專利名稱：用于取決于角度的非接觸式的距離測量的距離測量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于非接觸式地測量測量設(shè)備和目標(biāo)對(duì)象之間的距離的距離測
量設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知能夠非接觸式地對(duì)測量設(shè)備和目標(biāo)對(duì)象之間的距離進(jìn)行測量的距離測量設(shè)備。例如可以通過發(fā)送激光信號(hào)、超聲波信號(hào)或者雷達(dá)信號(hào)并且然后檢測相應(yīng)地從目標(biāo)對(duì)象反射回的信號(hào)基于發(fā)送和檢測之間的運(yùn)行時(shí)間來推斷出距離。非接觸式工作的距離測量設(shè)備越來越多地在如房屋建設(shè)或者裝修工作中推廣。例 如可以為了壁紙測定而無問題地確定墻壁的長度。也可以為了對(duì)連接的木梁進(jìn)行正確的定長切割來確定例如兩個(gè)剛性立柱之間的間距。然而注意到，在特定的測量情況下，可靠的測量精度可能難以達(dá)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)
僅例如在常常單人執(zhí)行工作的家裝領(lǐng)域，就可能總是在應(yīng)當(dāng)精確測量兩個(gè)對(duì)象之間、例如兩個(gè)立柱之間的間距時(shí)遇到困難，盡管立柱中的至少一個(gè)還沒有固定在其最終的位置。這樣的情況可能例如在安置輕質(zhì)結(jié)構(gòu)墻或木結(jié)構(gòu)時(shí)存在。于是，傳統(tǒng)地大多嘗試用一只手將墻或立柱盡可能保持垂直，同時(shí)用另一只手將例如基于激光的距離測量設(shè)備來回移動(dòng)，直到激光測量點(diǎn)在某一時(shí)候射到另一個(gè)立柱。然而在此情況下可能出現(xiàn)在立柱或施加在其上的距離測量設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)和定向方面的巨大的不精確性，使得相應(yīng)地也可能導(dǎo)致在所力求的距離測量方面的不精確性。此外通常來說必要的是，在距離測量設(shè)備處操作按鈕來觸發(fā)距離測量，這可能導(dǎo)致距離測量設(shè)備的進(jìn)一步抖動(dòng)并從而導(dǎo)致距離測量的測量精度的進(jìn)一步降低。困難程度的進(jìn)一步提升可通過附加地使用水平儀得出，所述水平儀在缺少第三只手時(shí)可能易于傾斜或打滑。因此本發(fā)明的任務(wù)可以看作為，提供在如下情況下也執(zhí)行正確的距離測量的一種可能性，所述情況是應(yīng)相對(duì)于其測量距離的對(duì)象在其定向上還未被固定。這樣的任務(wù)可以利用根據(jù)權(quán)利要求I的距離測量設(shè)備解決。距離測量設(shè)備的其它設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中說明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，距離測量設(shè)備為此具有(i.)用于非接觸式地測量距離測量設(shè)備和目標(biāo)對(duì)象之間的距離的距離測量裝置，(ii.)用于測量距離測量設(shè)備的當(dāng)前定向和參考定向之間的當(dāng)前的定向角度的角度測量裝置，以及(iii.)控制器?？刂破髟诖吮辉O(shè)計(jì)用于從角度測量裝置中讀取當(dāng)前的定向角度以及依據(jù)所讀取的當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度對(duì)距離測量裝置進(jìn)行操控以測量目標(biāo)距離。距離測量裝置可以例如以光學(xué)方式測量距離測量設(shè)備與目標(biāo)對(duì)象之間的距離。對(duì)此可以向目標(biāo)對(duì)象發(fā)送經(jīng)調(diào)制的激光束并且可以檢測從目標(biāo)對(duì)象反射回來的光線信號(hào)，使得從在所發(fā)送的激光信號(hào)和檢測到的經(jīng)調(diào)制的激光信號(hào)之間的相位差可以推斷出運(yùn)行時(shí)間以及因此推斷出要測量的距離?？商鎿Q地，距離測量裝置也可以使用其他的非接觸式的測量方法，所述測量方法例如基于發(fā)送和檢測超聲波信號(hào)或雷達(dá)信號(hào)。角度測量裝置可以集成到距離測量設(shè)備中并與該距離測量設(shè)備固定連接，使得距離測量設(shè)備的定向可以在空間中、即相對(duì)于參考定向被測量。為了角度測量可以在此使用不同的物理效應(yīng)。例如角度測量裝置可以利用水平儀來實(shí)施。在這種情況下可以借助水平儀來確定距離測量設(shè)備相對(duì)于重力場方向、即相對(duì)于水平線的定向。