光的路径朝向地面34诸如参考点35。勘察装置10集成有高度测量和距离勘察测量能力，而不需要组装/拆卸用于高度测量的单独的高度测量设备和拆除/重新组装用于勘察测量的单独的勘察装置。另一个优点在于，勘察装置10中的同一个光源12既被用作距离测量又被用作高度测量。因此，用于实施高度测量能力的附加组件被最小化。 本发明具有公认的问题，即反射光可能无法到达光电二极管16，因为反射光可能被通常位于望远镜39内的中部处的光源12阻挡。为了解决这一问题，根据本发明的实施方式，光学构件40包括内部或中部48和外部或外周部50，如图3A和3B所示。中部48是反射构件，诸如镜子。在一个实施方式中，中间部48被配置为具有与入射于其上的来自光源12的射入光束基本相同的截面。外部50是漫射器，诸如具有朝向光电检测器16的适当选择的漫射分布的全息术漫射器或具有朝向光电检测器16的合适漫射角度的衍射光栅漫射器。优选地，中部48具有圆形截面以匹配来自光源12的射入光束的截面。外部50可具有圆形或矩形截面。在一个实施方式中，勘察装置10被制造为具有高度测量模块36。在另一个实施方式中，现有勘察装置被重新配置或修改为结合高度测量模块36以将从望远镜39中的光源12发射的光操纵或弯曲至地面34，优选参考点35处。对本领域技术人员显而易见的是，可创造软件或可将用于计算勘察测量的现有软件修改为以前面描述的方式(例如，基于前面描述的方程)计算勘察装置10的高度。优选地，高度测量模块36安装在望远镜壳体43的上部54处并位于望远镜的透镜45之上且邻近望远镜的透镜45。通过这种配置，高度测量模块36的延伸构件38能够以预定角度42延伸(优选约45° )至光轴14以将光学构件40定位在光轴14处以操纵光的路径朝向地面34，优选参考点35处。由于高度测量模块36联接至望远镜壳体43，故当望远镜39绕水平轴线41旋转时，高度测量模块36将与望远镜壳体43 —起旋转，例如，如图IE和IF所示。因此，即使当望远镜39旋转时，延伸构件38相对于光轴14延伸的角度也将有利地保持恒定为预定角度42。高度测量模块36可永久地形成(例如，集成地)于望远镜壳体43的上部54处或作为单独的模块可拆卸地附接至望远镜壳体43的上部54。虽然为最优选的，但对本领域技术人员显而易见的是，预定角度42不限于45°并且可以是其它角度(诸如位于40°至50°的范围内并且更优选地位于43°至47°的范围内)，只要来自光源12的光能够被反射至地面34，优选参考点35处，且不被勘察装置10的或支架32任何部分遮挡，无论望远镜39是否绕水平轴线41旋转。
现在将根据本发明的实施方式仅通过实施例描述三种具体类型的高度测量模块36。然而，本领域技术人员应理解，本发明不限于稍后详细描述的这三种具体类型的高度测量模块36并且其它类型的和各种修改也位于本发明的范围内，只要它们包括延伸构件，该延伸构件以预定角度(非平行)延伸或能够以预定角度(非平行)延伸至光轴以将光学构件定位在光轴处以操纵光的路径朝向设置有勘察装置的地面34，优选参考点35处。图4A至4B描绘了根据本发明的第一个实施方式的示例性高度测量模块36a。高度测量模块36a包括延伸构件38a，延伸构件38a上具有或集成有光学构件40a，延伸构件38a被配置为能够以预定角度42a (非平行)延伸至光轴14a以将光学构件40a定位在光轴14a处以操纵光的路径朝向表面34，优选朝向表面上的参考点35诸如铅垂点处。类似地，延伸构件38a被配置为相对于光轴14a延伸的预定角度42a约为45°。然而，对本领域技术人员显而易见的是，预定角度42a不限于45°并且能够位于前面所说明的其它角度。在储存状态与延伸状态之间，延伸构件38a可移动或可缩回。高度测量模块36a包括壳体43a,壳体43a具有基本水平的槽56,槽56用于在延伸构件38a处于如图4B所不的 储存状态时接纳并储存延伸构件38a。