CN114646970A - 基于激光的调平系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于激光的调平系统。本发明涉及用于得出结构的表面的对准信息的方法，所述对准信息包括所述表面相对于光平面的对准的偏差。所述方法包括：在多个光接收器单元处检测光平面在光传感器上的撞击位置，该光传感器具有相对于表面的已知相对位置；针对各个光接收器单元并且基于撞击位置和已知相对位置来确定光平面相对于所述表面的相交位置值；对来自所述多个光接收器单元的相交位置值执行组合分析，以得出包括结构的表面相对于光平面的对准的偏差的对准信息；以及向用户显示所述对准信息。本发明还涉及一种计算机程序产品、光接收器单元和包括用于执行该方法的多个光接收器单元的系统。

Description

基于激光的调平系统

技术领域

本发明总体上涉及用于确定和指示结构的表面相对于给定平面是否对准并且用于确定和指示偏差的基于电子激光的系统。特别地，该系统可以用于确定和指示表面是水平(调平)还是竖直(垂准)的，并且还指示表面偏离给定平面的程度。

背景技术

表面的对准是在从构造到内部装饰的各种领域中的恒定问题。高度基准的对准和标记对于应当垂直于地板或以其它方式垂准的壁是必要的。木匠和橱柜制造商很好地意识到垂准和对准表面的重要性，例如当安装诸如壁橱、橱柜、架子、厨房台面或楼梯之类的内置家具时。

传统地，这些任务使用水平仪来执行。最近，还使用激光调平设备，该激光调平设备包括可以附接到三脚架的旋转激光束投射器。光束投射器根据设备的准确度进行调平，并且在平面中(例如，围绕水平轴线或竖直轴线)投射固定的红色光束或绿色光束。激光调平设备通常用在建筑场地处，并且通常使用具有绿色或红色波长的激光二极管来在墙壁、地板或天花板上投射可见点或水平和竖直线。水平仪通过朝着目标点引导投射线可以手动地对准(“调平”)，使得可以提供相对于目标点的限定角度(特别是90°和180°)的对应投射。激光水平仪主要用于安装内部装饰、门、窗、管线、坑道或用于检查和工程监督。

在激光调平的技术领域中，激光旋转器或线激光用于跨越调平平面，所述调平平面可以是水平的、竖直的或以期望角度倾斜的。激光平面通常由激光接收器检测，该激光接收器检测激光在检测窗口内的撞击位置，以确定接收器相对于激光平面的位置。检测窗口或接收器窗口是激光接收器设备处的区域，该激光接收器设备被具体实现成检测光束，特别是光束在检测窗口内的撞击点的位置，用于确定激光束的轴线和接收器设备在至少一个方向上的相对位置。在许多实施方式中，接收器通过指示或量化装置来指示与理想位置的偏差。例如，在内部配件中，如安装家具，诸如厨房或内部干墙等，许多结构必须相对于彼此水平地、竖直地、平行地或垂直地对准。先前使用水平仪、木匠方格、粉笔线、卷尺和折尺，现在通常使用线激光器，如例如EP2930465、EP3425334、EP1192484、US2007/271800、WO03/058322、EP1519147、US6327090或CN204963863U中所述。

然而，尤其是在具有受限空间的室内应用中，旋转激光束投射器的设置对于对准一个或更多个表面的任务来说可能太耗时且复杂。EP3425334A1公开了一种激光水平仪，该激光水平仪被配置成提供激光扇形光束以投射水平基准线和竖直基准线，并且提供点光束以在四个空间方向上投射基准点。

同样，各种不同的调平接收器在本领域中是已知的。

例如，US4830489描述了一种用于线性地确定来自激光旋转器的旋转激光束的相对高度的基于双单元的调平激光接收器。该基于双单元的调平激光接收器由接收器借助后向反射信号来确定接收器在旋转器处的方位角位置。对于旋转器到接收器的距离测量，提出了后向反射信号的飞行时间以及相移测量方法。然后，使用无线电传输来传送方位角位置以及到接收器的距离。

在WO2013/135891中，激光接收器可以设置有通信装置，该通信装置优选地被设计用于远程无线通信，该激光接收器被连接到电路，使得得出的关于激光接收器的移动、激光接收器相对于激光平面的移动、或者激光接收器与激光束的偏离和接通等级的信息可以被发送到另外的单元，如发射检测到的激光束的激光发射器和/或由操作人员使用以便控制激光发射器或建筑机械的外部数据分析或控制单元。

然而，本领域已知的光接收器单元被设计成手持的或安装到三脚架、杆或手柄，这对于表面要被对准的应用是不切实际的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的系统和改进的光接收器单元，其可以容易地用于表面对准应用中，特别是在确定表面相对于给定平面的对准的偏差的应用中。

另一目的是提供一种确定表面相对于给定平面的对准的偏差的改进系统。

特定目的是提供如下这种系统，即，该系统提供快速且可靠的结果。

特定目的是提供如下这种系统，即，该系统易于用于非技术人员，并且即使在小房间中也可以无困难地设置。

另一目的是提供一种可以在这种系统中使用的光接收器单元，给定平面是发射光平面。

通过根据第一方面所述的系统、根据其它方面所述的光接收器单元、方法和/或本发明的其它方面来实现这些目的中的至少一个目的。

本发明的第一方面涉及一种用于得出结构的表面的对准信息的系统，所述对准信息包括所述表面相对于光平面的对准的偏差。所述系统包括多个光接收器单元，所述光接收器单元中的每一者包括细长光传感器，所述细长光传感器被配置成由光平面照射并且检测所述光平面的撞击位置，特别是相对于所述光传感器的零位置的撞击位置，并且提供指示所述撞击位置的电输出信号。根据本发明的这个方面，所述系统包括评估设备，所述评估设备被配置成与所述光接收器单元中的至少一者进行无线通信，并且所述光接收器单元中的每一者包括：

