專利名稱：用于測量儀的傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位設(shè)備，諸如測量儀或勘測儀。更具體而言，本發(fā)明涉及用于測量儀 的傾角傳感器(tilt sensor)。
背景技術(shù)：
勘測領(lǐng)域包括使用從一個或多個位置獲取的角度和距離測量值，來確定物體的未 知位置、表面或體積或者對已知坐標放樣。為了進行這些測量，經(jīng)常使用的勘測裝置是一種 被稱為全站儀的那類具有集成的距離和角度測量的測距 儀，即，該類儀器結(jié)合有電子、光學(xué) 和計算機技術(shù)。全站儀還裝備有具有可寫信息的計算機或控制單元，該可寫信息用于待進 行的測量并用于存儲在測量期間獲得的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，該全站儀計算覘標在固定地面坐標 系中的位置。例如在同一申請人的WO 2004/057269中，更詳細地描述了這種全站儀。大體而 言，參照圖1，常稱為全站儀或經(jīng)緯儀的那類測量儀或勘測儀包括可移動單元20，該可移動 單元包括標示為透鏡30的光學(xué)設(shè)備，例如，用于捕獲一視場以及捕獲在該視場內(nèi)的識別覘 標點的照相機?？梢苿訂卧?0以如下方式支撐在機架40中該可移動單元圍繞第一軸線 50相對于機架40可樞軸旋轉(zhuǎn)，如雙箭頭60所示。第一軸線50也可稱為耳軸軸線(trunnion axis)。機架40圍繞第二軸線90相對于基座80可旋轉(zhuǎn)，如雙箭頭100所示。所述機架也可 稱為照準儀部分40。由此，通過圍繞兩條軸線50和90旋轉(zhuǎn)所述可移動單元20，該可移動 單元40可以被定位于任何期望位置以用于進行預(yù)定測量操作。當使用測距全站儀在例如 工地、海事工地、建筑工地或采礦工地執(zhí)行測距或勘測任務(wù)時，需要很高的準確度，容許公 差對角度而言以角秒度量，對距離而言以毫米度量。耳軸軸線50在理想情況下總是垂直于 第二軸線90。此外，第二軸線90在理想情況下是豎直的。但不幸的是，在實際情況中通常 存在偏差，這會影響或損害待要進行的測量的準確性和可靠性。為了確定在圖2中示出的 第二軸線90和真正的豎直線(由重力場限定)120之間的偏差，在全站儀的機架40中布置 一傾角傳感器。傾角傳感器適于確定在儀器(即全站儀)的豎直軸線和真正的豎直線之間 的關(guān)系。據(jù)此，可以對偏差進行補償。在現(xiàn)有技術(shù)的全站儀中，普通傾角傳感器包括一個注 滿流體的容器。所述流體自由流動，使得當傾角傳感器非水平時，檢測裝置與表面不正交。 所述檢測裝置可以包括發(fā)光器，例如LED，該LED發(fā)射出光束，該光束被流體的表面反射，經(jīng) 反射的光束被導(dǎo)向一個光傳感器例如CCD芯片。所述CCD芯片測量入射光束的光束中心的 位置，由此可以通過確定在入射光束的測定光束中心和參考點之間的偏差，來確定第二軸 線90和真正的豎直軸線之間的偏差。但是，由于以下事實導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的傾角傳感器十分緩慢即，在機架40移動后， 需要一個穩(wěn)定時間以允許流體定向，因為流體會在移動后的一段時間里在容器內(nèi)四處擺 動。因此，在可以開始偏差測量以及可以提供偏差確定之前需要阻尼時間?，F(xiàn)有技術(shù)中的其他類型傾角傳感器，例如，包括鄰近于電容傳感器布置的平衡板 的傾角傳感器(在各個傳感器和板之間的距離通過電容測量)，或者包括用線懸掛的元件的傾角傳感器，也具有相同的缺陷，即，運動影響傳感器，使得需要阻尼時間。因此，在本領(lǐng)域需要一種能夠提供較快偏差測量的改進型傾角傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提供較快偏差測量的改進型傾角傳感器。本發(fā)明的另一目的是提供一種其中阻尼時間可被顯著降低或消除的改進型傾角 傳感器。本發(fā)明的另一目的是提供一種提供測量結(jié)果的增強準確性和可靠性的改進型傾 角傳感器。本發(fā)明的這些和其他目的通過具有獨立權(quán)利要求中所限定的特征的用于測量儀 的傾角傳感器以及測量儀實現(xiàn)。某些實施方案由從屬權(quán)利要求限定。為表達清晰，在本說明書中使用的術(shù)語“全站儀”是指具有集成的距離和角度測 量--即，結(jié)合有電子、光學(xué)和計算機技術(shù)--的測距儀。此類儀器一并提供了到覘標的距離 以及到覘標的豎直方向和水平方向，由此測量出到諸如反射鏡的物體或覘標的距離。在本 說明書中使用的術(shù)語“全站儀”包括下列術(shù)語勘測單元、測量儀、勘測儀或測地儀。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于測量儀的傾角傳感器，該測量儀具有可 移動機架，該可移動機架圍繞旋轉(zhuǎn)軸線相對于不旋轉(zhuǎn)的基座可控地旋轉(zhuǎn)，該基座包括平行 于該軸線的主軸。