具有角度确定单元的手持式距离测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及手持式距离测量装置(1)，包括壳体(4)；用于测量在空间中沿着发射方向(9)到空间点(10、11)的距离(13、14)的距离测量单元，具体地激光测距器(20)；评估组件(25)；尺寸稳定的基准支撑件(3)；以及用于确定壳体(4)与基准支撑件(3)之间的旋转角度(α、β)的角度确定单元(33)，其中壳体(4)和基准支撑件(3)以以下方式设计并且彼此协调，即基准支撑件(3)能够具有被动位置，其中基准支撑件被插入到壳体(4)的凹槽(28)中，或诸如靠着壳体(4)放平固定；基准支撑件(3)能够具有基准位置，其中基准支撑件在基准支撑件的第一端，通过诸如绕至少一个垂直轴线(19)可旋转的接合件连接到壳体(4)上，并且在基准支撑件的第二端处，固定到基准物体(2)的基准点上；以及当将基准支撑件(3)固定在基准点上时，以全自动的方式确定壳体(4)相对于空间，具体地相对于基准点的位置。本发明进一步涉及一种通过手持式距离测量装置(1)确定在空间中的几何数据的方法，以及用于实施该方法的计算机程序产品。
【专利说明】具有角度确定单元的手持式距离测量装置
[0001] 本发明涉及一种手持式距离测量装置，该手持式距离测量装置包括距离测量单元 和用于确定相对于基准坐标系的空间角度的角度确定单元，借助于该手持式距离测量装置 可确定和显示空间点的三维坐标。
[0002] 为此，根据本发明的手持式距离测量装置包括基准支撑件，该基准支撑件具体地 能够折叠并且借助于基准支撑件，能够确定距离测量装置相对于关于基准坐标系静止的外 部基准物体的对准关系的角度和变化。距离测量装置相对于基准物体的空间对准，具体地 能够被角度测量装置记录。此外，可以设置倾斜传感器，其用于确定关于地球引力场向量的 对准。
[0003] 用于测量距离的方法和系统可用在多个应用领域中。这样的示例包括在大地测 量应用领域中的非常精确的测量，并且还包括在建筑安装领域中或工业过程控制的测量问 题。
[0004] 为了这些目的，利用静止的、移动的或手持式距离测量装置，执行到选择的测量点 的光学距离测量。这里，通常发射激光束并且在经目标物体反射后，接收返回的激光束并进 行评估。这里，可利用各种用于确定距离的测量原理，例如相位测量或飞行时间测量。
[0005] 尤其在建筑安装或工程验收领域，利用能够手持的便携式装置并且应用该装置进 行关于结构的测量，并且然后执行到表面的距离测量。适于该应用的一般手持式距离测量 装置在例如EP0 738 899和EP0 701 702中描述。
[0006] 由于对于大多数应用有利的是在待测表面上的测量点是可见的，因此通常利 用红光激光器作为距离测量的辐射源。使用现有技术的测距器，从而能够获得低至毫 米级的精度，同时非常便于操作。使用当前可用的手持式距离测量装置，利用视线连接 (Sichtverbindung)可以执行从一点到的另一点的距离测量。如果目标被覆盖，则还可使用 倾斜传感器以建立水平质量（Horizontalmasse)。
[0007] 用于确定两点之间距离的一种选择在于如果点之间没有视线连接则也可以应用 的借助于三角法的计算。这已经从基于地面的测绘装置充分已知，例如从经纬仪或全站仪 中充分已知。
[0008] 为了通过三角几何法建立两个空间点B和C之间的距离，需要知道这两个点与第 三点A的距离，以及在点B和C的方向上的边b和c之间在点A处成的角度α。之后，可以 利用余弦定律计算a的长度：
[0009]
【权利要求】