-至少一个对准表面，所述至少一个对准表面被配置成设置在所述结构的所述表面处，以将所述光接收器设备与所述结构的所述表面对准；以及

-第一无线通信接口，所述第一无线通信接口被配置成与所述评估设备和/或与所述系统的至少一个其它光接收器设备的第一无线通信接口建立无线通信。

所述光平面的相交位置值能够基于针对各个光接收器单元的所述撞击位置来确定。所述评估设备包括：

-第二无线通信接口，所述第二无线通信接口被配置成与所述多个光接收器单元的至少一个子集的第一通信接口建立无线通信，并且接收指示或提供所述光接收器单元中的每一者的所述相交位置值的数据；

-评估单元，所述评估单元被配置成执行对来自所述多个光接收器单元的所述相交位置值的组合分析，并且基于此，得出包括所述结构的所述表面相对于所述光平面的对准的所述偏差的对准信息；以及

-显示单元，其中，所述评估设备被配置成在所述显示单元上将对准信息提供给所述系统的用户。

根据该系统的一个实施方式，所述光接收器单元中的每一者基本上被形成为立方体或立方形并且包括多个对准表面，所述多个对准表面中的每一者被配置成设置在所述结构的所述表面处，以将所述光接收器设备对准到所述表面。特别是，

-所述光接收器单元中的每一者包括至少三个、或更多个、特别是至少五个对准表面；

-所述对准表面被形成为定位在基本上平坦的表面上；

-各个对准表面基本上是矩形的；和/或

-各个对准表面具有至少2cm、特别是至少3cm的宽度和长度。

在一些实施方式中，所述相交位置值涉及所述光平面相对于对准表面的相交位置，例如其中，所述相交位置值包括距离值，对于所述光接收器单元中的每一者，已知所述对准表面相对于所述光传感器的位置，例如，至少到所述光传感器的零位置的距离，并且所述系统包括至少一个计算单元，所述至少一个计算单元被配置成基于所述撞击位置和所述对准表面的所述相对位置来计算所述相交位置值。

在一个实施方式中，所述评估设备包括所述计算单元，并且所接收的数据提供针对所述光接收器单元中的每一者的所述撞击位置和所述对准表面的相对位置。

在另一实施方式中，所述光接收器单元中的每一者包括计算单元，所述计算单元被配置成计算相应光接收器单元的所述相交位置，其中，提供所述相交位置的数据被发送到所述评估设备。

在另外的实施方式中，所述光接收器单元中的第一光接收器单元包括所述计算单元，其中，提供所述撞击位置和所述对准表面的相对位置的数据从其它光接收器单元被发送到所述第一光接收器单元，并且提供所述相交位置的数据从所述第一光接收器单元被发送到所述评估设备。

根据另一实施方式，所述光接收器单元中的每一者包括多个对准表面以及以下项中的至少一者：

-取向传感器，所述取向传感器被配置成提供指示相应光接收器单元的取向的电输出信号；以及

-在一个或更多个对准表面处的接近传感器，所述接近传感器被配置成提供电输出信号，该电输出信号指示相应对准表面是否被设置在表面处，特别是在所述结构的所述表面处。

例如，所述取向传感器包括加速度计、调平传感器和罗盘中的至少一者，并且所述接近传感器包括电容式传感器、磁性传感器和光学传感器中的至少一者。

根据这个实施方式，所述计算单元被配置成基于所述取向传感器或所述接近传感器的输出信号，确定所述多个对准表面中的哪个对准表面被设置在所述结构的所述表面处，和/或基于所述取向传感器和/或所述接近传感器的所述输出信号来计算所述相交位置值。

特别是，所述对准表面中的至少一个对准表面包括磁体、三脚架插件或者用于接纳磁体和/或三脚架插件的插座。

根据另一实施方式，所述光平面是连续发射的激光扇形，并且所述光传感器被配置成检测所述连续发射的激光扇形的撞击位置。

根据另一实施方式，所述光接收器单元中的每一者包括至少两个对准表面，其中，所述光传感器和所述对准表面以如下这种方式被定位在相应光接收器单元上，即，对于各个对准表面，到所述光传感器的距离是相同的，例如，到所述光传感器的零位置的距离是相同的。

根据另一实施方式，所述系统包括至少三个光接收器单元，并且所述评估单元被配置成执行对来自所述至少三个光接收器单元的所述相交位置值的组合分析；以及基于所述分析得出对准信息，所述对准信息包括所述结构的所述表面相对于所述光平面在二维或三维中的对准的偏差，特别是具有至少四个自由度。

根据另一实施方式，所述系统包括至少三个光接收器单元，并且所述第一无线通信接口被配置成经由蓝牙建立所述无线通信，并且通过网络优化建立散射网(scatternet)通信网络，特别地被配置成非完全连接网络，所述网络优化被配置成特别是使用最短路径桥接最小化和/或均衡所有节点的通信的能量消耗，以及扩展测量范围。这也可以扩展单元之间的通信的可能范围。

根据所述系统的另一实施方式，所述第一无线通信接口中的至少一者被配置成通过评估所述无线通信来确定到其它第一无线通信接口的方向和/或距离，以及向所述评估设备提供关于所确定的方向的方向信息和/或关于所确定的距离的距离信息，其中，所述评估单元被配置成还基于所提供的方向信息和/或距离信息得出对准信息。

确定方向的步骤例如基于所述无线通信的到达角和/或离开角评估，和/或包括参考到根据重力传感器的绝对取向基准的方向。确定距离的步骤例如基于所述无线通信的距离能量评估，和/或包括使用UWB通信芯片。所述评估单元可以被配置成从所确定的方向和/或距离得出所述光接收器单元的相对位置，其中，基于所提供的方向信息得出所述对准信息的步骤包括还基于所述相对位置得出所述对准信息。

根据所述系统的另一实施方式，所述评估设备被配置成向所述光接收器单元中的每一者指配和提供唯一标识符，特别是名称、数字和/或字母，并且所述光接收器单元中的每一者包括被配置成显示所指配的标识符的本地显示器。在一个实施方式中，所述评估设备被配置成在链接到所述对准信息的所述显示单元上提供所述唯一标识符。在另一个实施方式中，所述评估设备被配置成在显示单元上提供关于光接收器单元在结构处的实际位置布置的信息。在另外的实施方式中，所述评估设备被配置成为要由用户选择的多个不同对准任务提供用户引导功能，包括在显示单元上显示用于所述多个不同对准任务的所述光接收器单元的标称位置布置。