所述旋轉(zhuǎn)軸線的位置可位于如下位置，以使該旋轉(zhuǎn)軸線偏離與重力軸線 (即，重力場)平行的真正的豎直軸線。所述傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件，該 重力敏感的坡度指示元件被布置使得該元件的表面在測量儀的運動中處于正交于真正的 豎直軸線的位置，其中所述重力敏感的坡度指示元件被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座。傾角 傳感器還包括一檢測裝置，該檢測裝置適于產(chǎn)生至少一個檢測信號并接收來自所述重力敏 感的坡度指示元件的至少一個響應(yīng)信號，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的偏差可 以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測到。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括傾角傳感器的用于距離和角度測量的測 量儀。該測量儀包括可移動機架，該可移動機架圍繞旋轉(zhuǎn)軸線相對于不旋轉(zhuǎn)的基座可控地 旋轉(zhuǎn)，該基座包括平行于該軸線的主軸，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線可以處于如下位置，以使該旋轉(zhuǎn) 軸線偏離與重力軸線平行的真正的豎直軸線。所述傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元 件，該重力敏感的坡度指示元件被布置使得該元件的表面在測量儀運動中處于正交于真正 的豎直軸線的位置，其中所述重力敏感的坡度指示元件被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座。此 外，傾角傳感器還包括一個檢測裝置，該檢測裝置適于產(chǎn)生至少一個檢測信號并接收來自 重力敏感的坡度指示元件的至少一個響應(yīng)信號，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的 偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測到。因此，本發(fā)明基于如下構(gòu)想S卩，將重力敏感的坡度指示元件與儀器的旋轉(zhuǎn)機架或 照準部分相分離。由此，重力敏感的坡度指示元件將在例如測量時在照準部分的運動過程 中保持固定(即，相對于重力場定向)，并且從而消除了由于儀器的旋轉(zhuǎn)所引起的、作用于 坡度指示元件上的加速力的擾動。這可以使測量速度得到提高，因為阻尼時間被消除或者 至少被顯著降低了。另一優(yōu)勢在于，儀器可在現(xiàn)場(即，當放置在例如工地時)以更高效的 方式被校準。此外，由于測量速度的增加，可以更經(jīng)常地進行儀器的校準，從而獲得具有更
6高準確性和可靠性的測量結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，重力敏感的坡度指示元件被布置在主軸處并以主軸 為中心，使得重力敏感的坡度指示元件以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。在本發(fā)明的再一實施方案中，重力敏感的坡度指示元件包括密封容器，該密封容 器中容納反射流體，其中該容器被布置使得流體的表面在測量儀的運動中由于作用于流體 的重力的影響而正交于真正的豎直軸線。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案，所述容器包括透光裝置，且其中檢測裝置包括信號 產(chǎn)生元件，該信號產(chǎn)生元件包括適于將光束經(jīng)由透光裝置發(fā)射進入容器的發(fā)光器；以及信 號檢測器，該信號檢測器包括適于經(jīng)由透光裝置接收在容器的液體的表面處反射的光束的 光傳感器，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的偏差可以通過確定在反射光束的中心 點和光傳感器的參考點之間的偏差而由光傳感器檢測到。在本發(fā)明的再另一實施方案中，重力敏感的坡度指示元件包括一樞軸布置的電容 元件，該電容元件被布置使得所述元件的表面在測量儀的運動中正交于真正的豎直軸線， 并且其中所述檢測裝置包括至少一個電容元件和適于檢測在所述元件之間的電容的檢測 器，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的偏差可以通過確定在所述元件之間的電容變 化而由檢測器檢測到。