在延伸状态下，延伸构件38a以预定角度42a延伸至光轴14a以将光学构件40a定位在光轴14a处以操纵光的路径朝向表面34。优选地，高度测量模块36a的壳体43a与勘查装置10的望远镜壳体43的上部54集成在一起。可替换地，高度测量模块36a的壳体43a和勘查装置10的望远镜壳体43的上部54被配置为彼此可释放地联接。对于后一种情况，望远镜壳体43的上部54的表面和高度测量模块36a的基座均可具有基本平坦的表面，这些表面被配置为彼此可释放地联接以确保高度测量模块36a处于基本水平的定向。高度测量模块36a的槽56在壳体43a的端部60处具有开口 58，开口 58用于在其中接纳延伸构件38a。优选地，当延伸构件38a被接纳于壳体43a中时,壳体43a以基本水平的定向支撑延伸构件38a。高度测量模块36a还包括支撑构件62，支撑构件62从壳体43a的端部60突起并邻近开口 58并位于开口 58下方，从而以预定角度42a支撑延伸构件38a。支撑构件62包括倾斜表面65,延伸构件38a在延伸状态下置放于倾斜表面65上,倾斜表面65用于控制延伸构件38a相对于光轴14a延伸的角度(例如，在预定角度42a下)。在一个实施方式中，延伸构件38a具有多级滑动机构，使得延伸构件38a长度在储存状态下能够被缩短并且在延伸状态下能够被加长。例如，延伸构件38a可包括可滑动主体64a和储存槽66。可滑动主体64a上具有光学构件40a并且可接纳在储存槽66中并且能够从储存槽66延伸。延伸构件38a在其后部68处(例如，储存槽66的后部68)可枢转地附接至壳体43a内的引导构件(未示出)。引导构件能够在壳体43a的槽56内运动以在储存状态与延伸状态之间引导延伸构件38a。通过这种配置，延伸构件38a能够从储存状态下的水平位置(相对于光轴14a)枢转至延伸状态下的预定角度42a，反之亦然。延伸构件38a能够通过人工使用手指而在储存状态与延伸状态之间移动。例如，在储存状态中，人们可轻易地使用它们的手指在开口 58处将延伸构件38a拉出壳体43a的槽56。为了方便使用，延伸构件38a的端部70可具有突起72，突起72适于通过人们的手指拉动以将延伸构件38a抽出槽56。一旦被抽出，延伸构件38a就能够置放于支撑构件62上，从而相对于光轴14a以预定角度42a自动地布置/保持延伸构件38a。在一个实施方式中，支撑构件62包括位于倾斜表面65上的定位构件74,定位构件74用于在延伸状态中将延伸构件38a保持或锁定到位。例如，定位构件74可包括用于通过磁力将延伸构件38a保持到位的磁性构件。对本领域技术人员显而易见的是，可以使用其他类型的定位构件将对象固定到位。当不使用延伸构件38a时,通过推动延伸构件38a的端部70返回壳体43a的槽56内，能够方便地推回延伸构件38a。图5A至5C描绘了根据本发明的第二个实施方式的示例性高度测量模块36b。与第一个实施方式类似，高度测量模块36b包括延伸构件38b，延伸构件38b上具有或集成有光学构件40b，延伸构件38b被配置为以预定角度42b (非平行)延伸至光轴14b以将光学构件40b定位在光轴14b处以操纵光的路径朝向表面34，优选朝向表面上的参考点35诸如铅垂点处。类似地，延伸构件38b被配置为相对于光轴14b延伸的预定角度42b约为45°。然而，对本领域技术人员显而易见的是，预定角度42b不限于45°并且能够位于前面所说明的其它角度。 根据第二个实施方式的高度测量模块36b与根据第一个实施方式的高度测量模块36a之间的主要区别在于，作为能够在位于壳体43a内部移动于储存状态与延伸状态之间的延伸构件38a的替代，提供了可拆卸构件76，可拆卸构件76包括延伸构件38b并可释放地附接至基座构件78。基座构件78可整体地形成于望远镜壳体43的上部54处或可释放地附接至望远镜壳体43的上部54。