CN102313539A - 二维布局和点转换系统 - Google Patents

Abstract

二维布局系统指示了点和它们的坐标，并且将在一实体表面上的指示的点在垂直方向上转换到其它表面。两个调平激光发射器被和远端单元一起使用以控制特定功能。激光发射器按方位角旋转，并且发射竖直的(垂直的)激光平面。在用户通过远端单元的控制之下，在使用基准点建立之后，激光平面的投射线将在虚拟平面图中的任一受关注的点处在施工现场的地板上交叉。激光平面还投射将沿着在地板上的交叉点之上真正竖直的点处的天花板交叉的线。所述激光平面还提供在空间中投射的“隐含的”垂直线，该垂直线是沿着交叉的地板点和天花板点之间的实体垂直表面可见的。

Description

二维布局和点转换系统

技术领域

此处披露的技术总地来说涉及布局“测量”设备，尤其涉及一种对点及其坐标进行识别并且将识别出的位于某一表面上的点以垂直方向转换到其它表面的二维布局系统。实施例具体披露了使用两个具有远端单元的激光发射器来控制某些功能。所述激光发射器可以是相同的。优选的是，所述激光发射器具备自调平功能，显示基于方位角的旋转、以及竖直的(垂直的)激光平面(或旋转线)输出。当该系统建立时，能够从(位于较远处的)发射器(通过旋转)瞄准每一垂直的(激光)平面输出，从而(激光平面的)投射线将在施工现场的任一给定的期望点交叉。另外，投射出的激光平面的范围(发散性)是这样的：投射出的激光平面还在天花板上交叉，交叉点的位置位于表面上的对应交叉点的垂直上方。该系统的另一特征提供了“隐含的”垂直线，该垂直线投射到空间中并且由位于表面的点交叉和天花板上的点交叉之间的两个平面的交叉表示。如果实体表面(或烟雾)位于该隐含的垂直线所投射到的容积空间中，则该隐含的垂直线是可见的。该系统包括用于简化的布局和直接点转换到天花板的方法。

关于联邦资助的研究或开发的声明

无。

背景技术

本发明总地来说涉及一种主要用在内部结构环境中的激光系统，该激光系统为对二维水平表面上的受关注的点进行可视定位提供基础。长久以来一直需要一种用于施工现场的平面图布局的简单、准确且性价比高的系统。传统的GPS不能用在标准钢结构建筑内部。早先的基于激光的系统过于复杂和昂贵，因此几乎在这个市场所需的每一领域都未获得成功。

在诸如US5,100,229中所披露的那样的现有技术的基于激光的定位系统中，三个或更多的激光发射器(灯标)位于施工现场周围。每一发射器均在恒速连续旋转的同时发射一个与垂直方向成大约45度角的光平面。从每一发射器发出的每一光束都必须具有它们自己唯一的且极度受控的旋转速度，或者可选地必须具有它们自己唯一的调制频率，从而它们可以彼此区分开。每一发射器上的频闪管均提供一个参考信号来启动最终被用于对位置进行三角测量的一连串定时事件。该系统可被用于二维应用或三维应用。该方法的复杂度很高，并且对恒速旋转激光扫描的要求很严格。另外，该系统需要密集计算，尤其是当建立该系统时。

诸如US5,076,690中所披露的另一现有技术的设备使用旋转激光束扫描位于施工现场周围的反向反射条形码目标。便携式发射器/接收器利用采光光学器件接收来自至少三个目标的反向反射能量。旋转编码器呈现出相对恒定的旋转速度，并且以针对每一所获取的目标的精确的方位角插入到编码器盘的每一周边插槽中。在一个使用了至少两个已知基准点的建立过程之后，施工现场被“确定范围”，从而可利用二维施工平面找到任一其它受关注的点。需要一种对每一旋转编码器插槽的每一前沿进行精确校准和描述的复杂方法来提供建筑布局应用中所需的精确度水平。当在正确的地点需要足够的目标时，为了提供强力的位置计算，施工现场的障碍物相对于发射器的位置而言也变成了挑战。

在US7,110,092中披露了另一基于激光进行定位的方法。按已知的彼此间的距离发射两条平行激光束。这两条激光束以恒速一起旋转，从而限定了施工现场。激光接收器被用于确定每一激光束何时入射到传感元件。因为激光束的旋转表现为恒速，因此两条激光束入射到接收器的定时在相隔较大距离处变得更快，并且因此占跨越整个周边所耗费的时间的百分比更小。从该信息推断出距离。另外，如果提供一个指标来指示激光束旋转的开始，则可找到位置。恒定旋转速度也是很严格的，并且通常该方法的位置计算对于典型的建筑施工现场布局所需的精确度而言并不足够。

其它基于激光的方法已被用于提供建筑布局功能。这些方法中的一部分(诸如由SL Laser和Flexijet制造和销售的那些产品)利用了指向激光束，指向激光束安装在可提供方位角的旋转底座、和具有可提供高度角的可旋转六分仪的框架上。这样，激光束可指向受关注的期望点并且投射到一个表面。仅当被投射到的表面既平又处于理论上预计的高度时，被指示的点的位置才是准确的。另外，可能会发生严重错误，并且随着入射到表面的激光束的投射角度变得更陡峭，错误会变得越来越大。

由此可见，建筑业中仍然需要更有效的定位系统，更具体地讲，对于室内平面图来讲需要更有效的定位系统。这样的需求期望的是更加简化，从而其操作和使用方法的概念对用户而言更直观。该系统的建立应该更加简单和快速。另外，需要为内部使用提供可视的系统。这样做将会加强该系统的直观特性，并且因为不需要自动检测编码的或调制的激光信号的功能，因此降低了该系统的总体花费。最后一点，需要提供一种到表面的投射不会遇到入射表面的平面误差的系统。

发明概述

因此，本发明的一个优点是，提供一种平面图系统，该系统包括两个基本单元、和远端单元，两个基本单元具有在它们之间建立的对准轴，远端单元与两个基本单元通信，其中该系统被配置以提供在施工现场物理表面上的虚拟点的视觉显示，所述虚拟点具有相对于至少两个基准点的位置的预定坐标。

本发明的另一优点是，提供一种基本单元，其具有激光发射器、激光接收器、和调平机构，激光发射器具有生成了垂直激光平面的光发射功能，激光接收器具有零位检测能力，在基本单元中安装接收器来检测在水平方向上的激光偏移。

本发明的又一优点是，提供一种远端单元，该远端单元具有计算机处理电路和存储器电路、以及通信电路，通信电路可与平面图系统的至少一个基本单元通信，其中，远端单元还具有显示器和用户控制的输入装置；远端单元还与虚拟平面图通信，并且其显示器能够描绘至少两个基准点和至少一个在施工现场物理表面上直观表示的已知的虚拟点。

本发明的再一优点是，提供一种建立平面图系统的方法，其中，该系统包括两个基本单元，每一基本单元均具有一个激光发射器，其中，用户将在施工现场进行特定工作，包括：(a)在施工现场的地板上布置两个基本单元，(b)对准两个基本单元的两个激光发射器以生成对准轴，(c)通过使来自两个激光发射器的激光交叉来定位基准点，以及(d)确定针对那些基准点的两个发射器的方位角角度。

本发明的又一优点是，提供一种使用具有建筑平面图的“已知”点的平面图系统的方法，其中，该系统包括两个基本单元，每一基本单元均具有一个激光发射器，并且该系统包括与基本单元通信的远端单元；其中，用户执行特定工作，包括：(a)在施工现场的地板上布置基本单元的两个激光发射器以在基本单元之间建立对准轴，(b)提供虚拟施工现场平面图，(c)确定虚拟平面图的两个基准点的坐标，并且确定与那些基准点相对应的两个激光发射器的方位角角度，(d)将受关注的点的坐标输入到虚拟平面图上，并且将两个激光发射器转动到那些坐标，以及(e)通过使用由激光发射器产生的激光线，在施工现场的地板上直观地指示物理的受关注的点。

本发明的又一优点是，提供一种使用平面图系统将施工现场的“未知”点输入到虚拟平面图的方法，其中，一个系统具有两个基本单元和远端单元，每一基本单元均具有一个激光发射器，远端单元与两个基本单元通信；其中，用户执行特定的工作，包括：(a)在施工现场的地板上布置基本单元的两个激光发射器以在基本单元之间建立对准轴，(b)提供虚拟施工现场平面图，(c)确定虚拟平面图的两个基准点的坐标，并且确定与那些基准点相对应的两个激光发射器的方位角角度，(d)在施工现场的地板上选择“未知的”物理的受关注的点，(e)转动两个激光发射器，从而它们在该物理的受关注的点生成处生成可视的交叉光线，(f)输入两个激光发射器的方位角角度以确定远端单元上的该受关注的点的对应坐标，以及(g)使用逆计算，将该物理的受关注的点的坐标标注在远端单元的虚拟平面图上。

随着观察，在以下说明书中另外的优点和其它新特征将对于本领域技术人员来说将被部分阐述，并且将部分地变得清楚，或者可通过对在此披露的技术进行实践来了解所述另外的优点和其它新特征。

为了实现前述和其它优点，并且根据一个方面，提供一种布局和点转换系统，该系统包括：(a)第一基本单元，具有发射第一激光平面的第一激光发射器、和第一处理电路；以及(b)第二基本单元，具有发射第二激光平面的第二激光发射器、和第二处理电路；其中：(c)该系统被配置以相对于也位于物理的施工现场表面的至少两个基准点来将第一基本单元和第二基本单元的位置登记在物理的施工现场表面；并且(d)通过对准第一激光平面和第二激光平面，该系统被配置以在物理的施工现场表面提供虚拟点的视觉显示，以指示该虚拟点的位置。

根据另一方面，提供用在平面图和点转换系统中的基本单元，该基本单元包括：发射基本上垂直的激光平面的第一激光发射器，该第一激光发射器可围绕一基本上垂直的轴旋转；激光接收器，其具有：被安装以在基本上水平的方向上检测激光偏移的零位光传感器、和连接在所述零位光传感器和所述激光接收器之间的放大器电路；以及调平机构。

根据又一方面，提供一种建立布局和点转换系统的方法，其中，该方法包括以下步骤：(a)提供包括发射第一激光平面的第一激光发射器的第一基本单元；(b)提供包括发射第二激光平面的第二激光发射器的第二基本单元；(c)将第一基本单元和第二基本单元布置在施工现场的实体表面上的两个不同位置处；(d)确定第一基本单元和第二基本单元之间的对准轴；(e)对准第一激光发射器和第二激光发射器，从而通过使激光线沿着该实体表面交叉来指示第一基准点，该激光线由第一激光平面和第二激光平面产生；并且确定第一激光发射器和第二激光发射器的第一组方位角角度；(f)对准第一激光发射器和第二激光发射器，从而通过使激光线沿着该实体表面交叉来指示第二基准点，该激光线由第一激光平面和第二激光平面产生；并且确定第一激光发射器和第二激光发射器的第二组方位角角度；以及(g)通过使用第一组方位角角度和第二组方位角角度，相对于第一基准点和第二基准点确定第一基本单元和第二基本单元的位置。