根据另一实施方式，所述系统包括光发射器单元，所述光发射器单元被配置成发射所述光平面。特别是，

-所述光平面作为连续激光扇形被发射到所述光接收器单元的方向，并且所述光传感器被配置成检测激光扇形的撞击位置；

-所述光发射器单元被配置成向所述光接收器单元的方向发射垂准定向的光扇形和/或调平定向的光扇形，使得所述光平面是垂准定向的或调平定向的；

-所述系统以如下方式被配置，即，所述光接收器单元基本上同时接收所述光平面的光；

-所述光发射器单元被配置成手持式光发射器单元，所述手持式光发射器单元被设计成在发射所述光平面时由用户保持。

在一个实施方式中，评估设备被配置成或包括光发射器单元(或反之亦然)。

根据所述系统的另一实施方式，所述评估设备是手持式设备，且所述显示器被配置成触摸屏。例如，所述评估设备是：手持式激光测距仪；或手持式光接收器单元，所述手持式光接收器单元包括光学检测窗口，所述光学检测窗口配置有光检测单元，以评估所述光平面的光沿着所述检测窗口的撞击的相交位置值。

根据所述系统的另一实施方式，所述光接收器单元的至少一个子集包括以下项中的至少一者：

-可充电电池和允许对电池的装置，允许对电池充电的装置特别是包括USB插座和/或感应线圈；

-至少一个本地显示器，特别是至少两个本地显示器，包括前显示器和后显示器；

-至少一个激光测距仪，所述至少一个激光测距仪用于得出从所述光接收器单元到对象的距离值，特别是其中，测量的方向是能够调整的，和/或距离值能够在所述本地显示器上显示；以及

-至少一个光学指示器单元，所述至少一个光学指示器单元被配置成指示所述对准表面相对于所述光平面的对准的偏差，特别是相交位置值。

本发明的第二方面涉及一种光接收器单元，特别是用于根据本发明的第一方面的系统中。所述光接收器单元包括电池和细长光传感器，所述细长光传感器被配置成由光平面照射并且检测所述光平面的撞击位置，特别是相对于所述光传感器的零位置的撞击位置，并且提供指示所述撞击位置的电输出信号。根据本发明的这个方面，所述光接收器单元包括：多个对准表面，所述多个对准表面被配置成设置在结构的基本上平坦的表面处，以将所述光接收器设备与所述结构的所述表面对准；以及无线通信接口，所述无线通信接口被配置成与至少一个其它光接收器设备以及与评估设备建立无线通信。所述光传感器和所述对准表面以如下这种方式被定位在相应光接收器单元上，即，对于各个对准表面，到所述光传感器的距离是相同的，例如到所述光传感器的零位置的距离是相同的，并且可以基于撞击位置来确定光平面的相交位置值。所述无线通信接口被配置成将指示或提供所述相交位置值的数据发送到评估设备。

本发明的第三方面涉及一种用于得出结构的表面的对准信息的方法，特别是使用根据本发明的第一方面的系统和/或根据本发明的第二方面的光接收器单元。所述对准信息包括表面相对于光平面的对准的偏差。所述方法至少包括以下步骤：

-在多个光接收器单元处基本上同时地检测所述光平面在相应光接收器单元的光传感器上的撞击位置；

-针对各个光接收器单元并且至少基于所述撞击位置来确定所述光平面相对于所述表面的相交位置值；

-对来自所述多个光接收器单元的所述相交位置值执行组合分析，以得出包括所述结构的所述表面相对于所述光平面的对准的偏差的对准信息；以及

-向用户显示所述对准信息。

本发明的第四方面涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含存储在机器可读介质上的程序代码或具体实现为电磁波的计算机数据信号，所述计算机程序产品被配置成特别是当在根据本发明的第一方面的系统的评估设备的评估单元中执行时，执行对来自所述多个光接收器单元的所述相交位置值的组合分析，以得出包括所述结构的所述表面相对于所述光平面的对准的偏差的对准信息，作为根据本发明的第三方面的方法的一部分。

附图说明

下面将参考附图所伴随的示例性实施方式来详细描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的用于确定表面与平面的对准的偏差的系统的第一示例性实施方式；

图2示出了根据本发明的光接收器单元的第一示例性实施方式；

图3示出了根据本发明的系统的第二示例性实施方式；

图4a示出了根据本发明的光接收器单元的第二示例性实施方式的前侧；

图4b示出了图4a的光接收器单元的后侧；

图5a示出了根据本发明的系统的第三示例性实施方式；

图5b示出了根据本发明的系统的第四示例性实施方式；

图5c示出了根据本发明的系统的第五示例性实施方式；

图6示出了根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图；

图7示出了根据本发明的系统的第六示例性实施方式中的组件分布；

图8示出了根据本发明的系统的第七示例性实施方式中的组件分布；以及

图9示出了根据本发明的系统的第八示例性实施方式中的组件分布。

具体实施方式

图1描绘了用于确定表面50与光平面30的对准的偏差的系统1的示例性实施方式。表面50属于结构5(诸如一件家具)，并且在该示例中是橱柜顶部上的工作表面。光平面30由手持式光发射器单元3以激光扇形的形式发射。可选地，光发射器单元可以被配置成可以安装至例如三脚架、墙壁或天花板。光发射器单元3可以被配置成将光扇形30发射到取决于单元的姿态的方向上。这样，方向可以由持有或安装光发射器单元3的用户限定。

附加地或另选地，光发射器单元3可以被配置成在不取决于其姿势(例如，在竖直方向或(如本文中所示)水平方向)的经校正方向上发射光扇形30。这样，手持式光发射器单元可以用于限定至少相对于姿态的平面(例如，具有作为两个限定的自由度的角色和偏航)。如果高度是已知的或不重要的，则这可以用于例如将表面与水平平面对准。

