专利名称：使用室内全球定位系统的三维测量系统和重新标度方法
技术领域：
本发明涉及一种使用IGPS (室内全球定位系统)的三维测量系统，并 且更具体地涉及一种通过消除两个位置之间距离测量误差来获得精确的距 离测量的系统和方法。
背景技术：
图1显示了一种使用IGPS的先前技术的三维测量系统的配置图。参看 图1，使用IGPS的三维测量系统包括标度尺10、矢量尺20、多个光学发射 器30a和30b、以及接收器40。
接收器40被安装到矢量尺20上，矢量尺20的一端是尖锐的，以便在 测量过程中垂直接触标度尺10。接收器40接收来自至少三个光学发射器 30a和30b辐射的电波和激光束。这时，通过在两个已知位置之间移动接收 器40进行测量。在这个三维测量系统中，位置的测量坐标被转换成两个位 置之间的距离，因此测量出这两个位置之间的距离。
在上述的使用IGPS的三维测量系统中，当矢量尺20在标度尺10上指 示一点时，工作人员需要用他/她的手直接指示这个点。但是，对于工作人 员很难精确地指示这个点。因此，这点的测量值可能每次进行测量时都有 变化。另外，这个问题引起的误差会导致累计误差，因此，当测量两点之 间的距离时，测量的距离可能会大于实际距离。
发明内容
为了解决上述难题提出了本发明。本发明的目的在于提供一种通过消 除两个位置之间距离测量误差来获得两个位置之间精确距离的系统和方 法。
根据本发明的一方面，提供了一种使用室内全球定位系统的三维测量 系统，包括上面带有线性标度的重新标度尺；用于测量绝对长度的线性 编码器，所述线性编码器在所述绝对长度之内在所述重新标度尺上移动；辐射扇形射束的多个光学发射器；和一端被安装到所述线性编码器上的矢 量尺，所述矢量尺具有接收器以探测从所述光学发射器辐射的扇形射束， 所述矢量尺通过使用所述接收器获得所述矢量尺移动的两点之间的坐标， 并且由所述坐标测得相对长度。所述绝对长度与所述相对长度之间的比率 被用于重新标度将要测量的两个位置之间的实际距离。
根据本发明的另一方面，提供一种用于使用IGPS的三维测量系统的重 新标度方法，所述重新标度方法包括测量矢量尺在具有线性标度的重新
标度尺上移动的两点之间的相对长度，所述矢量尺被固定到线性编码器上，
所述线性编码器在所述重新标度尺上被移动；测量其上固定有所述矢量尺 的所述线性编码器在所述重新标度尺上移动的两点之间的绝对长度；计算 所述相对长度与所述绝对长度之间的比率；以及使用所述比率重新标度将 要测量的两个位置之间的实际距离。
根据本发明，即使对重新标度尺上由矢量尺指示的点反复进行测量， 本方法与工作人员直接指出此点的现有技术方法相比更加精确。因此，即 使测量比被测量距离长的位置之间的距离，也不可能有累积误差。
图1是显示使用IGPS的现有技术的三维测量系统的配置图； 图2是显示根据本发明接收器接收由光学发射器生成的激光束的情况 的方案视图3是显示根据本发明使用IGPS的三维测量系统的配置图；和 图4是显示在根据本发明使用IGPS的三维测量系统中执行的重新标度 方法的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述本发明。
图2是显示根据本发明接收器接收由光学发射器生成的激光束的情况 的方案视图。
大体上，GPS (全球定位系统)使用三个或更多的GPS卫星分辨和确认 对应于GPS接收器位置的三维坐标。这个概念也可以应用到室内，这就是 室内全球定位系统(IGPS)的代表。使用发射器作为GPS卫星和接收器作为GPS接收器，IGPS可以探测接收器的位置作为三维坐标。
参照图2，光学发射器100辐射两个旋转扇形射束120和130。旋转 扇形射束120和130可以是激光扇形射束或者其他光学射束。接收器110 接收到由光学发射器100辐射的扇形射束120和130，以获得到光学发射器 100的相对位置或它的三维坐标。这时，由于扇形射束120和130相互偏移 预定的角度，可以测出接收扇形射束120和130的接收器110的高度。
图3是显示根据本发明使用IGPS的三维测量系统的配置图。参照图3, 本发明的使用IGPS的三维测量系统包括重新标度尺200、线性编码器300、 矢量尺400、多个光学发射器500a和500b、和接收器600。
重新标度尺200上面有线性标度，通过线性标度可以知道重新标度尺 200上两点之间的长度。线性编码器300可以在重新标度尺200上沿着重新 标度尺200延伸的方向往复移动，因此可以高精度地测量出精确的长度。 例如，线性编码器300的测量精度在0.01mm以内。另外，由于矢量尺400 的下端被固定在线性编码器300上，当线性编码器300移动时，矢量尺400 可以一起移动。
此外，光学发射器500a和500b辐射激光扇形射束。虽然图3中只显 示了两个光学发射器500a和500b，但优选地是提供至少三个光学发射器。
