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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
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In der
DE 10 2009 010 465 B3 ist eine Vorrichtung dieser Art beschrieben, deren Fuß eine Schnittstelle zu einem externen Gerät aufweist. Wird die Vorrichtung stationär eingesetzt, kann mittels dieser Schnittstelle eine Kabelverbindung zu einem Computer, beispielsweise einem Notebook, geschaffen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die langreichweitige Funkverbindung ermöglicht die Nutzung von Ressourcen des Netzwerks und der damit vernetzten Geräte, unabhängig von der räumlichen Nähe zum Laserscanner. So kann eine Verbindung zu einem Kommunikationsgerät geschaffen werden, welches zur (Fern-)Steuerung des Laserscanners dient, also Statusmeldungen anfordert und Steueranweisungen sendet. Das Kommunikationsgerät ist vorzugsweise in das gleiche Netzwerk eingebunden wie der Laserscanner, vorzugsweise ein Mobilfunknetz (vorzugsweise in der gleichen Funkzelle) mit LTE-Kommunikationsstandard, könnte aber auch in ein lediglich damit vernetztes, weiteres Netzwerk eingebunden sein. Es sind grundsätzlich alle Kommunikationsstandards, Protokolle und Netzwerke verwendbar.
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Mit einer Verbindung in ein Netzwerk können auch Rechen- und Speicherkapazitäten im Netzwerk genutzt werden, um Messdaten des Laserscanners zu verarbeiten und/oder zu speichern, insbesondere die Daten der Messpunkte, also die Scans. Das Netzwerk wird also durch den Laserscanner und das Kommunikationsgerät erweitert. Insbesondere können dadurch mehrere Laserscanner Teil des gemeinsamen Netzwerkes werden.
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Bei dieser Einbindung in das Netzwerk hilft eine langreichweitige Funkverbindung, beispielsweise nach LTE-Kommunikationsstandard, mit ihrer Schnelligkeit (d.h. hohen Datenübertragungsrate). Es ist dann auch denkbar, dass die Auswertung der Messdaten räumlich entfernt vom Laserscanner erfolgt, und sich hieraus ergebene Steueranweisungen an den Laserscanner oder das Bedienpersonal des Laserscanners übertragen werden.
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Die Einbindung in das Netzwerk wirkt in zwei Richtungen, d.h. der Laserscanner kann Daten in das Netzwerk übertragen und aus dem Netzwerk empfangen (Feedback). Die Daten können Statusmeldungen, Steueranweisungen, Messdaten, Auswertedaten und andere Daten sein.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung von Laserscanner und Kommunikationsgerät und ihrer Verbindung, und
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2 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung des Laserscanners im Betrieb.
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Ein Laserscanner 10 ist als Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung des Laserscanners 10 vorgesehen. Der Laserscanner 10 weist einen Messkopf 12 und einen Fuß 14 auf. Der Messkopf 12 ist als eine um eine vertikale Achse drehbare Einheit auf dem Fuß 14 montiert. Der Messkopf 12 weist einen um eine horizontale Achse drehbaren Spiegel 16 auf. Der Schnittpunkt der beiden Drehachsen sei als Zentrum C10 des Laserscanners 10 bezeichnet.
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Der Messkopf 12 weist ferner einen Lichtsender 17 zum Aussenden eines Sendelichtstrahls 18 auf. Der Sendelichtstrahl 18 ist vorzugsweise ein Laserstrahl im Bereich von ca. 300 bis 1600 nm Wellenlänge, beispielsweise 1550 nm, 905 nm, 790 nm oder weniger als 400 nm, jedoch sind prinzipiell auch andere elektromagnetische Wellen mit beispielsweise größerer Wellenlänge verwendbar. Der Sendelichtstrahl 18 ist mit einem Modulationssignal amplitudenmoduliert. Der Sendelichtstrahl 18 wird vom Lichtsender 17 auf den Rotorspiegel 16 gegeben, dort umgelenkt und in die Umgebung ausgesandt. Ein von einem Objekt O in der Umgebung reflektierter oder sonst irgendwie gestreuter Empfangslichtstrahl 20 wird vom Rotorspiegel 16 wieder eingefangen, umgelenkt und auf einen Lichtempfänger 21 gegeben. Die Richtung des Sendelichtstrahls 18 und des Empfangslichtstrahls 20 ergibt sich aus den Winkelstellungen des Rotorspiegels 16 und des Messkopfes 12, welche von den Stellungen ihrer jeweiligen Drehantriebe abhängen, die wiederum von jeweils einem Encoder erfasst werden.
