专利名称：包括旋转激光器和激光接收器的建筑激光系统及方法
包括旋转激光器和激光接收器的建筑激光系统及方法本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、包括旋转激光器和激光接收器的建筑激光系统，涉及分别根据权利要求11和12的前序部分的、用于这种系统的旋转激光器和激光接收器，并涉及根据权利要求13的前序部分的、用于确定激光接收器相对于由旋转激光束限定的基准表面的位置的方法。已知的是，在(例如建筑物的)建筑工地处使用建筑激光器(还称作旋转激光器)，以限定表面(举例来说，如墙壁、地板或天花板)上的基准点和基准线，具体来说，在内部装修工作的情况下，如安装管线和电力线路或窗户、定位家具、悬挂图片等。具体来说，使用了旋转激光器，其中，由激光器单元发射的(可见光或红外波长范围内的)激光束经由旋转偏转棱镜的偏转而生成基准表面，于是通过所述基准表面提供了精确的高度基准。如果在这种情况下发射了可见光谱内的激光束，并且如果在这种情况下该旋转激光束照射到表面(例如建筑物的墙壁、地板或天花板)，则基准线在那里可见，作为用于进一步测量的基础。为将根据激光表面指定的基准高度精确地发送到例如墙壁上，已知能够手持的激光接收器，其可以非常准确地确定和指示相对于基准表面的位置。现有技术已知的能够手持并在这种情况下可用于确定相对于基准表面的位置的激光接收器具有包括多个光敏元件的激光束检测器，所述激光束检测器被设计用于在激光束照射到该激光束检测器时生成输出信号。详细地说，在这种情况下，该激光束检测器被设计成，使得另外可以导出激光束在激光束检测器上的照射位置，针对该目的，光敏元件(在该装置的竖直操作位置下考虑)可以沿垂直对准的传感器线串在一起。另外，通常地，用于基于激光束检测器的输出来确定激光接收器相对于由旋转激光束限定的基准高度的位置的估计单元，以及用于指示所确定的位置，具体来说，被设计用于指示激光接收器是否精确地与基准表面一致的指示器(例如，可视显示器)被集成到激光接收器装置中。在这种情况下，该位置例如可以基于多个输出信号的比率(举例来说，如激光束检测器表面上的被激光束照明的该区域的中点)来确定。特别是在通过旋转激光束在墙壁上成像的线仅靠眼睛难于辨别或者不够精确时，可以使用这种能够手持的激光接收器。这例如是这样的情况，例如，当旋转激光器与墙壁之间存在相对较大的距离时(例如，由于激光束的发散性[_>成像线变得太宽]或者低光功率[->成像线变得过于弱可见]，具体来说，其出于眼睛安全理由而这样设置)或者当使用处于不可见光波长范围的激光时。在这种情况下，这种类型的激光接收器接着能够寻找激光束，并且指示和读取由旋转激光束限定的激光平面(或基准高度)并且将高度信息发送到墙壁上。例如，可以按由激光接收器来指示的方式，在该墙壁上的基准高度处施加对应标记(如铅笔线)。为此，对用户而言，激光接收器例如在垂直方向按搜索方式上下移动，最终达到指示器指示了与基准表面一致的位置。通过示例的方式，所提供的指示器可以是可视显示器，其(例如通过发光箭头或不同颜色的LED)显示激光接收器的所定义的零点(例如，检测器表面的表面中点):°精确地位于所述基准表面的水平处，
°位于所述基准表面上方，或者°位于所述基准表面下面。这种激光接收器的示例在文献EP2 199 739A1和US4240208中进行了公开。为了向用户提供由激光接收器确定和指示的基准高度的简单发送，可以按限定的零点的水平，在激光接收器的外壳上设置高度标记(例如，外壳上横向设置槽口或印记线)。如在EP2 199 739A1中所述，激光接收器本身还可以具有激光扇发射器(laserfan emitter)，使得按由旋转激光束限定并且在接收器部分上检测到的激光平面的水平横向发射水平激光扇。从而，放大和/或转发了由旋转激光束限定的高度信息。这使得能够例如在墙壁上生成锐利且清晰的基准线，即使旋转激光器本身在远处甚或位于另一房间。US7394527公开了一种包括激光发射器和激光接收器的系统，其中，希望确定激光接收器与激光发射器之间的距离。为此，提出了按旋转方式发射两个相互平行的激光束，并且根据这两个激光束的直接连续接收的激光脉冲的旋转速度和时间偏差来确定该距离。与此类似的是，假设在接收器部分上存在彼此平行的多个检测器带偏差(具有彼此相对检测器带的精确获知的平行偏差)，另选的是，还可以按旋转方式发射单个激光束，在该情况下，接着，根据相应接收器带连续接收到的激光脉冲的时间偏差，来确定接收器与激光发射器之间的距离。US5953108公开了一种包括旋转激光器和激光接收器的系统，其中，如果没有向激光接收器传送消息，则激光束按第一速度旋转，而按与第一旋转速度不同的第二速度旋转，以便由此传送有关旋转激光器的状况状态的预定消息(例如，“电池电量不足”)。然而，在所有前述系统中，有可能发生的是，当在建筑工地使用一个以上旋转激光器时，激光接收器接收并识别到与实际上所希望的旋转激光器不同的旋转激光器所发射的激光束。因此，存在这样的风险，即，激光接收器指示了不正确的基准高度，该不正确的基准高度将被发送到墙壁上，结果，最终甚至可能错误地执行整个建筑项目(举例来说，如按预定房间高度来安装窗户)。另外还已知这样的激光接收器，其被精确地设计用于具有特定特性的旋转激光器并且与其相协调，并且只有当生成激光平面的旋转激光器满足特定要求，才反应并最终指示该激光平面的高度，例如，在旋转激光器的固定旋转速度落在预定范围内的情况下，在激光束的波长落在特定波长范围内的情况下，或者在所接收的激光束以限定调制方案调制的情况下。