專利名稱：手持式距離測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種手持式距離測量儀。
背景技術：
已經提出一種手持式距離測量儀，該手持式距離測量儀至少具有計算單元、圖像采集機構和激光測量裝置，所述激光測量裝置在測量過程中檢測測量目標上的測量點的沿測量方向的距離。
發明內容
本發明涉及一種手持式距離測量儀，該手持式距離測量儀具有至少一個計算單元、圖像采集機構和激光測量裝置，所述激光測量裝置在測量過程中檢測測量目標上的測量點的沿測量方向的距離。在此提出，所述計算單元設置用于至少根據所述圖像采集機構的輸出特征參量來至少控制所述測量方向。“計算單元”尤其應該是指具有信息輸入端、信息處理機構和信息輸出機構的單元。所述計算單元有利地至少具有處理器、存儲器、輸入及輸出機構、運行程序、調整程序、控制程序和/或計算程序。優選所述計算單元的構件布置在共同的電路板上并且/或者有利地布置在共同的殼體中。“圖像采集機構”尤其應該是指一種機構，該機構采集測量目標的至少一個部分的至少二維的圖像。優選所述圖像采集機構采集所述測量目標的處于可見的光線范圍內的圖像。優選所述圖像采集機構具有CCD傳感器和/或CMOS傳感器。優選所述圖像采集機構具有處于10與IOOHz之間的幀刷新速率。優選所述計算單元在每次測量過程中除了所測量的沿測量方向的距離之外保存至少一張由所述圖像采集機構拍攝的圖像并且有利地保存相對于所述手持式距離測量儀的儀器殼體的測量方向。“激光測量裝置”尤其應該是指一種裝置，該裝置沿所述測量方向放射出至少一束激光束并且接收所述激光束的從所述測量目標上反射的光。優選所述激光測量裝置放射出可見的激光束。所述激光測量裝置有利地具有激光器以及尤其單維的光學的傳感器。所述光學的傳感器優選接收所述激光束的從所述測量目標上反射的部分。優選所述光學的傳感器連續地檢測所述激光束的被反射的部分。優選所述手持式距離測量儀具有模數轉換器，該模數轉換器優選在頻移和/或尤其解調之后對由所述光學的傳感器輸出的信號進行量化。所述模數轉換器有利地具有采樣率，該采樣率高于所述圖像采集機構的幀刷新速率。尤其所述模數轉換器具有大于IOOkHz優選大于IMHz特別優選大于IOMHz的采樣率。“測量點”尤其應該是指所述測量目標的表面上的點，這個點對激光束進行反射。“測量方向”尤其應該是指相對于所述激光測量裝置的方向，在此沿該方向來測定所述激光測量裝置與所述測量目標之間的間距。“檢測距離”這種表述尤其應該是指，所述激光測量裝置輸出特征參量，該特征參量取決于所述測量點的離開所述激光測量裝置的間距。所述激光測量裝置有利地以對本領域的技術人員來說顯得有意義的方式來產生所述特征參量。“設置”尤其應該是指專門編程、設計和/或配備。“所述圖像采集機構的輸出特征參量”尤其應該是指由所述圖像采集機構輸出的信號。優選所述輸出特征參量具有數字編碼的尤其對圖像進行描繪的信息。優選所述圖像采集機構通過有線的數據總線來輸出所述輸出特征參量。所述輸出特征參量有利地至少傳輸關于所述測量目標的尤其兩個尺寸的信息。“取決于輸出特征參量”這種說法尤其應該是指，所述計算單元對所述輸出特征參量進行分析并且根據分析情況來調節測量方向。“至少控制”尤其應該是指，所述計算單元控制和/或有利地調整。通過所述手持式距離測量儀的按本發明的設計方案，可以有利地快速且特別精確地改變所述測量方向，其中可以動用所述圖像采集機構的輸出特征參量。尤其借助于所述圖像采集機構可以對測量方向進行校驗并且記錄下來。此外，可以特別有利地再現測量過程。在另一種設計方案中提出，所述激光測量裝置具有至少一個測量方向調節單元，該測量方向調節單元在至少一種運行狀態中改變所述測量方向，由此可以有利地進行所述測量方向的自動的定向。“測量方向調節單元”尤其應該是指一種單元，該單元具有至少一個執行機構，該執行機構影響著相應的方向，所述激光測量裝置沿該相應的方向相對于所述手持式距離測量儀的儀器殼體來發射出激光束。優選所述測量方向調節單元設置用于以最大的測量角為幅度來改變所述測量方向，所述最大的測量角小于45度優選小于20度特別優選小于10度。優選所述測量方向調節單元具有至少一個對本領域的技術人員來說顯得有意義的激勵器，但是優選機電的激勵器和/或微機械的激勵器。所述激勵器有利地使所述激光器運動、使所述激光測量裝置的鏡頭運動尤其使微鏡、光學的傳感器和/或所述光學的傳感器的鏡頭運動。尤其所述激勵器使所述激光器尤其所述圖像采集機構和所述微鏡有利地相對于所述儀器殼體運動。優選所述測量方向調節單元設置用于使所述測量方向圍繞著一根軸線回轉。作為替代方案，測量方向調節單元可以設置用于使該測量方向調節單元圍繞著兩根優選彼此垂直地定向的軸線回轉。