专利名称：具有铅垂点自动搜寻功能的建筑测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于在建筑的建造和/或扩建过程(尤其是内部装修)中测量和标记空间点的建筑测量仪和根据权利要求9的利用这样的建筑测量仪搜寻铅垂点的相应方法以及根据权利要求15的前序部分的提供、控制并实施本发明方法的计算机程序产品。
背景技术：
大量技术设备和方法已知被用于在建筑建造和扩建过程中测量和标记空间点。为了尤其在空地上完成复杂的勘测任务，如从同类型的现有技术中所知道的那样，很多年前就使用了大地测量总站或经纬仪。这样的仪器从技术上讲原则上也适用于完成例如在建筑内部装修时的铅垂点搜寻功能。但是，它们是在技术上相对复杂且成本高昂的仪器，其操作使用通常对于未经过测量技术领域专业训练的使用者例如在建筑内部装修领域工作的工匠来说也很繁琐复杂。因为这些缘故，采用了用于测量开放空间或封闭空间如建筑内房间的不平表面或平坦表面的设备和方法，其中采用了与经纬仪相连的测距仪，但如FR 2 630 539所提出的那样，该测距仪看上去不太适用于能以简单方式执行的空间内部测量。为了确定铅垂点并相关地测量和标记建筑空间中的点，在许多情况下还在使用传统的测锤(Senklot)。对此，测锤的上点必须能被使用者实体接触到，这在高大空间(例如在高大的大厅或教堂空间)的情况下可能难以做到，甚至实际上无法做到。为了支持借助测锤的传统铅垂点测定或作为使用测锤的替代，还知道了依靠发射激光束并且接收来自作为铅垂点而设置的空间点的反射，而采用测量仪器。例如，这样的仪器是如此设计和实施的，即在使激光源到达期望位置后，以基本上自对中方式发出铅垂激光，因而，刚好在铅垂方向上位于该预定位置之上或之下的空间点被激光束照示和/或标记。DE 196 48 6 公开一种方法和一种设备，其借助激光测距仪进行表面测量，包括激光发射器和激光接收器。该激光测距仪安装在三脚架上。该设备还包括用于调整取向和距离测量的倾斜回转装置、望远镜以及电子分析单元，该电子分析单元用于将角度数据和距离数据测定以及数据传输至计算机。为了测量空间，该仪器定位在该空间内的中心位置上，所有要测定的空间和/或表面角落点可从该中心位置起被激光瞄准并照射。根据DE 196 48 626的披露内容，待测空间点此时被单独瞄准，在距离较远的情况下利用望远镜的观察辅助。例如与扫描相似的多个空间点的自动顺序测量在DE 196 48 6 中未被披露。 尤其是，该文献根本没有说明关于铅垂点搜寻的可能方式。类似的设备和相关测量方法在DE 195 43 299中予以披露。该公开专利申请也没有披露例如关于与扫描相似的多个空间点自动顺序测量的内容，并且尤其是没有与铅垂点搜寻可行方式相关的描述内容。另一个相似的设备和相关测量方法在DE 44 43 413、补充公开专利申请DE19545 589和要求DE 44 43 413优先权的WO 96/18083中被公开。它们描述了一种方法和一种设备，用于测量和标记在远方的线、面或至少部分封闭的空间。一个或多个相关的空间点根据各两个空间角度和相对于基准位置的距离通过万向支承的激光测距仪被测量。该激光测距仪可以围绕两个相互垂直的且配备有角度测量器的轴枢转。根据这些文献所述的一个实施例，待测空间点被人工选择并且从测量数据中依据测量和标记之间的预定相对关联来计算多个标记点，这些标记点随后通过测量标记设备被单独接近。也披露了用于实施绝对测量和标记的实施例，为此执行系统找平，这使得用于计算空间点坐标的数学模型与空间实际方向关联起来，由此，原则上也应可以在空间内作出铅垂线。但没有披露仅从一个规定的第一空间点开始自动进行铅垂点搜寻功能，同样基本没有公开例如与扫描相似的多个空间点自动顺序测量。利用相对简单的基于激光测量方式的测量仪的铅垂点搜寻保证了关于预设或补测的铅垂点的相对大的工作范围或距离范围，这还牵涉到相对高的精度。但是，根据现有技术已知的设备，需要将激光器发射点恰好安排在紧接在作为铅垂点设置的空间点的预定位置之上或之下，使激光束精确地铅垂取向。