DE202010016563U1

DE202010016563U1 - surveying equipment

Info

Publication number: DE202010016563U1
Application number: DE202010016563U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2020-12-15

Abstract

Vermessungsgerät, insbesondere handhaltbares Vermessungsgerät, mit einem Gehäuse, einem Abstandssensor, einem Neigungssensor, einer Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und einem Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zudem einen Drehratensensor aufweist.Surveying device, in particular hand-held surveying device, comprising a housing, a distance sensor, a tilt sensor, a laser source for generating a laser beam and a screen, characterized in that the device also comprises a rotation rate sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermessungsgerät mit einem Abstandssensor und einem Neigungssensor.The invention relates to a surveying device with a distance sensor and a tilt sensor.

Stand der TechnikState of the art

Häufig stellt sich bei Vermessungsaufgaben die Aufgabe, dass Punkte oder Objekte im Raum, die vermessen werden sollen, gar nicht oder nur schwer erreichbar sind. Ein Beispiel hierfür sind Fassaden oder Steilhänge. Aus dem Stand der Technik sind jedoch Vorrichtungen bekannt, die prinzipiell zum Vermessen derartiger Objekte geeignet sind. Ein kommerziell erhältliches Gerät ist beispielsweise der „Disto D8” Entfernungsmessgerät der Firma Leica Geosystems. Dieses Entfernungsmessgerät weist einen Abstandssensor, einen Neigungssensor, eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und ein Display auf. Um den Abstand zwischen Unter- und Oberkante einer Fassade zu bestimmen, richtet der Benutzer das Entfernungsmessgerät mit Hilfe des Laserstrahls auf einen ersten Punkt an der Unterkante der Fassade aus. Das Entfernungsmessgerät bestimmt einen ersten Abstand zwischen dem ersten Punkt und dem Entfernungsmessgerät und eine erste Neigung des Entfernungsmessgeräts in Bezug auf das Lot. Anschließend richtet der Benutzer das Entfernungsmessgerät mit Hilfe des Laserstrahls auf einen zweiten Punkt an der Oberkante der Fassade aus. Das Entfernungsmessgerät bestimmt einen zweiten Abstand zwischen dem zweiten Punkt und dem Entfernungsmessgerät und eine zweite Neigung des Entfernungsmessgeräts in Bezug auf das Lot. Aus dem ersten Abstand, dem zweiten Abstand, der ersten Neigung und der zweiten Neigung berechnet das Entfernungsmessgerät den Abstand zwischen den beiden Punkten.Often in surveying tasks the task is that points or objects in the room that are to be measured, are not or only with difficulty reachable. An example of this are facades or steep slopes. However, devices are known from the prior art, which are in principle suitable for measuring such objects. A commercially available device is, for example, the "Disto D8" rangefinder from Leica Geosystems. This distance measuring device has a distance sensor, a tilt sensor, a laser source for generating a laser beam and a display. In order to determine the distance between the lower and upper edge of a facade, the user aligns the distance measuring device with the aid of the laser beam at a first point on the lower edge of the facade. The range finder determines a first distance between the first point and the range finder and a first tilt of the range finder with respect to the perpendicular. Then the user aligns the distance measuring device with the help of the laser beam to a second point on the upper edge of the facade. The distance measuring device determines a second distance between the second point and the distance measuring device and a second inclination of the distance measuring device with respect to the solder. From the first distance, the second distance, the first inclination and the second inclination, the distance meter calculates the distance between the two points.

Bei derartigen Messsystemen des Standes der Technik kann das Problem auftreten, dass ein falscher Abstand zwischen den beiden Punkten berechnet wird, falls die beiden Punkte nicht vertikal übereinander liegen, sondern horizontal verschoben sind. Dies kann dadurch entstehen, dass der Benutzer das Entfernungsmessgerät nicht entlang des Lots von der Unterkante auf die Oberkante der Fassade ausgerichtet hat.In such measuring systems of the prior art, the problem may arise that a wrong distance between the two points is calculated if the two points are not vertically stacked but horizontally shifted. This may be due to the user not aligning the rangefinder along the solder from the bottom edge to the top edge of the facade.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, die es einem Benutzer erlaubt, die Lage von beliebigen Punkten auf der Oberfläche eines Objekts in Bezug auf einen Referenzpunkt durch einfaches anvisieren zu bestimmen. Insbesondere soll die Vorrichtung den Benutzer beim Bestimmen eines Abstands zwischen zwei parallelen Geraden (z. B. Unter- und Oberkante einer Fassade), die orthogonal zum Lot verlaufen, unterstützen.It is an object of the present invention to provide a device that allows a user to determine the location of any points on the surface of an object with respect to a reference point by simply sighting. In particular, the device should assist the user in determining a distance between two parallel lines (eg, lower and upper edges of a facade) that are orthogonal to the perpendicular.