然而，即使原则上确保该装置在建筑工地上相对简单且明确指配，使用包括旋转激光器和激光接收器的装置组合(然而，其没有在硬件方面设计和彼此相协调)由此也成为不可能的。通过示例的方式，US6052181公开了一种包括旋转激光器和激光接收器的系统，其中，旋转激光器发射的激光束被幅度调制，并且包含经调制的标识数据流和其它用户数据。该激光接收器在所接收的激光束照射到它上之后立即对其解调，并且具有特定检测器，该检测器用于读出调制数据，并由此用于标识或指示高度水平。现有技术在这种已经预先彼此精确地相协调的装置组合的情况下出现的主要问题在于更换接收器或旋转激光器时的低灵活性，并且还在于与可兼容组件的低模块性或低组合性。另一问题是，针对特定条件(例如，建筑工地现场)的短期反应的可能性较差。因此，本发明的一个目的是减小或消除所提到的问题。一个具体目的是提供一种装置组合或其单个组件，其中，该单个组件(即，激光接收器和旋转激光器)还可以按简单方式与另一类似同属单个组件进行组合和扩展，并且其中，仍然使得可以在使用单个组件期间彼此之间可靠标识这些单个组件。具体来说，在此要注意的是使得可以在使用所述装置前不久，以用户友好的方式简单地彼此相互调和这些装置(即，达到该装置组合的明确协调)，而这不必迫使两个相互作用装置的不同组件按预定方式并且按使得模块性不可能的方式(例如，有关波长，或利用发射器侧的激光源的和/或接收器侧的激光束检测器的对应硬件设计的、激光束的调制方式)，在硬件方面彼此相协调。因此，从一般观点来看，需要一种包括旋转激光器和激光接收器的改进的建筑激光系统，其中，采用更灵活且不太复杂方式的、可短期适于外部条件的激光接收器能够可靠且鲁棒地识别由旋转激光器生成的激光平面，即使假设存在例如由安装在建筑工地的另一些旋转激光器生成的可接收分布激光束或多个可接收基准表面。另一目的是，提供一种用于可靠且鲁棒地确定激光接收器的相对于希望的基准表面的位置的对应方法，即使假设存在例如由安装在建筑工地的另一些旋转激光器生成的可接收分布激光束或多个可接收基准表面也是如此。这些目的通过实现独立权利要求书的特征化特征来实现。按另选或有利方式开发本发明的特征可以根据相关专利权利要求书来得到。本发明的建筑激光系统至少包括:旋转激光器，该旋转激光器具有激光器单元和可旋转偏转装置，并且该旋转激光器用于发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了基准表面；和激光接收器，该激光接收器用于确定相对于所述基准表面的位置。在这种情况下，所述激光接收器具有激光束检测器，该激光束检测器被设计用于在所述激光束照射到该激光束检测器上时生成输出信号。另外，还存在估计单元，该估计单元用于确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，并且还存在指示器，该指示器用于指示所确定的位置，具体来说，被设计用于指示所述激光接收器是否精确地与所述基准表面一致。在这种情况下，本发明依靠按这样的方式设计且彼此可协调的旋转激光器和激光接收器来打破现有技术，即，可以根据可在激光接收器部分(具体来说，从进一步生成的基准表面)上接收的一组光束，将所生成基准表面清晰地标识为该基准表面。详细地说，这通过以下来实现:至少在所述激光接收器的方向上，通过所述旋转激光束的一系列旋转来生成已知发射模式(pattern)从而改变所述旋转激光束的发射，并且基于所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时的每一种情况所生成的输出信号序列来标识所述基准表面，该序列对应于所述已知发射模式。从结构的观点来看(就旋转激光器而言)，针对该目的，提供了一种用于旋转激光器的激光器单元的控制器，该控制器按这样的方式来设计，即，通过按在行耦合至所述偏转装置的旋转时长的方式改变所述激光束的发射，通过一系列多个旋转来生成已知发射模式。在这种情况下，所述控制器可以被有利地集成到所述旋转激光器(即，所述旋转激光器装置)中。所述基准表面借助于所述估计单元(具体来说，被集成到所述激光接收器中)，基于由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时，在每种情况所生成的输出信号序列来标识，其中，与所述已知发射模式相对应的标准例如根据所述输出信号序列来标识。在这种情况下，由所述旋转激光器发射的旋转激光束按激光脉冲的形式，只有很短时间入射在所述激光接收器的激光传感器上，以使输出信号被生成为与激光束的入射相对应的电输出。因为该电输出形成了与所述激光束入射在所述接收器上的模式相同的模式，所以这些模式可以被进一步处理，就是说，其可以被检测并且与存储的模式相比较。如果两个模式彼此相同，则所述激光接收器确定所述激光脉冲源自所指配的旋转激光器，并且允许执行进一步的方法步骤。因此，所述旋转激光束按取决于所述偏转装置的旋转时长的照射节奏照射所述激光接收器。有利的是，所述控制器因而可以按这样的方式改变所述激光束的发射，即，作为所述已知发射模式，在所述旋转激光束每第η次照射到所述激光接收器时的所述照射节奏的情况下，由所述激光束检测器生成输出信号，该信号不同于在所述照射节奏的情况下所生成的其余输出信号。