如果激光器和空间点之间的距离相对远，则其目视确认可能难以完成。另一个显著问题出现于在发射点和反射射束接收点之间的直接光学联系或目测联系被阻断时，例如由于在目标点瞄准方向上被中间物体遮挡住。为了在这样的情况下实现铅垂点测量，根据现有教导，只有使用复杂的测量系统例如总站或经纬仪是合适的，而因为上述的技术复杂性和经济成本使得这看起来几乎是不合理的，或者可以采用非常复杂的依据上述测量系统的测量方法，例如操作人员测量附加的空间支持点以及它们的空间关联性，但其前提是使用者具备在几何方面预先获得的知识，而这样的知识是未受过相关训练的使用者所不具备的并且还使得测量过程非常复杂，尤其非常费时。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的建筑测量仪，尤其用于建筑内部装修的铅垂点确定，借此能克服根据现有技术的现有不足。在此情况下，该目的尤其是提供一种简单的测量系统和在相关的计算机程序辅助下的相关测量方法，由此可以使简单的铅垂点测定和标记变得容易，即便对于未经过测量技术领域专业训练的操作人员来说。该目的通过独立权利要求的特征部分特征的实现来完成。以替代或有利的方式改进本发明的特征可以由从属权利要求以及包含
的说明书中得到。在本文中以其它方式被示出或披露的本发明的所有实施例可以相互组合，除非另有明确说明。本发明涉及用于在建筑的建造和/或扩建(尤其是内部装修)中测量和标记空间点的建筑测量仪。该系统包括底座和能绕转动轴线转动地支承于底座的上部。在该上部上设置有瞄准单元，该瞄准单元能绕枢转轴线枢转，并且该瞄准单元配备有设计用来发射激光束的激光源和激光探测器，该瞄准单元提供测距功能。根据本发明的建筑测量仪还包括分析控制单元。该系统包括第一回转驱动机构和第二回转驱动机构，第一回转驱动机构和第二回转驱动机构均能使该上部和该瞄准单元被驱动和调整取向。瞄准单元相对底座的空间取向可以通过两个角度测量器被测定。尤其是，在该仪器或该仪器的底座水平安装的情况下，该角度测量器被设计用来确定关于被瞄准的空间点的方位角和仰角。分析控制单元与激光源、激光探测器和角度测量器连接，以便将测定的距离分配给相应的取向并由此确定空间点坐标。根据本发明，该建筑测量仪具有铅垂点搜寻功能，其在被启动后至少部分自动运行。借助铅垂点搜寻功能，瞄准单元的取向借助分析控制单元的自动控制、利用第一和/或第二回转驱动机构并根据已知的规定的第一空间点被改变，以使位于目标表面上的这样一个第二空间点恰好被激光束精确接近和标记，所述第二空间点位于包含第一空间点的铅垂线上。在此情况下，尤其是位于在铅垂线周围的规定误差范围内的多个空间点也被认为位于该铅垂线上。在此情况下，铅垂方向被认为是这样的方向，它假定是竖直的或者被定义为竖直的并且在本发明功能的进展过程之中或之前相对于外部环境被确定。这通常是地球重力场矢量方向，其作为铅垂方向。该仪器相对于地球重力场矢量的当前取向可以优选通过倾斜度传感器机构来测定，该倾斜度传感器机构尤其被集成到仪器底座中，该倾斜度传感器机构的测量数据同样被传输给分析控制单元。各铅垂点的空间坐标的确定随后可以依据于此。如本领域技术人员所知道地，倾斜度传感器机构可以在此情况下被设计用来确定关于重力场(或者关于垂直于重力场取向的水平面)的在两个方向上(即关于两个轴线)的倾斜度。例如为此可以采用两个单轴倾斜度传感器或者一个双轴倾斜度传感器，例如光电水准传感器(optoelektronisch Libellensensor)、光电油罐(optoelektronisch01topf)或者光电膜盒水准仪(optoelektronisch Dosenlibelle) 0可用于确定至少关于两个轴线的倾斜度的油罐类倾斜度传感器的一个例子在申请号为EP10173726. O的欧洲专利申请中已具体描述。或者可以确定竖向(尤其是事先完成)，就是说确定被认为是竖向的铅垂方向，也可以通过测量自由悬垂的铅垂杆或测锤的两个端点来实现。不过，其本身没有与重力场矢量的取向建立关联的方向也可以被确定和假定为铅垂方向，例如垂直于假定水平延伸的屋顶面的法线。