可能是一个或多个的接收器600被安装在矢量尺400的上端，以探测 光学发射器500a和500b辐射的激光扇形射束，从而产生与其当前位置对 应的三维坐标。根据本发明，当矢量尺400在重新标度尺200上从一点移 动到另一点时，接收器600产生与各个点对应的三维坐标，矢量尺400通 过自身的计算将三维坐标转换成一维坐标，从而获得矢量尺在重新标度尺 上移动的两点之间的相对长度。同时，也有可能获得被接合在矢量尺400 上的线性编码器300在重新标度尺200上移动的两点之间的绝对长度。从 而，通过使用相对长度与绝对长度之间的比率重新标度实际距离，可以精 确地获得两点之间的实际距离。
图4是显示根据本发明在使用IGPS的三维测量系统中进行重新标度方 法的流程图。将参考图4详述使用IGPS的重新标度方法。
首先，当矢量尺移动到相应位置时，产生了将要测量的两个位置的三 维坐标；三维坐标随后被转换成一维坐标以计算两个位置之间的实际距离 (SIOO)。随后，线性编码器300在重新标度尺200上从一点移动到另一点，以 通过固定在线性编码器300上且与其接合的矢量尺400上的接收器600测 量这两点的三维坐标。然后，测量的三维坐标被转换成长度值，因此获得 矢量尺400在重新标度尺200上移动的两点之间的相对长度。同时，通过 线性编码器300测得线性编码器300在重新标度尺200上移动的两点之间 的绝对长度(S200)。
接着，计算通过矢量尺400测得的重新标度尺200的相对长度与通过 线性编码器300测得的重新标度尺200的绝对长度之间的比率(S300)。
计算的比率用于重新标度在S100中通过矢量尺测得的两位置之间的实 际距离，这样就可以获得两位置之间的精确实际距离(S400)。
在这里，要注意在获得两个位置之间的实际距离中可能产生的误差取 决于线性编码器300的测量精度。
现在通过以下实例将会详细描述使用IGPS的重新标度方法。在要测量 在测量空间中的两个位置"a"与"b"之间的实际距离的情况下，假定通 过矢量尺获得的两个位置"a"与"b"之间的实际距离是2200mm。在测量 两位置"a"与"b"之间的实际距离之前使用重新标度尺预先进行重新标 度程序。就是说要精确调整测量空间中的测量刻度，从而设置测量基准。 如果通过在重新标度尺上移动安装到线性编码器上的矢量尺获得的相对长 度是1000mm，且通过线性编码器获得的绝对长度是11.00mm，则测量误差等 于lOOram。因此，可以认为测量的距离比两个位置之间的实际距离多10%的 比率。为了补偿使用重新标度程序产生的测量误差，这个10%的比率被应用 到两位置"a"与"b"之间的实际距离上，即2200mm，所以，实际距离要 被重新标度为2000mm。
尽管通过附图结合实施例描述了使用IGPS的三维测量系统与重新标度 方法，但是应该注意实施例不是限制性的而是说明性的。对于本领域技术 人员很明显可以在不脱离本发明的真正意图和范围的情况下作出各种修改 和变体。
权利要求
1、一种使用室内全球定位系统的三维测量系统，包括上面带有线性标度的重新标度尺；用于测量绝对长度的线性编码器，所述线性编码器在所述绝对长度之内在所述重新标度尺上移动；辐射扇形射束的多个光学发射器；和一端被安装到所述线性编码器上的矢量尺，所述矢量尺具有接收器以探测从所述光学发射器辐射的扇形射束，所述矢量尺通过使用所述接收器获得所述矢量尺移动的两点之间的坐标，并且由所述坐标测得相对长度；其中，所述绝对长度与所述相对长度之间的比率被用于重新标度将要测量的两个位置之间的实际距离。
2、 一种用于使用IGPS的三维测量系统的重新标度方法，所述重新标 度方法包括测量矢量尺在具有线性标度的重新标度尺上移动的两点之间的相对长 度，所述矢量尺被固定到线性编码器上，所述线性编码器在所述重新标度 尺上被移动；测量其上固定有所述矢量尺的所述线性编码器在所述重新标度尺上移 动的两点之间的绝对长度；计算所述相对长度与所述绝对长度之间的比率；以及 使用所述比率重新标度将要测量的两个位置之间的实际距离。
全文摘要
一种使用室内全球定位系统的三维测量系统包括上面带有线性标度的重新标度尺；用于测量绝对长度的线性编码器，所述线性编码器在所述绝对长度之内在所述重新标度尺上移动；辐射扇形射束的多个光学发射器；和一端被安装到所述线性编码器上的矢量尺，所述矢量尺具有接收器以探测从所述光学发射器辐射的扇形射束，所述矢量尺通过使用所述接收器获得所述矢量尺移动的两点之间的坐标，并且由所述坐标测得相对长度。所述绝对长度与所述相对长度之间的比率被用于重新标度将要测量的两个位置之间的实际距离。
文档编号G01C3/00GK101517358SQ200780035895
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月21日 优先权日2006年9月26日
发明者宋世焕, 朴永俊, 朴镇亨, 郑圣烨, 金圣汉, 金在勋 申请人:三星重工业株式会社