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述容器包括透光裝置，并且其中所述檢測裝置包 括信號產(chǎn)生元件，該信號產(chǎn)生元件包括適于將光束經(jīng)由檢測裝置的棱鏡元件和所述透光 裝置發(fā)射進入容器的發(fā)光器；以及信號檢測器，其包括適于經(jīng)由所述棱鏡元件和透光裝置 接收在容器的液面處反射的光束的光傳感器，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的偏 差可以通過確定在反射光束的中心點和光傳感器參考點之間的偏差而由光傳感器檢測到。表征本發(fā)明的關(guān)于結(jié)構(gòu)和操作方法方面的特征，以及本發(fā)明的其他目的和有益效 果，將從下文結(jié)合附圖的描述中得到更好的理解。應(yīng)明確理解的是，附圖僅用于闡釋和描述 的目的，并不意在限定本發(fā)明的范圍。由本發(fā)明實現(xiàn)的這些和其他目的以及提供的有益效 果將在結(jié)合附圖閱讀下文的描述時變得更清晰。


下文的詳細說明將參照附圖進行，附圖中圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的測量儀的主視圖；圖2是沿圖1的箭頭110的方向觀察的視圖，其示出了測量儀中的各條軸線；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的示意性截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案的示意性截面圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案的示意性截面圖。
具體實施例方式下文將結(jié) 合一種測量儀諸如三維掃描裝置、全站儀或測地儀等來描述本發(fā)明。全 站儀是指具有集成的距離和角度測量一即，結(jié)合有電子、光學(xué)和計算機技術(shù)一的測距儀。 這種全站儀不僅提供到物體或覘標的距離，也提供朝向物體或覘標的豎直方向和水平方 向，由此測量出相對于諸如三面直角棱鏡型的反射面或反射器的距離。全站儀還裝備了具有可寫信息的計算機或控制單元，該可寫信息用于待執(zhí)行的測量并用于存儲在測量中獲得 的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，全站儀計算覘標在固定地面坐標系中的位置。在例如同一申請人的WO 2004/057269中，更詳細地描述了這種全站儀。三維掃描裝置是一種具有集成的距離和角度 測量的測距儀，即，結(jié)合有電子、光學(xué)和計算機技術(shù)，該測距儀專用于以快速和省時的方式 進行測量以及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理一般來說，測量儀或全站儀包括控制單元，該控制單元包括控制邏輯；以及位置 計算電路，該位置計算電路包括用于發(fā)送進行距離和對準測量的測量光束的裝置，以及用 于從物體的覘標或單個覘標接收經(jīng)反射的光束的傳感器裝置。位置計算電路包括適于測量 到覘標的水平角和到覘標的豎直角的角度測量系統(tǒng)。此外，位置計算電路包括適于測量到 覘標的距離的距離測量系統(tǒng)，以及適于控制全站儀的運動并瞄準覘標的跟蹤/飼服系統(tǒng)。如上參照圖1和圖2所述，當使用測距全站儀例如在工地、海事工地、建筑工地或 采礦工地執(zhí)行距離測量或勘測任務(wù)時，需要很高的準確度，容許公差對角度而言以角秒度 量，對距離而言以毫米度量。耳軸軸線50在理想情況下總是垂直于第二軸線90。此外，第 二軸線90在理想情況下是豎直的。但不幸的是，在實際情況中通常存在偏差，這會影響或 損害待進行的測量的準確性和可靠性。為了確定圖2中示出的第二軸線90和平行于重力 場的真正的豎直線120之間的偏差，在全站儀的機架40中布置一傾角傳感器，該傾角傳感 器適于確定儀器(即全站儀)的豎直軸線和真正的豎直線之間的關(guān)系。由此，可以對偏差 進行補償。在下文關(guān)于實施方案的描述中，不同實施方案中的類似特征將使用相同參考數(shù)字表不。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，將結(jié)合一個測量儀描述根據(jù)本發(fā)明的傾角傳感器的一個實施方案。 測量儀200，諸如三維掃描裝置、全站儀或測地儀，包括可移動機架或照準儀部分240，其安 裝在滾珠軸承245和主軸286處，并且該機架240圍繞軸線290相對于不旋轉(zhuǎn)的基座280 可控地旋轉(zhuǎn)，如箭頭270所示?？梢苿訂卧?0 (見圖1)包括標示為透鏡30的光學(xué)設(shè)備， 例如，用于捕獲一視場以及捕獲該視場內(nèi)的識別覘標點的相機；以及位置計算電路。該可移 動單元可采用如下方式被支撐在機架240中即該可移動單元圍繞第一軸線50相對于機架 240可樞軸旋轉(zhuǎn)，如雙箭頭60所示(見圖1)。