手持式勘测装置和用于该勘测装置的勘测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种手持式勘测装置和用于该勘测装置的勘测方法。该手持式勘测装置（１ａ）包括至少一个测距器，该测距器实施为结合有位置检测构件，使该位置检测构件对于各个测距器测量来记录测量装置（１ａ）的位置（ＧＰ１，ＧＰｎ）和测距器的取向，借此可生成具有相应位置（ＧＰ１，ＧＰｎ）和取向的测距器测量的自动受控序列。所有的测距器测量都通过所述相关记录来记录并相关为呈轨迹（ＳＰ）形式的场点（ＡＰ１，ＡＰｎ），从而可以进行复杂的计算，例如测量不可接近的对象或者确定表面的平面度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的手持式勘测装置，以及一种用于该勘测装置的根据权利要求10的前序部分所述的勘测方法。
技术介绍
在许多应用中，使用用于距离测量的方法和系统。它们的示例有在测地应用中的特别精确的勘测，以及在建筑安装或者军用的领域中的测量任务。对于这些任务，使用对所选场点进行光学测距的手持式勘测装置。这里，一般发射激光束并在通过目标偏转之后再次接收和评估该激光束。可利用各种测量原理，例如相位测量或过渡时间测量来确定距离。在EP 0 738 899B1中描述了适用于该应用的典型的勘测装置在许多应用中，期望进行与测量的位置和/或取向自动相关联的距离测量。这可以使处理更加容易，因为不需要重复地将测量装置固定在基准点。例如，US 5,337,149公开了一种带有惯性传感器的手持式测距器，其将距离测量与实际位置相关联。US 5,886,775公开了一种用于对象的扫描处理。这里利用电磁实现手持式扫描器的位置确定。虽然这种距离测量系统允许将距离测量和诸如位置和取向的空间变量的确定相关联，但在测量时，例如在扫描大范围对象时所需的较大数量的测量记录仍然是一个问题。例如如果要在不能接触的情况下测量桌子的两个边缘之间的距离，就是这样的情况。此外，即使对于合适的测量点，也不总是可以接近来测量。从而，不能通过现有技术的勘测装置例如测量沿着高天花板延伸的管道的厚度。然而，如果这些对象关于它们的测量条件确定并且具有作为测量的起始点的空间序列的内聚性(cohesion)，那么这些对象和它们的特性可通过数量相对较大的测量来勘测。至今为止装置的缺点是内聚性较差，或者缺少不同测量的空间关系，特别是测量开始位置的分布均匀性。因此，记录时的多个距离测量不会彼此自动相关。然而，这种相关例如适用于检查诸如两个壁的两个结构的平行度。这种关联的基础问题在于在各个情况下必须单独取向和初始化的测量的重复性，但是所有测量都应该有利地具有空间内聚性，即，必须在彼此空间坐标靠近或彼此邻近的情况下进行。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，对于手持式勘测装置或方法，允许多个测量的高度空间内聚性，特别是重复测量的高度空间内聚性。另一目的在于，提供一种适用于该目的的手持式勘测装置和勘测方法，通过该勘测装置和勘测方法也可以勘测或检查大范围结构或三维结构的特性，或者可识别结构。这些目的通过权利要求1和10或者从属权利要求的主题而实现，或者成果得到进一步改进。本专利技术的基础在于，距离测量被自动记录并与测距器的位置和轴线取向的对应(coordinate)参数关联在一起。因而包括距离和对应参数的被记录的数据记录可直接进行进一步处理或临时存储。按照自动测量序列进行数据记录的记录。通过初始化测量，通过该装置生成与取向和位置确定相关的距离测量序列。重复率选择为使得出现测量的密度序列，其频率和空间关系也允许通过扫描进行表面确定。这里通过测量装置的手动运动进行扫描，该运动可包括任意和无意的成分。具体地说，如果以合适的适应性对测量进行初始化，那么利用人手的生理颤动允许进行细微扫描。根据距离，颤动可用作手的唯一运动，从而扫描相对较小的目标，使得在不进行任意运动的情况下进行扫描确定。通过自动并任选优化的记录，迅速而精确地记录用于重复距离测量的数据组，并且随后可通过更加复杂的方法对其进行评估，例如统计学方法或图形检测方法。自动生成测量的重复率可适于作为目标距离或位置改变或取向改变的函数。因此，例如测量的“密度”或时间序列可作为目标距离和/或手动扫描速度的函数而变化。然而任选的是，还可以考虑关于被扫描的目标对象的信息。例如如果连续记录的距离测量表示距离值的分散度较大，则可采用结构表面并且可增加重复率用于实现较高的分辨率。