具体来说，在这种情况下，所述估计单元被设计用于将所生成的输出信号序列与所述已知发射模式所指示的比较标准进行比较，具体来说，其中，所述比较标准(其对应于所述已知发射模式)已经预先存储在所述估计单元中，由此，所述旋转激光器和所述激光接收器彼此相协调。然而，还有这样的情况，即，可以预先存储对应于不同发射模式的、用于比较标准的多个方案，并且根据探寻的基准表面(或者由于对应旋转激光器提供的希望基准高度)，可以提供用户部分上的、用于与所探寻基准表面的发射模式相对应的对应比较标准的选择功能，以使用户可以预先输入并选择接着希望借助于所述激光接收器寻找或指示什么基准表面或基准高度(相对于什么旋转激光器)。为了实现上述效果，即，在所述照射节奏的情况下，接收器侧生成的每第η个输出信号不同于在该照射节奏的情况下生成的其余输出信号，所述控制器可以具体地按这样的方式来设计，即，作为所述已知发射模式，在每第η转，针对一转的时长的所述激光束以位于限定标准光功率范围之外的光功率发射或者根本不发射(即，以零光功率发射)，其中，η可以被选择成3与10之间的整数。因此，换句话说，所述旋转激光器可以被设计成，用均匀发射的激光脉冲序列(其中，至少一个激光脉冲被改变(例如，每第η个))，沿所述激光接收器的方向形成由所述旋转激光器发射的旋转激光束的发射模式。针对每第η转时，所述激光束以位于所述标准光功率范围之外的光功率发射的情况，在每第η转时，所述激光束可以有利地以显著低于所述标准光功率范围的光功率来发射。而且，在这种情况下，所述控制器可以按这样的方式来设计，S卩，在除每第η转时以外的其它转时(即，针对这些其它转的时长)，所述激光束以位于所述标准光功率范围内的光功率来发射，具体来说，其中，在所述其它转时，所述激光束以恒定光功率作为标准光功率来发射。按在所述旋转激光器部分上对所述旋转激光束的发射进行上述控制的方式，在所述激光接收器部分上，所述评估单元现在可以根据以下事实识别并标识所述基准表面(并且针对该目的，被编程地设计用于基于以下方面来标识):在所述输出信号序列中，每第η个输出信号的幅度不同于其它输出信号的幅度，或者每第η个输出信号无法呈现在所述输出信号序列中(后者适用于这样的情况，即，在每第η转所述激光束根本不发射(即，以零光功率发射)，或者至少不按可借助于所述激光束检测器测量的方式来发射)。通过示例的方式，所述旋转激光束还可以以可见光范围内的至少一个第一波长和不可见光范围(例如，红外光)的一个第二波长来发射，其中，本发明特有的对发射的控制和发射模式的生成仅涉及不可见光范围内的、激光束的第二部分发射。由此可以实现的是，所述旋转激光束的沿墙壁行进的投影点(尽管发射和发射模式生成会改变)仍均一地保持人眼可见而不会中断。尽管如此，在激光接收器部分上，根据本发明，可以通过估算在第二不可见光波长范围内的激光束分量照射时所生成的输出信号序列，来确保明确标识由按可变方式发射的所述旋转激光束所生成的基准表面。换句话说，由此，所述旋转激光器可以被设计成，借助于均一发射的激光脉冲序列(其中，至少一个激光脉冲被改变，具体来说，其强度被改变)，沿所述激光接收器的方向形成由所述旋转激光器发射的所述旋转激光束的发射模式。通过改变激光脉冲，容易生成多个可以明确辨别的模式，使得能够将相应模式简单指配给特定旋转激光器。而且，所述旋转激光器可以被设计成，完全抑制所述至少一个改变的激光脉冲，或者以不同于其余激光脉冲的信号幅度来发射所述至少一个改变的激光脉冲。在这种情况下，能够在偏转棱镜的每第η转期间，例如通过用盖子切断或中断激光束，来完全省略某个激光脉冲。由于定制的旋转速度，η例如可以为5，就是说，可以省略每第5个脉冲，以生成明确模式。另选的是，在每第η转，还可以将该激光束的信号幅度例如缩减甚或放大25%、50%，或者75%。通过示例的方式，如果在每第三或第五转，所述旋转激光束的强度例如被减小一转或两转，则幅度对应于所述旋转激光束的强度变化的光脉冲序列还可以对应地照射在所述接收器上。就是说，基于所接收光脉冲(或者由其生成的输出信号)的可变幅度，接着，可以在接收器侧识别并标识编码发射模式。纯粹通过示例的方式，如果激光束以强度为一(归一化为标准光功率)的四个转和强度为0.25 (就是说，标准光功率的25%)的一个转的连续发射模式来发射，则该限定发射模式可以依靠这样的事实，再次按接收器侧照射的所述光脉冲序列(或由其生成的输出信号)来识别，即，在五个连续光脉冲(或输出信号)的情况下考虑，这五个光脉冲(或输出信号)中的一个脉冲的幅度显著低于其余四个光脉冲(或输出信号)的幅度。基于在接收器侧照射的所述光脉冲序列(或所生成输出信号)，由此可以通过针对所述光脉冲或输出信号的幅度(作为对应比较标准)与对应限定标准相比较，而按简单方式标识具有连续可变强度的所述已知发射模式。根据另一方面，具体来说，另外可以的是，所述偏转装置的转率可以可选地设置成每秒钟7转与20转之间的转速范围(尤其是每秒钟7转至13转)内的不同值，并且所述估计单元在这种情况下可以被设计用于还附加地基于所生成的输出信号序列内的单个输出信号之间的时间间隔，来标识所述基准表面。在这种情况下，所述输出信号形成所述激光束检测器的电输出，其根据激光束的照射而生成(并且其照射点或其照射局部区域在检测器表面上)。有利的是，所述旋转激光器由此还被设计成，通过附加地改变其偏转棱镜的旋转速度，用预定时段内的旋转激光束，沿所述激光接收器的方向发射所述模式，作为预定数量的激光脉冲。