为了事先确定铅垂方向，也可以例如测量在一个假定水平的(天花板、地板)平面内的至少三个空间点，随后铅垂点空间坐标的确定以此为基础。因而在此情况下，一个假定水平取向的平面(例如屋顶)随后可以被用作铅垂方向的外部参照，即使该铅垂方向实际上略微偏离了由地球重力场限定的竖向(例如因为屋顶建造中的不精确等)。优选的是，在铅垂点搜寻功能的过程中，瞄准单元的取向是遵循一个搜寻计划自动改变的，在此测量多个空间点，直到激光束到达第二空间点。还优选的是，瞄准单元的取向按照接近第二空间点的方式被自动迭代改变，并且依次测量多个空间点，直到激光束到达第二空间点。根据本发明，一股在铅垂点搜寻功能的过程中，自动反复执行以下步骤，直到激光束到达第二空间点 测量当前瞄准的空间点， 确定铅垂线经过一个包含该当前瞄准的空间点的水平面的数学经过点，和·使瞄准单元对准所确定的经过点。
例如，在瞄准单元对准第一空间点方位角的情况下，在铅垂点搜寻功能的过程中， 瞄准单元的仰起取向被改变，在此情况下，多个空间点被连续测量，直到激光束到达第二空间点。如果瞄准单元处于偏离第一空间点方位角的方位取向时，在铅垂点搜寻功能的过程中，使瞄准单元首先自动对准第一空间点的方位角。根据本发明建筑测量仪的另一个可行实施方式，在激光束对准目标表面的情况下，在铅垂点搜寻功能的过程中，位于该目标表面上的至少三个空间点被自动测量或预定， 由这三个空间点展开的一个平面被限定。该平面与铅垂线的交点被计算，并且随后就将该交点作为第二空间点被激光束接近和标记。还有利的是，在铅垂点搜寻功能的过程中，在已经到达第二空间点之后，自动测量该第二空间点，并且由分析控制单元推导出作为第一和第二空间点之间高度差的距离，并将其提供给使用者。尤其是，瞄准单元是如此设计的，可由激光源发出的激光束作为测量标记激光束， 并且在目标表面所反射的、且被激光探测器接收的激光束部分的帮助下，至被激光束瞄准的目标表面空间点的距离可以由分析控制单元来确定。但或者，激光束也可以具有多个部分，例如也由不同光源发出的激光束部分，尤其是一部分作为标记激光束，而一部分作为测量激光束，该测量激光束以平行于或同轴于该标记激光束的方式发射。在此情况下，这些部分可以具有例如彼此不同的波长，例如标记激光束具有可见光发范围内的波长，测量激光束具有红外或近红外范围内的波长。为此，瞄准单元也可以如此设计，该激光源有两个分激光源，它们被独立设计用来发射作为在可见光波长范围内的标记激光束的激光束第一部分，或作为在近红外波长范围内的测量激光束的激光束第二部分，激光束第二部分相对于标记激光束同轴地或略微平行错开地延伸。尤其是，将数码相机集成到瞄准单元中，其光轴基本上与该瞄准单元的瞄准轴同轴对准(即，相机对准测量标记激光束发射的方向)。相机图像中在对应于瞄准轴的图像位置处加入有十字线，该相机图像尤其用于瞄准空间里的期望目标点，并且可以例如被显示在用于建筑测量仪的手持式遥控单元的显示器上(尤其作为实况视频流)。根据本发明的一个改进方案，为了支持自动铅垂点搜寻过程，借助图像处理被分析的相机图像也可以被用于确定所搜索的铅垂点。例如，借助在所拍摄的相机图像中的边缘提取，可以推断出墙面边界并且估算成像面，例如是否可能牵涉到房屋侧壁、屋顶、房屋地板或者屋顶斜坡面。利用这些假定，铅垂点搜寻过程可以得到支持和优化。例如如果要铅垂探测的初始点(即已知的第一空间点)是假定在房屋地面上的点，则针对所搜索的竖向对置的空间点(作为第二空间点)的搜寻过程可以立刻在假定的屋顶上开始进行，为此， 作为铅垂点搜寻过程的初始位置，可以使瞄准单元对准这样的空间点，该空间点在边缘图像中位于被假定为屋顶的表面上。本发明还涉及利用根据上述其中一个实施例的本发明建筑测量仪的铅垂点搜寻方法，其中，在铅垂点搜寻方法的过程中，瞄准单元的取向利用分析控制单元的自动控制、 借助第一和/或第二回转驱动机构、并依据已知的规定的第一空间点被改变，以使位于目标表面上的这样一个第二空间点恰好被激光束接近和标记，该第二空间点位于包含第一空间点的铅垂线上。