1. 一种手持式距离测量装置（1)，该手持式距离测量装置包括 ?壳体（4) ?距离测量单元，更具体地，激光测距器（20)，该距离测量单元用于测量在空间中沿着 发射方向（9)到空间点（10,11)的距离（13,14)， ?评估组件（25)， ?尺寸稳定的基准支撑件（3) 以及 ?角度确定单元（33)，该角度确定单元（33)用于确定所述壳体（4)与所述基准支撑件 (3) 之间的旋转角度（a、旦）， 其特征在于： 所述壳体（4)和所述基准支撑件（3)按照以下方式彼此协调和适应 ?所述基准支撑件（3)能够具有被动位置，在此位置基准支撑件（3)被插入到壳体（4) 的切口（28)中，或靠着壳体（4)放平附接， ?所述基准支撑件（3)能够具有基准位置，在此基准位置所述基准支撑件（3)利用第 一端以能够绕至少一个垂直轴线（19)旋转的方式通过接头连接到所述壳体（4)，并且利用 第二端固定到基准物体（2)的基准点上，以及 ?当将所述基准支撑件（3)固定在所述基准点上时，能够以全自动的方式确定壳体 (4) 相当于空间，更具体地，相对于所述基准点的位置。
2. 根据权利要求1所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 所述角度确定单元（33)包括至少一个旋转编码器（5H)，该至少一个旋转编码器（5H) 被构造成记录所述壳体（4)与所述基准支撑件（3)之间、绕所述垂直轴线（19)的至少一个 水平旋转角度（a )。
3. 根据权利要求2所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 所述角度确定单元（33)包括至少两个旋转编码器（5H、5V)，该至少两个旋转编码器 (5H、5V)被构造成记录在所述壳体（4)与所述基准支撑件（3)之间、绕所述垂直轴线（19) 的至少一个水平旋转角度（a)，以及绕横向轴线（18)的垂直倾斜角度（3)。
4. 根据上述权利要求中的任一项所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 至少一个倾斜传感器（26)，该至少一个倾斜传感器（26)被构造成建立所述距 离测量装置（1)在空间中的对准关系，更具体地 ?建立所述基准支撑件（3)在空间中的对准关系和/或 ?记录所述壳体（4)尤其绕旋转点（12)的至少一个垂直倾斜角度（3)。
5. 根据上述权利要求中的任一项所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 所述评估单元（25)被构造成 ?导出并提供所测量的距离（13、14)， ?导出并提供所测量的角度（a、3)， 籲计算并提供两个被测量空间点（10,11)之间的距离（15)，尤其是倾斜距离和/或高 度差，和/或 ?计算并提供在三维本地坐标系中的位置。
6. 根据上述权利要求中的任一项所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 ?所述基准支撑件（3)和所述切口（28)被设计成，通过绕铰链接合件（29)的折叠动 作，所述基准支撑件（3)能够从所述被动位置成为所述基准位置以及回到所述被动位置， 该铰链接合件（29)更具体地位于所述基准支撑件（3)的所述第一端处； 籲所述基准支撑件（3)和所述壳体（4)由塑料组成；和/或 ?在所述基准位置，所述基准支撑件（3)的所述第一端按照能够绕旋转点（12)、至少 绕与所述发射方向（9)和垂直轴线（19)正交的横向轴线（18)旋转的方式，经由铰链接合 件连接到所述壳体（4)。
7. 根据上述权利要求中的任一项所述的距离测量装置（1)，其特征在于 其被实现成与手持式小型计算机，更具体地，智能手机（100)或平板计算机，连接的附 接模块（la)，其中，测量数据能够无线地或经由数据接口（110)传送。
8. 根据上述权利要求中的任一项所述的距离测量装置（1)， 其特征在于 ?摄像头，该摄像头用于记录在所述发射方向（9)的方向上的图像， ?显示器（23)，该显示器（23)用于显示通过摄像头记录的图像和/或所测量和计算的 距离（13,14,15)和角度（a、P )，和/或 ?输入装置（24)，更具体地，键盘，该输入装置（24)用于选择功能。