通过以下说明书和附图，其它优点对于本领域技术人员来说变得清楚，其中，在执行该技术的预期的最佳模式之一下描述和示出了优选实施例。如将被实现的那样，在不脱离其原理的情况下，在此披露的技术能够实现其它不同的实施例，并且其若干细节能够在各个明显的方面改进。因此，附图和说明书本质上将作为说明性的而非限制性的。

附图说明

结合到说明书中并构成其一部分的附图示出了在此披露的技术的一些方面，并且与说明书和权利要求一起用于解释该技术的原理。在附图中：

图1是根据在此披露的技术原理构建的布局和点转换系统的主要组成部分的框图。

图2是作为图1中所示的基本单元的一部分的激光发射器的主要组成部分的框图。

图3是作为图1中所示的基本单元的一部分的激光接收器的主要组成部分的框图。

图4是作为图1中所示的系统的一部分的远端单元的主要组成部分的框图。

图5是针对图1中所示的系统由系统建立例程执行的步骤的流程图。

图6是由一例程执行以使用图1的系统找到平面图上的“已知”点的步骤的流程图。

图7是由一例程执行以使用图1的系统进入施工现场的“未知”点的步骤的流程图。

图8是如图1的系统中所使用的基本单元那样的“自动”基本单元的示意图。

图9-13是使用人员将如何使用图1的系统的示意图，首先使一对发射器轴对准成一条直线，接下来使两个发射器对准到两个不同的基准点，接下来使激光平面对准到一个地板点，最后使激光平面沿着墙面的垂直线对准。

图14-19是示出了图1的系统的两个基本单元如何在彼此之间自动建立对准轴的示意图。

图20是现有技术中已知的传统的激光位置指向系统的正视图，描绘了该系统试图将受关注的点的位置投射到不平坦的施工现场的地板。

图21是图1的系统的正视图，示出了两个具备激光发射器的基本单元，激光发射器将受关注的点的位置投射到不平坦的施工现场的地板。

发明详述

现在将参照附图中所示的示例来详细说明本发明的优选实施例，其中在这些附图中相同的标号表示相同的元件。

应该理解，在此披露的技术并未将本申请限于以下说明书所阐述的或附图中所示出的建筑的细节或组成部分的布置。在此披露的技术能够用于其它实施例并且能够以各种方式实现或实施。而且，应该理解，在此使用的措辞和术语是为了说明，而不应该被认为是限制。在此对“包括”、“包含”、或“具有”及其变型的使用意味着包含了其后列出的项及其等同物以及附加项。除非有其他限制，术语“连接”、“耦接”、和“安装”及其变型在此被广泛使用，并且包含直接和间接的连接、耦接和安装。另外，术语“连接”和“耦接”及其变型并不限于物理的或机械的连接或耦接。

另外，应该理解，在此披露的实施例既包括硬件又包括电子部件或模块，为了便于讨论，电子部件或模块被图示和描述为大多数部件都是以硬件形式实现的。

然而，本领域技术人员基于对此详细说明书的阅读将会认识到，在至少一个实施例中，在此描述的技术的电子方面可以以软件形式实现。实际上，应该注意，多个基于硬件和软件的装置以及多个不同结构的部件可被用于实现在此披露的技术。

应该理解，在此使用的术语“电路”表示诸如集成电路芯片(或者其一部分)的实际的电子电路，或者其可表示由诸如包括逻辑状态机或另一形式的处理元件(包括顺序处理装置)的微处理器或ASIC之类的处理装置来执行的功能。专门类型的电路可以是某类模拟电路或数字电路，尽管这样的电路很可能能够由逻辑状态机或顺序处理器以软件形式实现也是如此。换言之，如果处理电路被用于执行在此披露的技术中所使用的期望的功能(诸如解调功能)，则可能没有可被称作“解调电路”的专用“电路”，然而，解调“功能”可通过软件来执行。本发明人预计到了所有这些可能性，因此当讨论“电路”时，所有这些可能性都在技术原理的范围内。

系统建立；介绍

假设在可被用于建立该系统的施工现场存在至少两个已知的点(在此有时也被称作“基准点”)。这些基准点可能是基于之前的测量成果而建立的。图9-11示出了如何能够建立该系统的一个基本示例。第一步骤(见图9)示出了两个发射器输出的垂直平面利用RF(射频)远端单元彼此对准。这样建立了每一发射器的“基本单元”装置的中心线之间的轴，并且为发射器的角编码器编入索引。该处理可通过使发射器平面以可视方式彼此对准来执行，但是可通过在可进入并锁定到各个平面的位置的发射器基本单元上添加分开的光电元件来使该处理更便捷，为该处理添加方便性和准确性。

第二步骤(见图10)示出了第一已知基准点的建立。用手持无线远端单元将来自每一发射器的基本单元的垂直平面控制到受关注的点之上的位置，其后输入点的坐标。在第三步骤(见图11)中，以类似方式输入第二已知的基准点。在该第三步骤之后，远端单元的计算机系统具有了足够的建立信息来计算位置，并且在施工区域内“找到”任一其它受关注的点。以下将更详细地讨论以上示例的步骤。

找到“已知的”点；介绍

图12示出了激光发射器的基本结构和预先建立的系统的输出激光平面结构。由基本单元的激光发射器发射的垂直激光平面可以是可见的红色激光；然而，可使用诸如红外线、绿色或其它光波长之类的其它波长的光替代。对于使用该系统的众多应用，优选的是可见波长的激光，并且以下的描述将表现这样的情况。

激光平面从两个激光发射器的旋转部分发出，所述旋转部分能够围绕垂直的设备轴旋转。这允许每一激光发射器能够将其可视垂直平面定位到围绕其旋转轴的任一角度，其后能够在该位置保持静止。两个激光发射器彼此相距一定距离(不必已知)，在此示例中，它们被放置在靠近房间的每一角落处。如图12所示，在两个激光平面的交叉处形成第一点。另外，在地板上的第一点的上方，在天花板上形成第二点。如果第二激光平面相对于重力方向是正好垂直的，则天花板上的第二点位于地板上的点的竖直上方的位置。另一受关注的方面是形成两个激光平面交叉而形成的隐含的垂直线。

当在施工现场建立该系统时，可控制激光平面旋转到位，使得交叉指示了用户选择的(地板或天花板上的)任一受关注的点。这是通过与两个基本单元的激光发射器通信的(例如，使用无线链路或IR链路的)远端单元完成的，因此允许用户在整个房间内移动并且使他/她能够位于可执行布局工作的物理位置。

一旦完成建立，用户即可将感兴趣的坐标输入到手持远端单元。当这种情况发生时，每一垂直的激光平面可被控制到某一位置，从而可视交叉将会显示出物理位置。还可从其他支持软件下载受关注的点，从而用户可简单地从列表中选择各种受关注的点。相应地可进行地板布局。因为在地板上的“第一”交叉的竖直上方的天花板上存在“第二”交叉，因此可同时进行从地板到天花板的点转换。这在对自动洒水灭火系统等的布局中有用。另外，在两个垂直平面的交叉处(即，两个地板和天花板交叉点之间)存在一条隐含的垂直线。该隐含的垂直线可被用于帮助对准和设置立柱墙-图13中示出了该方法的示例。以下将更详细地讨论这些示例。

系统硬件的具体内容

现在参照图1，以框图形式描绘了总体上由标号10指代的整个布局和点转换系统。第一基本单元总体上由标号20指代，并且在图1中还被称作“基本单元#A”。第二基本单元总体上由标号30指代，并且在图1中还被称作“基本单元#B”。

基本单元20包括激光发射器“T1”，标号22。激光发射器22包括处理电路、存储器电路、输入/输出电路、激光源、和调平平台。

在该系统的优选模式中，基本单元20包含激光接收器“R1”。该激光接收器由标号24指代，并且包括处理电路、存储器电路、输入/输出电路、和至少一个光传感器。以下将更详细地讨论，不同结构的光传感器可被用于该激光接收器。

基本单元20还包括由标号26指代的瞄准平台“A1”。该瞄准平台包括角度编码器和角度驱动电路。以下将更详细地描述该瞄准平台26。

基本单元30包括在此示例中被称作“T2”且由标号32指代的激光发射器。激光发射器32还包括处理电路、存储器电路、输入/输出电路、激光源、和调平平台。

基本单元30还包含被称作“R2”且总体上由标号34指代的激光接收器。该激光接收器还包括处理电路、存储器电路、输入/输出电路、和光传感器。

基本单元30还包括被称作“A2”且总体上由标号36指代的瞄准平台。该第二瞄准平台包括角度编码器和角度驱动电路。它们与瞄准平台26中的同类型装置类似，以下将进行更详细地描述。

系统10还包括在图1中总体上由标号40指代的远端单元。远端单元40包括处理电路、存储器电路、输入/输出电路、显示器、和小键盘。可选地，远端单元40可包括触摸屏显示器，触摸屏显示器可结合有小键盘的主要功能，而不在该远端单元上具有分离的小键盘。远端单元40的存储器电路具有两个部件：第一内部部件、以及外部部件或由图1上的标号42指代的“大容量存储器”部件。外部式的存储器电路42可由诸如“棍式ROM”之类的闪速存储器或其他类型的便携式存储装置构成。这种便携式存储装置可由用户携带，并且可以根据需要插入到远端单元40的端口中。以下将进行更详细地讨论。

系统10的另一可能具有的部件总体上由标号50指代。在图1中，该计算机被称作“建筑计算机”。尽管计算机50的所有人可能是也可能不是真正地建筑师，但是为了进行说明，将假定计算机50包括由建筑师或者由某些建筑工程师创建的或使用的平面图或一些其它类型的计算机文件。这样就假定系统10将会被用在将建设一栋建筑的施工现场。当然，其他类型的结构，或者公路也可能使用在此披露的技术，这种施工现场可能根本不具有任何类型的封闭式的建筑结构。

计算机50包括处理电路、存储器电路、和输入/输出电路。在图1中，计算机50的存储器电路将包含平面图(由54指代)或者某些其他类型的计算机文件，诸如由52指代的计算机辅助设计(CAD)文件。应该注意，远端单元40本身可具有安装在其上的某种类型的计算机辅助结构或CAD软件(取决于对于远端单元来说计算机/存储器系统有多“强大”)，在此情况下，存储器电路42中直接包含有虚拟的平面图，并且以二维甚至可能以三维形式来显示。