可拆卸构件76包括支撑构件80，延伸构件38b从支撑构件80以预定角度42b整体地延伸。支撑构件80可释放地附接至基座构件78。具体地，支撑构件80和/或基座构件78包括附接装置82，附接装置82用于在基座构件78上将支撑构件80可释放地保持/固定到位。仅通过实施例，支撑构件80上的附接装置可以是一个或多个磁体82并且基座构件78上的附接装置可对应于一个或多个金属板82 (优选为钢)，反之亦然。因此，可拆卸构件76可通过磁力安装在基座构件78上。对本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于使用磁力，并且可以使用各种其它类型的附接件。当可拆卸构件76安装在基座构件78上时，可拆卸构件76被配置为使支撑构件80以预定角度42b支撑延伸构件38a以将光学构件40b定位于光轴14b处。在一个实施方式中，为了确保定位的可重复性(即，可拆卸构件76能够以该位置和定向重复地安装在基座构件78上)，使用运动学支撑机构(未示出)安装该可拆卸设备。例如，运动学支撑机构可包括位于支撑构件80上的底面84上的突起以及位于基座构件78的顶面86上相应凹槽，反之亦然。这些突起被配置为与相应凹槽配合，从而当可拆卸构件76安装在基座构件78上时，突起和凹槽用于将可拆卸构件76引导至基座构件78上的相同位置，从而确保定位的可重复性。当高度测量完成时，可从基座构件78上移除可拆卸构件76，从而不再将来自光源
12的光朝向地面弯曲并允许勘察装置10进行勘察距离和/或角度测量。图6A至6F描绘了根据本发明的第三个实施方式的示例性高度测量模块36c。第三个实施方式的高度测量模块36c与第一个实施方式的高度测量模块36a基本相同，有所不同的是，第三个实施方式的高度测量模块36c包括弹簧释放机构90，作为需要人为拉出延伸构件38a的替代，当被按压时，弹簧释放机构90用于使延伸构件38c弹射出高度构件模块壳体43c。图6A示出当延伸构件38c处于延伸状态时的高度测量模块36c的侧面剖视图，图6B示出当延伸构件38c处于储存状态时的高度测量模块36c的侧面剖视图。图6C是示出高度测量模块36c的各种示例性组件的分解图。如图6A所示，高度测量模块36c包括延伸构件38c,延伸构件38c上具有或集成有光学构件40c，延伸构件38c被配置为能够以预定角度42c (非平行)延伸至光轴14c以将光学构件40c定位在光轴14c处以操纵光的路径朝向表面34,优选朝向表面上的参考点35诸如铅垂点处。类似地，延伸构件38c被配置为相对于光轴14c延伸的预定角度42c约为45°。然而，对本领域技术人员显而易见的是，预定角度42c不限于45°并且能够位于前面所说明的其它角度。延伸构件38c具有多级滑动机构，使得延伸构件38c的长度在储存于壳体43c中时能够被缩短。例如，延伸构件38c可包括可滑动主体64c和储存槽66c。可滑动主体64c上具有光学构件40c并且可接纳在储存槽66c中并且能够从储存槽66c延伸。延伸构件38c在其后部68c (例如，储存槽66c的后部68c)处可枢转地附接至壳体43c内的引导构件92。引导构件92能够在壳体43c的槽56c内运动以在储存状态与延伸状态之间引导延伸构件38c。通过这种配置，延伸构件38c能够从储存状态下的水平位置(相对于光轴14c) 枢转至延伸状态下的预定角度42c，反之亦然。弹簧释放机构90包括一个或多个第一弹簧94和一个或多个第二弹簧96。第一弹簧94位于槽56c内并且位于槽56c的后端98与引导构件92的后端100之间。第二弹簧96位于储存槽66c内并位于储存槽66c的后端102与可滑动主体64c的后端104之间。当延伸构件38c处于储存状态时，第一弹簧94和第二弹簧96分别被引导构件92和可滑动主体64c压缩。