在此情况下，尤其是位于铅垂线周围的规定误差范围内的空间点应当被认为位于该铅垂线上。在从属权利要求中描述了根据本发明的铅垂点搜寻方法的其它实施例，并且以上已经作为该建筑测量仪的根据本发明的铅垂点搜寻投影功能的改进方式作了相似描述。本发明还涉及包含程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在机读载体上， 用于提供、控制和执行本发明的方法和根据上述其中一个实施例的本发明建筑测量仪的铅垂点搜寻功能。该程序优选在电子数据处理器上执行，该电子数据处理器被构成为本发明建筑测量仪的分析控制单元。
以下将仅依据附图示意所示的实施例来举例具体描述本发明建筑测量仪和本发明铅垂点搜寻方法，其中也描述了本发明的其它优点，其中图la、图Ib示出根据本发明的建筑测量仪并且示出可随之实施以测量建筑的方法；图2示出本发明的一个优选实施例；图3示出这样的情况，此时之所以难以进行铅垂点搜寻，是因为在第一空间点Ia 和第二空间点Ib之间的直接光学接触被阻断；图4示出本发明建筑测量仪的变型，其配备有特殊功能，用于检测和精确立体测量尤其在建筑空间内的边缘和/或角落；图5a、图恥和图5c示出这样的功能，该功能可以利用建筑测量仪的另一变型来实现，该变型具有或没有铅垂点搜寻功能和/或用于边缘和/或角落的探测和精确立体测量的特殊功能，以及图6a和图6b示出另一个功能，确切说是用于指明在已测定的空间点50周围的阈值半径51的功能，用于实现潜在的由使用者判断的其它空间点的坐标测量和存储，这可以利用建筑测量仪的另一个变型来实现。
具体实施例方式图Ia和Ib示出根据本发明的建筑测量仪10和能够借助该建筑测量仪10实施的建筑测量方法，确切说是确定并标记从支座4的上角处的规定第一空间点Ia至在目标表面 3上的第二空间点Ib的铅垂线。根据本发明的一个可行实施方式，附图标记2表示规定的误差范围2，位于该误差范围内的空间点被认为位于该铅垂线上。建筑测量仪10包括底座11，该底座在这个例子中以三脚架形式构成，其具有可转动地支承在底座上的上部12。可转动地支承在上部12上的瞄准单元13配备有设计用来发出激光束14的激光源和激光探测器，并由此提供测距功能。建筑测量仪10还包括为简明起见未被示出的分析控制单元，其中，同样为简明起见未被示出的第一和第二回转驱动机构能使上部12和瞄准单元13被驱动和调整取向。瞄准单元13相对于底座11的空间取向可以通过两个角度测量器来测定。该分析控制单元与激光源、激光探测器和角度测量器连接，以便将检测到的距离分配给瞄准单元13的相应取向并由此确定空间点的坐标。
尤其是，还设有一个双轴倾斜度传感器或两个单轴倾斜度传感器，其可以被用于确定底座11相对于水平面、相对于地球重力场矢量的倾斜度。一方面，由此限定出铅垂方向的外参照；另一方面，确定出底座11 (进而还有瞄准单元13和整个仪器)相对于该“外” 铅垂方向的当前取向。通常，通过附加配备找平传感器或倾斜度传感器，相对于地球重力场矢量高精度水平调整取向地安装底座11 (否则要费力地人工完成)不是必需的，而是可以由分析控制单元在计算中加以考虑(竖轴误差补偿)。根据本发明，建筑测量仪10具有铅垂点搜寻功能，该铅垂点搜寻功能在被启动后至少部分自动运行，并且在铅垂点搜寻的进程中，瞄准单元13的取向在借助分析控制单元的自动控制下利用第一和/或第二回转驱动机构并依据已知的规定的第一空间点Ia被自动改变，以使位于目标表面3上的第二空间点Ib恰好被激光束14接近和标记(参见图lb)。有利的是，在激光束到达第二空间点后，马上自动测量第二空间点，并且由分析控制单元推导出作为第一和第二空间点之间高度差的距离，并将其提供给使用者。图2示出本发明的一个实施例，其中，在铅垂点搜寻功能的过程中，为了确定和标记铅垂线15，从规定的第一空间点Ia开始，瞄准单元13的取向以接近待标记的空间点 Ib (图2未示出)的方式被自动迭代改变；在此，沿着激光束的轨迹16，空间点lc、Id、Ie和 If被依次测量，直到激光束14到达第二空间点lb。