系统1还包括定位在表面50上的三个光接收器单元10。光接收器单元中的每一者包括光传感器，该光传感器被配置成由光发射器单元3发射的光平面30照射且检测光平面的光在光传感器上的撞击位置(例如，相对于光传感器的零位置)。在另选方式中，根据约束，2D测量的设置可以用2个传感器来进行。指示所述撞击位置的电输出信号然后由传感器生成且由无线通信信号6(例如，借助于蓝牙)发送到评估设备2。根据如光信号传输的设置(包括例如LED、IR-LED等)，可以使用其它信息传输技术。

在所示的示例中，光平面30是连续发射的激光扇形，其同时照射三个光接收器单元的光传感器。光传感器被配置成检测连续撞击的光的撞击位置。术语连续发射的激光扇形应被理解成还包括脉冲激光扇形，该脉冲激光扇形在kHz或更高(例如，10kHz或更高)的范围中脉动，即呈现为稳定(和非移动)激光扇形。

对于光接收器单元10与表面50的对准定位，光接收器单元中的每一者包括一个或更多个对准表面，该一个或更多个对准表面被配置成在表面50与光传感器(例如，零位置)之间建立限定的位置关系。对于各个光接收器单元，所限定的位置关系可以是已知的或相同的(或两者)。

在该示例性实施方式中，评估设备2是智能手机，在该智能手机上安装有计算机编程应用(“app”)，该计算机编程应用提供用于经由无线通信6从光接收器单元10接收的数据的评估功能。评估设备2被配置成分析所接收的数据并基于此得出关于表面50相对于光平面的对准的对准信息，即，它们是否对准，并且如果不是，则表面50的实际取向和位置如何偏离由光平面30给出的标称取向和位置。智能手机2包括被具体实现为触摸屏并且允许向系统的用户提供对准信息的显示器20。用户然后可以确定是否需要调整结构5的位置和/或取向以将其与光平面对准以及如何调整结构5的位置和/或取向以将其与光平面对准，即，在所示的示例中对表面50进行调平，使得它是水平的。

评估设备可以是安装软件应用(例如，智能手机app)以用于执行所描述的功能和使用该装置的现有合适组件的任何装置。术语“评估设备”不必须应用于单个装置或根本不应用于装置。相反，应当以如下这种方式理解术语：可以在两个或更多个单元之间划分所描述的评估设备2的组件和/或功能。此外，术语“评估设备”可以指可以安装在通用设备上且利用现有合适组件来执行所描述功能的软件应用。

图2示出了图1的系统1的光接收器单元10。该单元包括至少一个对准表面15以将光接收器单元10设置在表面上并将该单元与表面对准。在所示的示例中，存在两个对准表面15、15’。可以被配置成线传感器的细长光传感器13具有零位置14，例如指示传感器13的中心。光平面30的撞击位置可以由光传感器13检测，例如，如在此所示，距离零位置14一距离71。

在此，已知光传感器13相对于对准表面15(并且因此相对于对准表面15所设置的表面)的位置。在所示实施方式中，该相对位置至少包括从零位置14到对准表面15的距离72。根据撞击位置71和已知的相对位置72，例如通过将两个距离值相加，可以得出光平面30相对于表面的相交位置值70。指示该光接收器单元10的相交位置值70的数据由无线信号6(例如，蓝牙)发送到评估设备，在评估设备处，分析来自多个这样的光接收器单元10的数据。另选地，分析可以由光接收器单元10的评估单元执行。

在一些实施方式中，在光接收器单元10中确定相交位置值70，并且发送的数据包括相交位置值70。另选地，撞击位置71和可选地已知的相对位置72可以被发送。如果光接收器单元10仅包括一个对准表面15并且到该对准表面15的相对位置72对于评估设备是已知的，则仅需要发送撞击位置。如果光接收器单元10包括多于一个对准表面15，则可能还需要将哪个对准表面15与表面对准的指示发送到评估设备。

如果相对位置72未知，则如果相对位置72在多个光接收器单元10中相同，则仍然可以根据姿态来确定表面的对准。在这种情况下，撞击位置71等于相交位置值70。

在优选实施方式中，零位置14与两个对准表面15、15’之间的相对位置是相同的。这样，不重要的是，对准表面中的哪一个用于将光接收器单元10与表面对准。

为了与(基本上)平坦的表面对准，对准表面15、15’也可以是平坦的。为了防止倾斜表面上的浮动或滑动，或在调整表面的倾斜的同时，对准表面15、15’可以被橡胶处理或包括磁体或类似装置。此外，光接收器单元10的总体尺寸应当被选择成防止倾斜或翻转。例如，可以使用立方体或基本立方体的形状(或类似的形状，如盒形或直棱柱(例如，长方体或一般为直棱柱，该直棱柱的底面是规则的n边多边形，包括三角形底面))用于光接收器单元10和(矩形或方形)对准表面来防止这种情况，对准表面的各个边缘长度至少为2cm，特别是3cm或更长。

多个不同形状或结构化的对准表面可以用于将单元与不同形状的或结构化的表面对准。

图3示出了用于确定结构5的表面50与光平面30的对准的偏差的系统1的另一示例性实施方式。系统1包括被配置成生成光平面30的光发射器设备3。该光发射器设备3可以固定地安装到墙壁、天花板或三脚架，以在更长的时间段内发射相同的光平面30，例如直到结构5已经被定位成使得其表面50与光平面30对准为止。另选地或附加地，该光发射器设备3可以被配置成在平面30被发射到表面50的方向时被保持在用户的手中。三个(或更多个)光接收器单元10a、10b已经由用户定位在表面50上以接收光平面30。

用户可以通过手持式评估设备2辅助定位光接收器单元，该手持式评估设备2可以在其显示器20上提供光接收器单元10a、10b的标称位置布置，以用于由用户在由评估设备2提供的菜单中选择的多个不同对准任务。这些对准任务至少包括将表面与竖直和水平对准。

第一光接收器单元可以被配置成该组光接收器单元的主设备10a，其中，其它光接收器单元被配置成从设备10b。在所示的设置中，这表示仅主单元10a具有用于与评估设备2建立外部无线信号6a的装置。从单元10b被配置成经由内部无线信号6b与主单元10a通信以及可选地还与彼此通信。因此，它们经由内部无线信号6b将指示它们的相交位置值的数据发送到主单元10a，主单元10a将所有单元10a、10b的数据传递到评估设备2，在评估设备2处分析数据。