如果之后测量值的变化再次落到阈值以下，则可对应地减小重复率。以类似方式，重复率可作为测量装置的角加速度或横向运动的函数而变化，从而保持对应的均匀或密集的覆盖。可利用通常用于手持式勘测装置中的激光测距器进行距离测量。然而原理上，根据本专利技术还可以使用其它系统，只要它们允许勘测装置对勘测点进行识别和空间分配即可，例如三角测量仪。对于各个距离测量，记录为此而使用的光路的取向和勘测装置的位置。可通过各种方法进行取向和位置的确定。具体地说，根据本专利技术，可确定取向和位置的改变，从而只测量相对参数。在要求绝对确定时，必须返回参考整个测量方法的起始点。然而，在许多应用中，不要求获得参数的绝对位置。因此，在上述两个边缘之间的距离测量的情况下，只确定边缘和它们相对于勘测装置的距离以及位置就足够了。从彼此空间相关的测量组可计算边缘的间距。在该情况下因为由使用者进行距对象距离的分配，所以不需要对已知绝对位置的自动参考。因此，如果测量对于它们彼此的位置和取向来说是已知的，那么在大多数场合就足够了。根据本专利技术，当然还可以对于各个测量或几个测量确定空间的绝对位置或取向，从而测量不仅彼此相关联而且在空间中准确固定。这样允许在进一步的测量序列中使用该序列，而与第一系列或传输到其它系统无关。根据本专利技术的方法提供了大量的相关测量，从而可使用甚至更加复杂的评估方法。例如，可以通过已知方法识别在个体测量的点云中识别对象，并且确定所述对象的尺寸或取向。这些方法例如在WO 97/40342中公开。然而至今为止，这些点云通过固定的扫描器系统记录。对于这些系统，必需的是选择固定的架立点，该架立点用作通过马达进行扫描处理的基础。复杂性尺寸和能耗如同固定架立的需求那样禁止了这种用于手持式操作的硬件。根据本专利技术，本专利技术使用手的运动来实现扫描测量处理。这里，在任何情况下都存在的作为手的无意运动的颤动和有意识运动都用于实现手动扫描处理。根据应用，可产生不同频率的颤动。正常的生理颤动的频率根据情况在4至大约12Hz的范围内，例如在静止颤动、运动颤动、持握颤动或等长收缩颤动的情况下，年轻人的生理颤动在8-12Hz的范围内。对应于颤动频率或超过颤动频率的距离测量及其关联的位置和取向测量的重复率已经利用了手的无意运动用以扫描确定。除了手的扫描运动之外，可以在技术上产生用于距离测量的光束的扫描运动。这例如可以以扇状或漏斗状方式实现，并且可例如通过在光路中的压电运动元件产生。除了手动产生的扫描运动之外，还存在通过装置或具有多个测量波瓣(lobe)的装置产生的叠加的扫描发射，这允许在目标对象上产生平行或之字形轨迹的测量点，从而改进了扫描。扫描运动使勘测装置的发射方向和位置发生连续改变。对于各个距离测量，通过确定作为基准变量的改变或者作用力或加速度的相对变量的内部系统可以确定待确定参数。这例如利用惯性传感器是可行的。这些传感器测量旋转加速度和平移加速度。由于例如通过微系统工程的已知方法，例如通过微结构或纳米结构而在基材上具有可积分性的原因，现在可利用紧凑、坚固和节能的、允许用于手持式勘测系统的传感器系统。惯性传感器特别具有可用频率较高的优点，从而对于时间以及因此对于空间可以实现良好的分辨率。此外，可在与可识别点不存在视觉连接的情况下使用勘测装置，并且该装置可具有闭合、封装的设计。然而，可替代的或可添加的是，也可以确定相对于外部变量(例如可识别点或结构)的取向。如果通过勘测装置确定的这些基准点的位置已知，那么可以推导出该装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式勘测装置（１ａ，１ｂ），该手持式勘测装置至少包括：●测距器，该测距器优选为激光测距器（８），该激光测距器（８）具有发射方向，以及用于导出和提供测量距离的评估构件（７，７’）；●位置检测构件，该位置检测构件对于各个距 离测量形成用于关联记录所述勘测装置（１ａ，１ｂ）的相应位置和所述测距器的相应取向、特别是所述测距器的发射方向，该位置检测构件特别是共用存储器，所述手持式勘测装置的特征在于，所述测距器和所述位置检测构件形成并布置成可以以重复率，特别是 可变重复率初始化距离测量的自动序列，对于序列的各个距离测量存储相应的位置和取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克努特西尔克斯，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]