图3示出了这样一种状况，其中，从规定的第一空间点Ia至目标表面3’的铅垂点搜寻利用传统简单的建筑测量仪而不利用总站或经纬仪几乎无法完成，这是因为在空间点 Ia和第二空间点Ib之间的直接光学接触被桌子5阻挡。也会出现这样一种相似情况，S卩，从毛坯楼的一个楼层的空间点至下个楼层的铅垂线可以说像穿透中间的天花板那样被确定，但是，(例如穿过开放的楼梯间或电梯井)保证了从本发明的建筑测量仪至两个空间点(即要搜寻其铅垂点的初始点和在另一楼层中待搜寻的铅垂点)的光学接触。根据本发明，于是可以按照跟随激光束14轨迹16的方式来确定和标记第二空间点lb，或许在规定的误差范围2内。图4示出根据本发明的建筑测量仪的另一个方面，该建筑测量仪配备有特殊功能，用于探测和精确立体测量尤其是建筑空间内的边缘和/或角落。作为上述的铅垂点搜寻功能的补充或替代，根据图4的建筑测量仪可以具有该功能。根据图4的建筑测量仪本身未被画出并且它的位置30在图4的左侧部分中被示意示出，该建筑测量仪具有用于探测和精确测量边缘和/或角落的特殊功能，该建筑测量仪一般以对应于在先的图la、图lb、图 2和图3的方式来实施，例如包括以三脚架形式实施的底座，在底座上以可转动方式支承着上部。瞄准单元可转动地支承在上部上，该瞄准单元配备有设计用于发射激光束的激光源和激光探测器，并由此提供测距功能。该建筑测量仪还包括分析控制单元和能使上部和瞄准单元被驱动和调整取向的回转驱动机构。瞄准单元关于底座的空间取向可以通过角度测量器被测定。分析控制单元与激光源、激光探测器和角度测量器连接，以便将测定的距离分配给瞄准单元的相应取向并由此确定空间点的坐标。在此情况下，图4示出从建筑测量仪的设立点30测量具有拐角的墙壁20a、20b、 20c、20d的情况。按照建筑测量仪的传统扫描功能，首先限定扫描初始位置和扫描方向，预先确定先后待测的空间点之间的固定距离，随后启动该仪器，以便沿着预定的轮廓(Profil)来自动测量彼此按规定距离分开布置的空间点的极坐标。根据这种具有固定扫描间歇的传统扫描功能，瞄准单元可能会把激光束先瞄准空间点21，随后是空间点22，接着是在拐角墙壁的墙壁部20a的延伸方向上的假想空间点23。 这样，在测量过程中可能就遗漏了角落点25。借助用于边缘和/或角落的探测和精确立体测量的特殊功能，被顺序测量的空间点的位置被自动分析是否不规则，这种不规则例如是待测墙壁部20a、20b、20c、20d相对于瞄准单元的方向变化。如果确定了这样的不规则，则自动启动算法来综合预算/预定并测量在被测空间点之间和附近的中间点，针对所述中间点已经确定了上述类型的不规则(参见图如)。利用这种不需要图像拍摄和图像处理的功能，能允许操作者自动测量包含空间点21、22、23、24和角落点25,26的墙壁20a、20b、20c、20d的轮廓。可选的是，可以允许该附加功能被关停，从而操作者能忽视所确定的不规则，继续按照传统扫描功能扫描至下个扫描点。根据现有技术，上述这些按照预编程方式自动进行的功能只能人工完成，并且例如利用了总站或昂贵地配备有复杂软件的扫描仪，其中，例如总站在激光测距信号被分解时发出错误信息。用于建筑测量仪的这种功能现在如上所述地允许没有像测量专家那样受到训练的使用者利用这样的仪器执行简单的立体测量，该仪器操作简单，不复杂并且非常适用于建筑业，例如由建筑师、厨房装配工、楼梯间建筑工人和建筑内部装修的泥瓦工使用。图fe-图5c示出这样的功能，它可利用建筑测量仪的另一变型来实施，该变型如上所述地配备有或没有铅垂点搜寻功能和/或用于边缘和/或角落的探测和精确立体测量的特殊功能，其中，作为前提条件，该建筑测量仪配备有(数码)宽景相机 (tlberblickskamera)。与用于凸现结构边缘的下述图像处理功能一起，即使对于未经专业训练的操作者来说，也可以进行图像细节的简单可视化和识别，例如该图像具有低对比度或者是在阴暗环境中或光强微弱的情况下拍摄的。图fe示出用宽景相机拍摄的图像，该图像具有弱对比度。十字线被显示或者说 “叠置”到图像中并且旨在指明作为目标的待测空间点。