CN108205141B - 用于运行激光测距仪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行激光测距仪的方法。提出了一种用于运行具有外壳（12）的手握式激光测距仪（10）的方法，其中利用所述激光测距仪（10）的激光测距单元能通过发射激光光束（36）确定到目标点的距离，而且其中利用加速度传感器（28）能确定倾斜（32a、32b）。按照本发明，该方法的特征在于：在所述激光测距仪（10）的第一运行模式（102）下，确定所述激光测距仪（10）的外壳（12）的参照的倾斜（32a）、尤其是所述外壳（12）的一个侧边（34）的倾斜（32a），而在第二运行模式（104）下，确定所述激光测距仪（10）的激光光束（36）的倾斜（32b）。此外，还提出了一种用于执行该方法的激光测距仪（10）。

Description

用于运行激光测距仪的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行手握式激光测距仪的方法。

背景技术

例如在DE 10 2012 214 880 A1中或者在EP 2669707 A1中，已经提出了用于运行手握式激光测距仪的方法。

发明内容

提出了一种用于运行手握式激光测距仪来在该激光测距仪与远处的对象之间进行非接触式测距的方法。该方法的出发点是具有外壳的手握式激光测距仪，其中至少利用激光测距仪的激光测距单元能通过发射激光光束来确定到目标点的距离，而且其中利用加速度传感器能确定倾斜。

“手握式”指的是，激光测距仪在测量过程中由操作者用手至少持有、优选地携带、特别优选地握住。为此，激光测距仪的总重量尤其是小于2kg、优选地小于1kg、特别优选地小于500g。此外，在激光测距仪的一个实施方式中，激光测距仪的所有部件都可以安放一个在基本上包围这些部件的外壳中。尤其是，该外壳的最长的侧边的长度小于30cm、有利地小于20cm、特别有利地小于15cm。在一个应用示例中，手握式激光测距仪例如可以被用于测量在手工作业的情况下的对象或者内部空间。

为了进行测距，手握式激光测距仪具有一个用于发射激光辐射的发射装置、一个用于接收从远处的对象返回的激光辐射的接收光学装置，以及至少一个用于探测所接收到的激光辐射的探测装置以及一个分析装置。

激光测距仪的用于发射激光辐射的发射装置具有至少一个光源、优选地以激光器、半导体激光器或者激光二极管的形式的光源，所述光源尤其是朝远处的对象的方向发射经时间调制的光、优选地激光辐射。在这种情况下，时间调制可以连续地和/或周期性地、例如正弦形地进行。同样，可以朝目标对象的方向发射光脉冲。此外，也可以例如非周期性地诸如以所谓的伪噪声脉冲序列的形式发射脉冲串。在一个实施方式中，激光辐射可以处在对于人眼来说可见的频谱波长范围内，也就是说尤其是处在380nm至780nm之间。有利地，激光测距仪的操作者可以在没有光学辅助装置的辅助的情况下识别出由激光测距仪确定的激光辐射，而且尤其是可以察觉到所述激光辐射对远处的对象的投影作为经投影的激光标记。

在使用接收光学装置的情况下，由借助于所发射的激光光束照亮的目标对象反射和/或散射的、也就是说返回的激光光束被投影、优选地被成像到探测装置、尤其是所述探测装置的探测元件上。例如，接收光学装置可具有进行波束成形的和/或进行波束转向的和/或影响激光辐射的特性的光学元件，例如透镜、滤波器、衍射元件、镜面、反射器、透光片或者诸如此类的。

返回的激光光束借助于探测装置至少部分地被探测而且被用于确定所要测量的距离。在此，该探测装置应该被理解为至少一个辐射敏感的探测元件，诸如光电二极管、PIN二极管、雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode，APD）、单雪崩光电二极管（Single-Photon-Avalanche-Diode，SPAD）或者诸如此类的，所述辐射敏感的探测元件根据所碰到的光强度来提供探测信号。

“分析装置”具有信息输入、信息处理以及信息输出。在一个实施方式中，分析装置可具有处理器以及存储在分析装置的存储器中的运行程序和/或调节例程和/或分析例程和/或计算例程。分析装置被设置为根据借助于激光测距单元的测距来确定距离。尤其是，分析装置可以被设置为：根据在所发射的激光辐射与从目标对象的表面返回的激光辐射之间被执行的相位比较来确定光传播时间，并且通过光速来计算或确定所探求的在激光测距仪与目标对象之间的距离。此外，分析装置被设置为：将借助于加速度传感器确定的倾斜选择性地确定为激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的倾斜或者确定为激光测距仪的激光光束的倾斜、尤其是确定为激光测距仪的激光光束的发射方向的倾斜。