第一軸線50也可稱為耳軸軸線。根據(jù)本實施方案的傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件285，其被布置使得 該元件的表面在測量儀200的運動中處于正交于重力場的位置，其中該重力敏感的坡度指 示元件被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座280。此外，傾角傳感器包括適于產(chǎn)生至少一個檢測信 號和接收至少一個響應(yīng)信號的檢測裝置287，其中在平行于主軸286的軸線290和真正的豎 直軸線222(即，平行于重力場的軸線)之間的偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢 測到。如圖3所示，在真正的軸線222和第一豎直軸線290之間存在一個由傾角表示的偏 差，即，流體的表面289并不與軸線290正交或垂直。根據(jù)這一實施方案，重力敏感的坡度指示元件285被布置在主軸286處并以主軸 286為中心，使得重力敏感的坡度指示元件以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。重力敏感的坡度指示元件285包括一個容納流體288的密封容器285。在測量儀 200的運動中，流體288的表面289正交(或垂直)于重力場，即，正交于豎直軸線222。在 這一實施方案中，容器285容納硅油，但也可使用具有高粘度的其他流體。流體288的表面289在儀器200的運動中是基本靜止的，即，基本水平的，由此允許實現(xiàn)較快的傾角傳感器， 因為理論上不需要任何阻尼時間。檢測裝置287包括信號發(fā)生元件294，例如，適于將光 束296經(jīng)由透鏡裝置292、透光元件291發(fā)射進入容器285的發(fā)光二極管；以及信號檢測器 293，例如CXD芯片或CMOS傳感器，該CXD芯片或CMOS傳感器適于經(jīng)由透鏡裝置292和透 光元件291接收在容器285的液體288的表面289處反射的光束297。表面289將始終正 交于重力軸線(即，重力場)或真正的豎直軸線222，S卩，垂直于重力場，并且可通過確定在 反射光束297的中心點和光傳感器293的參考點之間的偏差，由光傳感器293檢測在平行 于主軸286的軸線290和真正的豎直軸線222之間的偏差?，F(xiàn)在參考圖4，將討論根據(jù)本發(fā)明的傾角傳感器的再一實施方案。傾角傳感器的 實施方案將結(jié)合一測量儀進行描述。測量儀300，諸如三維掃描裝置、全站儀或測地儀，包 括可移動機架或照準儀部分340，其安裝在滾珠軸承245和主軸286上，該機架340圍繞軸 線290相對于不旋轉(zhuǎn)的基座280旋轉(zhuǎn)，如箭頭270所示?？梢苿訂卧?0 (見圖1)包括標 示為透鏡30的光學(xué)設(shè)備(見圖1)，例如，用于捕獲一視場以及捕獲該視場內(nèi)的識別覘標點 的相機；以及位置計算電路。該可移動單元可采用如下方式被支撐在機架340中S卩，該可 移動單元圍繞第一軸線50相對于機架340可樞軸旋轉(zhuǎn)，如雙箭頭60所示(見圖1)。第一 軸線50也可稱為耳軸軸線。根據(jù)本實施方案的傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件385，其被布置使得 該元件的表面在測量儀300的運動中處于正交于重力場的位置，其中該重力敏感的坡度指 示元件385被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座280。此外，傾角傳感器包括適于產(chǎn)生至少一個檢 測信號和接收至少一個響應(yīng)信號的檢測裝置387，其中在平行于主軸286的軸線290和平行 于重力的真正的豎直軸線222之間的偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測。根據(jù) 該實施方案，重力敏感的坡度指示元件385被布置在主軸286處并以主軸286為中心，使得 重力敏感的坡度指示元件385以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。重力敏感的坡度指示元件385包括一個容納流體288的密封容器385，其中容器 385被放置使得流體288的表面289在測量儀300的運動中正交于重力。在該實施方案中， 容器385容納硅油，但也可使用具有高粘度的其他流體。流體288的表面289在儀器300 的運動中是靜止的，因此允許實現(xiàn)較快的傾角傳感器，因為理論上不需要任何阻尼時間。檢 測裝置387包括信號發(fā)生元件394，例如，如下的發(fā)光二極管，其適于將光束396經(jīng)由透鏡 裝置392、透光元件391和棱鏡元件397發(fā)射進入容器385 ；以及信號檢測器394，例如CXD 芯片或CMOS傳感器，該CXD芯片或CMOS傳感器適于經(jīng)由透鏡裝置392和透光元件391接 收在容器385的液體288的表面289處反射的光束396。