CN102971606A - 用于取决于角度的非接触式的距离测量的距离测量设备 - Google Patents

Abstract

提出一种用于无接触地测量到目标对象（9）的距离的距离测量设备（1）。距离测量设备（1）具有角度测量装置（5）和控制器（7）。角度测量装置（5）能够确定距离测量设备（1）相对于参考定向的当前的定向角度。控制器（7）被设计用于从角度测量装置（5）中读取当前的定向角度并依据所读取的定向角度和例如由使用者可预先给定的目标角度对距离测量装置（3）进行操控以测量目标距离。例如，所述距离可以仅在距离测量设备（1）位于目标角度周围的公差范围内时被测量。因此，当由于情况而难以定向稳定地保持距离测量设备时，也可以执行正确的目标距离测量。

Description

用于取决于角度的非接触式的距离测量的距离测量设备

技术领域

本发明涉及一种用于非接触式地测量测量设备和目标对象之间的距离的距离测量设备。

背景技术

已知能够非接触式地对测量设备和目标对象之间的距离进行测量的距离测量设备。例如可以通过发送激光信号、超声波信号或者雷达信号并且然后检测相应地从目标对象反射回的信号基于发送和检测之间的运行时间来推断出距离。

非接触式工作的距离测量设备越来越多地在如房屋建设或者装修工作中推广。例如可以为了壁纸测定而无问题地确定墙壁的长度。也可以为了对连接的木梁进行正确的定长切割来确定例如两个刚性立柱之间的间距。

然而注意到，在特定的测量情况下，可靠的测量精度可能难以达到。

发明内容

本发明基于以下认识：

仅例如在常常单人执行工作的家装领域，就可能总是在应当精确测量两个对象之间、例如两个立柱之间的间距时遇到困难，尽管立柱中的至少一个还没有固定在其最终的位置。这样的情况可能例如在安置轻质结构墙或木结构时存在。于是，传统地大多尝试用一只手将墙或立柱尽可能保持垂直，同时用另一只手将例如基于激光的距离测量设备来回移动，直到激光测量点在某一时候射到另一个立柱。然而在此情况下可能出现在立柱或施加在其上的距离测量设备的对准和定向方面的巨大的不精确性，使得相应地也可能导致在所力求的距离测量方面的不精确性。此外通常来说必要的是，在距离测量设备处操作按钮来触发距离测量，这可能导致距离测量设备的进一步抖动并从而导致距离测量的测量精度的进一步降低。困难程度的进一步提升可通过附加地使用水平仪得出，所述水平仪在缺少第三只手时可能易于倾斜或打滑。

因此本发明的任务可以看作为，提供在如下情况下也执行正确的距离测量的一种可能性，所述情况是应相对于其测量距离的对象在其定向上还未被固定。

这样的任务可以利用根据权利要求1的距离测量设备解决。距离测量设备的其它设计在从属权利要求中说明。

根据本发明的一个方面，距离测量设备为此具有（i.）用于非接触式地测量距离测量设备和目标对象之间的距离的距离测量装置，（ii.）用于测量距离测量设备的当前定向和参考定向之间的当前的定向角度的角度测量装置，以及（iii.）控制器。控制器在此被设计用于从角度测量装置中读取当前的定向角度以及依据所读取的当前的定向角度和预先给定的目标角度对距离测量装置进行操控以测量目标距离。

距离测量装置可以例如以光学方式测量距离测量设备与目标对象之间的距离。对此可以向目标对象发送经调制的激光束并且可以检测从目标对象反射回来的光线信号，使得从在所发送的激光信号和检测到的经调制的激光信号之间的相位差可以推断出运行时间以及因此推断出要测量的距离。可替换地，距离测量装置也可以使用其他的非接触式的测量方法，所述测量方法例如基于发送和检测超声波信号或雷达信号。

角度测量装置可以集成到距离测量设备中并与该距离测量设备固定连接，使得距离测量设备的定向可以在空间中、即相对于参考定向被测量。为了角度测量可以在此使用不同的物理效应。

例如角度测量装置可以利用水平仪来实施。在这种情况下可以借助水平仪来确定距离测量设备相对于重力场方向、即相对于水平线的定向。水平仪的显示可以例如通过光学方式读取，并且因此提供了再现定向角度的电测量信号。换句话说，可以设置可以电子方式分析的水平仪作为角度测量装置。水平仪在此可以设计为与距离测量装置相关联地倾斜。一般来说，水平仪只能够提供关于特定的角度是否被保持的信息；例如水平仪说明其是否精确地与地面平行地布置。参考定向或目标角度能够通过如下方式来设定，即水平仪的布置或尤其是水平仪相对于距离测量设备的定向可以被倾斜。