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Eine Steuer- und Auswertevorrichtung 22 steht mit dem Lichtsender 17 und dem Lichtempfänger 21 im Messkopf 12 in Datenverbindung, wobei Teile derselben auch außerhalb des Messkopfes 12 angeordnet sein können, beispielsweise als ein am Fuß 14 angeschlossener Computer. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 22 ist dazu ausgebildet, für eine Vielzahl von Messpunkten X die Distanz d des Laserscanners 10 zu dem (beleuchteten Punkt am) Objekt O aus der Laufzeit des Sendelichtstrahls 18 und des Empfangslichtstrahls 20 zu ermitteln. Hierzu kann beispielsweise die Phasenverschiebung zwischen den beiden Lichtstrahlen 18, 20 bestimmt und ausgewertet werden.
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An die Steuer- und Auswertevorrichtung 22 ist eine Anzeigevorrichtung 24 angeschlossen. Die Anzeigevorrichtung 24 ist vorliegend ein Display am Laserscanner 10, sie kann aber alternativ auch das Display eines am Fuß 14 angeschlossenen Computers sein.
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Mittels der (schnellen) Drehung des Rotorspiegels 16 wird entlang einer Kreislinie abgetastet. Mittels der (langsamen) Drehung des Messkopfes 12 relativ zum Fuß 14 wird mit den Kreislinien nach und nach der gesamte Raum abgetastet. Die Gesamtheit der Messpunkte X einer solchen Messung sei als Scan bezeichnet. Das Zentrum C10 des Laserscanners 10 definiert für einen solchen Scan den Ursprung des lokalen stationären Bezugssystems. In diesem lokalen stationären Bezugssystem ruht der Fuß 14.
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Jeder Messpunkt X umfasst außer der Distanz d zum Zentrums C10 des Laserscanners 10 als Wert noch eine Helligkeit, welche ebenfalls von der Steuer- und Auswertevorrichtung 22 ermittelt wird. Die Helligkeit ist ein Graustufenwert, welcher beispielsweise durch Integration des bandpass-gefilterten und verstärkten Signals des Lichtempfängers 21 über eine dem Messpunkt X zugeordnete Messperiode ermittelt wird. Optional können mittels einer Farbkamera noch Bilder erzeugt werden, mittels derer den Messpunkten noch Farben (R, G, B) als Wert zugeordnet werden können.
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Für eine Bedienung des Laserscanners 10 ist eine Bedienvorrichtung 26 vorgesehen, vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft der Anzeigevorrichtung 24, beispielsweise am Messkopf 12 oder am Fuß 14. Die Bedienvorrichtung 26 kann beispielsweise mehrere (manuell bedienbare) Tasten aufweisen, welche zusammen mit der Anzeigevorrichtung 24 eine menügesteuerte Ansteuerung des Laserscanners 10 ermöglichen, oder es ist ein Touchscreen vorgesehen, welcher zugleich die Anzeigevorrichtung 24 und die Bedienvorrichtung 26 bildet. Eine derartige Bedienung mittels der Bedienvorrichtung 26 erfolgt also unmittelbar am Laserscanner 10. Es ist aber von Vorteil, wenn die Bedienung – zusätzlich oder alternativ – in einer gewissen Entfernung zum Laserscanner 10 erfolgen kann, beispielsweise um in den laufenden Betrieb des Laserscanners 10 einzugreifen.
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Der Laserscanner 10 (mit seiner Steuer- und Auswertevorrichtung 22) steht daher in Verbindung mit einem Kommunikationsgerät 50. Das Kommunikationsgerät 50 ist extern (bezüglich des Laserscanners 10) und vorzugsweise tragbar. Das Kommunikationsgerät 50 kann ein spezielles Gerät sein. Vorzugsweise ist es aber ein handelsübliches Gerät, beispielsweise ein Smartphone. Entsprechend könnte die Verbindung eine Drahtverbindung (einschließlich Glasfaser) und/oder kurzreichweitige Funkverbindung (Bluetooth, Infrarot, WLAN, DECT o.ä.) sein, die direkt zwischen Laserscanner 10 und Kommunikationsgerät 50 besteht.