9. 一种用于权利要求1-8任一项所述的手持式距离测量装置（1)在空间中建立几何数 据的方法，其中，该几何数据包括空间点（1〇、11)的坐标、两个空间点（1〇、11)之间的距离 (15)和/或角度（a、3 )，该方法包括测量序列，该测量序列包括 ?测量在第一发射方向（9)上到第一空间点（10)的距离（13)，并且记录所述壳体（4) 在所述第一发射方向（9)上相对于空间的第一对准关系，以及 ?测量在第二发射方向（9'）上到第二空间点（11)的距离（14)，并且记录所述壳体 (4)在第二发射方向（9'）上相对于空间的第二对准关系， 其特征在于 ?在所述测量序列期间，所述基准支撑件（3)的所述第二端固定在所述基准物体（2) 的所述基准点上， ?通过所述角度确定单元（33)和所述基准支撑件（3)记录所述壳体（4)更具体地相 对于所述基准点的第一对准关系和第二对准关系，以及 ?为了建立所述几何数据，所测量的距离（13、14)基于以下各项彼此相关 所记录的壳体（4)的第一对准关系和第二对准关系，以及 关于所述基准支撑件（3)的所述第二端在所述基准点上的固定的知识。
10. 根据权利要求9所述的方法， 其特征在于 ?在测量到所述空间点（1〇、11)的距离（13、14)期间，动态连续地建立在空间中所述 壳体的对准关系和/或基准支撑件（3)的对准关系，以及 ?基于所建立的所述基准支撑件（3)在空间中对准关系的改变，还计算出距离（13、 14、15)。
11. 根据权利要求9或10所述的方法， 其特征在于 通过三角测量法，更具体地通过余弦定律，并且通过所测量的到所述空间点（1〇、11) 的距离（13、14)和在第一发射方向（9)和第二发射方向（9'）之间的至少一个角度（a、 3)，计算两个空间点（1〇、11)之间的距离（15)。
12. 根据权利要求9到11中任一项所述的方法， 其特征在于 ?测量到至少两个空间点（1〇、11)的距离（13、14)，其中 在每个距离测量期间，记录所述壳体（4)的垂直对准关系和水平对准关系，以及 所述基准物体（2)相对于空间点（10、11)的相对位置在测量期间保持不变，以及 ?计算所测量的至少两个空间点（1〇、11)的坐标。
13. 根据权利要求9到12中任一项所述的方法， 其特征在于 ?基于空间点（10)的坐标限定水平面（17)，并且可选地，建立第二空间点（11)到此平 面（17)的距离，和/或 ?基于至少两个空间点（10、11)的坐标 建立两个空间点（1〇、11)之间的距离（15)，和/或 建立穿过两个空间点的（1〇、11)的直线的路径，以及可选地，建立第三空间点或由 该第三空间点限定的平行线（16)与该直线的距离。
14. 根据权利要求9到13中任一项所述的方法， 其特征在于 所述手持式距离测量装置（1)配备有 ?具有发射方向（9)的至少一个测距器，更具体地激光测距器（20)，该测距器用于测 量到至少一个空间点（1〇、11)的距离（13、14)， ?评估组件（25)，该评估组件（25)用于导出和提供所测量的距离（13、14)， ?角度确定单元（33)，更具体地包括至少一个旋转编码器（5H、5V)，以及 ?基准支撑件（3)，该基准支撑件（3)包括第一端和第二端，该基准支撑件 在所述壳体（4)上能够具有被动位置和基准位置，以及 该基准支撑件在所述被动位置，插入所述壳体（4)的切口（28)中，以靠着所述壳体 (4)放平的方式附接到所述壳体（4)，或与所述距离测量装置（1)的剩余部分在空间上分 开，以及 该基准支撑件在所述基准位置利用所述第一端以能够至少绕垂直轴线（19)旋转的 方式连接到所述壳体（4)，并且利用所述第二端能够与所述基准物体（2)的所述基准点接 触。
15. -种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在计算机可读介质上，用于 执行权利要求9到14任一项所述的方法，更具体地如果该程序在被实现成权利要求1到8 中的任一项所述的距离测量装置（1)的评估组件（25)的电子数据处理单元上执行。
【文档编号】G01C15/00GK104508425SQ201380036220
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】T·博世 申请人:莱卡地球系统公开股份有限公司