表面50相对于光平面30的对准数据然后可以显示在显示器20上，例如包括虚拟气泡水平仪29。

光接收器单元10a、10b中的一者或更多者可以包括无线通信接口，该无线通信接口被配置成评估光接收器单元10a、10b之间的无线通信6b，以便确定光接收器单元10a、10b之间的方向和/或距离。然后可以将关于所确定的方向及/或距离的数据发送到评估设备2，在评估设备2中，该数据可以用于得出表面50的经改进的对准信息。评估设备2的评估单元可以被配置成从所确定的方向和/或距离得出光接收器单元10a、10b的相对位置。得出对准信息的步骤然后可以包括还基于相对位置得出对准信息。

例如，可以基于无线通信6b的总体上已知的到达角或离开角评估来确定方向。此外，确定所述方向的步骤可以包括参考到根据重力传感器的绝对取向基准的方向。可以基于无线通信的距离能量(distance-by-energy)评估来确定距离。此外，确定距离的步骤可以包括使用超宽带(UWB)通信芯片。

图4a和图4b示出了根据本发明的光接收器单元10的示例性实施方式的前侧和后侧。图4a示出了前侧，即包括光传感器13的侧面。在此可以看到该单元的两个对准表面，底部对准表面15和顶部对准表面15’。光传感器的零位置14的指示可以被提供为基准线。

光接收器单元10包括用于提供关于单元的信息、其相对位置、由评估单元提供给用户的测量值和/或值的前显示器11a。可选地，设备可以包括调平传感器，并且由调平传感器生成的数据可以被提供在显示器11a上，例如，如数字水平仪。此外，可以提供声音指示符，例如以指示光平面的光信号已经由光传感器13接收或提供错误消息。

光接收器单元10还包括无线通信单元16，例如包括蓝牙模块和/或超宽带(UWB)模块，以与其它光接收器单元和/或评估设备通信。

优选地，该单元是电池操作的，尽管电能也可以借助电缆(例如，经由USB插座18)提供。USB插座18还可以用于为电池充电或用于与其它光接收器单元或评估设备交换数据。

可选地，光接收器单元10可以包括被配置成从光接收器单元得出到对象的距离值的激光测距仪17。这可以用于确定光接收器单元之间或表面与其它对象(诸如，待对准的结构的表面)之间的距离。激光测距仪17可以设置有可调整的测量方向，例如，可倾斜的或以其它方式可移动的。所测量的距离可以显示在显示器11a上和/或发送到评估设备。

所述单元还包括光学指示器，所述光学指示器被配置成显示器11a的一部分或(如在此所示)配置为光学指示器单元12，所述光学指示器被配置成指示当前使用的对准表面15、15’相对于所述光平面的对准的偏差。该指示可以基于已经在单元中或在评估设备中得出且经由无线信号6发送回的相交位置值。如果光平面被连续发射，则光学指示器单元12的信息可以被实时更新。这通知用户在该位置处如何调整表面，从而有利地便于对结构的姿势(例如，具有两个或三个旋转自由度和两个或三个平移自由度(4DOF或6DOF))的调整以便使表面与光平面对准。

对准表面15、15’中的一些或全部可以包括一个或更多个磁体19或用于将对准表面15、15’固定地对准到表面(例如，表面下方或竖直表面)的其它装置。还可以在对准表面15、15’处设置三脚架插座(在此未示出)。附加地或另选地，仅被配置成接纳磁体和/或三脚架插件的插座可以被集成到对准表面15、15’中。

图4b示出了图4a的光接收器单元10的后侧。后侧被配置成另一对准表面15”，并且包括四个磁体19，四个磁体19在磁性表面处固定地附接单元。该单元包括后显示器11b，该后显示器11b可以包括与前显示器11a相同的功能。另选地或附加地，在此未示出的另外的显示器可以被设置在光接收器单元10的其它侧上-特别是如果光接收器单元是长方体形状的-例如，如顶部、底部或侧面显示器。

此外，前侧的其它特征(如第二光学指示器单元12或第二光传感器13)可以被设置在单元的后侧上。此外，除了后侧之外的其它侧面可以包括在此所示的单元的前侧或后侧的一些或全部特征。

图5a、图5b和图5c例示了系统1的三个示例性实施方式。各个系统包括具有显示单元20的评估设备2，在显示单元20上可以显示对齐信息，例如，包括虚拟气泡水平仪29。

在图5a的系统1中，三个光接收器单元10使用无线通信信号6来与评估设备2直接通信。

在图5b的系统1中，第一光接收器单元10a使用第一无线通信信号6a来与评估设备2直接通信。两个另外的光接收器单元10b使用第二无线通信信号6b与第一光接收器单元10a通信。第一光接收器单元10a用作主设备，并且另外的光接收器单元10b用作所示系统1中的从设备。从设备10b将其数据发送到主设备10a，该主设备10a(其可选地进行预先评估)将所有光接收器单元10a、10b的数据发送到评估设备2。

图5c的系统1包括与图5b的系统相同的主设置和从设置，并且另外被配置成与附加光接收器单元10c建立散射网通信网络6c。散射网通信网络6c可以被设想成非全连接网络、微微网或网状网。可以使用网络优化来最小化或均衡单元之间通信的能量消耗，例如，利用最短路径桥接。

图6示出了例示根据本发明的用于使用上述系统得出表面的对准信息的方法100的示例性实施方式的流程图。所述对准信息涉及表面相对于用户限定平面的对准的偏差。

所例示的方法100开始于用户将光接收器单元定位110在待对准的表面上。如上所述，光接收器单元各自具有对准表面，该对准表面允许将单元对准到表面。用户限定120表面应当对准到的平面，并且对应地定位激光发射器设备以沿着用户限定平面发射130光平面，例如激光平面。

限定120平面和定位110光接收器单元的步骤可以以任意顺序执行。在定位110光接收器单元之前发射130光平面可以便于将表面(或表面所属的结构)大致定位和定向在所期望的位置，使得确保由发射的光平面对光接收器单元的照射。