可替换地，距离测量设备可以利用加速度传感器来实施。加速度传感器例如从汽车技术中被已知。加速度传感器可以被设计用于例如与外部力场有关地以绝对方式测量定向。可替换地，所述加速度传感器可以被设计用于基于在此出现的加速度而以相对方式测量定向的变化。

在距离测量设备中设置的控制器可以被设计用于将距离测量装置操控为，使得只要距离测量设备的测量到的当前的定向角度和预先给定的目标角度之间的差低于公差值，就测量目标距离。

“目标角度”在这里可以理解为距离测量设备的定向和参考定向之间的如下定向角度，在所述定向角度的情况下距离测量应该由用户通过期望的方式执行。如果例如应该在如下情况下执行距离测量——距离测量设备以相对于用作为参考定向的水平线成90°的定向角度布置，则目标角度被定义为90°。“公差值”可以说明在目标角度附近的公差角度范围，在该公差角度范围内也应该触发距离测量。公差值例如可以被设定到+/- 1°，使得在给定的90°的目标角度的情况下，在达到89°至91°之间的定向角度时进行距离测量。

目标角度可以有利地借助于输入装置预先给定。所述目标角度可以例如借助于键盘、触摸屏或者关于其角度布置可读取的旋转操纵杆进行输入。还可以有利的是，还允许由使用者预先给定公差值。

距离测量设备的控制器可以被设计用于，只要例如通过按下距离测量设备上的测量开始按钮触发测量过程，就持续地测量距离测量设备和目标对象之间的距离。“持续地”在这里可以表示，以短的时间间距、例如多次以几秒钟、例如利用1-50Hz的频率来确定所述距离。所述控制器于是可以另外被设计用于，在当前的定向角度和预先给定的目标角度之间的差低于公差值时，才确定期望的目标距离。换句话说，距离测量装置应该在测量过程被触发以后不断地测量到所述距离测量装置所对准的目标对象的距离，但是当距离测量设备的定向达到目标角度时，所测量的距离才被看做为“目标距离”。

距离测量设备还可以具有用于将信息输出给使用者的输出装置。在此，控制器可以例如被设计用于，只要有效地测量到目标距离，就借助于输出装置输出信号。换句话说，只要距离测量设备达到了期望的定向并且能够执行对目标距离的测量，就可以向使用者传送信号。

控制器还可以被设计用于，借助于输出装置发送关于距离测量设备必须向哪个方向倾斜以便其靠近对于测量所期望的定向、即目标角度的信息。换句话说，输出装置可以用于给使用者提示，为了能够执行有效的目标距离测量，测量设备向哪个方向倾斜或测量设备应向哪个方向倾斜。

输出装置可以被设计用于，将信息以视觉和/或听觉的形式输出。例如可以借助于信号声或者例如闪光的光学显示或者LED的颜色变换来向使用者显示，目标距离被有效地测量。还可以例如利用光学显示器如LCD来显示，距离测量设备应该向哪个方向倾斜以便靠近目标角度。这样的信息也可以通过听觉、例如通过语言输出来提供。输出装置在此也可以用于将测量到的目标距离以视觉或听觉的方式输出。

本发明的可能方面、优点和设计在前面参照本发明的各个实施方式进行了描述。说明书、所属附图以及权利要求书包含了以组合方式的大量的特征。专业人员将会考虑这些特征，尤其是也将单独地考虑不同实施例的特征，并且组成有意义的其它的组合。

附图说明

图1示出距离测量设备的根据本发明的设计。

该图只是示意性的而非比例正确的。在图中示出的以及在下面描述的实施方式仅为示范性的，并且不应理解为限制性的。

具体实施方式

在图1 中示出的根据本发明的距离测量设备1具有距离测量装置3、角度测量装置5以及控制器7。

距离测量装置3用于非接触式地测量测量设备1和目标对象9之间的距离。在所述的实施例中，距离测量装置3为此具有距离测量单元11，该距离测量单元11具有用于朝向目标对象9发送调制的激光光线的激光源以及用于检测从目标对象9反射回来的激光光线的检测装置。

角度测量装置5具有加速度传感器13，该加速度传感器13可以检测在彼此正交方向上的加速度。由传感器13提供的电子信号可以提供关于距离测量设备1的当前定向角度的信息，所述信息可以由与传感器13连接的控制器7读取。