闩锁或止动器106被设置为将延伸构件38c保持或限制在储存状态。闩锁106被配置为当向内压迫延伸构件时(即，沿“A”所指代的方向)，闩锁106将解锁从而允许第一和第二弹簧94、96扩展，从而分别将引导构件92和可滑动主体64c弹出槽56c。由于槽开口 58c的附近和下方存在支撑构件62c，并且延伸构件38c可枢转地附接至引导构件92，故一旦被弹出槽56c，延伸构件38c就将置放于支撑构件62c的倾斜表面65c上并相对于光轴14c以预定角度42延伸。在一个实施方式中，支撑构件62c包括位于其倾斜表面65c上的定位构件74c，定位构件74c用于使延伸构件38c在延伸状态下保持或锁定到位。例如，定位构件74c可以是用于通过磁力将延伸构件38c保持到位的磁性构件。对于本领域技术人员显而易见的是，其它类型的定位构件也可用于将对象固定到位。当不使用延伸构件38c时，通过将延伸构件38c的端部70c推回壳体43c的槽56c内，延伸构件38c能够被方便地推回。当延伸构件38c被推回时，第一弹簧96和第二弹簧98将被压缩，直至R锁106卡合到位，从而将延伸构件保持在储存状态下。在图6C至6F所示的实施方式中，高度测量模块36c还包括锁定构件110以将高度测量模块36c锁定和固定至勘察装置10的主体框架以使高度测量模块相对于光轴14c保持在基本水平的位置。文中根据本发明的实施方式所述的具有高度测量能力的勘察装置10具有以下优点中的一个或多个I.高效率一勘察装置10的激光测量系统(包括光源12)可操作为不仅用于距离测量，还用于其高度测量。因此，能够废除手动高度测量过程。2.高度测量解决分辨率和精度一激光测量比使用直尺和卷尺的手动测量具有更高的测量分辨率和精度。3.快速测量一高度测量模块的延伸构件可在需要高度测量时方便地拉出并在储存时推回。因此，能够在短时间内完成高度测量过程。4.便于使用一因为高度测量模块被集成至勘察装置中，故在高度测量和勘察测量之间无需组装和拆卸。5.轻量且适于户外使用一高度测量模块以增加最少组件的方式集成至勘察装置中。因此，勘察装置是一体化且轻量的(例如，不需要搬运用于高度测量和勘察测量的单独设备)，这对于户外勘察操作来说是理想的。6.有效的反射设备一由于光源通常位于勘察装置的望远镜的中部，故朝向光学系统的中心的反射光无法到达光电检测器。在一个实施方式中，光学构件被设计有衍射光栅以将反射光衍射至光电检测器。 7.可靠且紧凑的机械设计一上面具有光学构件的延伸构件在高度测量期间被移走并且在高度测量完成时被移回。此外，存在用于定位和锁定延伸构件的定位构件，从而能够实现光学构件在光轴处的定位的一致性和精确性。延伸构件具有多级滑动机构，使得当储存于壳体中时延伸构件的长度能够被缩短。8.便于制造且成本低一仅传统勘察装置的壳体(具体地，望远镜的壳体)需要被修改以结合高度测量模块。用于进行距离/角度测量的传统软件能够方便地修改为通过高度测量模块基于反射光进行高度测量。勘察装置的其它组件与传统勘察装置保持相同。因此，增加的制造成本很低。本领域技术人员应理解，对文中所述的本发明进行的修改和变化显然不背离本发明的范围。对本领域技术人员来说，这些变化和修改将被认为落入文中陈述的本发明的较宽范围内。
权利要求
1.一种勘察装置，包括 光源，被配置为沿着光轴发射光以用于至少距离测量；以及 高度测量模块，被配置为操纵从所述光源发射的光的路径以测量所述勘察装置在表面之上的高度， 其中所述高度测量模块包括延伸构件，所述延伸构件上具有或集成有光学构件，所述延伸构件被配置为以预定角度延伸至所述光轴或能够以预定角度延伸至所述光轴，从而将所述光学构件定位在所述光轴处以操纵所述光的路径朝向所述表面，其中所述预定角度不平行于所述光轴。
2.根据权利要求I所述的勘察装置，其中所述勘察装置包括望远镜，所述望远镜具有壳体，所述光源位于所述壳体内，并且所述高度测量模块位于所述壳体的上部。