在一些实施方式中，方法的以下步骤140、150、160和170可以在没有任何用户交互的情况下执行，即，由系统完全自动执行。

如果光接收器单元已经被正确定位，则光接收器单元中的每一者的光传感器被光平面照射，使得光平面在传感器上的撞击位置被检测140。

基于检测到的撞击位置和光传感器相对于对准表面的已知位置，可以针对各个光接收器单元确定150光平面相对于表面的相交位置值。

分析160多个相交位置值以得出表面的对准信息。然后，向用户显示170所述对准信息，以通知用户是否需要调整180表面对准以及如何调整180表面对准-例如，通过移动结构和/或修改其支架中的一个或多个支架的高度。然后可以反复地重复该方法(或其部分)，直到表面与用户限定平面完全对准为止-或者对于给定目的至少充分对准。在所示示例中，激光平面被连续地发射130，使得在调整180表面之后，该方法继续检测140光接收器单元上的新撞击位置。

图7、图8和图9各自示出了根据本发明的系统1的示例性实施方式的示意性表示，示出了某些组件在设备之间的分布。在三个实施方式中的每一者中，系统包括评估设备和三个光接收器单元。

在图7中，光接收器单元10中的每一者包括经由无线通信信号6与评估单元2直接通信的无线通信单元16。评估单元2包括对应的无线通信单元26。可选地，光接收器单元10的无线通信单元16还可以被配置成经由无线通信信号6b彼此通信。

三个光接收器单元10中的每一者还包括光传感器13、显示器11和取向传感器40。

光传感器13被配置成检测撞击位置，并且显示器11被配置成提供关于相应光接收器单元10的信息、其相对位置、由评估单元提供给用户的测量值和/或值。

取向传感器40被配置成提供指示相应光接收器单元10的取向的电输出信号。取向传感器40例如可以包括加速度计或调平传感器以及可选地包括罗盘。例如，取向传感器的电输出信号可以用于指示多个对准表面中的哪个对准表面当前与表面对准。例如，如果对准任务包括将光接收器单元10定位在表面的顶部上，则所使用的对准表面将是位于光接收器单元的底部上的对准表面。由于光传感器的相对位置对于各个对准表面可以是不同的，所以该信息可以用于确定相交位置值。

评估设备2包括显示单元20、评估单元21以及计算单元22。

计算单元22被配置成基于碰撞位置和对准表面的相对位置来计算相交位置值。因此，从光接收器单元10接收的数据提供针对光接收器单元10中的每一者的撞击位置和对准表面的相对位置。评估单元21被配置成执行对来自多个光接收器单元的相交位置值的组合分析且基于此得出待对准表面的对准信息。显示单元20被配置成向系统1的用户显示对准信息。

在图8中，三个光接收器单元包括第一光接收器单元10a(主设备)和两个第二光接收器单元10b(从设备)。仅主设备10a直接与评估设备2通信(外部信号6a)，而从设备10b仅与主设备10a通信并且可选地彼此通信(内部信号6b)。在其它方面，组件的分布与图7的系统1中的相同。因此，从设备10b向主设备10a发送其检测到的撞击位置-以及计算相交位置值所需的可能进一步信息。主设备10a将所有信息发送到评估设备2。

在图9中，三个光接收器单元包括第一光接收器单元10a(主设备)和两个第二光接收器单元10b(从设备)。与图7和图8的实施方式相比，第一光接收器单元10a包括计算单元42，该计算单元42被配置成基于撞击位置和对准表面的相对位置来计算相交位置值。因此，从设备10b向主设备10a提供其撞击位置，主设备10a在其计算单元4中计算光接收器单元10a、10b中的每一者的相交位置值，且经由外部信号6a将相交位置值发送到评估设备2。

因此，从光接收器单元10接收的数据提供针对光接收器单元10a、10b中的每一者的撞击位置和对准表面的相对位置。评估单元21被配置成执行来自多个光接收器单元的相交位置值的组合分析且基于此得出待对准表面的对准信息。显示单元20被配置成向系统1的用户显示对准信息。

第一光接收器单元10a还包括一个或更多个激光测距仪17，该一个或更多个激光测距仪17被配置成确定到远处对象的距离和方向。激光测距仪17可以用于例如结合取向传感器确定从设备10b相对于主设备10a的位置。可以经由外部信号6a向评估设备2提供这些相对位置以在确定对准信息时被考虑。另选地或附加地，一个或更多个激光测距仪17可以用于根据由评估设备2(例如，在评估设备2的显示单元20和/或光接收器单元10a、10b的显示单元11上)作为用户引导提供的标称布置在表面上布置光接收器单元10a、10b。

代替被配置成提供指示相应光接收器单元10a、10b的取向的电输出信号的取向传感器40，光接收器单元10a、10b中的一些或全部可以包括在对准表面中的一个或更多个对准表面处的接近传感器41。这些接近传感器41被配置成提供指示相应对准表面是否被设置在表面处的电输出信号。接近传感器41可以包括电容传感器、磁性传感器和/或光学传感器。计算单元42然后被配置成使用接近传感器41的输出信号来确定相应光接收器单元10a、10b的哪个对准表面当前被设置在表面处。而且，然后可以基于接近传感器41的输出信号来计算相交位置值。

评估设备2和光发射器单元3可以被配置成一个设备，特别是包括两个功能的手持设备。在所示的示例中，评估设备2包括光发射器单元3。当然，光发射器单元3可以被配置成该评估设备2和/或包括评估设备2所有组件。

尽管上面部分地参照一些优选实施方式例示了本发明，但是需要理解的是，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。所有这些修改都落在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于得出结构(5)的表面(50)的对准信息的系统(1)，所述对准信息包括所述表面(50)相对于光平面(30)的对准的偏差，所述系统(1)包括多个光接收器单元(10)，各个光接收器单元包括细长光传感器(13)，所述细长光传感器(13)被配置成由所述光平面(30)照射，并且检测所述光平面的撞击位置(71)，特别是相对于所述光传感器(13)的零位置(14)的撞击位置(71)，并且提供指示所述撞击位置(71)的电输出信号，