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Erfindungsgemäß besteht eine langreichweitige Funkverbindung L10 des Laserscanners 10 zum einem Netzwerk W, welches seinerseits eine Mischung aus Draht- und Funkverbindungen ist. Im bevorzugten Fall steht die Steuer- und Auswertevorrichtung 22, genauer gesagt ein Kommunikationsteil derselben, in einer schnellen, breitbandigen, langreichweitigen Funkverbindung L10, insbesondere LTE oder einem ähnlichen Kommunikationsstandard (insbesondere Mobilfunkstandard), mit dem Netzwerk W, vorzugsweise mit einer Funkzelle eines Mobilfunknetzes.
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Das Kommunikationsgerät 50 ist ebenfalls mit dem Netzwerk W verbunden, beispielsweise indirekt mittels einer Drahtverbindung oder kurzreichweitigen Funkverbindung zwischen Kommunikationsgerät 50 und Laserscanner 10 und der Funkverbindung L10 zwischen Laserscanner 10 und Netzwerk W. Vorzugsweise ist das Kommunikationsgerät 50 aber mit dem Netzwerk W mittels einer (eigenen) Funkverbindung L50 verbunden, die dann Teil der Verbindung zwischen Laserscanner 10 und Kommunikationsgerät 50 ist. Diese schnelle, breitbandig, langreichweitige Funkverbindung L50 erfolgt vorzugsweise ebenfalls nach dem LTE- oder ähnlichen Kommunikationsstandard, d.h. das Kommunikationsgerät 50 ist vorzugsweise mit einer Funkzelle des gleichen oder eines mit dem Mobilfunknetzwerk des Laserscanners 10 vernetzten Mobilfunknetzes verbunden. Das Netzwerk W ist (in der Regel) öffentlich zugänglich, aber die Verbindung (oder genauer gesagt jede einzelne Teilverbindung) zwischen Steuer- und Auswertevorrichtung 22 und Kommunikationsgerät 50 ist (in der Regel) einem Sicherheitsprotokoll unterworfen, so dass der Zugang hierzu spezielle Zugangsdaten beim Kommunikationsgerät 50 erfordert.
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Das Kommunikationsgerät 50 kann mittels der Verbindung den Laserscanner 10 steuern, d.h. Statusmeldungen des Laserscanners 10 empfangen und Steueranweisungen an den Laserscanner 10 senden. Ein Anzeigeelement 54 (Display) auf dem Kommunikationsgerät 50 zeigt dann den gleichen Inhalt wie die Anzeigevorrichtung 24, und Bedienelemente 56 (Tasten, Touchscreen) auf dem Kommunikationsgerät 50 haben die gleiche Funktion wie die Bedienvorrichtung 26. Es ist auch denkbar, dass am Kommunikationsgerät 50 eine akustische Anzeige und/oder Bedienung zusätzlich oder alternativ erfolgt. Im Falle eines Smartphones ist die Steuersoftware für den Laserscanner 10 als App implementiert.
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Die schnelle Datenübertragung mittels LTE o.ä. erlaubt es, nicht nur Statusmeldungen des Laserscanners 10 und Steueranweisungen an den Laserscanner 10 zu übertragen, sondern auch die Daten der Messpunkte X oder andere Messdaten in das Netzwerk W zu übertragen, wo sie gezielt (auf bestimmten Rechnern) oder in der Cloud gespeichert werden. Entsprechend können einzelne Schritte der Datenverarbeitung (zur Erzeugung von Auswertedaten aus den Messdaten), beispielsweise das Füllen der Lücken zwischen den Messpunkten X, außerhalb des Laserscanners 10 erfolgen, insbesondere auf einem (oder mehreren anderen) Rechner im Netzwerk W. Die Datenverarbeitung kann also im Netzwerk W verteilt erfolgen, sogar auf anderen Laserscannern 10. Ein solcher Rechner kann auch ein Teil der Steuer- und Auswertevorrichtung 22 oder das Kommunikationsgerät 50 (im erfindungsgemäßen Sinne) sein, das dann (auch) der Datenverarbeitung dient. In abgewandelter Ausführung ist das Kommunikationsgerät 50 gar nicht für die Steuerung des Laserscanners 10 vorgesehen, sondern nur für die besagte Datenverarbeitung. Die Steuerung erfolgt dann mittels Bedienvorrichtung 26 und Anzeigevorrichtung 24. In jedem Fall kann die Übertragung und der Empfang von Daten, also der Datenfluss zwischen Laserscanner 10 und Netzwerk W, in beiden Richtungen erfolgen. Insbesondere ist ein Feedback des Netzwerkes W auf den Laserscanner 10 möglich, indem der Laserscanner 10 (aus den Messdaten erzeugte) Auswertedaten oder andere Daten aus dem Netzwerk W empfängt.