“儀器殼體”尤其應該是指一個單元，該單元以機械的方式將多個布置在所述儀器殼體的內室中的標準組件連接起來。優選操作者在測量過程中抓住所述儀器殼體。“改變測量方向”這種說法尤其應該是指所述測量方向調節單元改變相對于所述儀器殼體的方向，所述激光測量裝置沿該方向發射出激光束。此外提出，所述計算單元設置用于從所述圖像采集機構的輸出特征參量中確定至少一種相對于測量目標的定向變化，由此可以有利地對比如通過操作者的抖動引起的儀器殼體的運動進行補償。此外，可以對通過定向變化引起的錯誤測量進行診斷并且/或者記錄下來。“定向變化確定”尤其應該是指，所述計算單元至少檢測到至少所述圖像采集機構和/或優選所述儀器殼體的相對于測量目標的旋轉。優選所述計算單元設置用于確定至少所述圖像采集機構的相對于測量目標的運動。優選所述計算單元通過兩張已經由所述圖像采集機構拍攝的圖像的比較來確定所述定向變化。優選所述計算單元尤其通過至少一種對本領域的技術人員來說顯得有意義的興趣算子(Interest-Operator)并且/或者通過用于確定圖像特征的移動的方法比如相關法而具有基于圖像的特征探測功能。此外提出，所述計算單元設置用于從所述圖像采集機構的輸出特征參量中確定測量方向，沿該測量方向布置了所述測量目標的結構元素，由此可以有利地確定當前的測量方向與所述相對于結構元素的測量方向之間的角度。“結構元素”尤其應該是指測量目標的區域，該區域能夠用所述圖像采集機構與所述測量目標的其它區域區分開來。比如所述結構元素可以構造為孔、槽、邊緣、棱角、顏色變化和/或其它的對本領域的技術人員來說顯得有意義的結構元素。優選操作者將所述結構元素用尤其在可見的頻率范圍內看不見的著色劑涂到所述測量目標上。此外提出，所述計算單元設置用于使測量方向對準所述測量目標的結構元素，由此操作者可以舒適地實施相對于所述結構元素的距離的特別精確的測量。“對準測量目標的結構元素”這種說法尤其應該是指，所述計算單元使所述激光測量裝置的測量方向對準所述結構元素的點。優選所述計算單元使測量方向對準顯著的點，比如對準棱角、對準中心并且/或者對準所述結構元素的能夠由操作者選擇的點。此外提出，所述計算單元設置用于在儀器運動時使測量方向保持對準所述測量目標的結構元素，由此比如可以對操作者的抖動進行補償。優選所述計算單元使測量方向對準所述測量目標的結構元素，至少直至操作者開始測量，直至所述結構元素離開所述圖像采集機構的視角并且/或者直至操作者通過操作者輸入來中斷測量過程。“儀器運動”應該是指，所述手持式距離測量儀的相對于所述測量目標的運動。“保持對準所述結構元素”這種說法尤其應該是指，在操作者使所述手持式距離測量儀運動的過程中所述計算單元使測量方向對準所述結構元素的相同的點。在本發明的一種有利的設計方案中提出，所述計算單元設置用于從所述圖像采集機構的輸出特征參量中求取測量方向，由此可以在設計上容易地放棄其它的傳感器。“從所述輸出特征參量中求取”這種說法尤其應該是指，所述計算單元以數字方式對由所述圖像采集機構拍攝的圖像進行分析并且從所述圖像中確定所述測量方向。尤其所述圖像采集機構檢測所述激光束的在測量目標上的反射。優選所述計算單元計算相應的角度，在所述測量點上反射的光線以該相應的角度入射到所述圖像采集機構上。所述計算單元有利地從所述角度和由所述激光測量裝置確定的距離中確定所述激光測量裝置的當前的測量方向。所述計算單元特別有利地如此調整所述測量方向，使得所述測量方向對準所述測量目標。作為替代方案，所述計算單元可以以其它對于本領域的技術人員來說顯得有意義的方式來確定所述測量方向。在一種有利的設計方案中，所述計算單元輸出測量方向控制參量，所述激光測量裝置根據所述測量方向控制參量來調節所述測量方向。此外提出，所述手持式距離測量儀具有顯示單元，該顯示單元在至少一種運行狀態中向操作者至少顯示所述圖像采集機構的輸出特征參量，由此操作者可以特別有利地求取并且檢查測量方向。“顯示單元”尤其應該是指，對本領域的技術人員來說顯得有意義的顯示器，但是有利地是IXD (液晶顯示屏)顯示器并且/或者特別有利地是OLED (有機發光二極管)顯示器。優選所述顯示單元設置用于優選用彩色來顯示至少一張圖像。“顯示所述圖像采集機構的輸出特征參量”這種說法尤其應該是指，所述顯示單元在一種運行狀態中尤其實時顯示此前由所述圖像采集機構拍攝的圖像。此外提出，所述手持式距離測量儀包括輸入單元，通過該輸入單元在至少一種運行狀態中能夠由操作者來選擇所述測量目標的結構元素，由此操作者可以在設計上容易地選擇他要測量的結構元素。“輸入單元”尤其應該是指一種單元，該單元設置用于記錄操作者輸入情況。優選所述輸入單元提供取決于操作者輸入的特征參量，所述計算單元特別優選對所述特征參量進行分析。優選所述輸入單元具有對于本領域的技術人員來說顯得有意義的輸入機構，但是特別有利地具有接觸敏感的顯示蓋板(觸摸屏)。“能夠由操作者選擇”這種說法尤其應該是指，所述計算單元設置用于將測量目標的結構元素分配給至少一種操作者輸入。優選所述計算單元根據所述操作者輸入使測量方向對準通過所述操作者輸入來選擇的結構元素。