由此，即使可以通过不同旋转激光器发射相同模式，也可以通过所述旋转激光器的旋转速度的简单变化来明确地确定所述旋转激光器。而且，作为已知发射模式，作为另选或者除了所发射旋转激光束的强度的变化(随着一序列旋转而实现)以外，还可以随着作为已知发射模式的一序列旋转来改变所述旋转激光束的旋转速度。通过示例的方式，如果在每第三或第五转，旋转速度例如被增加一转或两转，则时间间隔对应于所述旋转速度的变化的光脉冲序列还可以对应地照射到所述接收器上。就是说，基于所接收的光脉冲(或由其生成的输出信号)之间的可变时间间隔，接着可以在接收器侧识别并标识编码发射模式。纯粹通过示例的方式，如果激光束以旋转速度为IOrps的三个转和旋转速度为15rps的两个转的连续发射模式来发射,则该限定发射模式可以依靠这样的事实，再次在照射在接收器侧的光脉冲序列(或由其生成的输出信号)中识另II，即，在六个连续光脉冲(或输出信号)的情况下考虑，相应相邻光脉冲(或输出信号)之间的时间间隔中的两个为10ms，这些时间间隔中的一个时间间隔为6.66ms，而两个其余时间间隔处于6.66ms与IOms之间的任何地方，总之，总计为16.66ms (根据所述激光接收器相对于所述旋转激光器的位置，或者根据所述旋转速度相应地增加和减小的角位置)。基于在接收器侧照射的光脉冲序列(或所生成输出信号)，由此可以通过针对所述光脉冲或输出信号之间的时间间隔(作为对应比较标准)与对应限定标准相比较，而按简单方式标识具有连续可变旋转速度的主发射模式。在这点上，还应提到，本发明原则上还适于包括一个以上旋转激光器和一个以上接收器的系统，假设将要应用的不同模式或它们的对应比较标准存储在该接收器或多个接收器中。因为在偏转棱镜的旋转速度为IOrps的情况下，脉冲间距处于一秒的十分之一的区域中，而脉冲时长大约为5μ S，所以随时间按不同点入射的不同旋转激光器的单个脉冲可容易辨别，而不需要使用复杂的电路布置。 有利的是，所述旋转激光器可以具有用于设置由该旋转激光器发射的特定模式的装置。同样地，所述激光接收器因而可以具有用于设置该特定模式的装置，由此，充当比较和指配装置的估计单元能够识别该特定模式并将其指配给所述旋转激光器。另外，具体来说(如下更详细说明的)，所述激光接收器还可以具有学习功能，以便学习和存储由所述旋转激光器生成的模式，作为基准模式。通过示例的方式，可以进行设置，以通过所述旋转激光器和所述激光接收器处的开关来设置不同模式。然而，还可以的是，所述旋转激光器原则上可以创建唯一单个模式，接着，所述激光接收器被设置成该单个模式。然而，还可想到的是，将所述旋转激光器的可设置或固定可用模式经由线缆或者按无线方式发送至激光接收器，所述激光接收器在使用所述装置之前学习所述模式，作为基准模式。在这种情况下，所述模式还可以按编码方式来发送。相应地设置在所述激光接收器处的模式或发送给其的模式因而对应于所存储的模式，其在所述激光接收器操作期间，与接着检测到的模式相比较。然而，设置装置还可以是其上存储有模式的存储卡，举例来说，如紧凑型闪存卡、SD卡或USE记忆棒。该存储卡可以在操作所述系统之前插入所述旋转激光器和所述激光接收器中。同样可以考虑经由线缆或者无线解决方案(如WLAN、蓝牙(bluetooth)、红外线或无线电)从所述旋转激光器向所述激光接收器发送。另外，还可以向所述旋转激光器指配一个以上的激光接收器，因为毕竟所述模式可以根据所述偏转棱镜的旋转速度和在该偏转棱镜旋转期间激光束的变化来限定。从而，可以沿360°圆环的四面八方发送同一个模式，并且任何希望数量的激光接收器可以识别这同一个模式。依靠可不同设置的旋转速率或旋转时长的附加标准，所述基准表面(在合适时候)可以相对于其它基准表面或相对于所述激光接收器接收的扰乱激光束而更加可靠地辨别，并由此可以更加鲁棒地标识。通过示例的方式，这还可以被用于增加针对所述基准表面的差异的进一步可能性。由此，在道路建筑项目的情况下，例如，可能发生的是，在现场区安装了:-第一旋转激光器,其用于按第一高度生成第一基准平面,它是地球矫直机和建筑道路所需的，-第二旋转激光器，其用于按第二高度生成第二基准平面，它是浙青滚压机和建筑道路所需的，-第三旋转激光器，其用于按第三高度生成第三基准平面，它是地球矫直机和建筑人行道所需的，-第四旋转激光器，其用于按第四高度生成第四基准平面，它是浙青滚压机和建筑人行道所需的。根据本发明，例如，安装在建筑工地并且旨在参照用于生成道路的高度的所有旋转激光器现在可以被设置成每秒8转的旋转速率，而旨在参照用于相邻人行道的扩展高度的另一些旋转激光器可以被设置成每秒12转的旋转速率。另外，对于不同建筑机械来说(根据生产机器的类型)，可以生成不同发射模式(例如:针对浙青滚压机的基准高度是利用这样的模式来生成的，即，在每第4转，以显著减小的光功率来发射所述旋转激光束一转的时长，而针对地球矫直机的基准高度利用这样的模式来生成，即，在每第5转，以显著减小的光功率来发射所述旋转激光束一转的时长)。根据现场区中相应机械的任务，现在，它们可以配备有对应激光接收器组，以使后者在所有情况下仅对对应希望设定点基准平面做出反应，而忽略现场区中的另一些基准平面。根据本发明，由此可以确保相应的正确基准平面和基准高度被快速、可靠且鲁棒地发现和指示。针对内部装修工作，具体来说，所述激光接收器这种情况下可以被设计为能够手持的激光接收器。