其特征在于，

所述系统包括被配置成与所述光接收器单元(10)中的至少一者进行无线通信(6)的评估设备(2)，其中

-所述光接收器单元(10)中的每一者包括：

-至少一个对准表面(15)，所述至少一个对准表面被配置成设置在所述结构(5)的所述表面(50)处，以将所述光接收器设备(10)对准至所述结构的所述表面，以及

-第一无线通信接口(16)，所述第一无线通信接口被配置成与所述评估设备(2)和/或所述系统的至少一个其它光接收器设备(10)的第一无线通信接口建立无线通信(6)；

-所述光平面(30)的相交位置值(70)能够基于针对各个光接收器单元(10)的所述撞击位置(71)来确定；并且

-所述评估设备(2)包括：

-第二无线通信接口(26)，所述第二无线通信接口被配置成与所述多个光接收器单元(10)的至少一个子集的第一通信接口(16)建立无线通信(6)，并且

接收指示或提供所述光接收器单元(10)中的每一者的所述相交位置值(70)的数据，

-评估单元(21)，所述评估单元被配置成执行对来自所述多个光接收器单元(10)的所述相交位置值(70)的组合分析，并且基于此得出包括所述结构(5)的所述表面(50)相对于所述光平面(30)的对准的所述偏差的所述对准信息，以及

-显示单元(20)，其中，所述评估设备(2)被配置成将所述显示单元(20)

上的所述对准信息提供给所述系统(1)的用户。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述光接收器单元(10)中的每一者基本上被形成为立方体或立方形，并且包括多个对准表面(15、15’、15”)，所述多个对准表面中的每一者被配置成设置在所述结构(5)的所述表面(50)处，以将所述光接收器设备(10)对准到所述结构的所述表面，特别是其中，

-所述光接收器单元(10)中的每一者包括至少三个、特别是至少五个对准表面，

-所述对准表面被形成为定位在基本上平坦的表面上，

-各个对准表面基本上是矩形的，和/或

-各个对准表面具有至少2cm、特别是至少3cm的宽度和长度。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中，

-所述相交位置值(70)涉及所述光平面(30)相对于所述对准表面(15)的相交位置，特别是其中，所述相交位置值(70)包括距离值；

-对于所述光接收器单元(10)中的每一者，已知所述对准表面(15)相对于所述光传感器(13)的位置，特别是至少到所述光传感器(13)的零位置(14)的距离(72)；并且

-所述系统(1)包括至少一个计算单元(22、42)，所述至少一个计算单元被配置成基于所述撞击位置(71)和所述对准表面(15)的相对位置来计算所述相交位置值(70)，

其中

-所述评估设备(2)包括所述计算单元(22)，并且所接收的数据提供针对所述光接收器单元(10)中的每一者的所述撞击位置和所述对准表面的相对位置；或

-所述光接收器单元(10)中的每一者包括计算单元(42)，所述计算单元(42)被配置成计算相应光接收器单元的所述相交位置，其中，提供所述相交位置的数据被发送到所述评估设备(2)；或

-所述光接收器单元(10)中的第一光接收器单元(10a)包括所述计算单元(42)，其中，提供所述撞击位置和所述对准表面的相对位置的数据从其它光接收器单元(10b)被发送到所述第一光接收器单元(10a)，并且提供所述相交位置的数据从所述第一光接收器单元(10a)被发送到所述评估设备(2)。

4.根据权利要求3所述的系统(1)，其中，所述光接收器单元(10)中的每一者包括多个对准表面(15、15’、15”)，其中，所述光接收器单元(10)中的每一者包括：

-取向传感器(40)，所述取向传感器被配置成提供指示相应光接收器单元(10)的取向的电输出信号；和/或

-在一个或更多个对准表面(15、15’、15”)处的接近传感器(41)，所述接近传感器被配置成提供电输出信号，所述电输出信号指示相应对准表面(15、15’、15”)是否被放置在表面处，特别是在所述结构(5)的所述表面(50)处，

其中，所述计算单元(22、42)被配置成：

-基于所述取向传感器(40)和/或所述接近传感器(41)的所述输出信号，确定所述多个对准表面(15、15’、15”)中的哪个对准表面被放置在所述结构(5)的所述表面(50)处，和/或

-基于所述取向传感器(40)和/或所述接近传感器(41)的所述输出信号来计算所述相交位置值(70)，

特别是其中，

-所述取向传感器(40)包括加速度计、调平传感器和罗盘中的至少一者；

-所述接近传感器(41)包括电容传感器、磁传感器和光学传感器中的至少一者；和/或

-所述对准表面(15)中的至少一个对准表面包括磁体(19)、三脚架插件以及用于接纳磁体和/或三脚架插件的插座中的至少一者。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中

-所述光平面(30)是连续发射的激光扇形，并且所述光传感器(13)被配置成检测所述连续发射的激光扇形的撞击位置(71)；和/或

-所述光接收器单元(10)中的每一者包括至少两个对准表面(15、15’)，其中，所述光传感器(13)和所述对准表面以如下这种方式被定位在相应光接收器单元(10)上，即，对于各个对准表面，到所述光传感器(13)的距离是相同的，特别是到所述光传感器(13)的零位置(14)的距离(72)是相同的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，所述系统包括至少三个光接收器单元(10)，其中，所述评估单元(21)被配置成：

-执行对来自所述至少三个光接收器单元(10)的所述相交位置值(70)的组合分析，以及

-基于所述分析得出对准信息，所述对准信息包括所述结构(5)的所述表面(50)相对于所述光平面(30)在二维或三维中的对准的偏差，特别是具有至少四个自由度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，所述系统包括至少三个光接收器单元(10)，其中，所述第一无线通信接口(16)被配置成经由蓝牙建立所述无线通信(6)，并且被配置成通过网络优化建立散射网通信网络，和/或被配置成扩展测量范围，所述散射网通信网络特别地被配置成非完全连接网络，所述网络优化被配置成特别是使用最短路径桥接最小化和/或均衡所有节点的通信的能量消耗。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，