其它的優點從以下
中獲得。在附圖中示出了本發明的一種實施例。附圖、說明書和權利要求以組合的形式包含了大量的特征。本領域的技術人員也會有利地單個地研究所述特征并且將其歸納為其它有意義的組合。
具體實施例方式圖1示出了手持式距離測量儀10，該手持式距離測量儀具有計算單元12、圖像采集機構14、激光測量裝置16、顯示單元30、第一輸入單元32、第二輸入單元34和儀器殼體36。所述儀器殼體36包圍著一個內室，在該內室中至少部分地布置了所述計算單元12、圖像采集機構14、激光測量裝置16以及顯示單元30。所述儀器殼體36至少將所述計算單元12、圖像采集機構14、激光測量裝置16和顯示單元30至少部分地相對于彼此加以固定。在測量過程中，操作者抓住所述儀器殼體36并且使所述儀器殼體36的一側對準測量目標22，在所述儀器殼體36的這一側上布置了所述激光測量裝置16。所述計算單元12構造為數字的信號處理器。作為替代方案，計算單元可以構造為其它的對本領域的技術人員來說顯得有意義的微處理器。所述圖像采集機構14具有這里未詳細示出的鏡頭和圖像傳感器。所述圖像傳感器構造為CCD傳感器。所述鏡頭構造為遠距照相鏡頭。優選所述圖像采集機構14具有最大的視角38，該最大的視角尤其稍許大于所述激光測量裝置16的最大的測量角40。所述圖像采集機構14在運行時輸出電氣的輸出特征參量，該電氣的輸出特征參量將由所述圖像采集機構14拍攝的圖像傳輸給所述計算單元12。所述激光測量裝置16具有測量方向調節單元26、激光器42以及光學的傳感器44。所述激光器42沿測量方向24發射出對本領域的技術人員來說顯得有意義的經過調制的激光束。所述測量目標22在測量點20上將所述激光束的光線的一部分朝所述光學的傳感器44的方向反射。此外，所述測量目標22將所述激光束的光線的一部分朝所述圖像采集機構14的方向反射。所述光學的傳感器44接收所述激光束的光線的所反射的部分并且將其轉換為所述光學的傳感器44的電氣的輸出特征參量。所述手持式距離測量儀10的這里未詳細示出的模數轉換器用數字顯示所述光學的傳感器44的輸出特征參量。所述計算單元12在測量過程中求得所述測量點20的沿測量方向24離開所述儀器殼體36的距離18。所述測量方向調節單元26包括這里未詳細示出的微鏡，該微鏡設置用于改變測量方向24。為此所述微鏡布置在所述激光束的光路中。所述微鏡以壓電的方式來驅動。所述測量方向調節單元26設置用于使所述測量方向24圍繞著兩根軸線回轉。所述計算單元12在運行時根據所述圖像采集機構14的輸出特征參量來控制所述測量方向調節單元26。為此所述計算單元12從所述圖像采集機構14的輸出特征參量中確定測量方向24，沿該測量方向24布置了所述測量目標22的結構元素28。所述計算單元12借助于圖像相關性和/或其它對本領域的技術人員來說顯得有意義的計算方法來求得在圖像中存在的結構元素28。隨后所述計算單元12借助于測量方向調節單元26使所述激光束并且由此使所述測量方向24對準所述測量目標22的結構元素28之一。所示出的結構元素28構造為邊緣。此夕卜，所述計算單元12借助于三角函數來確定垂直于所述儀器殼體36的一側的距離46以及至少平行于所述儀器殼體36的這一側的距離48，其中在所述儀器殼體36的這一側上布置了所述激光測量裝置16。優選所述計算單元12確定所述距離48的相對于儀器殼體36和/或相對于重力的水平的及垂直的份額。此外，所述計算單元12設置用于從所述圖像采集機構14的輸出特征參量中確定至少一種相對于測量目標22的定向變化。為此，所述計算單元12具有定向變化識別功能，該定向變化識別功能通過所述圖像采集機構14的多張圖像來跟蹤特征及結構元素28。所述定向變化識別功能包括一種用于進行圖像處理的方法，所述圖像處理則用于借助于興趣算子(Interest-Operator)和相關法來跟蹤顯著的特征這里是結構元素28。所述計算單元12對定向變化進行補償并且在儀器運動時使測量方向24保持對準所述測量目標22的結構元素28。此外，所述計算單元12在運行中從所述圖像采集機構14的輸出特征參量中求得所述測量方向24。為此所述計算單元12在由所述圖像采集機構14拍攝的圖像中識別測量點20，所述測量目標22在該測量點上反射所述激光束的一部分。所述計算單元12借助于所述測量方向調節單元26來調整測量方向24。所述顯示單元30在運行時作為圖像向操作者顯示所述圖像采集機構14的輸出特征參量。在此所述計算單元12對所識別的結構元素28進行標記。所述第一輸入單元32構造為觸摸屏。所述第二輸入單元34具有多個按鍵。通過所述輸入單元32、34，操作者在一種運行狀態中選擇所述測量目標22的由所述計算單元12識別的結構元素28。隨后，所述計算單元12使所述測量方向24對準這個結構元素28。如果操作者沒有選擇結構元素28，那么所述計算單元12就選擇所述測量目標22的所識別的布置在測量點20的附近的結構元素28。