在这种情况下，所述估计单元和所述指示器可以被集成到所述激光接收器装置中。借助于所述指示器，例如，可以可视地显示所确定的激光接收器相对于所标识的基准表面的位置。另外或另选分别地，所述激光接收器的指示器可以被设计用于视觉上显示一瞬间入射基准表面是否被标识为希望的基准表面。已经从现有技术获知，在这种情况下，作为所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，可以通过所述估计单元，确定有关所述激光接收器的定义零点是位于哪里的信息:°精确地位于所述基准表面的水平处，°位于所述基准表面上方，或是°位于所述基准表面下面。该信息因而可以被所述指示器指示为所确定的位置。同样如本领域技术人员已知的，所述激光束检测器例如可以具有多个光敏元件。作为本发明的另一方面，可以提供学习功能(例如，可编程地嵌入，并由此通过所述估计单元来提供)，通过这种学习功能，可以检测并且可以分析由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时，按所有情况生成的学习序列(对应于发射模式)来输出信号，并且比较标准可以根据所述学习序列导出，该标准用发送模式指示，并且被设计用于与在以后的测量操作情况下所生成的输出信号序列相比较。具体来说，在这种情况下，作为所述比较标准，可以导出并且可以存储有关周期性地重现所述学习序列内的单个输出信号的幅度的信息。因此，概括起来，根据本发明的、包括旋转激光器和激光接收器的装置组合即使在替换(例如，因故障所迫)装置组合中的接收器或旋转激光器的情况下也提供了高度灵活性，并且在高度模块性或组合性/可扩展性方面，向另一些组件提供另一些类似装置组合，其中，仍然确保明确指配在所有情况下的两个组件或者标识所述接收器部分的特定选择旋转激光器的可能性。而且，根据本发明，现在，还可以按短期对特定条件起反应(例如，建筑工地现场和设备已经存在于那里并使用)。具体来说，这里想要在使用所述装置前不久，按用户友好方式简单地彼此相互调和这些装置(即，达到该装置组合的明确协调)，而这不必迫使两个相互作用装置的不同组件按预定方式并且按使得模块性不可能的方式(例如，有关波长，或利用发射器侧的激光源的和/或接收器侧的激光束检测器的对应硬件设计的、激光束的调制方式)，在硬件方面彼此相协调。而且，本发明涉及用于上述这种建筑激光系统的旋转激光器，所述旋转激光器具有激光器单元和可旋转偏转装置，并且被设计用于发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了基准表面。在这种情况下，本发明提供了包括一种用于所述激光器单元的控制器，该控制器按这样的方式来设计，即，通过按暂时耦合至所述偏转装置的旋转时长的方式改变所述激光束的发射，而随着一序列多个旋转来生成已知发射模式，使得基于由激光接收器的激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时，按所有情况所生成的输出信号序列，该序列对应于所述已知发射模式，所述基准表面可以由所述建筑激光系统的估计单元来标识。而且，本发明还涉及一种用于上述这种建筑激光系统的、尤其能够手持的激光接收器，所述激光接收器被设计用于确定相对于由旋转激光束限定的基准表面的位置，并且具有:.激光束检测器，该激光束检测器具有多个光敏元件，并且被设计用于在所述激光束照射该激光束检测器时生成输出信号，.估计单元，该估计单元用于确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，以及.指示器，该指示器用于指示所确定的位置，具体来说，被设计用于指示所述激光接收器是否精确地与所述基准表面一致。在这种情况下，根据本发明，所述估计单元被设计用于基于由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时，按所有情况所生成的输出信号序列来标识所述基准表面，该序列对应于已知发射模式，该已知发送模式通过随着一序列多个旋转改变所述旋转激光束的发射来生成。另外，本发明涉及一种用于确定激光接收器相对于基准表面的位置的方法，具体来说，用于指示该激光接收器是否精确地与该基准表面一致的方法。在这种情况下，提供了以下步骤:
.发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了所述基准表面，
.借助于所述激光接收器的激光束检测器来检测所述激光束，并且在所述激光束照射到所述激光束检测器上时生成输出信号，
.确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，以及
指示所确定的位置，具体来说，指示所述激光接收器的定义零点是否与所述基准平面一致。
根据本发明，在所述方法的情况下，下面附加地执行以下步骤:
.按这样的方式来改变所述旋转激光束的发射，S卩，由此至少在所述激光接收器的方向上，通过所述旋转激光束的一系列旋转来生成已知发射模式，并且
基于由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时的各种情况所生成的输出信号序列来标识所述基准表面，该序列对应于所述已知发射模式。
具体来说，在这种情况下，出于生成所述发射模式的目的，改变所述旋转激光束的发射是按暂时耦合至所述旋转激光束的旋转时长的方式来实现的，并且由此至少在所述激光接收器的方向上，通过所述旋转激光束的一系列旋转来生成所述发射模式。