所确定的朝所发射的激光光束的方向的距离测量值和/或计算的结果可以由激光测距仪的分析装置进一步处理，和/或借助于激光测距仪的输出装置、例如在使用屏幕、尤其是触摸屏幕或者声学输出装置的情况下被输出给激光测距仪的操作者。

按照本发明，激光测距仪具有至少一个加速度传感器和/或至少一个转速传感器。原则上，在一个实施方式中，也可以在激光测距仪中设置多个加速度传感器和/或多个转速传感器。在使用所述至少一个加速度传感器和/或所述至少一个转速传感器的情况下，激光测距仪被设置为确定激光测距仪的倾斜。倾斜尤其是应被理解为一个轴倾斜（或者也包括：多轴倾斜、轴歪斜），所述轴倾斜表示激光测距仪的轴与水平线或垂直线的偏差。在激光测距仪的一个实施方式中，通过分析装置来确定倾斜，由所述至少一个加速度传感器和/或所述至少一个转速传感器将测量信号引向所述分析装置用于进行分析。由加速度传感器确定的测量信号例如涉及激光测距仪在地球的重力场中的加速度，根据所述加速度能绝对地或相对地确定倾斜。而由转速传感器确定的测量信号涉及激光测距仪沿着转轴的相应的角速度，根据所述角速度同样可以绝对地或相对地确定倾斜。

“被设置”尤其是应该特别地被理解为“被编程”、“被设计”和/或“被配备”。一个对象“被设置”用于确定的功能尤其是应该被理解为：该对象在至少一个应用状态和/或运行状态下满足和/或实施该确定的功能，或者被设计为满足该功能。

应注意：术语“能确定的”或者也包括“能转接的”表达的是，在激光测距仪运行时实际上也能实现确定或转接。

应注意：激光测距仪此外还具有能量源、例如电池组或者蓄电池，以及用于对所述激光测距仪进行操作的操作元件。

用于运行手握式激光测距仪的方法的出发点是所提出的激光测距仪，其中按照本发明，在激光测距仪的第一运行模式下，确定激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的倾斜，而在第二运行模式下，确定激光光束的倾斜，然而至少确定激光测距仪的在激光二极管的关断状态下的激光光束的理论发射方向的倾斜。

“外壳的参照”尤其是应该被理解为外壳的取决于设计的特征，例如外壳的一个侧边、外壳的一个棱边、外壳的一个参照面、一个参照标记或者诸如此类的。优选地，该参照在至少一个维度上具有伸展。特别优选地，该参照在确定该参照的倾斜的那个方向上具有伸展。

应指出：如果没有发射激光光束，例如在激光测距仪的激光二极管的关断状态下没有发射激光光束，那么在下文也谈及“激光光束的倾斜”。在这种情况下，该表述涉及激光光束的理论发射方向的倾斜、也就是说在接通状态下的激光光束会有的那个倾斜。

不同于从现有技术公知的激光测距仪（在所述激光测距仪的情况下确定仪器外壳的倾斜），按照本发明的方法允许提供两个运行模式，在所述两个运行模式下，能够确定激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的倾斜，以及能够确定激光测距仪的激光光束的倾斜。

通常，例如在输出数值的情况下，以数字水平仪的形式或者以角度刻度的形式显示仪器相对于水平线或者相对于垂直线的倾斜。不过，如果激光测距仪的用户（例如在使用两个被确定的距离测量值以及朝两个测量方向确定的角度的情况下）执行直接的长度测量，那么关于外壳的倾斜值的输出可能导致混淆，因为通常在外壳的参照与激光光束的发射方向之间取决于设计地存在角度差。该角度差根据在生产激光测距仪时的校正过程以不同的大小出现。因而，在生产中，有关外壳的参照来校准加速度传感器，而且确定激光光束关于该参照的实际方向（仰角和方位角的角度）。为了修正加速度测量值和/或倾斜测量值，这些数据被存储在激光测距仪中并且因此准备好。

根据运行模式，或者显示仪器的倾斜、尤其是在纯角度测量的情况下的倾斜，或者显示激光光束的倾斜、尤其是在直接或间接的长度测量的情况下的倾斜。以这种方式可以实现：所计算出的值始终是一致的而且对于激光测距仪的用户来说是能实行的并且易理解的。以这种方式不使用户产生如下想法：从激光测距仪的外壳发射的激光光束平行于外壳棱边地走向。尽管如此，激光测距仪的用户可以（在所规定的精度的范围内）将激光测距仪用作角度测量仪或者用作具有水平/垂直光束的水平仪。