应该理解，图1所示的全部主要部件包括某一类型的输入/输出电路，并且这些类型的电路包括通信电路。这些通信电路很可能能够被插入到诸如USB端口之类的端口；而且，为了在各个部件间发射和接收数据，这种输入/输出电路还可包括诸如低功率射频发射器和接收器之类的无线通信电路、或者其他类型的使用诸如红外光之类的其它波长的无线通信端口。现在，这种技术已经可以实现，.尽管能够确定在将来会发明出这种技术的更新的形式，但仍然可以用于图1中的系统10。

参照图2，示出了基本单元之一中使用的激光发射器的框图，激光发射器由标号100指代。激光发射器100包括处理电路110，处理电路110将具有相关联的随机存取存储器(RAM)112、相关联的只读存储器(ROM)114、和至少一个输入/输出电路116。这些装置112、114和116通过使用总线118与处理电路110通信，总线118通常被称作地址总线或数据总线，并且还可包括其他类型的信号，诸如中断以及可能的其他类型的定时信号。

输入/输出电路116有时在此也被称作I/O电路。该I/O电路116是现实世界中的装置和处理电路110之间的主要接口。其与各种通信装置以及各种电机驱动电路和传感器电路通信。

输入/输出电路116与通常由标号120指代的通信端口A通信。通信端口120包括发射器电路122和接收器电路124。提供通信端口120以和在图2中被称作远端单元300的远端单元40通信。以标号126指代远端单元300和通信端口120之间的通信链路。在该系统的优选模式中，通信链路126将是无线的，尽管根据需要确实能够在通信端口120和远端单元300之间用电缆连接。

在图2中，被称作端口B的第二通信端口总体上由标号130指代。该端口130包括具有输入电路132和输出电路134的数据接口。通信端口130使用通信路径136将数据发送到零位光传感器或从零位光传感器接收数据。尽管通信链路136可以是无线的，但是这并非特别必须。零位光传感器200通常将被直接安装到基本单元上，以作为激光发射器100。因此，通常采用直接的“有线”连接。

激光发射器100还包括总体上由标号140指代的调平电机驱动电路。该驱动电路为调平电机142提供电压和电流。另外，该驱动电路接收来自水平传感器144的信号，并且这些输入信号将确定哪种命令将从驱动电路140发送到电机142。根据需要，该驱动电路可以是不需要与处理电路110通信的独立系统。然而，在激光发射器100开始以其正常的操作模式工作之前，激光发射器100通常将期望了解基本单元是否已经实际上完成了其调平功能。另外，处理电路110完全可以期望控制调平电机驱动电路140，以在基本单元没有实际上尝试依据重力来使自身调平时使其实质上保持断电。

在优选实施例中，激光发射器100还包括角度编码器150。角度编码器150将把输入信号提供给处理电路110，从而使处理电路110确切获知激光发射器相对于方位角方向指向何处。如果需要通过取消编码器来降低系统成本，则可采取完全的手工操作。然而，对于完全自动的系统，角度编码器150将是必需的。

激光发射器100优选地还包括方位角电机驱动器，通常由标号160指代。电机驱动器160将提供作为瞄准激光发射器的原动力的适当的电流和电压来驱动方位角电机162。电机驱动器160也可作为独立系统的一部分，与角度编码器150一起工作；然而，在图2中，示出了由处理电路110控制的情况。

激光发射器100还包括激光源驱动器电路170，其提供电流和电压以驱动激光源172。激光源172通常将是激光二极管，尽管根据需要激光源172可以是其他类型的激光束发射器。如上所述，激光源通常发射可见光，尽管不可见光源对于特定应用是可用的，并且发射红外光的激光源可被用于该情况。在图2所示的结构中，激光源驱动器170由处理电路110控制。

激光发射器100将通常是用于系统10的“扇形光束”激光发射器。然而，应该理解，根据需要也可使用包括旋转激光束的其他类型的激光源。然而，必须要有最低量的发散以创建激光“平面”，从而激光将横穿施工现场的地板表面，并且对于施工现场的封闭空间，激光优选地还要横穿天花板表面。即使激光源仅仅指向地板表面，系统10也将具有很多用途，但是如果激光平面的发散角度被设计为不仅横穿地板而且横穿封闭空间的天花板，则系统10会扩展其有益效果。在此说明书中，将假定激光源是扇形光束激光源，因此由位于基本单元20和30的每一激光发射器100来发射激光的连续平面。

现在参照图3，以框图形式示出了总体上由标号200指代的激光接收器。激光接收器200包括处理电路210，其具有相关联的RAM 212、ROM214、和输入/输出接口电路216。这些装置通过总线218与处理电路210通信，通常至少包括数据和地址线。

输入/输出接口电路216从某种光传感器接收信号。在图3中示出了两种不同的光传感器。以标号220表示“平端头”光传感器，并且这里假定仅存在两个独立的光电元件。光传感器220指代这些光电元件的每一个将电信号提供给增益级222。增益级的输出被发送到解调电路224，并且该电路的输出将信号发送到I/O电路216。应该理解，除非激光信号自身是调制类型的信号，负责解调电路并非必需。在系统10的大多数应用中，调制的激光信号将是适用的，因此在那些示例中将使用解调电路224。

第二种光传感器被描述为有时被称作“杆式传感器”并且由标号230指代的物体的一部分。在2006年9月19日公开的美国专利7110092中披露了示例性的“完全的”杆式传感器，该专利被以引用的方式将其整体结合于此。应该理解，第二光传感器230可实际上包括任一类型的“全能”光敏装置，即，能够检测基本上从任一角度输入的光。

典型的“完全的”杆式传感器可具有两个光电元件，光导杆的每一端各有一个光电元件。然而，图3中杆式传感器230仅具有单个光电元件，其产生发送到增益级232的电信号，增益级232将信号输出到解调级234。如在上述的其他类型的光传感器电路中那样，仅当激光源发射会通常用于该系统10的调制信号时，调电路234才是必需的。

还在激光接收器200中提供接口电路240。其是与I/O电路216分离的接口电路。接口电路240将位置信息发送到激光发射器通信端口B，位置信息将被用于帮助在操作的建立模式的一段过程中“瞄准”激光发射器，如下所述。

现在参照图4，提供了总体上由标号300指代的远端单元的框图。远端单元300包括具有相关联的RAM 312、ROM 314、某种大容量存储器或外部存储器316、和输入/输出电路318的处理电路310。这些电路全部通过总线315与处理电路310通信，总线315通常可传送数据信号和地址信号、以及诸如中断之类的其他类型的微处理器信号。

大容量存储器316可以是磁盘驱动器，或者可能是某种闪速存储器。如果大容量存储器316是闪速存储器的形式，则其可以是通过例如USB端口插入到远端单元的外部存储装置(诸如“便携式存储装置”)。在此情况下，在大容量存储装置316和总线315之间可以是USB接口。

I/O电路318将与在图4中被指定为通信端口“X”的第一通信端口320通信。通信端口320包括发射器电路322和接收器电路324。通信端口320被设计来与基本单元20和30通信，通常通过无线路径326(如图4所示)使用无线信号来进行通信。如下更详细地所述，基本单元20和30将把方位角信息发送给远端单元，并且该信息通过无线路径326到达通信端口320或从通信端口320发出。

远端单元300包括第二通信端口330，并且其在图4中被指定为通信端口“Y”。通信端口330包括发射器电路322和接收器电路334。提供该通信端口330以通过通信链路336与建筑计算机50交换信息。在图4中，通信链路336被描绘为无线链路，尽管根据需要可以确定可通过使用电缆或光缆来构建通信链路336。通信端口330将与建筑计算机50交换平面图数据；更具体地讲，可接收平面图并且将其存储在大容量存储器电路316中。另外，如果远端单元300接收到关于物理施工现场平面图中的新的或“未知的”受关注的点的信息，则该信息不仅可被保存到大容量存储器电路316中，还可通过将要在原始平面图中布置的通信端口330发送回建筑计算机50。或者，修正的平面图(包括新的受关注的点)可作为文件保存在大容量存储器电路316中，并且整个文件可被发送到建筑计算机50。

应该理解，建筑计算机50可包括基本上保留在建筑师办公室中的“固定的”单元，并且当远端单元300在物理上位于该办公室时将数据传送到远端单元300，或者它们可通过诸如因特网之类的广域网彼此远程通信。可选地，建筑计算机50可包括被运送到施工现场的“便携式”单元，并且与在现场的便携式单元300通信。最后，随着便携式计算机在物理尺寸上变得更小，便携式单元和建筑计算机最终很可能将会变得融合为单个装置。

显示驱动器电路340与I/O电路318通信。显示驱动器电路340为作为远端单元300的一部分的显示器342提供正确的接口和数据信号。例如，如果远端单元300是笔记本计算机，则在大多数笔记本计算机中看起来会是标准显示。或者，远端单元300可能是诸如PDA(个人数字助理)之类的计算器尺寸的计算装置，在此情况下显示器会是更小的物理装置。根据需要，显示器342可以是触摸屏。

在(具有某种改型的)该系统中可以工作的一种远端单元的一个例子是便携式“布局管理器”，这是由Trimble Navigation Limited销售的现有的手持计算机，型号LM80。应该注意，不能简单地拿着LM80并立即将它用作本系统中的远端单元；必须对软件进行调整以执行必需的计算，这将在以下描述。另外，必须对输入/输出电路进行调整以能够将命令发送到基本单元并从基本单元接收命令。

小键盘驱动器电路350与I/O电路318通信。小键盘驱动器电路350控制与诸如小键盘之类的输入传感装置352交换的信号，如图4所示。另一方面，如果显示器342是触摸屏类型的，则在远端单元300上不会有分离的小键盘，这是因为大部分命令或数据输入功能将可通过触摸屏幕自身来实现。可能存在某种用于电源接通/断开的开关，但是并非必须采用真正的小键盘(并且通常将不会用于输入数据)。

系统方法的具体内容

现在参照图5，为执行系统建立功能的例程提供流程图。以初始化步骤400开始，用户放置两个基本单元，其后在图5中的步骤402将这两个基本单元设置为它们的操作建立模式。在步骤410的开始，两个基本单元使用预定例程对准。以下将提供此对准操作的示例，而且从图14开始示出。

在步骤412，通过将基本单元“A”的激光束对准到位于基本单元“B”上的目标，对准例程开始。类似的情况出现在另一边的激光发射器；在步骤414，将基本单元“B”的激光束对准到位于基本单元“A”上的目标。(见以下更详细地描述，参照图14-19)。

在步骤416，对两个基本单元的角度对准情况进行调整，直到它们的激光束产生了一个对准轴为止。如果将要使用手工对准或视觉对准，则逻辑流转向步骤418。可选地，如果激光接收器安装到基本单元，则进行自动对准；在此情况下，逻辑流转到步骤420。