上述针对根据本发明的建筑激光系统描述的发展和有利方面(如本领域技术人员显而易见的)还类似地传递和应用至根据本发明的旋转激光器、根据本发明的激光接收器，以及根据本发明的方法。
下面，基于附图中示意性地例示的具体示例性实施方式，完全通过示例的方式，对根据本发明的方法和根据本发明的装置进行更详细描述，还讨论了本发明的进一步优点。具体在图中:
图1示意性地示出了使用本发明的建筑工地情况；
图2示出了根据本发明所采用的各种发射模式的实施例。
图1示出了一种使用本发明的建筑激光系统的情况。旋转激光器I位于建筑物的第一房间中，在该旋转激光器中，偏转棱镜以限定的旋转速度进行旋转。入射在偏转棱镜上的激光束被所述棱镜形成为激光基准平面3。该激光基准平面与安装了该旋转激光器的房间的墙壁相交。交线在墙壁上以基准线的形式可见，并且用作例如执行管线安装、悬挂图片、布置家具等的基准。
激光接收器5设置在隔壁房间中。所述激光接收器通过数字激光传感器7来检测并放大位于激光基准平面3中的激光束或激光脉冲9，以便在隔壁房间中形成与激光基准平面3相对应的基准平面(然而，为了避免不清楚，所述基准平面在图1中未示出)。而且，因为这种激光接收器和对应方法已经在文献EP2199739A1中进行了描述，所以在此并未给出详细说明。
而且，从图1显见，第二旋转激光器11位于另一隔壁房间中，所述第二旋转激光器同样形成了激光基准平面，其中，图1中仅例示了激光束13或激光脉冲13。所述激光束13根据第二旋转激光器11的偏转棱镜的旋转速度，同样规则地入射在激光接收器5的激光传感器7上。
在激光接收器5被安放在隔壁房间中之前，激光接收器5被设置成由旋转激光器I发射的模式。这是因为来自旋转激光器I的激光脉冲9根据旋转激光器I中的偏转棱镜的旋转速度，按规则间隔入射在激光传感器7上。而且，根据一个优选示例性实施方式，通过在偏转棱镜的每第五转期间切断激光束来中断每第五个脉冲。该模式在图2a中示意性地例示。图2a至2c中的垂直虚线表示那里所示是模式的界限。
因为该模式存储在激光接收器5中，所以后者能够识别入射激光脉冲是来自旋转激光器I的激光脉冲9还是来自第二旋转激光器11的激光脉冲13,与旋转激光器I相比，第二旋转激光器11被设置成不同旋转速度和不同模式。
然而，在特定情况下，该激光接收器可能必须能够识别并处理来自两个不同旋转激光器I和11的脉冲。在这种情况下，根据该实施方式的一个变型例，可以存储两个旋转激光器1、11的两个不同模式。各个模式首先可以用激光脉冲9和13照射的时间点来区分，或者其次还可以用激光脉冲9和13照射的激光传感器7的区域来区分，由此导致与所存储模式相比较的不同电输出。
作为模式的不同时长的示例，通过示例的方式，对示出了抑制了每第五个脉冲的相同模式的图2a和2c进行说明。然而，这两个模式针对偏转棱镜的旋转速度而不同，因此，这些脉冲以不同时间抵达激光接收器5。因为将按时间的相应点存储在激光接收器中，所以确保了将相应脉冲9和13可靠地指配给旋转激光器I和11。
因为旋转激光器可以按例如每秒7转与20转(7至20rps)之间的转速范围工作，所以脉冲间距例如处于几十分之一秒的范围。假设偏转棱镜的旋转速度为lOrps，则脉冲时长本身(就是说，脉冲入射在激光传感器上的时段)在这种情况下落在大约5微秒(5μ s)的范围。因此，可以根据偏转棱镜的旋转速度的简单变化来实现不同脉冲，并且用简单技术手段(举例来说，如预先编程几个不同模式)来实现不同模式，就用户而言，可以随后在装置软件中选择。而且，定义的希望发射模式也可以在使用之前不久才输入。
因此，根据本发明的、包括旋转激光器和激光接收器的装置组合即使在替换(例如，因故障所迫)装置组合中的接收器或旋转激光器的情况下也提供了高度的灵活性，并且在高度模块性或组合性/可扩展性方面，向另一些组件提供另一些类似装置组合，其中，仍然确保明确指配在所有情况下的两个组件或者标识所述接收器部分的特定选择旋转激光器的可能性。而且，根据本发明，现在，还可以按短期对特定条件起反应(例如，建筑工地现场和设备已经存在于那里并使用)。
具体来说，这里想要可以在使用所述装置前不久，按用户友好方式简单地彼此相互调和这些装置(B卩，达到该装置组合的明确协调)，而这不必迫使两个相互作用装置的不同组件按预定方式并且按使得模块性不可能的方式(例如，有关波长，或利用发射器侧的激光源的和/或接收器侧的激光束检测器的对应硬件设计的、激光束的调制方式)，在硬件方面彼此相协调。
生成可辨别模式的另一可能性在于针对信号幅度放大或衰减一个或更多个脉冲，而不是允许完全省略一个或更多个脉冲。通过示例的方式，再次对图2b进行了说明。在图2b中，第五脉冲的信号幅度被衰减了大约50%，而每个模式的第三脉冲被完全抑制。
然而，本发明不限于通过实施例方式例示的建筑激光系统，具体来说，不限于所示模式。
具体来说，模式可以具有五个以上的脉冲。这可以扩展到这样的范围，即，模式仅在偏转棱镜的多个旋转上限定。
同样地，模式可以仅由由衰减脉冲组成。后者可以相同地衰减或者衰减至不同程度，例如，信号幅度的25%至75%的范围。
而且，根据本发明的建筑激光系统不限于特定数量的装置；具体来说，还可以将多个激光接收器指配给一个旋转激光器，或者将多个旋转激光器指配给一个或更多个激光接收器。
从旋转激光器向激光接收器发送所述模式还可以按编码方式来实现。