在该方法的一个实施方式中，能在第一运行模式与第二运行模式之间进行转接。

在该方法的一个实施方式中，能在使用输入装置的情况下在第一运行模式与第二运行模式之间进行转接。尤其是，这样可以由激光测距仪的用户在第一运行模式与第二运行模式之间手动地进行选择。因而，用户可以选择在给定的测量情况下有利地分析或者激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的倾斜或者激光测距仪的激光光束的倾斜。这样，可以实现能特别灵活地操作的激光测距仪。

在该方法的一个实施方式中，自动地选择第一运行模式，尤其是当探测到激光测距仪平放时或者当探测到激光测距仪支撑到三脚架上时，从第二运行模式转接到第一运行模式。以这种方式，可以说明对激光测距仪的特别人性化的实现，其中激光测距仪的用户不用做出其它选择。此外，以这种方式，可以防止用户混淆，其方式是始终自动地选择正确的运行模式并且因此在测量情况下有利地分析或者激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的倾斜或者激光测距仪的激光光束的倾斜。

在该方法的一个实施方式中，在使用激光测距仪的输出装置的情况下、尤其是在使用激光测距仪的屏幕的情况下，输出激光测距仪的倾斜。以这种方式，可以由激光测距仪的用户直接检查和/或调整该倾斜。这样，可以以水平仪或者量角器的功能来使用激光测距仪。此外，激光测距仪的用户可以理解、尤其是也可以复核根据所确定的距离计算出的值。

在该方法的一个实施方式中，以数值、角度刻度或者数字水平仪的形式输出激光测距仪的倾斜。以这种方式，可以提供激光测距仪的特别易于直观理解的功能性，所述功能性尤其是使用于正常地操作激光测距仪的学习时间最小化。

此外，提出了一种用于执行按照本发明的方法的手握式激光测距仪。手握式激光测距仪至少具有：激光测距单元，用于非接触式地测量到目标点的距离；加速度传感器或转速传感器，用于确定倾斜；以及分析装置，其中所述分析装置被设置为：根据借助于激光测距单元的测距来确定距离以及确定激光测距仪的外壳的参照的倾斜、尤其是外壳的一个侧边的或者激光测距仪的激光光束的借助于加速度传感器或转速传感器来确定的倾斜。

在该激光测距仪的一个实施方式中，激光测距仪具有输出装置、尤其是屏幕，用于输出倾斜。

附图说明

本发明依据在附图中示出的实施例在随后的描述中进一步予以阐述。附图、说明书和权利要求书包含大量组合特征。本领域技术人员也将以适宜的方式单独地考虑这些特征并且将这些特征组合成有意义的其它组合。附图中相同的附图标记表示相同的要素。

其中：

图1示出了按照本发明的激光测距仪的一个设计方案的透视图，

图2示出了集成在按照本发明的激光测距仪的一个设计方案中的部件的示意图，

图3以方法图示出了按照本发明的方法的一个设计方案的示意图，

图4a-e示出了按照本发明的处在示范性的测量场景下的激光测距仪的一个设计方案的示意性侧视图。

具体实施方式

图1以透视图示出了示例性地实施的手握式激光测距仪10，所述手握式激光测距仪具有外壳12、作为输入和输出装置的触敏屏幕14a以及具有操纵元件16，用于接通和关断激光测距仪10并且用于开始和/或结束测量过程。在所示出的实施方案中，手握式激光测距仪10的重量小于500g，其中外壳12的最长的侧边的测量结果是小于15cm。

为了测量激光测距仪10与目标对象（这里未进一步示出）的距离，在激光测距仪10运行时，通过例如由未进一步示出的透镜系统组成的发射光学装置18朝目标对象的方向发射平行的激光辐射。由目标对象的表面反射的激光辐射（这里未进一步示出）通过接收光学装置20被传导到这里未进一步示出的探测装置上并且在那里被探测。根据在所发射的激光辐射与由远处的对象的表面反射的激光辐射之间执行的相位比较，可以确定光传播时间，而且通过光速可以确定所探求的沿相对应的测距方向的在激光测距仪10与目标对象之间的距离。在该实施例中，激光辐射被实现为红色的激光。所发射的激光辐射在目标对象上生成经投影的激光点。