水平儀的顯示可以例如通過光學(xué)方式讀取，并且因此提供了再現(xiàn)定向角度的電測量信號(hào)。換句話說，可以設(shè)置可以電子方式分析的水平儀作為角度測量裝置。水平儀在此可以設(shè)計(jì)為與距離測量裝置相關(guān)聯(lián)地傾斜。一般來說，水平儀只能夠提供關(guān)于特定的角度是否被保持的信息；例如水平儀說明其是否精確地與地面平行地布置。參考定向或目標(biāo)角度能夠通過如下方式來設(shè)定，即水平儀的布置或尤其是水平儀相對(duì)于距離測量設(shè)備的定向可以被傾斜?？商鎿Q地，距離測量設(shè)備可以利用加速度傳感器來實(shí)施。加速度傳感器例如從汽·車技術(shù)中被已知。加速度傳感器可以被設(shè)計(jì)用于例如與外部力場有關(guān)地以絕對(duì)方式測量定向?？商鎿Q地，所述加速度傳感器可以被設(shè)計(jì)用于基于在此出現(xiàn)的加速度而以相對(duì)方式測量定向的變化。在距離測量設(shè)備中設(shè)置的控制器可以被設(shè)計(jì)用于將距離測量裝置操控為，使得只要距離測量設(shè)備的測量到的當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度之間的差低于公差值，就測量目標(biāo)距離?！澳繕?biāo)角度”在這里可以理解為距離測量設(shè)備的定向和參考定向之間的如下定向角度，在所述定向角度的情況下距離測量應(yīng)該由用戶通過期望的方式執(zhí)行。如果例如應(yīng)該在如下情況下執(zhí)行距離測量——距離測量設(shè)備以相對(duì)于用作為參考定向的水平線成90°的定向角度布置，則目標(biāo)角度被定義為90°?！肮钪怠笨梢哉f明在目標(biāo)角度附近的公差角度范圍，在該公差角度范圍內(nèi)也應(yīng)該觸發(fā)距離測量。公差值例如可以被設(shè)定到+/_ 1°，使得在給定的90°的目標(biāo)角度的情況下，在達(dá)到89°至91°之間的定向角度時(shí)進(jìn)行距離測量。目標(biāo)角度可以有利地借助于輸入裝置預(yù)先給定。所述目標(biāo)角度可以例如借助于鍵盤、觸摸屏或者關(guān)于其角度布置可讀取的旋轉(zhuǎn)操縱桿進(jìn)行輸入。還可以有利的是，還允許由使用者預(yù)先給定公差值。距離測量設(shè)備的控制器可以被設(shè)計(jì)用于，只要例如通過按下距離測量設(shè)備上的測量開始按鈕觸發(fā)測量過程，就持續(xù)地測量距離測量設(shè)備和目標(biāo)對(duì)象之間的距離?！俺掷m(xù)地”在這里可以表示，以短的時(shí)間間距、例如多次以幾秒鐘、例如利用1-50HZ的頻率來確定所述距離。所述控制器于是可以另外被設(shè)計(jì)用于，在當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度之間的差低于公差值時(shí)，才確定期望的目標(biāo)距離。換句話說，距離測量裝置應(yīng)該在測量過程被觸發(fā)以后不斷地測量到所述距離測量裝置所對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)對(duì)象的距離，但是當(dāng)距離測量設(shè)備的定向達(dá)到目標(biāo)角度時(shí)，所測量的距離才被看做為“目標(biāo)距離”。距離測量設(shè)備還可以具有用于將信息輸出給使用者的輸出裝置。在此，控制器可以例如被設(shè)計(jì)用于，只要有效地測量到目標(biāo)距離，就借助于輸出裝置輸出信號(hào)。換句話說，只要距離測量設(shè)備達(dá)到了期望的定向并且能夠執(zhí)行對(duì)目標(biāo)距離的測量，就可以向使用者傳送信號(hào)。控制器還可以被設(shè)計(jì)用于，借助于輸出裝置發(fā)送關(guān)于距離測量設(shè)備必須向哪個(gè)方向傾斜以便其靠近對(duì)于測量所期望的定向、即目標(biāo)角度的信息。換句話說，輸出裝置可以用于給使用者提示，為了能夠執(zhí)行有效的目標(biāo)距離測量，測量設(shè)備向哪個(gè)方向傾斜或測量設(shè)備應(yīng)向哪個(gè)方向傾斜。輸出裝置可以被設(shè)計(jì)用于，將信息以視覺和/或聽覺的形式輸出。例如可以借助于信號(hào)聲或者例如閃光的光學(xué)顯示或者LED的顏色變換來向使用者顯示，目標(biāo)距離被有效地測量。還可以例如利用光學(xué)顯示器如IXD來顯示，距離測量設(shè)備應(yīng)該向哪個(gè)方向傾斜以便靠近目標(biāo)角度。這樣的信息也可以通過聽覺、例如通過語言輸出來提供。輸出裝置在此也可以用于將測量到的目標(biāo)距離以視覺或聽覺的方式輸出。本發(fā)明的可能方面、優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)在前面參照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了描述。說明書、所屬附圖以及權(quán)利要求書包含了以組合方式的大量的特征。專業(yè)人員將會(huì)考慮這些特征，尤其是也將單獨(dú)地考慮不同實(shí)施例的特征，并且組成有意義的其它的組合?！?br>