因为使用了数字激光接收器，所以还可以按入射的不同点(例如，按其不同高度)来识别不同旋转激光器的模式。
很明显，这些例示图仅示意性地例示了可能示例性实施方式。不同方法同样可以彼此组合和与根据现有技术的方法向组合。
权利要求
1.一种建筑激光系统，该建筑激光系统至少包括: 旋转激光器，该旋转激光器具有激光器单元和可旋转偏转装置，并且该旋转激光器用于发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了基准表面， 激光接收器，该激光接收器用于确定相对于所述基准表面的位置，该激光接收器具有激光束检测器，该激光束检测器被设计用于在所述激光束照射到该激光束检测器上时生成输出信号， 估计单元，该估计单元用于确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，以及 指示器，该指示器针对所确定的位置，具体来说，被设计用于指示所述激光接收器是否精确地与所述基准表面一致， 该建筑激光系统的特征在于还包括: 用于所述激光器单元的控制器，该控制器被设计为，通过按在时间上耦合至所述偏转装置的旋转时长的方式改变所述激光束的发射，通过一系列多个旋转来生成已知发射模式，并且该建筑激光系统的特征在于 所述估计单元被设计成基于在所述旋转激光束重复地连续照射的各种情况下由所述激光束检测器生成的输出信号的序列来识别所述基准表面，该序列对应于所述已知发射模式。
2.根据权利要求1所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述估计单元被设计用于将生成的输出信号的序列与由所述已知发射模式指示的比较标准进行比较，具体来说，其中，所述比较标准被存储在所述估计单元中。
3.根据权利要求1或2所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述旋转激光束按取决于所述偏转装置的旋转时长的照射节奏照射在所述激光接收器上，并且所述控制器被设计用于改变所述激光束的发射，使得作为所述已知发射模式，在所述照射节奏的情况下当旋转激光束的每第η次照射到所述激光接收器上时，由所述激光束检测器生成输出信号，该输出信号不同于在所述照射节奏的情况下所生成的其余输出信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述控制器被设计为，作为所述已知发射模式，在每第η转，针对一转的时长的所述激光束以落在所限定的标准光功率范围之外的光功率被发射或者根本不被发射，具体来说，其中，η被选择成3与10之间的整数， 特别是其中，针对每第η转时所述激光束以落在所述标准光功率范围之外的光功率被发射的情况，在每第η转时，所述激光束以明显低于所述标准光功率范围的光功率被发射，并且 所述估计单元被设计用于根据这样的事实来识别所述基准表面，即，在所述输出信号的序列中，每第η个输出信号的幅度不同于其它输出信号的幅度，或者每第η个输出信号无法出现在所述输出信号的序列中。
5.根据权利要求4所述的建筑激光系统,其特征在于， 所述控制器被设计为，在 除了每第η转以外的其它转时，S卩，针对这些其它转的时长，所述激光束以落在所述标准光功率范围内的光功率被发射，具体来说，其中，在所述其它转时，所述激光束以恒定光功率作为标准光功率被发射。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述偏转装置的转速能够可选地设置成每秒7转到每秒20转之间的转速范围内的不同值，并且 所述估计单元被设计用于还另外基于所生成的输出信号的序列内的各个输出信号之间的时间间隔来识别所述基准表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述估计单元提供了学习功能，利用该学习功能， 能够检测并且能够分析由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射的各种情况下生成的输出信号的与所述发射模式相对应的学习序列，并且 能够根据所述学习序列来导出比较标准，使得它们能够用所述发送模式来指示，并且能够被设计用于与在以后的测量操作的情况下生成的输出信号的序列进行比较， 具体来说，其中，作为所述比较标准，能够导出并且能够存储与周期性重现的所述学习序列内的各个输出 信号的幅度差异有关的信息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述指示器被设计为，仅在识别所述基准表面的情况下才指示所述激光接收器相对于所述基准表面的所确定的位置，和/或 所述指示器被设计用于指示是否已经识别所述基准表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的建筑激光系统,其特征在于， 作为所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，能够通过所述估计单元来确定所述激光接收器的定义零点 ο精确地位于所述基准表面的水平处， ο位于所述基准表面上方，或者 O位于所述基准表面下面， 的信息，并且 所述信息能够被所述指示器指示为所确定的位置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的建筑激光系统，其特征在于， 所述激光束检测器具有多个光敏元件， 和/或在于， 所述估计单元和所述指示器被集成到所述激光接收器中，并且 所述控制器被集成到所述旋转激光器中。