表面289將始終正交于重力軸線 或真正的豎直軸線222，即，垂直于重力，并且在平行于主軸286的軸線290和真正的豎直軸 線222之間的偏差可以通過確定在反射光束396的中心點和光傳感器394的參考點之間的 偏差由光傳感器394檢測到?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，將討論根據(jù)本發(fā)明的傾角傳感器的另一實施方案。傾角傳感器的實 施方案將結(jié)合一測量儀而被描述。測量儀400，諸如三維掃描裝置、全站儀或測地儀，包括可 移動機架或照準儀部分440，其被安裝在滾珠軸承245和主軸286處，該機架440圍繞軸線 290相對于不旋轉(zhuǎn)的基座280可控地旋轉(zhuǎn)，如箭頭270所示?？梢苿訂卧?0 (見圖1)包括 標示為透鏡30(見圖1)的光學(xué)設(shè)備，例如，用于捕獲一視場以及捕獲該視場內(nèi)的識別覘標點的相機；以及位置計算電路。該可移動單元可以采用如下方式被支撐在機架440中即， 該可移動單元圍繞第一軸線50相對于機架440可樞軸旋轉(zhuǎn)，如雙箭頭60所示(見圖1)。 第一軸線50也可稱為耳軸軸線。根據(jù)本實 施方案的傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件410，其被布置使得 該元件的表面在測量儀400的運動中處于正交于重力的位置，其中重力敏感的坡度指示元 件410被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座280。此外，傾角傳感器包括適于產(chǎn)生至少一個檢測信 號和接收至少一個響應(yīng)信號的檢測裝置420、425，其中在平行于主軸286的軸線290和真正 的豎直軸線222之間的偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測(在圖5中，豎直軸 線222和軸線290是平行的)。根據(jù)該實施方案，重力敏感的坡度指示元件410借助于樞軸 彈簧(pivot spring) 412被布置在主軸286處并以主軸286為中心，使得重力敏感的坡度 指示元件410以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。重力敏感的坡度指示元件410是電容元件，檢測裝置420、425包括電容元件420 以及適于檢測在元件410和420之間的電容變化的檢測器。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的示例性實施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)清楚的 是，可以對在此描述的本發(fā)明進行許多改變、修改和替代。因此，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的上述 描述以及附圖應(yīng)被視為其非限制性的實施例，本發(fā)明的保護范圍由所附的專利權(quán)利要求來 限定。
權(quán)利要求
一種用于測量儀(200；300；400)的傾角傳感器，該測量儀具有可移動機架(40；240；340；440)，該可移動機架圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(90；290)相對于不旋轉(zhuǎn)的基座(80；280)可控地旋轉(zhuǎn)，所述基座包括平行于所述軸線(90；290)的主軸(286)，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線(90；290)可位于如下位置，使得所述旋轉(zhuǎn)軸線偏離與重力場基本平行的真正豎直軸線(222)，其特征在于，所述傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件(285；385；410)，其被布置使得所述元件(285；385；410)的表面(289)在所述測量儀(200；300；400)的運動中處于正交于所述真正的豎直軸線(222)的位置，其中所述重力敏感的坡度指示元件(285；385；410)被布置為聯(lián)接至所述不旋轉(zhuǎn)的基座(80；280)；以及檢測裝置(287；387；420；425)，其適于產(chǎn)生至少一個檢測信號和接收來自所述重力敏感坡度指示元件(285；385；410)的至少一個響應(yīng)信號，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90；290)和所述真正的豎直軸線(222)之間的偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾角傳感器，其中所述重力敏感的坡度指示元件(285；385 ； 410)被布置在所述主軸(286)處并以所述主軸(286)為中心，使得所述重力敏感的坡度指 示元件(285 ；385 ；410)以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傾角傳感器，其中所述重力敏感的坡度指示元件(285； 385)包括密封容器(285 ；385)，該密封容器容納反射流體(288)，其中所述容器(285)被布 置使得所述流體(288)的表面(289)在測量儀(200 ；300 ；400)的運動中正交于所述真正的 豎直軸線(222)，所述響應(yīng)信號是所述反射流體(288)中的反射信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾角傳感器，其中所述容器(285；385)包括透光裝置(291 ； 391)，且其中所述檢測裝置(287 ；387)包括信號產(chǎn)生元件(294 ；394)，該信號產(chǎn)生元件包 括發(fā)光器，該發(fā)光器適于將光束經(jīng)由所述透光裝置(291 ；391)發(fā)射進入所述容器；以及信 號檢測器(293 ；394)，該信號檢測器包括光傳感器，該光傳感器適于接收在所述容器(295 ； 385)的所述液體(288)的所述表面(289)處反射經(jīng)由所述透光裝置(291 ；391)的光束，其 中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90;290)和所述真正的豎直軸線(222)之間的偏差可以通過確定在反 射光束的中心點和所述光傳感器的參考點之間的偏差而由所述光傳感器檢測到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傾角傳感器，其中所述重力敏感的坡度指示元件(410) 包括一樞軸布置的電容元件(410)，該電容元件被布置使得所述元件(410)的表面在所述 測量儀(200 ；300 ；400)的運動中正交于所述真正的豎直軸線(222)，并且其中所述檢測裝 置(420 ；425)包括至少一個電容元件(420)和適于檢測在所述元件(410 ；420)之間的電容 的檢測器(425)，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90 ；290)和所述真正的豎直軸線(222)之間的偏差 可以通過確定在所述元件(410 ；420)之間的電容變化而由所述檢測器(420 ；425)檢測到。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾角傳感器，其中所述容器(385)包括透光裝置(391)，且其 中所述檢測裝置(387)包括信號產(chǎn)生元件(394)，該信號產(chǎn)生元件包括發(fā)光器，該發(fā)光器 適于將光束經(jīng)由所述檢測裝置(387)的棱鏡元件(397)以及所述透光裝置(391)發(fā)射進入 所述容器(385)；以及信號檢測器(394)，該信號檢測器包括光傳感器，該光傳感器適于接 收在所述容器(385)的所述液體(288)的所述表面(289)處反射經(jīng)由所述棱鏡元件(397) 以及所述透光裝置(391)的光束，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90 ；290)和所述真正的豎直軸線 (222)之間的偏差可以通過確定在反射光束的中心點和所述光傳感器的參考點之間的偏差而由所述光傳感器檢測到。
7.一種包括傾角傳感器的用于距離和角度測量的測量儀(200 ；300 ；400)，該測量儀 (200 ；300 ；400)具有可移動機架(40 ；240 ；340 ；440)，該可移動機架圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(90 ； 290)相對于不旋轉(zhuǎn)的基座(80;280)可控地旋轉(zhuǎn)，所述基座包括平行于所述軸線的主軸 (286)，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線(290)可位于如下位置，使得所述旋轉(zhuǎn)軸線偏離與重力場基本平 行的真正的豎直軸線(222)，其特征在于，所述傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件，其被布置使得所述元件的表面在所述測量儀的運動中處于 正交于所述真正的豎直軸線的位置，其中所述重力敏感的坡度指示元件被布置為聯(lián)接至所 述不旋轉(zhuǎn)的基座；以及檢測裝置，其適于產(chǎn)生至少一個檢測信號并接收來自所述重力敏感的坡度指示元件 (285 ；385 ；410)的至少一個響應(yīng)信號，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線和所述真正的豎直軸線之間的 偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量儀，其中所述重力敏感的坡度指示元件(285;385；410) 被布置在所述主軸(286)處并以所述主軸(286)為中心，使得所述重力敏感的坡度指示元 件(285 ；410)以不旋轉(zhuǎn)的方式被布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的傾角傳感器，其中所述重力敏感的坡度指示元件(285； 385)包括密封容器(285 ；385)，該密封容器容納反射流體(288)，其中所述容器(285)被布 置使得所述流體(288)的表面(289)在所述測量儀(200 ；300 ；400)的運動中正交于所述真 正的豎直軸線(222)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傾角傳感器，其中所述容器(285；385)包括透光裝置(291 ； 391)，且其中所述檢測裝置(287 ；387)包括信號產(chǎn)生元件(294 ；394)，該信號產(chǎn)生元件包 括發(fā)光器，該發(fā)光器適于將光束經(jīng)由所述透光裝置(291 ；391)發(fā)射進入所述容器；以及信 號檢測器(293 ；394)，該信號檢測器包括光傳感器，該光傳感器適于接收在所述容器(295 ； 385)的所述液體(288)的所述表面(289)處反射經(jīng)由所述透光裝置(291 ；391)的光束，其 中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90 ；290)和所述真正的豎直軸線(222)之間的偏差可以通過確定在所 述反射光束的中心點和所述光傳感器的參考點之間的偏差而由所述光傳感器檢測到。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的傾角傳感器，其中所述重力敏感的坡度指示元件(410) 包括一樞軸布置的電容元件(410)，該電容元件被布置使得所述元件(410)的表面在所述 測量儀(200 ;300 ;400)的運動中正交于所述真正的豎直軸線(222)，并且其中所述檢測裝 置(420 ；425)包括至少一個電容元件(420)和適于檢測在所述元件(410 ；420)之間的電容 的檢測器(425)，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90 ；290)和所述真正的豎直軸線(222)之間的偏差 可以通過確定在所述元件(410 ；420)之間的電容變化而由檢測器(420 ；425)檢測到。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傾角傳感器，其中所述容器(385)包括透光裝置(391)，且 其中所述檢測裝置(387)包括信號產(chǎn)生元件(394)，該信號產(chǎn)生元件包括發(fā)光器，該發(fā)光 器適于將光束經(jīng)由所述檢測裝置(387)的棱鏡元件(397)和所述透光裝置(391)發(fā)射進入 所述容器(385)；以及信號檢測器(394)，該信號檢測器包括光傳感器，該光傳感器適于接 收在所述容器(385)的所述液體(288)的所述表面(289)處反射經(jīng)由所述棱鏡元件(397) 和所述透光裝置(391)的光束，其中在所述旋轉(zhuǎn)軸線(90;290)和所述真正的豎直軸線 (222)之間的偏差可以通過確定在所述反射光束的中心點和所述光傳感器的參考點之間的偏差而由光傳感器檢測到。
全文摘要
本發(fā)明涉及定位設(shè)備諸如測量儀或勘測儀。更具體而言，本發(fā)明涉及用于測量儀的傾角傳感器，該測量儀具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(290)可控地旋轉(zhuǎn)的可移動機架(240)，其中所述旋轉(zhuǎn)軸線的位置可處于以下位置，使得所述旋轉(zhuǎn)軸線偏離與重力軸線基本平行的真正的豎直軸線(222)。所述傾角傳感器包括重力敏感的坡度指示元件(285)，其被布置使得該元件的表面在測量儀的運動中處于正交于真正的豎直軸線(222)的位置，其中重力敏感的坡度指示元件被布置為聯(lián)接至不旋轉(zhuǎn)的基座(80)；以及檢測裝置，其適于產(chǎn)生至少一個檢測信號并接收至少一個響應(yīng)信號，其中在旋轉(zhuǎn)軸線和真正的豎直軸線之間的偏差可以使用所述至少一個響應(yīng)信號而被檢測到。
文檔編號G01C15/00GK101960257SQ200880127792
公開日2011年1月26日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者M·維斯特馬克 申請人:特林布爾公司