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In einer bevorzugten Ausführung, wie sie beispielsweise in der Forensik verwendet werden könnte, wird der Laserscanner 10 am Tatort in Betrieb genommen. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 22 ermittelt aus den Daten von Lichtsender 17, Lichtempfänger 21 und den Encodern am Rotorspiegel 16 und am Messkopf 12 die Messpunkte X mit Raumwinkel und Distanz d zum Objekt O, überträgt dann die Gesamtheit der Messpunkte X, also den Scan, in das Netzwerk W. An einem Polizeicomputer im Netzwerk W wertet ein Ermittler den Scan oder dessen Weiterverarbeitung (mit gefüllten Lücken) aus und sendet gegebenenfalls Steueranweisungen direkt an den Laserscanner 10 oder an das Bedienpersonal am Tatort, beispielsweise wenn die Position des Laserscanners 10 geändert werden soll.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung sendet der im Laserscanner 10 angeordnete Teil der Steuer- und Auswertevorrichtung 22 die Daten von Lichtsender 17, Lichtempfänger 21 und den Encodern am Rotorspiegel 16 und am Messkopf 12 an einen im Netzwerk W eingebundenen Teil der Steuer- und Auswertevorrichtung 22, welche die Ermittelung der Messpunkte X und die Weiterverarbeitung des Scans ausführt.
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Das Netzwerk W kann auch dazu dienen, mehrere Scans miteinander zu verknüpfen oder gemeinsam zu registrieren, beispielsweise mehrere Scans einer Szene oder die jeweils Scans von verschiedenen Räumen eines Gebäudes oder Scans der gleichen Umgebung zu verschiedenen Zeitpunkten. Das Netzwerk W dient dann als "Assistent" des Scanvorgangs, um dessen Fortschritt anzuzeigen. Es ist auch denkbar, dass mehrere Laserscanner 10 mit dem Netzwerk W mittels Funkverbindung L10 verbunden sind. Die von Laserscanner 10 erzeugten Scans können in gleicher Weise miteinander verknüpfen oder gemeinsam zu registriert werden. Ein Anwendungsfall wäre, dass mehrere Messtrupps mit jeweils einem Laserscanner 10 ein Gebäude vermessen, und nach jedem Raum den Scan in das Netzwerk W stellen, um den Fortschritt des Scanvorgangs anzuzeigen.
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Als Feedback des Netzwerkes W kann der Laserscanner 10 auch im Netzwerk W erzeugte Auswertedaten, Analysen, Bilder oder sonstige (ergänzende) Daten empfangen, die dann auf dem Laserscanner 10 dargestellt werden können.
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Der Laserscanner 10 weist vorzugsweise Sensoren auf, beispielsweise Thermometer, Neigungsmesser, Höhenmesser, Kompass, Kreiselkompass, IMU (Inertial Measurement Unit), GPS etc., die vorzugsweise an die Steuer- und Auswertevorrichtung 22 angeschlossen sind und mittels derer die Betriebsbedingungen des Laserscanners 10 überwacht werden, welche durch bestimmte Parameter, beispielsweise geometrische Ausrichtung oder Temperatur, definiert sind. Die Messdaten der Sensoren, also die Parameter der Betriebsbedingungen, können ebenfalls mittels der LTE-Verbindung (Funkverbindungen L10, L50) zwischen dem Laserscanner 10 mit dem Netzwerk W in letzteres und auf das Kommunikationsgerät 50 geladen werden, insbesondere für die Auswertung und gegebenenfalls Ansteuerung des Laserscanners 10.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Laserscanner
- 12
- Messkopf
- 14
- Fuß
- 16
- Rotorspiegel
- 17
- Lichtsender
- 18
- Sendelichtstrahl
- 20
- Empfangslichtstrahl
- 21
- Lichtempfänger
- 22
- Steuer- und Auswertevorrichtung
- 24
- Anzeigevorrichtung
- 26
- Bedienvorrichtung
- 50
- Kommunikationsgerät
- 54
- Anzeigeelement
- 56
- Bedienelement
- C10
- Zentrum des Laserscanners
- d
- Distanz
- L10
- Funkverbindung zwischen Laserscanner und Netzwerk
- L50
- Funkverbindung zwischen Kommunikationsgerät und Netzwerk
- O
- Objekt
- X
- Messpunkt
- W
- Netzwerk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009010465 B3 [0002]