Die oben genannte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst.The above object is achieved by a device according to the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse, einen Abstandssensor, einen Neigungssensor, eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und einen Bildschirm auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin einen Drehratensensor aufweist.The device according to the invention has a housing, a distance sensor, a tilt sensor, a laser source for generating a laser beam and a screen and is characterized in that the device according to the invention further comprises a rotation rate sensor.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Vermessungsgerätes sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie den zugehörigen Zeichnungen zu entnehmen.Further advantages of the surveying device according to the invention can be found in the following description of an embodiment and the accompanying drawings.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Vermessungsgerät dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu anderen, bzw. weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.In the drawing, an embodiment of an inventive surveying device is shown, which will be explained in more detail in the following description. The figures of the drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will also consider these features individually and combine them into other or more meaningful combinations.

Es zeigt:It shows:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vermessungsgerätes – in schematischer Darstellung – in einer typische Messsituation zur Aufnahme von Messwerten zweier Punkte im Raum. 1 An embodiment of a surveying device according to the invention - in a schematic representation - in a typical measurement situation for recording measured values of two points in space.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Vermessungsgerät, in einer Ausführungsform, die als handhaltbares Messgerät ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein solches Messgerät mit einem Stativ zu versehen und stationär zu betreiben. 1 shows an inventive surveying device, in one embodiment, which is designed as a hand-held measuring device. Of course, it is also possible to provide such a measuring device with a tripod and to operate stationary.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Vermessungsgerätes beinhaltet in seinem Innenraum zumindest einen Abstandssensor, einen Neigungssensor, eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und einen Drehratensensor. In vorteilhafter Weise ist der Abstandssensor als ein optischer Sensor, beispielsweise ein Laserentfernungsmesser ausgebildet. Darüber hinaus weist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Messgerätes noch einen Bildschirm in Form eines integrierten Displays zur Wiedergabe von Messergebnisse auf.The housing of the surveying device according to the invention includes in its interior at least one distance sensor, a tilt sensor, a laser source for generating a laser beam and a rotation rate sensor. Advantageously, the distance sensor is designed as an optical sensor, for example a laser rangefinder. In addition, the housing of the measuring device according to the invention also has a screen in the form of an integrated display for the reproduction of measurement results.

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Messgerät eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit auf, die die Ergebnisse der einzelnen Sensoren mit einander verknüpft und den Bildschirm steuert.In addition, the measuring device according to the invention has a central control and evaluation unit, which combines the results of the individual sensors with each other and controls the screen.

Der Abstandssensor des Messgerätes ist insbesondere zum Bestimmen des Abstands eines Punkts von dem Messgerät ausgestaltet, wobei der Abstandssensor auf den Punkt ausgerichtet ist. Der Abstandssensor ist in dem Gehäuse angeordnet. Beispiele für einen erfindungsgemäßen Abstandssensor in Form eines Entfernungsmessers sind insbesondere Vorrichtungen, die auf Laufzeitmessungen oder Triangulation basieren.The distance sensor of the measuring device is designed in particular for determining the distance of a point from the measuring device, wherein the distance sensor is aligned with the point. The distance sensor is arranged in the housing. Examples of a distance sensor according to the invention in the form of a rangefinder are in particular devices based on transit time measurements or triangulation.

Der Neigungssensor der Vorrichtung ist zum Bestimmen der Neigung des Neigungssensors ausgestaltet. Der Neigungssensor ist in dem Gehäuse angeordnet. Beispiele für einen erfindungsgemäßen Neigungssensor sind mechanisch oder elektromagnetische gelagerte Pendelkörper mit elektronischem Abgriff, Kreiselplattformen, reflektierende bzw. brechenden Flüssigkeitsspiegel, sowie elektrische Sensoren auf mikroelektromechanischer Basis (MEMS).The inclination sensor of the device is configured to determine the inclination of the inclination sensor. The tilt sensor is disposed in the housing. Examples of a tilt sensor according to the invention are mechanically or electro-magnetically mounted pendulum bodies with electronic taps, gyro platforms, reflecting or refracting liquid levels, as well as microelectromechanical-based (MEMS) electrical sensors.

Die Laserquelle des Messgerätes kann einen Laserstrahl erzeugen. Als Laserquellen kommen Vorrichtungen in Frage, die einen im Wesentlichen kollimierten Laserstrahl erzeugen können. Beispiele für eine erfindungsgemäße Laserquelle ist ein Festkörperlaser zum Erzeugen eines im Wesentlichen kollimierten Laserstrahls oder eine Kombination aus Laserdiode und Kollimatorlinse.The laser source of the measuring device can generate a laser beam. Suitable laser sources are devices which can generate a substantially collimated laser beam. Examples of a laser source according to the invention is a solid-state laser for generating a substantially collimated laser beam or a combination of laser diode and collimator lens.

