CN109633673B - 传感器模块 - Google Patents

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Abstract

传感器模块。本发明涉及用于连接至手持式测距器具(10)并且用于为测距器具提供传感器数据的传感器模块(20)，该传感器模块具有用于连接至测距器具(10)的可应用接口(18)的电子接口(28)和用于生成传感器数据的至少一个电子传感器组件(22)。此外，本发明涉及用于对距对象的表面区域的距离进行手持测量的系统，该系统具有这种传感器模块(20)和具有第一激光测距仪(11)的手持式测距器具(10)。当接口(18、28)彼此连接时，传感器模块被配置为向测距器具发送传感器数据，并且接口被配置为从测距器具(10)向传感器模块(20)发送电力，传感器模块被配置成借助于由测距器具发送的电力操作至少一个传感器组件(22)。

Description

传感器模块
技术领域
本发明涉及一种可模块化地连接至手持式测距器具的传感器单元(“传感器模块”)，并且涉及包括手持式测距器具和这种传感器单元的模块化设计系统。
背景技术
在许多应用中，使用多种方法和系统来测量距离。其示例有大地测量应用中的极精确测量，而且还有建筑安装领域或用于工业过程控制器的测量任务。
对于这些任务来说，使用静止的、移动的或者手持式的测距器具，其在所选测量点处执行光学距离测量。对于大部分来说，这涉及激光束被发射并再次被接收，接着在从目标反射后被评估。为了确定该距离，有多种测量原理可用于此，举例来说，诸如相位或传播时间测量。
特别是在建筑安装或建筑检查领域，使用便携式手持工具，其相对于待测量结构定位，然后针对一表面进行距离测量。例如，在EP 0738899和EP 0701702中描述了一种适合且通常用于这种应用的手持式测距器具。
因为在待测量表面上可见的测量点对于大部分应用来说有利，所以针对大部分应用，通常将红色激光用作用于距离测量的辐射源。因此，现有技术中的测距仪可以被用于获得毫米范围内的准确度，具有许多用户友好性。
迄今为止可用的手持式测距器具具有特定传感器配置，并因此具有规定出厂(exwork)功能范围，更大范围的功能通常也会使工具变得更大更重。结果，随着功能范围的增加，工具变得笨重，并且对于用户来说使用变得费力且复杂。为了涵盖所需的全部功能，针对用户的另选可能性是购买具有不同功能范围的多个更紧凑测距器具。然而，这是不必要花费，并且携带所有这些测距器具更加笨拙。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于手持测量距离的改进系统。
特别是，本发明的一个目的是提供这种系统，该系统使手持式测距器具的功能范围更灵活地可扩展。
本发明的另一目的是提供用于扩展手持式测距器具的功能范围的可互换传感器模块。
特别是，本发明的一个目的是提供为特别轻且紧凑构造的这种传感器模块。
本发明的另一目的是提供具有低设计复杂性的这种传感器模块。
本发明的第一方面涉及一种用于连接至手持式测距器具并且用于为所述测距器具提供传感器数据的传感器模块。所述传感器模块具有用于连接至所述测距器具的可应用接口的电子接口和用于生成所述传感器数据的至少一个电子传感器组件，其中，所述传感器模块被配置为当所述电子接口连接至用于所述测距器具的所述可应用接口时，向所述测距器具发送所述传感器数据。所述电子接口被配置为当所述电子接口连接至所述测距器具的所述可应用接口时，从所述测距器具向所述传感器模块发送电力，并且所述传感器模块被配置成借助于由所述测距器具发送的所述电力来操作所述至少一个传感器组件。
根据一优选实施方式，所述传感器模块在这种情况下本身没有电源。
在一个实施方式中，所述传感器模块被配置为用于测量所述测距器具与基座之间的至少一个角的角测量模块，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少一个角传感器。
在另一实施方式中，所述传感器模块被配置为用于测量所述测距器具与基座之间的至少两个角的角测量模块，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少两个角传感器。
在根据本发明的传感器模块的另一实施方式中，所述至少一个电子传感器组件包括激光测距仪。
在根据本发明的传感器模块的另一实施方式中，所述传感器模块具有可伸缩卷尺，并且所述电子传感器组件被配置成感测所述卷尺的伸出长度。
在一具体实施方式中，所述电子传感器组件在这种情况下包括绝对值发送器。
在根据本发明的传感器模块的另一实施方式中，所述电子传感器组件包括颜色传感器和/或热成像摄像机。
在根据本发明的传感器模块的另一实施方式中，所述电子传感器组件包括湿度传感器和/或温度传感器。
本发明的第二方面涉及一种用于对距对象的表面区域的距离进行手持测量的系统。所述系统具有手持式测距器具，该测距器具具有第一激光测距仪并且具有传感器模块，该传感器模块具有用于生成传感器数据的至少一个电子传感器组件，特别是根据本发明的第一方面的传感器模块。