还设置同样与控制器7连接的输入装置15，借助于该输入装置15可以设定要由测量设备达到的目标角度。在所示的例子中，输入装置具有可以读取其定向以及可以将该定向作为电信号向控制器转发的操纵杆。

在可替换的设计中（在图1中未示出），角度测量装置也可以借助于可旋转的水平仪实施。水平仪可以在此例如以光学或电的方式读取，使得最终能够产生再现水平仪的定向的电信号并能将该电信号转发给控制器。在这种情况下，目标角度可以直接通过适当地对准可旋转的水平仪的定向来设定。

测量过程可以借助于开始按钮21触发。还设置显示器19和LED 23作为输出装置，以便可以借助于显示器19为使用者显示为了靠近目标角度距离测量设备1应向哪个方向倾斜，并且然后借助于LED 23向使用者显示达到了该目标角度并进行了距离测量，并且然后可以将测量到的距离在显示器19上显示。距离测量设备1的能量供应经由电池17进行。测量设备1的所有部件都以节省空间的方式安放在壳体25中。由于小的尺寸以及自给自足的能量供应，距离测量设备可以作为便携式手持设备使用。

以下对距离测量设备的可能使用及工作方式进行阐述。

距离测量设备1可以施加在第一对象的表面处。在此，该第一对象可能在其位置和定向上还没有固定。但是已知的是，该第一对象应该具有什么定向。当例如涉及应该尽可能地垂直立在地面上的立柱时，可以假定水平地面作为参考定向并且假定90°角作为目标角度。该目标角度可以事先由使用者借助于输入装置15进行设定。

如果使用者然后操作开始按钮21，则借助于激光距离测量装置3例如以测量频率2Hz持续地执行距离测量。如果距离测量设备1没有靠近力求的目标角度，则控制器7可以根据角度测量装置5提供的数据发现这一情况并通过所连接的显示器19将距离测量设备1应该向其倾斜以靠近目标角度的方向用信号通知给使用者。如果借助于角度测量装置5测量到的实际角度、也就是说距离测量设备1相对于参考定向的当前定向与之前设定的目标角度相符，则当前存在的距离测量值被输出在显示器19上。通过LED 23可以向使用者例如通过闪烁告知测量的有效性。

如果使用者重新操作开始按钮21，则显示器19中的显示被删除，并且开始新的测量。

因此借助于所提出的距离测量设备1可以实现在“抖动的”情况下也执行正确的距离测量。距离测量设备在此易于操作。另外，该距离测量设备由于其中使用的价格低廉的组件和部件可以简单地并以低的价格来制造。

Claims (10)

1.距离测量设备（1），具有：

距离测量装置（3），用于非接触式地测量距离测量设备（1）和目标对象（9）之间的距离；

角度测量装置（5），用于测量距离测量设备(1)的当前定向和参考定向之间的当前的定向角度；以及

控制器（7）；

其中控制器（7）被设计用于从角度测量装置（5）中读取当前的定向角度并依据所读取的当前的定向角度和预先给定的目标角度对距离测量装置（3）进行操控以测量目标距离。

2.根据权利要求1 的距离测量设备，

其中控制器（7）被设计用于，只要当前的定向角度和预先给定的目标角度之间的差低于公差值，就对距离测量装置（3）进行操控以测量目标距离。

3.根据权利要求1或2之一的距离测量设备，

其中控制器（7）被设计用于，只要当前的定向角度和预先给定的目标角度之间的差低于公差值，则在触发测量过程以后对距离测量装置（3）进行操控，持续地测量距离测量设备（1）和目标对象之间的距离并且确定目标距离。

4.根据权利要求1至3 之一的距离测量设备，还具有：

输出装置（23），用于向使用者输出信息；

其中控制器（7）被设计用于，只要目标距离被测量出来，则借助于输出装置（23）发送信号。

5.根据权利要求1至4之一的距离测量设备，还具有

输出装置（19），用于向使用者输出信息；

其中控制器（7）被设计用于，借助于输出装置（19）发送关于距离测量设备（1）必须向哪个方向倾斜以靠近目标角度的信息。

6.根据权利要求4或5之一的距离测量设备，

其中输出装置（19, 23）被设计用于视觉的和/或听觉的信息输出。

7.根据权利要求1至6之一的距离测量设备，还具有：

输入装置（15），用于输入目标角度。

8.根据权利要求1至7之一的距离测量设备，

其中角度测量装置（5）利用水平仪来实施。

9.根据权利要求8的距离测量设备，

其中水平仪能够相对于距离测量装置（3）倾斜。

10.根据权利要求1至9之一的距离测量设备，

其中角度测量装置（5）利用加速度传感器（13）来实施。

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