權利要求
1.手持式距離測量儀，至少具有計算單元(12)、圖像采集機構(14)和激光測量裝置(16)，所述激光測量裝置在測量過程中檢測測量目標(22)上的測量點(20)的沿測量方向(24)的距離(18)，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于至少根據所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量來至少控制所述測量方向(24)。
2.按權利要求1所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述激光測量裝置(16)具有至少一個測量方向調節單元(26)，該測量方向調節單元在至少一種運行狀態中改變所述測量方向(24)。
3.按權利要求1或2所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于從所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量中確定至少一種相對于測量目標(22)的定向變化。
4.按前述權利要求中任一項所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于從所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量中確定測量方向(24)，沿該測量方向布置了所述測量目標(22)的結構元素(28)。
5.按權利要求4所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于使所述測量方向(24)對準所述測量目標(22)的結構元素(28)。
6.至少按權利要求4所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于在儀器運動時使所述測量方向(24 )保持對準所述測量目標(22 )的結構元素(28 )。
7.按前述權利要求中任一項所述的手持式距離測量儀，其特征在于，所述計算單元(12)設置用于從所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量中求取所述測量方向(24)。
8.按前述權利要求中任一項所述的手持式距離測量儀，其特征在于顯示單元(30)，該顯示單元在至少一種運行狀態中向操作者至少顯示所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量。
9.按前述權利要求中任一項所述的手持式距離測量儀，其特征在于輸入單元(32)，通過該輸入單元在至少一種運行狀態中能夠由操作者來選擇所述測量目標(22)的結構元素(28)。
10.采用手持式距離測量儀(10)的方法，所述手持式距離測量儀至少具有計算單元(12)、圖像采集機構(14)和激光測量裝置(16)，所述激光測量裝置在測量過程中檢測測量目標(22)上的測量點(20)的沿測量方向(24)的距離(18)，其中所述計算單元(12)根據所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量來至少控制所述測量方向(24)。
全文摘要
本發明涉及一種手持式距離測量儀，該手持式距離測量儀至少具有計算單元(12)、圖像采集機構(14)和激光測量裝置(16)，所述激光測量裝置在測量過程中檢測測量目標(22)上的測量點(20)的沿測量方向(24)的距離(18)。在此提出，所述計算單元(12)設置用于至少根據所述圖像采集機構(14)的輸出特征參量來至少控制所述測量方向(24)。
文檔編號G01S17/08GK103163528SQ20121053400
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月12日 優先權日2011年12月13日
發明者S.阿伯拉罕, M.羅蘭, A.普費伊爾 申請人:羅伯特·博世有限公司