一旦对准轴生成，则步骤422允许操作者将数据从角度编码器输入到远端单元。用户通常手持远端单元(即，远端单元40)，并且通过将命令输入到其小键盘或触摸屏，远端单元40将会从两个基本单元请求对准信息，其后将角度编码器信息存储到远端单元300的存储器电路316。一旦出现此情况，基本单元“A”和“B”的两个激光发射器会相对于彼此处于固定关系状态，并且准备平面图阶段。现在，逻辑流到达步骤430，开始建立基准点的例程。

为了建立基准点，步骤432需要用户直观地在施工现场的地板表面定位两个基准点。在步骤434，用户选择第一基准点，指代为“B1”。现在，用户将基本单元A和基本单元B的两束激光束一起对准到点B1。这将非常容易，这是因为激光束实际上是垂直的激光平面，并且如果从激光发射器发出的光包括可见光，则会有一条细的可见光线从基本单元A和B的每一个穿过地板表面。在两束激光束直接瞄准第一基准点B1之后，两束激光束将在基准点B1处精确交叉。一旦出现此情况，用户即可在步骤436将点B1的对准数据输入到远端单元。这样就建立了两个基本单元A和B与第一基准点B1之间的角度关系。

现在，在步骤440，用户选择第二基准点“B2”。现在，在步骤434，以与用于对准基准点B1的上述方式类似的方式，将来自两个基本单元的激光束都瞄准到点B2。在两束激光束正确指向之后，在基准点B2处会精确出现可视的线交叉，并且如果激光束发出可见光，则用户将会容易地看到该线交叉。一旦出现此情况，则在步骤442，用户可将点B2对准数据输入到远端单元。

一旦远端单元具有基准点B1和B2的两组对准数据，则步骤450允许远端单元使用这些基本单元位置计算基准点B1和B2在虚拟平面图中的坐标，该虚拟平面图包含在远端单元300的存储器电路316中。这些计算可使用以下提供的一组示例公式：

以下是用于建立该系统的一般情况的计算。期望两个发射器将布置在对于施工现场方便的位置。通过使扇形光束相对于彼此对准来建立两个发射器之间的轴。期望计算两个发射器之间的距离。

定义：

T1发射器1

T2发射器2

B1基准点1(预先建立的已知点)

B2基准点2(预先建立的已知点)

A1两个发射器之间的轴

已知：

D基准点1和基准点2之间的距离

A1两个发射器之间的轴。

α角度发射器1从轴A1到基准点2进行测量

γ角度发射器2从轴A1到基准点1进行测量

β角度发射器1在基准点1和基准点2之间进行测量

δ角度发射器2在基准点1和基准点2之间进行测量

期望找到发射器T1和T2之间的距离“d”：

公式5 $\sin \left(\mathrm{\ρ}\right)=\frac{b\·\sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\δ})-a\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{D}$

公式6r+s-d＝D·cos(ρ)

公式7 $r=\frac{d\·\sin \left(\mathrm{\γ}\right)\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})\·\tan \left(\mathrm{\γ}\right)}$ 公式8 $s=\frac{d\·\sin \left(\mathrm{\α}\right)\·\sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\δ})}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)}$

将公式1和公式2代入公式5：

公式9 $\mathrm{\ρ}={\sin }^{-1}[\frac{d\·\sin \left(\mathrm{\α}\right)\·\sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\δ})}{D\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})}-\frac{d\·\sin \left(\mathrm{\γ}\right)\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{D\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})}]$

将公式7和公式8代入公式6：

公式10a $d=\frac{D\·\cos \left(\mathrm{\ρ}\right)}{\frac{\sin \left(\mathrm{\γ}\right)\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})\·\tan \left(\mathrm{\γ}\right)}+\frac{\sin \left(\mathrm{\α}\right)\·\sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\δ})}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)}-1}$

公式10a还可被写为：

公式10b

$d=\frac{D\·\cos \left(\mathrm{\ρ}\right)\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})\·\tan \left(\mathrm{\γ}\right)\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)}{\sin \left(\mathrm{\γ}\right)\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)+\sin \left(\mathrm{\α}\right)\·\sin (r+\mathrm{\δ})\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})\·\tan \left(\mathrm{\γ}\right)-\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\β}-\mathrm{\γ})\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α}-\mathrm{\γ}-\mathrm{\δ})\·\tan \left(\mathrm{\γ}\right)\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)}$

在此可见，存在两个独立的公式：公式9和公式10。可通过各种数学方法解出这些公式。

一旦已完成计算并且已将两个基准点都输入到远端单元300，则逻辑流到达步骤452，现在系统建立例程已完成。两个基本单元A和B的位置已被“登记”或“映射”到虚拟平面图，虚拟平面图存储在远端单元300的大容量存储器电路316(可以是可移除闪速存储芯片)中，或者存储在通过通信端口Y(320)与远端单元300通信的建筑计算机50中。该系统现在准备将其它点布置到平面图上。

应该理解，如果两个基本单元20和30已被预先布置在与它们当前所在相同的位置，那么理论上，图5的流程图的建立过程现在不是必需的。然而，用户可能期望证实这些基本单元的位置以确定这些基本单元之一没有在用户未知的情况下移动。可通过命令两个基本单元一次一个基准点地“瞄准”到这些基准点，来容易地证实它们的位置。如果基本单元未移动，则由激光发射器22和32投射的激光线将会在工作现场地板表面上的正确的物理位置上精确地形成交叉线。

参照图6，提供用于找到虚拟平面图上的“已知”点的例程的流程图。该例程在步骤500开始，在该步骤中，两个基本单元和两个已知基准点已被建立在远端单元300的虚拟平面图上。现在，逻辑流转到步骤510，在该步骤中，用户输入受关注的点的坐标。通过输入感测装置352(例如，小键盘)或通过触摸屏显示器(诸如显示器342)来完成输入。可使用建筑计算机50上的虚拟平面图来输入这些坐标，并且这些坐标将被自动地翻译为一组用于包含了激光发射器的基本单元的对准数据。

其实，只要虚拟平面图被确定，已知的受关注的点的坐标就已经被“预定”了；已知的受关注的点已被“登记”或“映射”到具有虚拟平面图的计算机的存储器中。在之前的(传统的)布局系统中，在实际的物理施工现场地板表面上当时已经识别了已知的受关注的点确切所在的不同的部分，从而在正确的位置进行工作。

在步骤512，基本单元“A”的第一激光束进行旋转以将激光束瞄准到输入的坐标。以类似的方式，步骤514使得基本单元“B”的激光束进行旋转以将激光束瞄准到一组相同的输入的坐标。在此之后，来自基本单元A和B的两个激光平面将在地板表面上指定的坐标处交叉。在步骤516，用户现在可直观地将交叉点定位到地板表面，并且可在该点开始工作。

现在，逻辑流到达判定步骤520，在该步骤中，确定是否在天花板高度进行工作。如果不进行工作，则逻辑流转到步骤530。如果判定结果为“是”，则在步骤522，用户将直观地将两个激光平面的交叉点定位在天花板表面。用户现在将能够开始在该点工作。按照建筑师的设计图，这对于安装例如自动洒水灭火系统、烟雾探测器、或照明装置将是有用的。

现在，逻辑流到达判定步骤530，在该步骤中，判定是否将沿着垂直墙壁工作。如果不沿着垂直墙壁工作，则逻辑流转到步骤534，。如果判定结果为“是”，则在步骤532用户将直观地将交叉线定位到墙壁表面。该交叉线是存在于两个激光平面的地板交叉点和天花板交叉点之间的隐含的垂直线。现在，墙壁表面上具有沿着墙壁表面可视的垂直线，用户可以开始沿着该线工作。该线可用于布置电源插座，或者可用于首先形成墙壁的框架，甚至可用于对墙壁进行定位。

现在逻辑流到达步骤534，并且现在该位置完成例程。现在判定步骤540判定用户是否准备对另一受关注的点开始工作。如果判定结果为否，则逻辑流转向步骤542，在该步骤中，例程完成。如果用户准备对另一受关注的点开始工作，那么逻辑流转回到步骤510，该步骤允许用户在远端单元300上输入新的受关注的点的坐标。

以下提供一个示例组的位置计算。该计算组描述了一种当一旦建立了系统则对已知的受关注的点的位置进行布局时求解对准角的方法；该方法求解每一发射器必须驱动到的角度以给出期待找到的受关注的点。

定义：

T1发射器1

T2发射器2

B1基准点1(预先建立的已知点)

B2基准点2(预先建立的已知点)

A1两个发射器之间的轴

已知

d发射器之间的距离

A：(X_A，Y_A)要找的受关注的点的坐标

过程：

1)将受关注的点的坐标输入到远端的系统。

2)发射器1和2驱动到对应的角度并且需要给出点A：(XA，YA)。

3)直观地定位平面交叉。

根据该图：

a＝X_A    并且b＝Y_A

求解并且：

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{b}{a}\right)$ $\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left(\frac{b}{d-a}\right)$

参照图7，提供一个输入“未知的”点的例程作为流程图。例程在步骤600开始，在该步骤中已经在虚拟平面图上建立了两个基本单元和两个已知的基准点。现在，步骤610将“新的”物理的受关注的点定位到施工平面图内的表面上。该新的受关注的点已经标注在虚拟平面图上——如果是这样，则其不是“未知”。相反，该新的点是用户已经决定现在应该标注在虚拟平面图上的点，并且该新的点是用户实际可见的物理点，并且他/她现在想要将其记录在平面图计算机文件中。

在已经于步骤610对新的受关注的点进行了物理定位之后，步骤612需要用户将基本单元“A”的激光束瞄准到该受关注的点。这意味着用户必须命令(或者手动转动)激光束直接经过受关注的点，从而激光平面生成沿着地板表面(假定该点位于地板表面)的线直到该线直观地穿过受关注的点。

在已经于步骤612对准基本单元“A”之后，现在步骤614需要用户将基本单元“B”的激光束对准到同一新的受关注的点。此外，来自基本单元“B”的激光平面将生成沿着地板表面(再次假定该点位于地板表面)的线，并且这样生成了从基本单元“B”发出的可见线，并且在正确对准之后，激光将直观地穿过受关注的点。在步骤614中的该对准阶段的末尾，两个激光平面现在将在受关注的点精确交叉(如同地板表面上的可见光线)。

现在，角度编码器将具有可被存储的方位角信息，并且步骤620将数据从两个基本单元的角度编码器输入到远端单元。(这种情况通常会通过输入到远端单元的用户命令而出现。)一旦该远端单元具有该数据，则步骤622使得远端单元执行逆计算以将该受关注的点的坐标标注在该虚拟平面图上。一旦这种情况出现，则未知的受关注的点现在将被“登记”在虚拟平面图上，并且该受关注的点基本上变成“已知的”受关注的点并且因此稍后可被“找到”，即使基本单元20和30移动到其它位置。现在到达步骤624，在该步骤中，已经针对该特定位置(即，在此受关注的点)完成了例程。