因为弱对比度和/或不够强的照明光亮条件，瞄准单元精确瞄准所需要的成像空间细节无法辨识或者只能很困难地加以辨识。当启动本发明的特殊图像处理功能来凸现结构边缘时，来自呈彩色照相机或黑白照相机形式的宽景相机的图像数据被转换为黑白数据，其中按照连续灰阶的平滑的强度过渡被抑制。具有高亮度或低亮度的图像目标以黑或白来显示，没有位于其间的灰色级，其中根据图恥和5c，可以在表现不同图像亮度的彼此互补的黑白显示或白黑显示之间做出选择。可选的是，根据该图像处理功能，可设定阈值，用于要转换为加强对比的黑白图像的原图像的图像目标亮度，从该阈值起进行转换为黑白。于是，可以附加地根据当前处理要求针对不同图像目标产生对比度。此外，利用该图像处理功能所产生的这种显示也可以容易地实施用于建筑制图的自动生成。该功能允许细节例如边缘易于在测量时被识别，这些细节利用总站的常规望远镜
1或者从相机在不利拍摄条件下拍摄的真实图像中很难精确识别。在利用望远镜进行测量的情况下，如果照明光强度弱，则与用人眼观察相比，望远镜视界的有限直径和有限的光加强可能性在此产生有限的作用。尤其是，当采用该图像处理功能时，无需特殊的目标照明或超常规的测量。图6a和6b示出另一种功能，确切说是用于指明在已测定的空间点50周围的阈值半径51的功能，用于测量和存储潜在的由使用者判断的其它空间点的坐标，这可以如上所述地利用建筑测量仪的另一个变型来实现。该功能例如应对以下提出的任务，S卩，使用者想要将一条线连至空间点例如已经事先测定的在相互成一个角度的墙壁部之间的角落点。通过阈值半径功能产生具有要由使用者限定的阈值半径51 (见图6b)的假想球 52 (见图6a)，向使用者指明是否(重新)被瞄准的空间点位于测量点的阈值半径51内，该测量点已经被事先测定并且根据其坐标被存储起来。作为阈值球的替代，阈值半径也可以通过限定(例如通过测量)与一个空间点 (尤其是角落点)相邻的另外两个空间点来实现，它们限定出包含空间点50的假想圆柱体， 其纵轴线例如相对于一道墙壁平行地或正交地取向。阈值半径功能赋予使用者这样的替代手段，S卩，保持原有测量点的测量值，用新测量点的测量值取代它们，或者存储用于这两种测量点的测量值。显然，这些仅示意示出的附图表示可能有的实施例。不同的解决方案也可以相互组合并且也能与现有技术方法组合。
权利要求
1.一种用于在建筑的建造和/或扩建尤其是内部装修过程中测量并标记空间点的建筑测量仪(10)，所述建筑测量仪包括 底座(11)； 上部(12)，其以能绕转动轴线转动的方式支承在所述底座(11)上； 瞄准单元(13)，其以能绕枢转轴线转动的方式支承在所述上部(1 上并提供测距功能，所述瞄准单元具有设计用来发射激光束(14)的激光源并具有激光探测器；以及 分析控制单元；其中， 第一回转驱动机构和第二回转驱动机构能够使所述上部(1 和所述瞄准单元(13) 被驱动和调整取向， 所述瞄准单元的相对于所述底座(11)的空间取向能够通过两个角度测量器来测定，以及 所述分析控制单元与所述激光源、所述激光探测器和所述角度测量器连接，以便将测得的距离分配给对应的取向，由此确定空间点的坐标，其特征在于，所述建筑测量仪(10)具有在被启动使用后至少部分自动运行的铅垂点搜寻功能，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，通过所述分析控制单元的自动控制、借助所述第一回转驱动机构和/或所述第二回转驱动机构、并根据已知的规定的第一空间点(Ia)来改变所述瞄准单元(1 的取向，恰好使得位于目标表面(3、3’)上的这样一个第二空间点(Ib) 被所述激光束(14)逼近和标记，所述第二空间点位于包含所述第一空间点(Ia)的铅垂线 (15)上，尤其是位于在所述铅垂线(15)周围限定的误差范围(2)内的空间点也被认为位于所述铅垂线(15)上。