圖I示出距離測量設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)。該圖只是示意性的而非比例正確的。在圖中示出的以及在下面描述的實(shí)施方式僅為示范性的，并且不應(yīng)理解為限制性的。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出的根據(jù)本發(fā)明的距離測量設(shè)備I具有距離測量裝置3、角度測量裝置5以及控制器7。距離測量裝置3用于非接觸式地測量測量設(shè)備I和目標(biāo)對(duì)象9之間的距離。在所述的實(shí)施例中，距離測量裝置3為此具有距離測量單元11，該距離測量單元11具有用于朝向目標(biāo)對(duì)象9發(fā)送調(diào)制的激光光線的激光源以及用于檢測從目標(biāo)對(duì)象9反射回來的激光光線的檢測裝置。角度測量裝置5具有加速度傳感器13，該加速度傳感器13可以檢測在彼此正交方向上的加速度。由傳感器13提供的電子信號(hào)可以提供關(guān)于距離測量設(shè)備I的當(dāng)前定向角度的信息，所述信息可以由與傳感器13連接的控制器7讀取。還設(shè)置同樣與控制器7連接的輸入裝置15，借助于該輸入裝置15可以設(shè)定要由測量設(shè)備達(dá)到的目標(biāo)角度。在所示的例子中，輸入裝置具有可以讀取其定向以及可以將該定向作為電信號(hào)向控制器轉(zhuǎn)發(fā)的操縱桿。在可替換的設(shè)計(jì)中(在圖I中未示出)，角度測量裝置也可以借助于可旋轉(zhuǎn)的水平儀實(shí)施。水平儀可以在此例如以光學(xué)或電的方式讀取，使得最終能夠產(chǎn)生再現(xiàn)水平儀的定向的電信號(hào)并能將該電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給控制器。在這種情況下，目標(biāo)角度可以直接通過適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)可旋轉(zhuǎn)的水平儀的定向來設(shè)定。測量過程可以借助于開始按鈕21觸發(fā)。還設(shè)置顯示器19和LED 23作為輸出裝置，以便可以借助于顯示器19為使用者顯示為了靠近目標(biāo)角度距離測量設(shè)備I應(yīng)向哪個(gè)方向傾斜，并且然后借助于LED 23向使用者顯示達(dá)到了該目標(biāo)角度并進(jìn)行了距離測量，并且然后可以將測量到的距離在顯示器19上顯示。距離測量設(shè)備I的能量供應(yīng)經(jīng)由電池17進(jìn)行。測量設(shè)備I的所有部件都以節(jié)省空間的方式安放在殼體25中。由于小的尺寸以及自給自足的能量供應(yīng)，距離測量設(shè)備可以作為便攜式手持設(shè)備使用。以下對(duì)距離測量設(shè)備的可能使用及工作方式進(jìn)行闡述。距離測量設(shè)備I可以施加在第一對(duì)象的表面處。在此，該第一對(duì)象可能在其位置和定向上還沒有固定。但是已知的是，該第一對(duì)象應(yīng)該具有什么定向。當(dāng)例如涉及應(yīng)該盡可能地垂直立在地面上的立柱時(shí)，可以假定水平地面作為參考定向并且假定90°角作為目標(biāo)角度。該目標(biāo)角度可以事先由使用者借助于輸入裝置15進(jìn)行設(shè)定。如果使用者然后操作開始按鈕21，則借助于激光距離測量裝置3例如以測量頻率2Hz持續(xù)地執(zhí)行距離測量。如果距離測量設(shè)備I沒有靠近力求的目標(biāo)角度，則控制器7可以 根據(jù)角度測量裝置5提供的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這一情況并通過所連接的顯示器19將距離測量設(shè)備I應(yīng)該向其傾斜以靠近目標(biāo)角度的方向用信號(hào)通知給使用者。如果借助于角度測量裝置5測量到的實(shí)際角度、也就是說距離測量設(shè)備I相對(duì)于參考定向的當(dāng)前定向與之前設(shè)定的目標(biāo)角度相符，則當(dāng)前存在的距離測量值被輸出在顯示器19上。通過LED 23可以向使用者例如通過閃爍告知測量的有效性。如果使用者重新操作開始按鈕21，則顯示器19中的顯示被刪除，并且開始新的測量。因此借助于所提出的距離測量設(shè)備I可以實(shí)現(xiàn)在“抖動(dòng)的”情況下也執(zhí)行正確的距離測量。距離測量設(shè)備在此易于操作。另外，該距離測量設(shè)備由于其中使用的價(jià)格低廉的組件和部件可以簡單地并以低的價(jià)格來制造。