可选地，如果基本单元不具有方位角编码器，那么它们将装备有用户可看到的位于基本单元的上表面的可视的角度标尺。在用户已经(手动地)对准每一基本单元的激光发射器(在步骤612和614)之后，他/她可读取两个激光发射器的方位角位移，并且在步骤620(使用其输入传感装置352)将该信息手动地输入到远端单元。一旦远端单元具有该数据，则步骤622和624执行，如上所述。

判断步骤630判断用户是否准备另一“新的”受关注的点。如果不准备，则图7的整个例程在步骤632完成。另一方面，如果用户此时具有另一要标注的受关注的点，则逻辑流转回到步骤610，在该步骤中，用户将该另一物理的受关注的点定位在施工平面图内的表面上。

通过使用在图7的流程图上步骤中所描述的例程，用户可在两个基本单元中的两个激光发射器的非中断示图内的施工现场上容易地选择任一受关注的点。一旦用户已经定位该物理点，则很容易就能够将两个激光发射器直接对准到该点，从而生成来自两个激光发射器发射的激光平面的激光的两条交叉线。这是很容易做到的，因为在假定激光发射器正在发射可见光的情况下，用户可以看到正在进行的每一件事。即使光是例如红外线，用户也可以根据需要利用特殊的夜视镜来定位这些点。该不可见光方案对于发生在黑暗中的应用可能会很有用，并且甚至可能具有军事用途(例如，用于标注雷区中的地雷位置)。

可以比使用较早的技术在施工现场执行很多遍的传统的测量功能更快地执行图7的该例程。没有任何一种测量员用的杆是必需的，并且将不需要针对每一新的受关注的点来定位这样的杆并使其竖直，诸如在很多使用当前可用的传统技术的系统中所需的那样。

如果用户选择不在激光发射器之一的直接可视范围内的点，则将特定的激光发射器移动到虚拟平面图内的不同位置并且使用如图5中的流程图所示的例程来重新建立其建立功能是简单的。一旦激光发射器已经位于新位置，则可以利用在新的施工现场总是可用的基准点来容易地建立其位置，并且一旦所有情况都已经用远端单元登记，则用户可以使用图7的流程图直接开始输入未知点。

以下提供一组示例的逆计算。该计算组描述了一旦系统建立则求解则对未知的受关注的点的位的坐标进行求解的方法。

定义：

T1发射器1

T2发射器2

B1基准点1(预先建立的已知点)

B2基准点2(预先建立的已知点)

A1两个发射器之间的轴

已知：

d发射器之间的距离

θ由发射器1根据发射器和受关注的点之间的轴测量的角度

φ由发射器2根据发射器和受关注的点之间的轴测量的角度

过程：

1)命令每一发射器将每一扇形光束布置于受关注的点。

2)发射器1和2测量角度并且

3)由于已经从系统建立中知道d，则可计算点坐标。

根据该图：

$y_0=\frac{d}{\frac{1}{\tan \left(\mathrm{\θ}\right)}+\frac{1}{\tan \left(\mathrm{\φ}\right)}}$

这可被写作：

$y_0=\frac{d\·\tan \left(\mathrm{\φ}\right)\·\tan \left(\mathrm{\θ}\right)}{\tan \left(\mathrm{\θ}\right)+\tan \left(\mathrm{\φ}\right)}$

并且

$x_0=\frac{y_0}{\tan \left(\mathrm{\θ}\right)}$

其它操作具体内容

现在参照图8，针对基本单元中的主要“机械”部件提供示意图，所述部件包括激光发射器和激光接收器。基本单元总体上由标号100指代，并且包括位于该结构底部的调平平台，在该调平平台上安装了用于调节激光发射器的方位角角度的旋转单元。调平平台包括调平电机142、水平传感器144(例如，某种电子重力传感器)、和支柱146。在调平电机142之上是导向螺丝148。

应该理解，可以为基本单元100提供手动调平平台而非前述的“自动”调平平台。这样的手动调平平台可使用例如摆锤或可视气泡，并且不会有自动重力传感装置或调平电机驱动器。

在调平平台的上表面之上是方位角电机162，其具有输出轴和与正齿轮166啮合的小齿轮164。该正齿轮具有垂直的输出轴，该输出轴贯穿编码器盘组件152并且向上直到包括一对端单元光传感器220秒轮或盘。该编码器盘组件152通常具有某种可由编码器读取头检测到的可视标记，该编码器读取头位于编码器盘外围。在图8上，编码器读取头由标号154指代，并且整个角度编码器系统150包括编码器盘组件152和编码器读取头154二者。典型的光编码器具有固定部分和旋转部分，如图8中由组件152中两个平行的盘结构表示。

激光二极管172(在此示意图中)安装在水平方向上，并且其发射激光束穿过准直透镜174，并且该激光穿过圆柱形透镜176以生成输出的扇形光束178。在图8中将该扇形光束178示意性地示出为一个激光的发散平面。

在该结构中，方位角电机164转动扇形光束的激光平面178的瞄准方向，并且这同时移动了编码器盘组件152的一部分和端单元光传感器220。在通常的结构中，端单元光传感器之间的缝隙将会沿着与扇形光束激光平面178的边沿相同的垂直线。然而，应该注意，端单元光传感器220会从激光平面178的中心线稍微偏移，并且可通过那些偏移计算来调整用于确定平面图系统中的各个点的位置的计算，尤其是用于确定/建立对准轴的计算。根据需要，有时被称作“描述”光传感器的“特征”的可选结构可较容易地构建基本单元。

图8中提供了第二光传感器。这是“杆式”传感器，并且以标号230示出。然而，在该杆式传感器中，只有单个光电元件236。尽管典型的位置感测杆式传感器会具有两个光电元件(如图3所示)，但是在图8的结构中，获取信息只需要单个光电元件。在该基本单元100中，获取的信息是激光是否触碰了杆式传感器的圆柱状表面，并且如果触碰了，则单个光电元件236将检测到该事件。另一方面，如果期望更大的敏感度，或者如果制造商希望使用具有两个安装到圆柱状杆上的两个光电元件(每一端都有一个)的标准的杆式传感器，则可是要标准的杆式传感器，如图3所示。

如图8所示，方位角电机驱动器162可在水平面上旋转基本单元的整个上部；即，一旦调平平台已经调整自身以使得系统相对于重力方向基本上保持水平，则旋转轴基本垂直。

可使用替代结构来建立较低成本的基本单元100。光电传感器220可由一个被精确定位为垂直对准激光平面178的中心线的小反射器替代。在该替代实施例中，当确定对准轴时，相对布置的激光发射器将必须手动地对准反射器。这当然是比下述自动过程更困难的建立方式，但是这是可能的，尤其是对于基本单元之间的距离相对小的小范围的情况。在该替代实施例中，激光接收器24和34可整体取消。

降低系统成本的另一方式是全部取消自动的方位角瞄准平台，并且替代地依赖于两个基本单元的激光发射器的手动瞄准。该第二替代实施例将节省方位角驱动器(包括电机162)和编码器系统150的开销。当然，其后将必须手动地从基本单元上的弓形标尺读取“瞄准”方位角角度，并且每当激光发射器对准到新的基准点、已知的受关注的点或未知的受关注的点时，必须由用户将这些角度手动地输入到远端单元。即使首先正确读取了方位角角度，数据登记项出错的可能性也会提高。

现在参照图9-13，提供一组示图来更容易地说明如何容易地使用在此所披露的系统。在图9中，描述了对准两个激光发射器的轴的第一步骤。激光发射器是图9中安装在三脚架上的基本单元20和30的一部分。在闭合空间(或者房间)700的范围内，总体上由标号45指代的用户被描绘为持有手持远端单元40。房间700具有天花板表面710和地板表面712。

基本单元20上的激光发射器发射具有上角极限线722和下角极限线724的扇形激光束。基本单元30上的利益激光发射器也发射扇形激光束，并且具有上角极限线732和下角极限线734。图9的该步骤中的目标是对准两个激光发射器之间的轴740。具体对准过程的方法参照图14-19如下所述。在说明书的这一点，将假定对准轴740由该过程确定。

图10示出了下一步骤，该步骤将两个激光发射器对准到第一基准点(在图10中被称作“基准点1”)。在图10中，内部空间(或房间)被称作标号701。两个激光发射器已被对准到作为基准点1的受关注的点，并且由标号752指代。如果在基本单元20和30上方位角位置控制电机和编码器可用，则两个基本单元20和30已经由用户手动地对准它们的激光或者由用户使用远端单元40自动地调整。在两个激光平面已经对准从而它们将在第一基准点752交叉之后，则激光平面将具有图10所示的外观。来自基本单元20的扇形光束激光发射器的激光平面将再次具有角极限线722和724，但是还将产生沿着天花板的可视线726、和沿着地板表面的类似的可视线728。以类似的方式，从基本单元30产生扇形光束的激光发射器将发射角极限线732和734，并且还将产生沿着天花板的上可视线736、和沿着地板表面的下可视线738。

应该理解，在此使用的术语“可见光”或“可视激光”指的是人眼直接可见(即，具有大约430nm至690nm的范围内的波长)的激光束，或指的是某些人眼视觉的“正常”范围之外的激光束，并且用户通过某种特殊透镜辅助可见。例如，在此描述的激光发射器可根据需要产生红外(IR)激光束，并且用户可佩戴夜视镜；在此情况下，激光束将显得用户“可见”，这或多或少需要适当地使用在此描述的系统的对准和定位特点。

在已经针对沿着方位角方向的两个激光发射器的角度位置来正确调整两个激光发射器之后，两个激光平面的边沿728和738将在基准点752精确地交叉，并且用户将能够直观地看到交叉点。而且，两个激光平面将沿着垂直线750交叉，如果两个基本单元已被正确地调平，则垂直线750将是垂直线。如果沿着垂直线自身布置实体或某种烟雾状物质，则交叉的垂直线750将实际可见。在激光线750的顶部是另一沿着天花板的“水平”线的可见交叉，以下将更具体地进行描述。

第三步骤是将两个基本单元的激光发射器对准到第二基准点，其在图11上被称作“基准点2”。在图11中内部空间(或房间)被标记为标号702。现在，需要用户移动基本单元20和30的两个激光发射器的角度位置，从而它们对准到由标号762指代的第二基准点。两个激光发射器连续发射激光平面，并且这样产生的扇形激光束具有由线722、724、732和734表示的发散角。而且，将会有沿着天花板表面和地板表面的上可见线和下可见线，由线段726、728、736和738表示。