2.根据权利要求1所述的建筑测量仪(10)，其中，所述瞄准单元(1 的取向是遵循一个搜寻计划自动改变的，在此测量多个空间点(lc、ld、le、lf)，直到所述激光束(14)到达所述第二空间点(Ib)，尤其是在所述铅垂点搜寻功能的过程中，所述瞄准单元(1 的取向按照逼近所述第二空间点(Ib)的方式被自动迭代地改变，并且在此连续测量多个空间点(lc、ld、le、lf)， 直到所述激光束(14)到达所述第二空间点(lb)。
3.根据权利要求1或2所述的建筑测量仪(10)，其中，在所述铅垂点搜寻功能的过程中自动反复进行以下步骤，直到所述激光束(14)到达所述第二空间点 测量当前瞄准的空间点(Ia)， 确定所述铅垂线(15)经过包含所述当前瞄准的空间点(Ib)的水平面(3、3’ )的数学经过点，以及 使所述瞄准单元(1 对准所确定的经过点。
4.根据权利要求1至3之一所述的建筑测量仪(10)，其中，在所述瞄准单元(1 对准所述第一空间点(Ia)的方位角的情况下，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，所述瞄准单元 (13)的仰起取向被改变，并且在此连续测量多个空间点(lc、ld、le、lf)，直到所述激光束到达所述第二空间点(lb)。
5.根据权利要求1至4之一所述的建筑测量仪(10)，其中，对于所述瞄准单元(13)所在的方位取向偏离于所述第一空间点(Ia)的方位角的情况，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，首先使所述瞄准单元(1 自动对准所述第一空间点(Ia)的方位角。
6.根据权利要求1或2所述的建筑测量仪(10)，其中，在所述激光束(14)对准所述目标表面(3、3’ )的情况下，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，自动测量或预定位于所述目标表面(3、3’ )上的至少三个空间点，限定出由这三个空间点展开的平面，并且计算出所述平面与所述铅垂线(15)的交点，所述交点作为第一空间点被所述激光束(14)逼近和标记。
7.根据权利要求1至6之一所述的建筑测量仪(10)，其中， 在所述铅垂点搜寻功能的过程中，在到达所述第二空间点后，自动测量所述第二空间点，并且通过所述分析控制单元推导出作为所述第一空间点和所述第二空间点之间高度差的距离，并将所述距离提供给使用者，和/或 所述瞄准单元(1 是如此设计的，□能够由所述激光源发出的所述激光束(14)充当测量标记激光束，或者□所述激光源具有两个分激光源，所述两个分激光源被设计成分别用于发射激光束 (14)的第一部分，其作为在可见光波长范围的标记激光束；以及，激光束(14)的第二部分， 其与所述标记激光束同轴或略微平行错开延伸，并且作为在近红外波长范围内的测量激光束，而且，在所述激光束(14)的被所述目标表面(3、3’)反射、且被所述激光探测器接收的部分的帮助下，通过所述分析控制单元能够确定至所述目标表面(3、3’)的被所述激光束 (14)瞄准的空间点的距离。
8.根据权利要求1至7之一所述的建筑测量仪(10)，其中，与被认定为竖直的铅垂方向相关的外参照能够由以下产生 倾斜度传感器机构，其被设计用于确定关于两个轴线的、相对于地球重力场矢量的倾斜度，并且用于将其测量数据发送给所述分析控制单元，尤其是所述倾斜度传感器机构被集成到所述底座(11)中，和/或 预测量处于已知的外部取向的参照物，尤其是自由悬垂的铅垂杆或测锤的两个端点， 或者预测量假定水平取向的参考平面，并且由所述分析控制单元由此推导出外部的铅垂方向。
9.一种借助用于在建筑的建造和/或扩建尤其是内部装修过程中测量和标记空间点的建筑测量仪(10)的铅垂点搜寻方法，所述建筑测量仪包括 底座(11)； 上部(12)，其以能绕转动轴线转动的方式支承在所述底座(11)上； 瞄准单元(13)，其以能绕枢转轴线转动的方式支承在所述上部(1 上并提供测距功能，所述瞄准单元具有设计用来发射激光束(14)的激光源并具有激光探测器；以及 分析控制单元；其中， 第一回转驱动机构和第二回转驱动机构能够使所述上部(1 和所述瞄准单元(13) 被驱动和调整取向， 所述瞄准单元的相对于所述底座(11)的空间取向能够通过两个角度测量器来测定，以及 