在图2中，以示意图示出了手握式激光测距仪的反映发明本质的内部部件。激光测距仪10具有用于生成激光辐射的激光二极管22、探测装置24、分析装置26、加速度传感器28以及转速传感器30。在该实施例中，探测装置24具有至少一个单雪崩光电二极管（SPAD）、优选地SPAD阵列。分析装置26被设置为：根据在所发射的激光辐射与从目标对象的表面返回的激光辐射之间执行的相位比较来确定光传播时间，并且通过光速来计算或确定所探求的在激光测距仪10与目标对象之间的距离。此外，分析装置26被设置为：将借助于加速度传感器28确定的倾斜值选择性地确定为激光测距仪10的外壳12的参照的倾斜、尤其是外壳12的一个侧边的倾斜或者确定为激光测距仪10的激光光束的倾斜、尤其是确定为激光测距仪10的激光光束的发射方向的倾斜。

在该实施例中，加速度传感器28至少测量朝如下方向的加速度，所述方向对应于发射激光光束的方向。此外，在该实施例中，转速传感器30可以确定绕着三个彼此垂直的轴（笛卡尔坐标系，未进一步示出）的转速。不仅加速度传感器28而且转速传感器30的测量信号为了分析都被转发给分析装置26。分析装置分析所提供的信号并且根据所述信号选择性地确定外壳12的参照的倾斜32a、尤其是外壳12的一个侧边34的倾斜32a或者确定激光光束36的倾斜32b、尤其是激光光束36的发射方向的倾斜。

所确定的距离测量值可以由激光测距仪10的分析装置26进一步处理，和/或借助于输出装置14、尤其是激光测距仪10的屏幕14a输出给激光测距仪的操作者。

为了激光测距仪10的能量供应，激光测距仪10具有未进一步示出的能量供应装置、尤其是电池组或蓄电池、优选地锂离子蓄电池。

在图3中示出了按照本发明的用于运行手握式激光测距仪10的方法的一个实施例的方法图。在第一方法步骤100中，加速度传感器28和/或转速传感器30的测量信号被读出并且被转发给分析装置26。紧接着，在激光测距仪10的第一运行模式102下，根据由加速度传感器28和/或转速传感器30提供的测量信号来确定外壳12的参照的倾斜32a、尤其是外壳12的一个侧边34的倾斜32a。可替换地，在激光测距仪10的第二运行模式104下，确定激光测距仪10的激光光束36的倾斜32b（或者相同地确定激光测距仪10的激光光束36的发射方向的倾斜32b）。紧接着，在方法步骤106中，在使用输入和输出装置14的情况下、尤其是在使用屏幕14a的情况下，分析的结果被输出给激光测距仪10的用户。例如可以以数值、角度刻度或者数字水平仪38的形式进行输出。

如通过方法步骤108勾画出的那样，可以在两个运行模式102与104之间进行变换（转接）。在此，尤其是可以由用户在使用激光测距仪10的输入和输出装置14的情况下手动地开始变换。可替换地，例如当探测到激光测距仪10平放或者激光测距仪10支撑到三脚架（未进一步示出）上时，也可以自动地开始变换。为此，可以设置单独的传感器，用于探测激光测距仪10平放或者激光测距仪10支撑到三脚架上（未进一步示出）。

应注意：所示出的方法步骤可以重复进行，如这通过图3中的箭头110勾画出的那样。

在图4中示出了不同的示例性的测量场景，其中使用了按照本发明的激光测距仪10。激光测距仪10仅仅示意性地以外壳12和屏幕14a来示出。图4a以对比图示出了在外壳12的参照与激光光束36（或者在激光二极管关断时至少所述激光光束的理论发射方向）之间的几何关系，所述参照这里被选择为外壳12的一个侧边34。尤其是，外壳12的参照与激光光束36包围出一个角度，通过角度符号来象征性地表现。在该图中，所发射的激光光束36相对于水平线40倾斜，而外壳12的参照、这里外壳12的侧边34平行于水平线40，通过在外壳12的侧边34的虚线延长线34a和水平线40上的“平行符号”来勾画出。在外壳12的侧边34与激光光束36的发射方向之间的所述角度差取决于设计，而且可能根据在生产激光测距仪10时的校正过程而是不同的角度差。在生产中，有关外壳12的参照来校准加速度传感器28，而且确定激光光束36关于该参照的实际方向（仰角和方位角的角度）。为了修正加速度测量值和/或倾斜测量值，这些数据被存储在激光测距仪10中并且因此准备好。