在两个激光发射器已经正确地对准第二基准点762之后，两个激光平面的下可见线将在基准点762精确地交叉，并且用户将能够直观地看到交叉点。

应该理解，在此使用的短语在某一表面上的某一特定点“精确地交叉”意味着用户已经调整了激光发射器，从而它们发射的扇形激光束产生了呈现出在该特定点精确交叉的光线。当然，很可能存在较小的容错度，并且这取决于用户在对准基本单元的激光发射器时进行了适当的调整，从而光线接近于正好在适当的位置“精确地”交叉。由于激光线具有可辨宽度，因此用户不能在某种感觉不到的细微距离内确实地对准激光束，因此，很可能在激光发射器的方位角角度的这种“精确”位置方面存在很小的容错度。然而，这确实是非常小的误差，而且，用户将很快地在进行激光发射器的方位角位置改变方面变得很优秀，从而任何这种误差将基本上可以忽略。

类似于在图10中的情况，在图11中也将存在两个激光平面之间的交叉垂线，并且该交叉线由标号760指代。只要两个激光发射器被正确调平，该交叉线760就是垂直线。

在两个基准点的坐标已被输入到远端单元40(如图10和图11所示)之后，系统的建立已经完成。现在，用户将能够将其它受关注的坐标输入到远端单元40，并且十大愿激光发射器自动地对准这些坐标(假定激光发射器被电机驱动并且具有角度编码器)。图12示出了这种情况，在此情况下，用户已经输入了由图12中的标号772指代的地板上的点的坐标。在图12中由标号703指代闭合空间(或房间)。激光发射器已经对准，从而它们的扇形光束每一个都产生了一个垂直的激光平面，并且这些激光平面沿着地板表面712在点772处精确交叉。还将存在两个激光平面之间的交叉垂线770。如前所述，只要基本单元20和30已被正确地调平，则线770将是垂直线。更重要的是，两个激光发射器需要输出相对于重力方向实质上垂直的平面；如果这种情况正确出现，则隐含的线770也将基本上垂直于重力方向。

由于垂直线770作为直接位于地板点772之上的垂直线存在，由标号774指代的天花板转换点对于用户也是可见的。用户将看到在点774交叉的一对线，它们由来自基本单元20和30的激光发射器的激光平面的两个上边沿产生。这些边沿是沿着线段726和736的扇形激光束的上边沿线，沿着天花板710的表面。每当用户首先指定了受关注的点地板点时，这就为用户提供了沿着天花板表面的实际的瞬间转换点。由于隐含的线770是真实的垂直线，因此天花板转换点774自动地位于地板点772的竖直上方。根据需要，该系统允许建筑设计师使用二维平面图上的坐标对安装在天花板上的装置进行布局。

在此披露的技术可自动地获取地板点并且将其坐标转换到天花板；而且，如果建筑平面是三维示意图，则一组天花板坐标替代一组地板坐标被首先输入。在该操作模式下，基本单元20和30的两个激光发射器仍然能够自动地转动，从而它们的扇形激光束将在该组天花板坐标而非该组地板坐标交叉。最终的表现是一样的，就如同图12所示那样。唯一的差别将是天花板点而非地板点被首先确定。在天花板点被布局之后，仍然将存在垂直线770。

现在参照图13将有利地使用在此披露的系统建立垂直线的能力。图13上示出了闭合空间(或房间)704，并且基本单元20和30的两个激光发射器已经瞄准了正好沿着一面由标号714指代的墙壁边沿布置的地板点782。扇形激光束将生成可见的激光垂直线780，其沿着墙壁714的表面可见。还将存在天花板交叉点784，其是构成了两个激光平面之间的该交叉线的线段780的顶点。对于沿着墙壁表面可见的隐含的激光垂直线780，墙壁必须布置于或相当接近交叉点782；这可被称为“邻近”关系——墙壁必须具有接近点782的表面714，或者激光交叉线780将“不位于”墙壁表面，并且在墙壁表面上不可见。当然，墙壁自身必须相当垂直，否则垂直线780将不会正确地沿着墙壁表面出现。

如前所述，如果二维平面图可用，则用户可以从作为受关注的点的地板交叉点782开始。另一方面，如果一组三维平面图可用，并且如果天花板交叉点784具有用户可用的坐标，则该点可被用于使得激光发射器如图13所示被瞄准。

在垂直线780沿着墙壁表面714出现之后，用户可使用垂直线来帮助对准并设置立柱墙。另外，一旦已经安装墙壁，则垂直线780可被用于帮助对墙壁电源插座或HVAC管道或孔、以及布置在建筑物墙壁中的其它类似装置的安装位置进行定位。

现在参照图14-19，提供一种用于建立两个基本单元之间的对准轴的方法的示例。现在参照图14，两个基本单元20和30以扇形光束的形状发射垂直的激光平面，其中来自基本单元20的激光平面由标号60指代，来自基本单元30的激光平面由标号70指代。如图14所示，激光平面60和70彼此交叉，但是它们没有对准，它们也没有和相对的基本单元交叉。

在图14中，基本单元20具有定位光传感器64，其通常可以是一组“端单元”光电元件，这些光电元件精确地对准发射出的扇形激光束的中心。基本单元20具有包括光电元件和圆柱形透镜的第二光传感器62。该圆柱形透镜在基本单元结构的顶部上垂直延伸(类似于图8中的元件230)，并且光电元件附到圆柱形透镜的一端(类似于图8中的光电元件236)。该光电元件和圆柱形透镜系统62大致对准基本单元20的旋转中心。(不需要精确对准。光传感器62提供“粗略的”对准感测能力以从基本单元30检测另一激光发射器的激光束。)

以类似的方式，基本单元30也包括通常可以是“端单元”阵列光电元件的定位光传感器74，这些光电元件精确地对准发射出的扇形激光束70的中心。(注意：在输出的激光束的位置和光传感器的零点没有完全对准的情况下，该“精确的”对准可包括描述该阵列的光电元件的特征以校正任何偏移。)而且，基本单元30包括圆柱形透镜和光电元件系统72，该系统粗略地(而非精确地)对准到该基本单元的旋转中心。光传感器72提供“粗略的”对准感测能力以检测来自基本单元20的另一激光发射器的激光束。

现在参照图15，用户已经输入命令从而每一基本单元都将开始旋转。该旋转的目标是使圆柱形透镜/光电元件系统(62或72)检测来自另一基本单元的激光束。在该图15中，可看到两个扇形激光束已经改变位置，但是扇形光束60和70都没有与另一基本单元交叉。扇形激光束60沿角度弧线66的方向旋转，同时基本单元30使其扇形激光束70沿角度线76的方向旋转。

现在参照图16，扇形激光束70与基本单元20的垂直光传感器62交叉。当此情况发生时，基本单元30可停止其扇形光束70，这是因为现在该扇形光束大致在正确的位置。然而，来自基本单元20的该扇形光束仍然需要继续沿方向66旋转。在图17中，扇形光束60仍然从基本单元20旋转，但是尚未与基本单元30交叉。来自基本单元30的扇形光束70已经停止，并且仍然与垂直光传感器62交叉。

现在参照图18，来自基本单元20的扇形激光束60与基本单元30的光传感器72交叉，并且基本单元20的激光发射器现在将停止旋转。此时，扇形光束60和70二者都分别大致地对准相对的基本单元30和20。

现在参照图19，定位光电单元64和74现在起作用。假定这两个光电单元每一个均包括一对端单元光传感器，则它们将具有端单元结构的两个光敏区域之间的死区宽度，并且该死区宽度是将由两个扇形激光束60和70找到的期望的位置。使用定位光电单元64和74，两个基本单元20和30上的激光接收器将能够以很小公差确定扇形光束60和70的激光冲击的精确位置。来自激光接收器的输出信号可被用于命令基本单元20和30的两个激光发射器的方位角定位电机少量移动，直到激光平面60和70的垂直边沿达到端单元死区位置为止。

端单元死区宽度可被做得非常小，根据需要也许小到0.005英寸。在图19中，两个激光发射器反复旋转，直到每一扇形光束达到相对的基本单元上的端单元的死区宽度内为止。现在，这将在两个基本单元20和30之间提供非常精确的对准轴。

在此披露的另一技术优点如图20和21所示。图20示出了传统的(现有技术的)激光定位系统，其当前被用于地板布局过程。该现有技术系统总体上由标号800指代，并且其包括安装在三脚架上的激光发射器810，并且该组件被布置在地板表面812上。该定位激光系统被设计来将其激光束820确实地直接指向地板表面812上的特定小点，并且该小点直观地表示了用户关注的点。只要地板表面实际上在激光指向系统所需的容差内是平坦的和水平的以成功地指明受关注的点，则该系统将会工作。

然而，如果在地板中有任何不平坦，诸如由标号814指代的凹陷，则完全失去了激光指向系统800的准确度。应该理解，凹陷814可被容易地改为地板表面上的突出，并且这也将对系统800的准确度产生负面影响。

标号822表示地板表面上的受关注的点的真实位置，在该位置光束820尝试指定该位置。然而，由于地板814中存在凹陷，因此该不平的表面上的由标号824指代的投射点是在水平方向上的不同的物理位置。这引起了由标号830指代的位置误差。根据真实位置822和激光发射器810的位置之间的水平距离，位置误差830可能会很重要，并且将使得系统就期望的精度而言变得不可用。

现在参照图21，在此披露的技术可使用两个如上所述的激光发射器，并且这种系统总体上由标号900指代。第一激光发射器是910，并且第二激光发射器是911。激光发射器910和911二者都安装在三脚架上，并且二者均发射扇形激光束(在该示例中)，其中，激光发射器910的扇形光束由标号920指代，并且激光发射器911的扇形光束由标号921指代。

两个激光发射器都位于地板表面上，地板表面总体上由标号912指代。受关注的点被输入到控制了两个激光发射器910和911的方位角的系统，因此，激光发射器910和911将对准地板表面上的正确位置。在图21上，由标号922指代受关注的点的真实位置。此情况发生时，受关注的点922位于地板中的凹陷中，标号914指代了凹陷。然而，两个扇形激光束垂直平面920和921在垂直线950处交叉，并且该垂直线将从扇形激光束920和921的上边沿上的上限下至其下限(沿着线950)，该下限与凹陷914中的地板表面在点924处交叉。

由于系统900工作以生成垂直线950的方式，受关注的点924的指示位置将精确地落在受关注的点922的真实位置。因此，即使被投射的点位于诸如凹陷914之类的凹陷中，在真实位置922和投射到地板表面924的点之间也不会出现误差。如果在地板表面中不是凹陷而是突起，则这也将是真实的。该特征是由在此披露的技术提供的非常重要的优点。