權(quán)利要求
1.距離測量設(shè)備(I)，具有 距離測量裝置(3)，用于非接觸式地測量距離測量設(shè)備(I)和目標(biāo)對(duì)象(9)之間的距離； 角度測量裝置(5)，用于測量距離測量設(shè)備(I)的當(dāng)前定向和參考定向之間的當(dāng)前的定向角度；以及控制器(7); 其中控制器(7)被設(shè)計(jì)用于從角度測量裝置(5)中讀取當(dāng)前的定向角度并依據(jù)所讀取的當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度對(duì)距離測量裝置(3)進(jìn)行操控以測量目標(biāo)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的距離測量設(shè)備， 其中控制器(7)被設(shè)計(jì)用于，只要當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度之間的差低于公差值，就對(duì)距離測量裝置(3 )進(jìn)行操控以測量目標(biāo)距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一的距離測量設(shè)備， 其中控制器(7)被設(shè)計(jì)用于，只要當(dāng)前的定向角度和預(yù)先給定的目標(biāo)角度之間的差低于公差值，則在觸發(fā)測量過程以后對(duì)距離測量裝置(3)進(jìn)行操控，持續(xù)地測量距離測量設(shè)備(I)和目標(biāo)對(duì)象之間的距離并且確定目標(biāo)距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一的距離測量設(shè)備，還具有 輸出裝置(23),用于向使用者輸出信息； 其中控制器(7)被設(shè)計(jì)用于，只要目標(biāo)距離被測量出來，則借助于輸出裝置(23)發(fā)送信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一的距離測量設(shè)備，還具有 輸出裝置(19),用于向使用者輸出信息； 其中控制器(7)被設(shè)計(jì)用于，借助于輸出裝置(19)發(fā)送關(guān)于距離測量設(shè)備(I)必須向明5個(gè)方向傾斜以靠近目標(biāo)角度的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一的距離測量設(shè)備， 其中輸出裝置(19，23)被設(shè)計(jì)用于視覺的和/或聽覺的信息輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一的距離測量設(shè)備，還具有 輸入裝置(15),用于輸入目標(biāo)角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一的距離測量設(shè)備， 其中角度測量裝置(5)利用水平儀來實(shí)施。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的距離測量設(shè)備， 其中水平儀能夠相對(duì)于距離測量裝置(3)傾斜。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9之一的距離測量設(shè)備， 其中角度測量裝置(5)利用加速度傳感器(13)來實(shí)施。
全文摘要
提出一種用于無接觸地測量到目標(biāo)對(duì)象(9)的距離的距離測量設(shè)備(1)。距離測量設(shè)備(1)具有角度測量裝置(5)和控制器(7)。角度測量裝置(5)能夠確定距離測量設(shè)備(1)相對(duì)于參考定向的當(dāng)前的定向角度?？刂破?7)被設(shè)計(jì)用于從角度測量裝置(5)中讀取當(dāng)前的定向角度并依據(jù)所讀取的定向角度和例如由使用者可預(yù)先給定的目標(biāo)角度對(duì)距離測量裝置(3)進(jìn)行操控以測量目標(biāo)距離。例如，所述距離可以僅在距離測量設(shè)備(1)位于目標(biāo)角度周圍的公差范圍內(nèi)時(shí)被測量。因此，當(dāng)由于情況而難以定向穩(wěn)定地保持距離測量設(shè)備時(shí)，也可以執(zhí)行正確的目標(biāo)距離測量。
文檔編號(hào)G01C15/00GK102971606SQ201180033312
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者B.施奈徳, M.施奈徳 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司