所述测距器具具有第一电子接口，并且所述传感器模块具有第二电子接口，其中，所述第一接口和所述第二接口被配置成彼此连接并且提供所述测距器具与所述传感器模块之间的数据连接。所述传感器模块被配置成经由所述数据连接向所述测距器具提供所述传感器数据，并且所述测距器具具有用于处理所述传感器数据的计算组件。根据本发明，所述第一接口和所述第二接口被配置成从所述测距器具向所述传感器模块发送电力，并且所述传感器模块被配置成利用所发送电力来操作所述至少一个传感器组件。
根据本发明的系统的一个实施方式，所述测距器具具有用于提供所述电力的蓄电池。
根据本发明的系统的另一实施方式，所述第一激光测距仪被配置为沿第一发射方向向第一目标发射第一激光束。
在该系统的一个实施方式中，所述至少一个电子传感器组件包括第二激光测距仪，所述第二激光测距仪被配置为沿第二发射方向向第二目标发射第二激光束，特别是，其中，所述第一发射方向和所述第二发射方向平行或垂直。
根据本发明的系统的另一实施方式，所述计算单元被配置成基于所述传感器数据来计算相距目标的距离。
根据本发明的系统的另一实施方式，所述测距器具具有用于输出所测量距离的显示单元，特别是被配置为触摸屏，其中，所述显示单元还被配置为输出所述传感器数据。
根据本发明的系统的另一实施方式，所述传感器模块被配置为用于测量所述测距器具与基座之间的至少一个角的角测量模块，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少一个角传感器，并且所述计算单元被配置成将相距第一目标和第二目标的所测量距离以及由所述至少一个角传感器在所述测量之间生成的传感器数据作为基础来计算所述第一目标与第二目标之间的距离。
附图说明
下面基于附图中示意性地描绘的具体示例性实施方式，仅通过示例的方式，对根据本发明的传感器模块和根据本发明的包括手持式测距器具和传感器模块的系统进行更详细描述，并且还讨论了本发明的进一步优点。具体来说：
图1示出了具有激光测距仪的通用手持式测距器具；
图2a至图2b在纵剖面图中示出了根据本发明的系统，该系统包括手持式测距器具和传感器模块；
图3示出了根据本发明的系统中的功率流和信息流；
图4示出了根据本发明的系统的第一示例性实施方式；
图5示出了根据本发明的系统的第二示例性实施方式；以及
图6a至图6c示出了根据本发明的系统的第三示例性实施方式。
具体实施方式
图1示出用于测量距离的通用手持式测距器具10的外部视图。该手持式测距器具具有壳体，在壳体中设置了必要电子组件。在这种情况下，该壳体被配置成使得测距器具10可以握在手中并且还被定位或固定在或到待测量点处。为此，该壳体可以具有可应用轴承边缘或装配至其的折叠(fold-out)或插入式(plug-on)止动部件，例如如WO 02/50564中所述的。测距器具10的前部包括激光测距仪11，该激光测距仪11具有激光发送单元11a和激光接收单元11b，该激光接收单元11b在壳体中具有光学开孔。在该工具的顶部上，存在为触摸屏形式的输入和显示装置17。此外，为了记录沿在显示装置17上可显示的发射方向的方向上的图像，可以提供具有变焦功能的目标寻找摄像机(这里未描绘)。
根据本发明，激光发送单元11a将激光束30发送至对象(例如，墙壁)上的测量点6。该对象具有自然粗糙表面，光线以散射方式从该表面反射。激光束30的以散射方式反射的一些光线31被激光接收单元11b收集、检测并转换成电气信号。该信号由电子电路以本身已知方式评估，以便确定距离5的数字值。可以例如利用相位或传播时间测量来探知该距离。这也考虑了激光接收单元11b与测量停止之间的程度。接着，使该测量距离5的通过评估而数字确定的值通过显示装置17可用于用户。
图2a示出了包括测距器具10和可连接至测距器具的传感器模块20的系统的纵向剖面图。测距器具10具有用于测量相距远程对象的距离的激光测距仪11。所述激光测距仪被配置成发送激光束30并接收该激光束的以散射方式反射的光线31。此外，测距器具还具有触摸屏17作为输入和显示装置。所描绘的内部组件是计算组件13和蓄电池15，该计算组件具有用于处理由激光测距仪11提供的传感器数据的电子电路，该蓄电池用于为测距器具10的组件提供电力。
测距器具10具有第一电子接口18，该第一电子接口用于将测距器具10连接至外部传感器模块20以形成根据本发明的系统。传感器模块20具有电子传感器组件22和与第一电子接口18兼容的第二电子接口28。在这种情况下，两个接口18、28被具体配置为彼此连接并且发送数据和电流两者。
图2b描绘了处于互锁状态的根据图2a的测距器具10和传感器模块20。接口18和28已经插在一起，以使在测距器具10与传感器模块20之间存在数据连接，使得传感器组件22的传感器数据可发送至计算单元13。同时，互锁接口允许经由测距器具10的蓄电池向传感器模块20供电，使得传感器模块20的电子传感器组件22可以捕获传感器数据。这允许传感器模块20采用无源配置，即，不需要具有其自身的电源。结果，其可以有利地采用特别紧凑且轻的配置。
可选地，测距器具10和传感器模块20不仅具有电子接口18、28，而且还具有用于彼此机械固定的连接部件。
优选地，测距器具10和传感器模块20的壳体具有一性质并且彼此协调，以使它们的表面在互锁状态下齐平地端接。