应该理解，可使用顺序逻辑(诸如通过使用微处理器技术)、或者使用逻辑状态机、或者可以通过离散逻辑在电子设备中实现与图5-7中的流程图相关联地描述的逻辑操作的一部分；甚至可以使用并行处理器实现。一个优选实施例可使用微处理器或微控制器(例如，微处理器110、120或310之一)来执行存储在ASIC内的存储器单元中的软件指令。事实上，在于此披露的技术的一个模式下，一个完整的微处理器(或者就此而言，微控制器)以及RAM和可执行ROM可被包含在单个ASIC中。当然，在不偏离在此披露的技术的原理的情况下，其他类型的电路可被用于实现这些在图中描述的逻辑操作。在任何情况下都将提供某种处理电路，这是基于微处理器、逻辑状态机、通过使用离散逻辑元件来实现这些任务，或者也许通过一种尚未发明出的计算装置来提供的；而且，还将提供某种存储器电路，这是基于传统的RAM芯片、EEROM芯片(包括闪速存储器)、通过使用离散逻辑元件来存储数据和其它操作信息(诸如存储在例如存储元件312或316之中的点坐标数据)、或者也许通过一种尚未发明的存储器装置来提供的。

还应该理解，在不脱离在此披露的技术的原理的情况下，在图5-7的流程图中描述且如上所述的精确的逻辑操作可以改进以执行类似的尽管还不精确的功能。这些流程图中的判断步骤和其它命令中的一部分的确切特征指向激光发射器和接收器系统、和平面图便携式计算机(包括例如Trimble Navigation的激光和平面图设备)的专用的未来型号，并且无疑类似但又有所不同的是，步骤应该与在很多例子中的其它型号或品牌的激光设备和平面图计算机系统一起使用，整体的发明结果是相同的。

在此使用的术语“邻近的”可具有将一个物理对象布置到第二物理对象附近的含义，从而两个对象可能彼此相邻，而且不需要在它们之间布置第三对象。在于此披露的技术中，可以有将“凸形布置结构”布置到“邻近”“凹形布置结构”的示例。通常，这可意味着两个凸形和凹形结构彼此物理邻接，或者这可意味着它们通过特定尺寸和形状彼此“成为一对”，这基本上将一个结构保持为朝向预定方向并且相对于彼此处于X-Y(例如，水平和垂直)位置，而不考虑两个凸形和凹形结构是否沿着连续表面彼此实际接触。或者，两个任意尺寸和形状的结构(无论凸形、凹形、或在形状上相反)可被布置为彼此邻近，而不考虑它们是否彼此物理邻接；或者垂直的墙壁结构可被定位在或接近于水平地板或天花板表面上的特定点；这样的关心可被称为“邻近”。而且，术语“邻近的”还可意味着严格地与单个对象相关，其中单个对象可具有两端，并且“远端”是定位在远离作为基准的主体点(或区域)的端，并且“近端”是另一端，其将被定位为接近作为基准的同一主体点(或区域)。

在背景技术中和具体实施方式中引用的全部文献通过引用把有关部分结合于此；任一文档的引用不会构成对在此披露的技术是现有技术的承认。

已经为了描述和说明的目的来提供对优选实施例的前述描述。这并不意味着将在此披露的技术无遗漏地披露或将其限制为上述精确的形式，并且在此披露的技术可以在此公开的精神和范围内被另外改进。在此描述或是出的任何示例意味着非限制性的示例，并且在不脱离在此披露的技术的精神和范围的情况下，这些示例或优选实施例的很多改进或变形根据上述教导是可能的。选择和描述该(多个)实施例以说明在此披露的技术的原理及其实际应用，从而允许本领域技术人员利用在各个实施例中在此披露的技术，以及各种改进适合于预期的专门应用。因此本申请意图覆盖使用其一般原理在此披露的技术的任何变形、用途、或者改动。而且，本申请意图覆盖这种对本公开的背离，如在此披露的该技术所属的并且落在所附权利要求的范围内的领域中的已知的或者习惯的实践。

Claims (39)

1.一种布局和点转换系统，该系统包括：

(a)第一基本单元，具有发射第一激光平面的第一激光发射器、和第一处理电路；以及

(b)第二基本单元，具有发射第二激光平面的第二激光发射器、和第二处理电路；

其中：

(c)所述系统被配置以相对于也位于物理的施工现场表面的至少两个基准点来将所述第一基本单元和第二基本单元的位置登记在所述物理的施工现场表面上；并且

(d)通过对准所述第一激光平面和第二激光平面，所述系统被配置以在所述物理的施工现场表面提供虚拟点的视觉显示，以指示该虚拟点的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其中：

(a)所述第一激光平面生成沿着所述物理的施工现场表面的第一可视激光线；

(b所述第二激光平面生成沿着所述物理的施工现场表面的第二可视激光线；并且

(c)所述视觉显示包括在所述虚拟点交叉的所述第一可视激光线和所述第二可视激光线。

3.如权利要求1所述的系统，其中：所述第一激光平面和所述第二激光平面包括以下至少一项：(a)人眼直接可见的波长的电磁能量；以及(b)人眼不能直接可见但是使用人员通过所述使用人员使用的附加的光敏观察装置可感知到的波长的电磁能量。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一激光平面和所述第二激光平面包括至少以下一项：

(a)静态扇形激光束；和(b)旋转激光束。

5.如权利要求1所述的系统，其中：

(a)所述第一激光平面与所述第二激光平面在隐含的线处交叉，如果所述第一激光发射器和所述第二激光发射器提供相对于重力方向基本上垂直的所述第一激光平面和所述第二激光平面，则该隐含的线相对于重力方向基本上垂直；并且

(b)所述基本上垂直的隐含的线在所述虚拟点处与所述物理的施工现场表面交叉。

6.如权利要求5所述的系统，其中：所述基本上垂直的隐含的线还在不同的高度处与第二物理的施工现场表面交叉，并且因此提供相对于所述虚拟点垂直的第二虚拟点的第二视觉显示。

7.如权利要求6所述的系统，其中：

(a)所述第一激光平面生成沿着所述第二物理的施工现场表面第三可视激光线；

(b)所述第二激光平面生成沿着所述第二物理的施工现场表面第四可视激光线；并且

(c)所述第二视觉显示包括在所述第二虚拟点处交叉的所述第三可视激光线和所述第四可视激光线。

8.如权利要求5所述的系统，其中：所述基本上垂直的隐含的线沿着基本上垂直的表面延伸，并且所述基本上垂直的隐含的线因此变为沿着所述基本上垂直的表面的可视垂直线。

9.如权利要求1所述的系统，还包括：

远端单元，具有第三处理电路，其中：

(a)所述远端单元包含在所述物理的施工现场表面处使用的虚拟平面图；并且

(b)所述虚拟平面图包括所述至少两个基准点的坐标。

10.如权利要求9所述的系统，其中：

(a)所述第一基本单元还包括：(i)第一自调平装置；(ii)第一方位角位置编码器；(iii)在所述远端单元控制下对所述第一激光发射器自动定位的第一方位角电机驱动器；并且

(b)所述第二基本单元还包括：(i)第二自调平装置；(ii)第二方位角位置编码器；(iii)在所述远端单元控制下对所述第二激光发射器自动定位的第二方位角电机驱动器。

11.如权利要求10所述的系统，其中：

(a)所述虚拟点被相对于所述至少两个基准点预先登记在所述虚拟平面图上，并且所述虚拟点被选择作为具有所述虚拟平面图上的预定坐标的已知的受关注的点，并且通过使用由用户在所述远端单元上输入的第一命令，所述远端单元包括：(i)所述第一激光发射器的第一方位角方向，和(ii)所述第二激光发射器的第二方位角方向，其与所述已知的受关注的点相对应；

(b)通过使用由所述用户在所述远端单元上输入的第二命令，所述远端单元命令所述第一激光发射器按方位角旋转，从而所述第一激光平面变为瞄准所述第一方位角方向；

(c)通过使用由所述用户在所述远端单元上输入的第三命令，所述远端单元命令所述第二激光发射器按方位角旋转，从而所述第二激光平面变为瞄准所述第二方位角方向；并且

(d)在两个激光发射器适当地对准之后，它们各自的第一激光平面和第二激光平面现在在已知的受关注的点处交叉，并且因此在所述物理的施工现场表面上的所述已知的受关注的点处提供视觉显示。

12.如权利要求10所述的系统，其中：

(a)所述用户选择所述物理的施工现场表面上的未知的受关注的点；

(b)通过由所述用户对所述远端单元的手动控制，所述第一激光发射器按方位角旋转，直到所述第一激光平面经过所述物理的施工现场表面上的所述未知的受关注的点为止；

(c)通过由所述用户对所述远端单元的手动控制，所述第二激光发射器按方位角旋转，直到所述第二激光平面经过所述物理的施工现场表面上的所述未知的受关注的点为止，此时，所述第一激光平面和所述第二激光平面提供在所述物理的施工现场表面上的所述未知的受关注的点处交叉的一对可见线；并且

(d)通过使用由所述用户在所述远端单元上输入的第四命令：

(i)所述远端单元与所述第一激光发射器通信以基于来自所述第一方位角位置编码器的第一信号确定所述第一激光发射器的第一方位角角度；

(ii)所述远端单元与所述第二激光发射器通信以基于来自所述第二方位角位置编码器的第二信号确定所述第二激光发射器的第二方位角角度；并且

(iii)所述远端单元执行逆计算以确定一组与所述虚拟平面图的坐标系相对应的所述未知的受关注的点的坐标，并且因此将所述未知的受关注的点输入到所述虚拟平面图。

13.如权利要求1所述的系统，其中：

(a)所述第一基本单元还包括：具有第一零位光传感器的第一激光接收器；

(b)所述第二基本单元还包括：具有第二零位光传感器的第二激光接收器；

(c)所述第一激光发射器被控制以将所述第一激光平面瞄准到所述第二零位光传感器；并且

(d)所述第二激光发射器被控制以将所述第二激光平面瞄准到所述第一零位光传感器，从而建立所述第一基本单元和所述第二基本单元之间的对准轴。

14.如权利要求2所述的系统，其中：即使所述物理的施工现场表面不平坦，所述交叉的第一可视激光线和所述第二可视激光线也能够指示在沿着水平方向的所述虚拟点的正确位置处的所述视觉显示。

15.如权利要求9所述的系统，其中所述远端单元还包括：

显示器；以及

输入感测装置，其允许用户将命令输入到所述远端单元；

其中所述远端单元被配置为：

(a)与虚拟平面图通信；

(b)与所述第一基本单元和所述第二基本单元通信；

(c)在所述显示器上绘制所述虚拟平面图的至少两个基准点；并且

(d)在所述显示器上绘制所述虚拟平面图的已知的虚拟点，该虚拟点由所述第一激光平面和所述第二激光平面标注在施工现场物理表面上。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述虚拟平面图通过以下至少一项来与所述远端单元通信：