所述分析控制单元与所述激光源、所述激光探测器和所述角度测量器连接，以便将测得的距离分配给对应的取向，由此确定空间点的坐标，其中，在所述铅垂点搜寻方法中，通过所述分析控制单元的自动控制、借助所述第一转动驱动机构和/或所述第二转动驱动机构、并根据已知的规定的第一空间点(Ia)来改变所述瞄准单元(1 的取向，恰好使得位于目标表面(3、3’ )上的这样一个第二空间点(Ib)被所述激光束(14)逼近和标记，所述第二空间点位于包含所述第一空间点(Ia)的铅垂线(15) 上，尤其是位于在所述铅垂线(15)周围限定的误差范围O)内的空间点也被认为位于所述铅垂线(15)上。
10.根据权利要求9所述的铅垂点搜寻方法，其中，在所述铅垂点搜寻功能的过程中， 所述瞄准单元(1 的取向是遵循一个搜寻计划自动改变的，在此测量多个空间点，直到所述激光束(14)到达所述第二空间点(Ib)，尤其是在所述铅垂点搜寻功能的过程中，所述瞄准单元(1 的取向按照逼近所述第二空间点(Ib)的方式被自动迭代改变，并且在此连续测量多个空间点，直到所述激光束 (14)到达所述第二空间点(Ib)0
11.根据权利要求9或10所述的铅垂点搜寻方法，其中，在所述铅垂点搜寻功能的过程中自动反复进行以下步骤，直到所述激光束(14)到达所述第二空间点(Ib) 测量当前瞄准的空间点， 确定所述铅垂线(1 经过包含所述当前瞄准的空间点的水平面的数学经过点，以及 使所述瞄准单元(1 对准所确定的经过点。
12.根据权利要求9至11之一所述的铅垂点搜寻方法，其中，在所述瞄准单元(13)对准所述第一空间点(Ia)的方位角的情况下，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，所述瞄准单元(1 的仰起取向被改变，并且在此连续测量多个空间点，直到所述激光束(14)到达所述第二空间点(Ib)0
13.根据权利要求9至12之一所述的铅垂点搜寻方法，其中，对于所述瞄准单元(13) 所在的方位取向偏离于所述第一空间点(Ia)的方位角的情况，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，首先使所述瞄准单元(1 自动对准所述第一空间点(Ia)的方位角。
14.根据权利要求9或10所述的铅垂点搜寻方法，其中，在所述激光束(14)对准所述目标表面(3、3’ )的情况下，在所述铅垂点搜寻功能的过程中，自动测量或预定位于所述目标表面(3、3’ )上的至少三个空间点，限定出由这三个空间点展开的平面，并且计算出所述平面与所述铅垂线(15)的交点，所述交点作为第一空间点被所述激光束(14)逼近和标记。
15.一种计算机程序产品，其包括程序代码并存储在机读载体上，尤其是当所述程序在电子数据处理器上执行时，所述计算机程序产品用于提供、控制和执行根据权利要求9至 14之一所述的铅垂点搜寻方法，所述电子数据处理器被实施为根据权利要求1至8之一所述的建筑测量仪(10)的分析控制单元。
全文摘要
本发明涉及一种建筑测量仪以及利用其的铅垂点搜寻方法，该建筑测量仪包括底座、上部、具有激光源和激光探测器的瞄准单元和分析控制单元。第一和第二转动驱动机构能使上部和瞄准单元被驱动和调整取向，瞄准单元的相对于底座的空间取向可通过两个角度测量器测定，并且能够利用分析控制单元确定空间点的坐标。根据本发明，建筑测量仪具有在被启动后至少部分自动运行的铅垂点搜寻功能，在铅垂点搜寻功能的过程中，通过分析控制单元的自动控制、借助第一和/或第二转动驱动机构、并根据已知的规定的第一空间点来改变瞄准单元的取向，使得位于目标表面上的这样一个第二空间点恰好被激光束接近和标记，该第二空间点位于包含第一空间点的铅垂线上。
文档编号G01C15/00GK102564405SQ20111037831
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者F·施罗德, 克里斯蒂安·肖尔 申请人:莱卡地球系统公开股份有限公司