11.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的建筑激光系统的旋转激光器，所述建筑激光系统具有激光器单元和可旋转偏转装置，并且被设计用于发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了基准表面， 该旋转激光器的特征在于包括: 用于所述激光器单元的控制器，该控制器被设计为，通过按在时间上耦合到所述偏转装置的旋转时长的方式改变所述激光束的发射，通过一系列多个旋转来生成已知发射模式，使得基于在所述旋转激光束重复地连续照射的各种情况下由激光接收器的激光束检测器生成的输出信号的序列，该序列对应于所述已知发射模式，能够由所述建筑激光系统的估计单元来识别所述基准表面。
12.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的建筑激光系统的尤其能够手持的激光接收器，所述激光接收器被设计用于确定相对于由旋转激光束限定的基准表面的位置，并且具有: 激光束检测器，该激光束检测器具有多个光敏元件，并且被设计用于在所述激光束照射到该激光束检测器上时生成输出信号， 估计单元，该估计单元用于确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，以及 指示器，该指示器针对所确定的位置，具体来说，被设计用于指示所述激光接收器是否精确地与所述基准表面一致， 该激光接收器的特征在于， 所述估计单元被设计成基于在所述旋转激光束重复地连续照射的各种情况下由所述激光束检测器生成的输出信号的序列来识别所述基准表面，该序列对应于已知发射模式，该已知发射模式是通过在多个旋转的序列上改变所述旋转激光束的发射而生成的。
13.一种用于确定激光接收器相对于基准表面的位置，具体来说，用于指示该激光接收器是否精确地与该基准表面一致的方法，该方法包括以下步骤: 发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了所述基准表面， 借助于所述激光接收器的激光束检测器来检测所述激光束，并且在所述激光束照射到所述激光束检测器上时生成输出信号， 确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，以及 指示所确定的位置，具体来说，指示所述激光接收器的定义零点是否与所述基准平面一致， 该方法的特征在于还包括以下步骤: 改变所述旋转激光束的发射，使得由此至少在所述激光接收器的方向上，通过所述旋转激光束的一系列旋转来生成已知发射模式，以及 基于在所述旋转激光束重复地连续照射的各种情况下由所述激光束检测器生成的输出信号的序列来识别所述基准表面，该序列对应于所述已知发射模式，具体来说，通过将所生成的输出信号的序列与所述已知发射模式所指示的比较标准进行比较来识别所述基准表面。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于， 出于生成所述发射模式的目的，改变所述旋转激光束的发射是按在时间上耦合至所述旋转激光束的旋转时长的方式来实现的，并且由此至少在所述激光接收器的方向上，通过所述旋转激光束的一系列旋转来生成所述发射模式。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于， 所述旋转激光束按取决于所述偏转装置的旋转时长的照射节奏照射在所述激光接收器上，并且改变所述激光束的发射是按这样的方式来实现的，即，作为所述已知发射模式，在所述照射节奏的情况下当所述旋转激光束每第η次照射到所述激光接收器上时，由所述激光束检测器生成输出信号， 该信号不同于在所述照射节奏的情况下所生成的其余输出信号。
全文摘要
本发明涉及一种建筑激光系统，该建筑激光系统包括至少一个旋转激光器，该旋转激光器具有激光器单元和可旋转偏转装置，并且该旋转激光器旨在发射旋转激光束，其中，所述旋转激光束限定了基准表面；和激光接收器，该激光接收器用于确定相对于所述基准表面的位置。在这种情况下，所述激光接收器具有激光束检测器，该激光束检测器被设计用于在所述激光束照射到该激光束检测器上时生成输出信号。还存在估计单元，该估计单元用于确定所述激光接收器相对于所述基准表面的位置，和指示器，该指示器用于指示所确定的位置，具体来说，用于指示所述激光接收器是否精确地与所述基准表面一致。本发明的特征在于包括用于激光器单元的控制器，该控制器按这样的方式来设计，即，通过按在时间上耦合至所述偏转装置的旋转时段的方式改变所述激光束的发射，通过一系列多个旋转来生成已知发射模式，并且根据该事实，所述估计单元被设计成，利用皆由所述激光束检测器在所述旋转激光束重复地连续照射时所生成的输出信号的序列来识别所述基准表面，该序列对应于所述已知发射模式。
文档编号G01C15/00GK103189716SQ201180052814
公开日2013年7月3日 申请日期2011年11月8日 优先权日2010年11月10日
发明者安东·克尔, B·斯托科尔, 马丁·温尼斯托菲尔 申请人:莱卡地球系统公开股份有限公司