(a)所述第一基本单元包括与分离的计算机通信的发射器电路和接收器电路，所述分离的计算机包含所述虚拟平面图；和

(b)所述第一基本单元包括允许便携式存储装置安装到其上的通信端口，并且所述便携式存储装置包含所述虚拟平面图。

17.如权利要求15所述的系统，其中所述远端单元与所述至少两个基本单元通信，并且将信号发送到所述至少两个基本单元以命令它们将激光平面瞄准预定的方位角角度，从而所述已知的虚拟点由所述施工现场物理表面上的交叉线指示。

18.一种用于布局和点转换系统中的基本单元，所述基本单元包括：

第一激光发射器，其发射基本上垂直的激光平面，所述第一激光发射器可围绕基本上垂直的轴旋转；

激光接收器，其具有：被安装以在基本上水平的方向上检测激光偏移的零位光传感器、和连接在所述零位光传感器和所述激光接收器之间的放大器电路；以及

调平机构。

19.如权利要求18所述的基本单元，其中所述第一激光发射器包括以下之一：(a)扇形激光束发射单元；以及(b)旋转激光束发射单元。

20.如权利要求18所述的基本单元，其中所述调平机构包括以下之一：(a)具有摆锤的手动调平器单元；(b)具有气泡的手动调平器单元；和(c)将信号发送到调平电机驱动器的自动重力感测调平器单元。

21.如权利要求18所述的基本单元，其中所述零位光传感器包括以下之一：(a)元件分开的光传感器；(b)端单元光传感器；(c)具有两个光电元件的光导杆式光传感器，所述光导杆的每一端各有一个光电元件。

22.如权利要求18所述的基本单元，其中所述激光接收器被配置为：

(a)检测来自分离的第二激光发射器的激光；

(b)确定所述第一激光发射器和所述第二激光发射器之间的偏移量；以及

(c)描述所述零位光传感器的特征以校正所述偏移量。

23.如权利要求18所述的基本单元，还包括：用于与远端单元通信的发射器和接收器，所述远端单元允许用户将命令输入到所述基本单元。

24.如权利要求18所述的基本单元，还包括：用于在方位角方向上进行自动位置感测的角度编码器。

25.如权利要求18所述的基本单元，还包括：对所述第一激光发射器的对准位置进行自动控制的方位角电机驱动器。

26.如权利要求18所述的基本单元，还包括：具有圆柱形透镜的第二光传感器，用于提供粗略的位置检测能力。

27.一种建立布局和点转换系统的方法，所述方法包括：

(a)提供包括发射第一激光平面的第一激光发射器的第一基本单元；

(b)提供包括发射第二激光平面的第二激光发射器的第二基本单元；

(c)将所述第一基本单元和所述第二基本单元布置在施工现场的实体表面上的两个不同位置处；

(d)确定所述第一基本单元和所述第二基本单元之间的对准轴；

(e)对准所述第一激光发射器和所述第二激光发射器，从而通过使激光线沿着所述实体表面交叉来指示第一基准点，该激光线由所述第一激光平面和所述第二激光平面产生；并且确定所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的第一组方位角角度；

(f)对准所述第一激光发射器和所述第二激光发射器，从而通过使激光线沿着所述实体表面交叉来指示第二基准点，该激光线由所述第一激光平面和所述第二激光平面产生；并且确定所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的第二组方位角角度；以及

(g)通过使用所述第一组方位角角度和所述第二组方位角角度，相对于所述第一基准点和所述第二基准点确定所述第一基本单元和所述第二基本单元的位置。

28.如权利要求27所述的方法，其中确定所述第一基本单元和所述第二基本单元之间的对准轴的步骤包括以下之一：(a)使所述第一激光发射器瞄准到安装在所述第二基本单元的第二反射器，并且使所述第二激光发射器瞄准到安装在所述第一基本单元的第一反射器，从而手动地建立所述对准轴；以及(b)使所述第一激光发射器瞄准安装到所述第二基本单元的第二零位激光接收器，并且将所述第二激光发射器瞄准到安装在所述第一基本单元的第一零位激光接收器，并且将来自所述第一激光接收器和所述第二激光接收器的信号发送到远端单元以命令所述第一激光发射器和所述第二激光发射器各自旋转它们的方位角瞄准位置，直到达到相对的激光接收器的零位，从而自动地建立所述对准轴。

29.如权利要求27所述的方法，其中确定所述第一组方位角角度和所述第二组方位角角度的所述步骤包括以下之一：(a)手动地读取安装在所述第一基本单元上的第一光学角度标尺，并且手动地读取安装在所述第二基本单元上的第二光学角度标尺；以及(b)自动地从安装在所述第一基本单元上的第一角度编码器读取第一信号，并且自动地从安装在所述第二基本单元上的第二角度编码器读取第二信号。

30.如权利要求27所述的方法，用于指示已知的受关注的点，所述方法包括步骤：

(a)提供至少二维的虚拟的施工现场平面图；

(b)提供包括存储器电路、显示器和输入感测装置的远端单元，该输入感测装置允许用户将命令输入到所述远端单元，所述远端单元与所述虚拟的施工现场平面图通信；

(c)将所述第一基本单元和所述第二基本单元布置在物理的施工现场表面上的两个不同位置，并且确定所述第一基本单元和所述第二基本单元之间的对准轴；

(d)确定所述虚拟的施工现场平面图的两个基准点的坐标，并且确定针对所述两个基准点的每一个的所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的方位角角度，从而将所述第一基本单元和所述第二基本单元的位置登记在所述虚拟的施工现场平面图上；

(e)选择预先登记在所述虚拟的施工现场平面图中的第一受关注的点的第一坐标，并且按方位角方向转动所述第一激光发射器和所述第二激光发射器以瞄准所述第一坐标；以及

(f)通过指示所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工现场表面上产生交叉的激光线的位置，直观地确定所述第一受关注的点。

31.如权利要求30所述的方法，其中，所述提供虚拟的施工现场平面图的步骤包括以下至少之一：(a)将计算机文件存储在所述远端单元的所述存储器电路中；(b)将计算机文件存储在便携式存储器装置中，并且将所述便携式存储器装置安装到所述远端单元的输入/输出端口；以及(c)将计算机文件存储在通过使用在所述远端单元和分离的计算机之间交换数据的通信电路与所述远端单元通信的所述分离的计算机中。

32.如权利要求30所述的方法，其中，所述按方位角方向转动所述第一激光发射器和所述第二激光发射器以瞄准所述第一坐标的步骤通过以下之一发生：(a)手动瞄准过程，通过使用所述第一基本单元和所述第二基本单元上的方位角角度标尺来瞄准所述第一激光发射器和所述第二激光发射器；以及(b)自动瞄准过程，通过使用所述第一基本单元和所述第二基本单元上的方位角电机驱动器和方位角编码器来瞄准所述第一激光发射器和所述第二激光发射器。

33.如权利要求30所述的方法，还包括步骤：通过找到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述天花板表面上产生第二交叉的激光线的第二位置来将所述第一受关注的点转换到天花板表面，其中所述第二位置相对于重力方向在所述第一受关注的点的基本上垂直的上方。

34.如权利要求33所述的方法，还包括步骤：生成相对于重力方向的隐含的垂直线，其中：(a)所述隐含的垂直线存在于所述第一受关注的点和所述第二位置之间，并且(b)如果基本上垂直的实体表面邻近于所述物理的施工现场表面上的所述第一受关注的点，则所述隐含的垂直线沿着所述基本上垂直的实体表面可见。

35.如权利要求30所述的方法，还包括步骤：生成相对于重力方向的隐含的垂直线，其中：(a)所述隐含的垂直线存在于所述的第一受关注的点之上，并且(b)如果基本上垂直的实体表面邻近于所述物理的施工现场表面上的所述第一受关注的点，则所述隐含的垂直线沿着所述基本上垂直的实体表面可见。

36.如权利要求27所述的方法，用于将未知的受关注的点输入到虚拟的平面图中，所述方法包括步骤：

(a)提供至少二维的虚拟的施工现场平面图；

(b)提供包括存储器电路、显示器和输入感测装置的远端单元，该输入感测装置允许用户将命令输入到所述远端单元，所述远端单元与所述虚拟的施工现场平面图通信；

(c)将所述第一基本单元和所述第二基本单元布置在物理的施工现场表面上的两个不同位置，并且确定所述第一基本单元和所述第二基本单元之间的对准轴；

(d)确定所述虚拟的施工现场平面图的两个基准点的坐标，并且确定针对所述两个基准点的每一个的所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的方位角角度，从而将所述第一基本单元和所述第二基本单元的位置登记在所述虚拟的施工现场平面图上；

(e)选择所述物理的施工现场表面上的未知的物理的受关注的点，并且按方位角方向转动所述第一激光发射器和所述第二激光发射器以瞄准所述未知的物理的受关注的点，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工现场表面上在所述未知的物理的受关注的点处产生了交叉的激光线为止；

(f)将所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的方位角瞄准角度输入到所述远端单元，从而相对于所述第一基本单元和所述第二基本单元确定所述未知的物理的受关注的点的角度坐标；以及

(g)使用逆计算，将所述未知的物理的受关注的点标注到所述虚拟的施工现场平面图上，从而登记所述未知的物理的受关注的点。

37.如权利要求36所述的方法，其中所述提供虚拟的施工现场平面图的步骤包括以下至少之一：(a)将计算机文件存储在所述远端单元的所述存储器电路中；(b)将计算机文件存储在便携式存储器装置中，并且将所述便携式存储器装置安装到所述远端单元的输入/输出端口；以及(c)将计算机文件存储在通过使用在所述远端单元和分离的计算机之间交换数据的通信电路与所述远端单元通信的所述分离的计算机中。

38.如权利要求36所述的方法，其中所述按方位角方向转动所述第一激光发射器和所述第二激光发射器以瞄准所述未知的物理的受关注的点的步骤通过以下之一发生：(a)手动地调整所述第一激光发射器和所述第二激光发射器发射所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面的方位角方向，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工现场表面上在所述未知的物理的受关注的点处产生交叉的激光线为止，这样所述用户直观地确定所述交叉的激光线何时被正确地布置；以及(b)将命令输入到所述远端单元，使得安装在所述第一基本单元和所述第二基本单元中的方位角驱动器电机调整所述第一激光发射器和所述第二激光发射器发射所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面的方位角方向，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工现场表面上在所述未知的物理的受关注的点处产生交叉的激光线为止，这样所述用户直观地确定所述交叉的激光线何时被正确地布置。

39.如权利要求36所述的方法，还包括步骤：在将所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的方位角瞄准角度输入到所述远端单元之前，通过以下之一确定所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的所述方位角瞄准角度：(a)通过使用所述第一基本单元和所述第二基本单元上的方位角角度标尺来手动地进行视觉读取；以及(b)通过使用所述第一基本单元和所述第二基本单元上的方位角编码器自动地进行方位角位置读取。

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