-所述第一无线通信接口(16)中的至少一者被配置成：

-通过评估所述无线通信来确定到其它第一无线通信接口的方向和/或距离，以及

-向所述评估设备(2)提供关于所确定的方向的方向信息和/或关于所确定的距离的距离信息；并且

-所述评估单元被配置成还基于所提供的方向信息和/或距离信息得出对准信息，

特别是其中，

-确定方向的步骤是基于所述无线通信的到达角和/或离开角评估的，和/或包括参考到根据重力传感器的绝对取向基准的方向；和/或

-确定距离的步骤是基于所述无线通信的距离能量评估的，和/或包括使用UWB通信芯片；和/或

-所述评估单元被配置成从所确定的方向和/或距离得出所述光接收器单元(10)的相对位置，其中，基于所提供的方向信息得出所述对准信息的步骤包括还基于所述相对位置得出所述对准信息。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述评估设备(2)被配置成：

-向所述光接收器单元(10)中的每一者指配并提供唯一标识符，特别是其中，所述标识符包括名称、数字和/或字母，并且所述光接收器单元(10)中的每一者包括被配置成显示所指配的标识符的本地显示器(11)，特别是其中，所述评估设备(2)被配置成在链接到所述对准信息的所述显示单元(20)上提供所述唯一标识符；和/或

-在所述显示单元(20)上提供关于所述光接收器单元(10)在所述结构(5)处的实际位置布置的信息；和/或

-为将由用户选择的多个不同对准任务提供用户引导功能，包括在所述显示单元(20)上显示用于所述多个不同对准任务的所述光接收器单元(10)的标称位置布置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，所述系统包括光发射器单元(3)，所述光发射器单元(3)被配置成发射所述光平面(30)，特别是其中，

-所述光平面(30)作为连续激光扇形被发射到所述光接收器单元(10)的方向，并且所述光传感器(13)被配置成检测激光扇形的撞击位置(71)；

-所述光发射器单元(3)被配置成向所述光接收器单元(10)的方向发射垂准定向的光扇形和/或调平定向的光扇形，使得所述光平面(30)是垂准定向的或调平定向的；

-所述系统以如下方式被配置，即，所述光接收器单元(10)基本上同时接收所述光平面(30)的光；

-所述光发射器单元(3)被配置成手持式光发射器单元，所述手持式光发射器单元被设计成在发射所述光平面(30)时由所述用户保持；和/或

-所述评估设备(2)被配置成或包括所述光发射器单元(3)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述评估设备(2)是手持式设备，并且所述显示器(20)被配置成触摸屏，特别是其中，所述评估设备(2)是：

-手持式激光测距仪，或

-手持式光接收器单元，所述手持式光接收器单元包括光学检测窗口，所述光学检测窗口配置有光检测单元，以评估所述光平面的光沿着所述检测窗口的撞击的相交位置值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述光接收器单元(10)的至少一个子集包括以下项中的至少一者：

-可充电电池和允许对电池充电的装置，所述允许对电池充电的装置特别是包括USB插座(18)和/或感应线圈；

-至少一个本地显示器(11)，特别是至少两个本地显示器，包括前显示器(11a)和后显示器(11b)；

-至少一个激光测距仪(17)，所述至少一个激光测距仪用于得出从所述光接收器单元到对象的距离值，特别是其中，测量的方向是能够调整的，和/或距离值能够在所述本地显示器(11)上显示；

-至少一个光学指示器单元(12)，所述至少一个光学指示器单元被配置成指示所述对准表面(15)相对于所述光平面(30)的对准的偏差，特别是相交位置值(70)。

13.一种光接收器单元(10)，所述光接收器单元特别是用于根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)中，所述光接收器单元(10)包括电池和细长光传感器(13)，所述细长光传感器(13)被配置成由光平面(30)照射并且检测所述光平面的撞击位置(71)，特别是相对于所述光传感器(13)的零位置(14)的撞击位置(71)，并且提供指示所述撞击位置(71)的电输出信号，

其特征在于

-多个对准表面(15、15’、15”)被配置成被放置在结构(5)的基本平坦的表面(50)处，以将所述光接收器设备(10)对准至所述结构的所述表面，并且

-无线通信接口(16)被配置成与至少一个其它光接收器设备(10)以及与评估设备(2)建立无线通信(6)，

其中

-所述光传感器(13)和所述对准表面(15、15’、15”)以如下这种方式被定位在相应光接收器单元(10)上，即，对于各个对准表面，到所述光传感器(13)的距离是相同的，特别是到所述光传感器(13)的零位置(14)的距离(72)是相同的，

-所述光平面(30)的相交位置值(70)能够基于所述撞击位置(71)来确定，并且

-所述无线通信接口被配置成将指示或提供所述相交位置值(70)的数据发送到所述评估设备(2)。

14.一种用于得出结构(50)的表面(5)的对准信息的方法(100)，所述对准信息包括所述表面(50)相对于光平面(30)的对准的偏差，所述方法包括：

-在多个光接收器单元(10)特别是多个根据权利要求13所述的光接收器单元(10)处基本上同时检测(140)所述光平面(30)在相应光接收器单元(10)的光传感器(13)上的撞击位置(71)，

-针对各个光接收器单元(10)并且至少基于所述撞击位置(71)来确定(150)所述光平面(30)相对于所述表面(5)的相交位置值(70)，

-对来自所述多个光接收器单元(10)的所述相交位置值(70)执行组合分析(160)，以得出包括所述结构(5)的所述表面(50)相对于所述光平面(30)的对准的偏差的对准信息，以及

-向用户显示(170)所述对准信息。

15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含存储在机器可读介质上的程序代码或体现为电磁波的计算机数据信号，所述计算机程序产品被配置成特别是当在根据权利要求1至12中任一项所述的系统(1)的评估设备(2)的评估单元(21)中执行时，执行对来自所述多个光接收器单元(10)的所述相交位置值(70)的组合分析(160)，以得出包括所述结构(5)的所述表面(50)相对于所述光平面(30)的对准的偏差的对准信息，作为根据权利要求14所述的方法的一部分。

Images