3.根据权利要求2所述的勘察装置，其中所述高度测量模块与所述壳体的上部形成为一体。
4.根据权利要求2所述的勘察装置，其中所述高度测量模块可释放地附接至所述壳体的上部。
5.根据权利要求I所述的勘察装置，其中所述延伸构件能够在储存状态与延伸状态之间移动，在所述延伸状态下，所述延伸构件相对于所述光轴以所述预定角度延伸并且所述光学构件被定位于所述光轴处。
6.根据权利要求5所述的勘察装置，其中在所述储存状态下，所述延伸构件被接纳于所述高度测量模块的壳体的槽内。
7.根据权利要求6所述的勘察装置，其中所述高度测量模块包括引导构件，所述引导构件能够沿着所述槽移动以在所述储存状态与所述延伸状态之间引导所述延伸构件。
8.根据权利要求7所述的勘察装置，其中所述延伸构件的后部可枢转地附接至所述引导构件，使得所述延伸构件能够从所述储存状态下的定向枢转至所述延伸状态下的所述预定角度，反之亦然。
9.根据权利要求6所述的勘察装置，其中所述高度测量模块还包括支撑构件，所述支撑构件从所述高度测量模块的壳体的端部突起并邻近所述槽的开口并位于所述槽的开口下方，所述支撑构件包括倾斜表面，所述倾斜表面适于所述延伸构件在所述延伸状态下置放，从而相对于所述光轴以所述预定角度支撑所述延伸构件。
10.根据权利要求9所述的勘察装置，其中所述支撑构件还包括位于所述倾斜表面上的定位构件，所述定位构件用于将所述延伸构件保持到位。
11.根据权利要求6所述的勘察装置，其中所述延伸构件具有多级滑动机构，从而所述延伸构件的长度在所述储存状态下能够被缩短且在所述延伸状态下能够被加长。
12.根据权利要求6所述的勘察装置，其中所述高度测量模块还包括弹簧释放机构，所述弹簧释放机构用于使所述槽内的所述延伸构件从所述储存状态弹射至所述延伸状态。
13.根据权利要求I所述的勘察装置，其中所述高度测量模块包括可拆卸构件和基座构件，所述可拆卸构件包括延伸构件，所述可拆卸构件和所述基座构件彼此可释放地附接。
14.根据权利要求13所述的勘察装置，其中所述可拆卸构件还包括支撑构件，所述延伸构件以预定角度从所述支撑构件整体地延伸，并且所述支撑构件和/或所述基座构件包括附接装置，所述附接装置用于在所述基座构件上将所述支撑构件可释放地保持到位。
15.根据权利要求I所述的勘察装置，其中所述预定角度约为45°。
16.根据权利要求I所述的勘察装置，其中所述光学构件是反射构件。
17.根据权利要求16所述的勘察装置，其中所述光学构件包括中部和外部，并且所述中部是镜子，所述外部是漫射器。
18.一种高度测量模块，用于附接至勘察装置以测量所述勘察装置在表面之上的高度，所述勘察装置包括被配置为沿着光轴发射光以用于至少距离测量的光源，所述高度测量模块包括 延伸构件，所述延伸构件上具有或集成有光学构件，所述延伸构件被配置为以预定角度延伸至所述光轴或能够以预定角度延伸至所述光轴，从而将所述光学构件定位在所述光轴处以操纵所述光的路径朝向所述表面，其中所述预定角度不平行于所述光轴。
全文摘要
提供了一种勘察装置，其包括光源，被配置为沿着光轴发射光以用于至少距离测量；以及高度测量模块，被配置为操纵从光源发射的光的路径以测量勘察装置在表面之上的高度，其中高度测量模块包括延伸构件，延伸构件上具有或集成有光学构件，延伸构件被配置为以预定角度延伸至光轴或能够以预定角度延伸至光轴，从而将光学构件定位在光轴处以操纵光的路径朝向表面，其中预定角度不平行于光轴。
文档编号G01C15/00GK102967298SQ201210311088
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月28日 优先权日2011年8月29日
发明者近重清, 方仲平, 陈惠仁 申请人:新加坡科技研究局, 光学测量仪器服务私人有限公司