可以想到的传感器组件22原则上是需要电力以工作并生成传感器数据的所有电子传感器。特别是，它们可以是这种传感器，其直接或间接地添加至测距器具的通用功能，或者向用户提供额外测量相关信息，例如，倾斜传感器、附加激光测距仪(参见图4)或目标寻找摄像机。另外，还可以有利地使用这种传感器，其对于在他的活动范围内使用测距器具10的用户有用。在建筑安装或建筑检查的范围内，这例如可以是湿度和/或温度传感器。类似地，传感器组件22可以被配置为颜色传感器或热成像摄像机。允许不同传感器模块20之间的快速变化的模块化设计意味着可以有利地为用户提供广泛功能范围。
图3示意性地例示了根据图2b的系统中的数据流和功率流。在这种情况下，数据流由实线描绘，而电流流由虚线描绘。
测距器具的电源单元15(例如，蓄电池)首先向测距器具的其它组件供电，即，激光测距仪11、计算单元13以及显示单元17。其次，其为第一接口18提供电力。在接口18、28的互锁状态下，传感器模块的传感器组件22由此同样由电源单元15供电。
激光测距仪11向计算单元13提供数据，基于该数据可探知相距目标的距离。然后可以将该距离提供给显示单元17，以便将其显示给用户。所连接的传感器模块的传感器组件22使用两个接口同样为计算单元13提供数据，该数据例如可以被用于计算距离，或者可在显示单元17上显示给用户。
图4示出了根据本发明的系统的第一示例性实施方式。测距器具10与图2b中描绘的一致。传感器模块20具有第二激光测距仪21作为传感器组件。所述第二激光测距仪被配置成发送第二激光束30’并接收第二激光束的以散射方式反射的光线31’。在系统的互锁状态下，第二激光测距仪21经由接口18、28通过测距器具10的电源单元15来供电。同样地，利用接口18、28，第二激光测距仪21将由其捕获的数据发送至测距器具10的计算单元13。然后，例如可以探知并显示激光束30、30'所瞄准的两个测量点之间的总距离。
图5示出了根据本发明的系统的第二示例性实施方式。在这种情况下，传感器模块具有可伸缩卷尺50。由测距器具10的电源单元15供电的传感器组件在这种情况下被配置为绝对值发送器25，借助于该绝对值发送器25，可探知卷尺50的伸出长度。该值可以被发送给计算单元13。举例来说，如EP 1718989 EP中所描绘的那样，然后可以探知激光束30所瞄准的测量点与由卷尺50的末端限定的停止点之间的距离并将其在显示单元17上显示给用户。
图6a至图6c示出了根据本发明的系统的第三示例性实施方式，借助于该系统，尤其可以执行两个远程点之间的测量。许多当前可获得的手持式测距器具也可以被用于执行从视线所在的一个点到另一点的测量。用于确定还能够在两个点之间不存在视线时使用的这两个点之间的距离的可能性是借助于三角学的计算。从基于地面的测量工具(诸如经纬仪或全站仪)已经充分了解这一点。具有这种能力的通用手持式测距器具在WO 2014/027002 A1中进行了描述，但是没有根据本发明的模块化设计。
1.图6a示出了被配置为角测量模块60的传感器模块。所述传感器模块具有接收区61，该接收区被配置为与接口28一起用于无间隙(play)地安装测距器具10。图6b描绘了角测量模块60，其上安装有测距器具10。图6c示出了安装在角测量模块60上的测距器具10的示例性配置的三维视图。
角测量模块60被配置成可安装在基座64上(例如，三脚架)，并且相对于基座64以2°的自由度为测距器具10的取向提供一定级别的可调节性。接收区61借助于第一铰合部66a相对于支承部62可旋转地被支承，并且支承部62借助于第二铰合部66b相对于基座64可旋转地被支承。铰合部66a、66b上的两个角传感器26a和26b被配置成确定相应旋转角并将可应用数据提供给所连接的测距器具10的计算单元13。角测量模块60采用无源配置，即，没有其自己的电源，而是依靠测距器具10的电源单元15经由接口18、28为角传感器26a和26b汲取电力。
可选地，可以设置电动机以便以机动方式改变测距器具10的取向。这些同样可以通过测距器具10的电源单元15提供必要电力。
很明显，这些描绘的附图仅示意性地描绘了可能示例性实施方式。所述各个方法同样可以彼此组合，如同根据现有技术的方法和工具一样。

Claims (14)

1.一种角测量模块(20、60)，所述角测量模块用于连接至手持式测距器具(10)并且用于为所述手持式测距器具(10)提供传感器数据，所述角测量模块被配置成能够安装在基座(64)上并且相对于所述基座(64)以2°的自由度为所述手持式测距器具(10)的取向提供可调节性并且用于测量所述手持式测距器具(10)与所述基座(64)之间的至少一个角，所述角测量模块具有
第二电子接口(28)，所述第二电子接口用于连接至所述手持式测距器具(10)的第一电子接口(18)，以及
用于生成所述传感器数据的至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少一个角传感器，
其中，所述角测量模块(20)被配置为当所述第二电子接口(28)连接至所述手持式测距器具(10)的所述第一电子接口(18)时，向所述手持式测距器具(10)发送所述传感器数据，
其特征在于
所述第二电子接口(28)被配置为当所述第二电子接口连接至所述手持式测距器具(10)的所述第一电子接口(18)时，从所述手持式测距器具(10)向所述角测量模块(20)发送电力，并且