图4b和4c示出了在第一运行模式102下运行时的激光测距仪10，其中外壳12的参照、这里是外壳12的侧边34的倾斜32a被确定并且被输出给激光测距仪10的用户。在图4b中，外壳12的侧边34（以及虚线延长线34a）平行于水平线40，通过在侧边34的虚线延长线34a上以及在水平线40上的“平行符号”来勾画出。因此，在屏幕上显示倾斜32a为“0.0°”。而在图4c中，倾斜地示出了激光测距仪10，其中外壳12的侧边34（以及虚线延长线34a）也相对于水平线40倾斜了倾斜32a（角度符号）。因此，在该测量场景下，在屏幕上显示倾斜32a为“3.0°”。此外，在图4b和4c中，在屏幕上输出如下符号42，所述符号用信号表示激光测距仪10处在第一运行模式102下（这里通过符号“x”来示出）。

图4d和4e示出了在第二运行模式104下运行时的激光测距仪10，其中激光测距仪10的激光光束36的倾斜32b（或者在激光二极管关断时至少理论发射方向的倾斜32b）被确定并且被输出给激光测距仪10的用户。在图4d中，激光光束36相对于水平线40倾斜了倾斜32b（参见角度符号），因为外壳12以其侧边34平行于水平线40地来取向。因此，在屏幕上显示倾斜32b为“2.5°”。而在图4e中，所发射的激光光束36平行于水平线40（又通过在激光光束36和水平线40上的“平行符号”来勾画出），使得在屏幕上显示倾斜32b为“0.0°”。此外，在图4d和4e中，在屏幕上输出如下符号42，所述符号用信号表示激光测距仪10处在第二运行模式下（这里：“y”）。

因此，根据激光测距仪10的运行模式，或者显示（例如针对在角度测量的范围内的应用的）激光测距仪10的倾斜32a，或者显示（例如用于在直接和间接的长度测量的范围内的应用的）激光光束36的倾斜32b。根据所选择的运行模式，按照所选择的应用一致地示出这些倾斜。因此，避免了激光测距仪10的用户混淆。

Claims (10)

1.一种用于运行具有外壳（12）的手握式激光测距仪（10）的方法，其中利用所述激光测距仪（10）的激光测距单元能通过发射激光光束（36）确定到目标点的距离，而且其中利用加速度传感器（28）和/或转速传感器能确定倾斜，其特征在于，

在所述激光测距仪（10）的第一运行模式（102）下，确定所述激光测距仪（10）的外壳（12）的参照特征的倾斜（32a），而在第二运行模式（104）下，确定所述激光测距仪（10）的激光光束（36）的倾斜（32b），

在使用所述激光测距仪（10）的输入装置的情况下能在所述第一运行模式（102）与所述第二运行模式（104）之间进行转换，以及

在使用所述激光测距仪（10）的输出装置的情况下，输出所述外壳（12）的参照特征的倾斜（32a）或所述激光测距仪（10）的激光光束（36）的倾斜（32b）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外壳（12）的参照特征是所述激光测距仪（10）的外壳（12）的一个侧边（34）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出装置（14）是所述激光测距仪（10）的屏幕（14a）。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，能在所述第一运行模式（102）与所述第二运行模式（104）之间自动地进行转接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，自动地选择所述第一运行模式（102）。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当探测到所述激光测距仪（10）平放或者所述激光测距仪（10）支撑到三脚架上时，从所述第二运行模式（104）转接到所述第一运行模式（102）。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，以数值、角度刻度或者数字水平仪的形式输出所述激光测距仪（10）的倾斜。

8.一种用于执行根据权利要求1至7之一所述的方法的手握式激光测距仪（10），所述手握式激光测距仪至少具有：激光测距单元，用于非接触式地测量到目标点的距离；加速度传感器（28），用于确定倾斜；以及分析装置（26），其中所述分析装置（26）被设置为：根据借助于所述激光测距单元的测距来确定距离，以及将借助于所述加速度传感器（28）确定的倾斜选择性地确定为所述激光测距仪（10）的外壳（12）的参照特征的倾斜（32a）或者确定为所述激光测距仪（10）的激光光束（36）的倾斜（32b），

所述的激光测距仪（10）还具有：

输出装置，用于输出所述倾斜，以及

输入装置，用于在第一运行模式（102）与第二运行模式（104）之间进行转换。

9.根据权利要求8所述的手握式激光测距仪（10），其特征在于，所述外壳（12）的参照特征是所述激光测距仪（10）的外壳（12）的一个侧边（34）。

10.根据权利要求8或9所述的手握式激光测距仪（10），其特征在于，所述输出装置（14）是所述激光测距仪（10）的屏幕（14a）。