所述角测量模块(20、60)被配置成借助于由所述手持式测距器具(10)发送的电力来操作所述至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)。
2.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述角测量模块(20、60)本身没有电源。
3.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述角测量模块被配置为用于测量所述手持式测距器具(10)与所述基座(64)之间的至少两个角，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少两个角传感器(26a、26b)。
4.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述至少一个电子传感器组件包括激光测距仪(21)。
5.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述角测量模块(20、60)具有可伸缩卷尺(50)，并且
所述至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)被配置成感测所述卷尺(50)的伸出长度，
其中，所述至少一个电子传感器组件包括绝对值发送器(25)。
6.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)包括颜色传感器和/或热成像摄像机。
7.根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其特征在于
所述至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)包括湿度传感器和/或温度传感器。
8.一种用于对距对象的表面区域的距离(5)进行手持测量的系统，所述系统具有：手持式测距器具(10)和根据权利要求1所述的角测量模块(20、60)，其中，所述手持式测距器具包括第一激光测距仪(11)和用于处理传感器数据的计算单元(13)，并且所述角测量模块被配置成能够安装在基座(64)上并且相对于所述基座(64)以2°的自由度为所述手持式测距器具(10)的取向提供可调节性并且具有用于测量所述手持式测距器具(10)与所述基座(64)之间的至少一个角的至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)，其中
所述手持式测距器具(10)具有第一电子接口(18)，
所述角测量模块(20、60)具有第二电子接口(28)，
所述第一电子接口(18)和所述第二电子接口(28)被配置成彼此连接并且提供所述手持式测距器具(10)与所述角测量模块(20、60)之间的数据连接，
所述角测量模块(20、60)被配置成经由所述数据连接向所述手持式测距器具(10)提供所述传感器数据，并且
其特征在于
所述第一电子接口(18)和所述第二电子接口(28)被配置成从所述手持式测距器具(10)向所述角测量模块(20、60)发送电力，并且
所述角测量模块(20、60)被配置成利用所发送电力来操作所述至少一个电子传感器组件(21、22、25、26)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于
所述手持式测距器具(10)具有用于提供所述电力的蓄电池(15)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于
所述第一激光测距仪(11)被配置为沿第一发射方向向第一目标(6)发射第一激光束(30)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于
所述至少一个电子传感器组件包括第二激光测距仪(21)，所述第二激光测距仪被配置为沿第二发射方向向第二目标发射第二激光束(30’)，其中，所述第一发射方向和所述第二发射方向平行或垂直。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于
所述计算单元(13)被配置成基于所述传感器数据来计算距第一目标(6)的距离(5)。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于
所述手持式测距器具(10)具有用于输出所测量距离的显示单元(17)，所述显示单元被配置为触摸屏并且还被配置为输出所述传感器数据。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于
所述角测量模块(20)被配置用于测量所述手持式测距器具(10)与所述基座(64)之间的至少一个角，其中，所述至少一个电子传感器组件包括至少一个角传感器(26a、26b)，并且
所述计算单元(13)被配置成将距第一目标(6)和第二目标的所测量距离(5)以及由所述至少一个角传感器(26a、26b)在所述测量之间生成的传感器数据作为基础，来计算所述第一目标(6)与所述第二目标之间的距离。
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