Der Bildschirm, den das Messgerät aufweist, kann ein Messergebnis darstellen. Der Bildschirm ist mit dem Gehäuse verbunden. Beispiele für einen erfindungsgemäßen Bildschirm sind unter anderem Flüssigkristallbildschirme, Dünnschichttransistorbildschirme, Surface-Conduction Electron-Emitter Bildschirme, Plasmabildschirme, Leuchtdiodenbildschirme oder Feldemissionsbildschirme.The screen that the meter has can represent a measurement result. The screen is connected to the housing. Examples of a screen according to the invention include liquid crystal screens, thin film transistor screens, surface conduction electron emitter screens, plasma screens, light emitting diode screens, or field emission screens.

Der Drehratensensor des Systems ist zum Bestimmen einer Winkellage des Drehratensensors in Bezug auf eine Referenzwinkellage ausgestaltet. Der Drehratensensor ist in dem Gehäuse angeordnet. Der Drehratensensor erkennt eine Änderung der Winkellage und bestimmt die absolute Winkellage in Bezug auf die Referenzwinkellage durch Integration. Beispiele für den Drehratensensor sind Vorrichtungen, die den Sagnac-Effekt oder die Coriolis-Kraft ausnutzen. Mikromechanische Drehratensensoren (MEMS) sind preiswert und besonders geeignet.The yaw rate sensor of the system is configured to determine an angular position of the yaw rate sensor with respect to a reference angular position. The rotation rate sensor is arranged in the housing. The yaw rate sensor detects a change in the angular position and determines the absolute angular position with respect to the reference angular position by integration. Examples of the rotation rate sensor are devices that exploit the Sagnac effect or the Coriolis force. Micromechanical rotation rate sensors (MEMS) are inexpensive and particularly suitable.

Diese Kombination von Messsystemen ist besonders vorteilhaft, weil sie es ermöglicht, durch einfaches Anvisieren die Lage von beliebigen Punkten in Bezug auf einen Referenzpunkt zu bestimmen.This combination of measuring systems is particularly advantageous because it allows to determine by simple sighting the position of any points with respect to a reference point.

Um beispielsweise den Abstand zwischen Unter- und Oberkante einer Fassade zu bestimmen wird die Vorrichtung auf einen ersten Punkt an der Unterkante der Fassade ausgerichtet. Ein erster Abstand zwischen dem ersten Punkt und der Vorrichtung wird durch den Entfernungsmesser, eine erste Neigung der Vorrichtung wird durch den Neigungsmesser und eine erste Drehung der Vorrichtung um eine lotrechte Achse wird durch den Drehratensensor bestimmt. Dann wird die Vorrichtung auf einen zweiten Punkt an der Oberkante der Fassade ausgerichtet. Ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Punkt und der Vorrichtung wird durch den Entfernungsmesser, eine zweite Neigung der Vorrichtung wird durch den Neigungsmesser und eine zweite Drehung der Vorrichtung um eine lotrechte Achse wird durch den Drehratensensor bestimmt.For example, to determine the distance between the lower and upper edge of a facade, the device is aligned to a first point on the lower edge of the facade. A first distance between the first point and the device is determined by the range finder, a first inclination of the device is determined by the inclinometer, and a first rotation of the device about a vertical axis is determined by the rotation rate sensor. Then the device is aligned to a second point on the upper edge of the facade. A second distance between the second point and the device is determined by the range finder, a second inclination of the device is determined by the inclinometer, and a second rotation of the device about a vertical axis is determined by the rotation rate sensor.

Aus den gewonnen Daten, errechnet die Vorrichtung die relative Lage der beiden Punkte in Bezug auf die Vorrichtung. Daraus wiederum kann der Abstand der beiden Punkte, der Abstand der Unter- und Oberkante der Fassade und der Höhenunterschied der Unter- und Oberkante der Fassade errechnet werden.From the data obtained, the device calculates the relative position of the two points with respect to the device. In turn, the distance between the two points, the distance between the lower and upper edge of the facade and the difference in height between the lower and upper edge of the facade can be calculated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals ausgestaltet, wobei das Signal durch die Vorrichtung erzeugt wird, wenn beim Bewegen der Vorrichtung von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt der Laserstrahl nicht in einer Ebene liegt, die durch das Lot und eine Gerade aufgespannt wird, wobei die Gerade durch die Vorrichtung und den erstem Punkt verläuft. Das Erkennen von Abweichungen des Laserstrahls von der Ebene erfolgt durch den Drehratenssensor. Bei dem Signal handelt es sich um ein akustisches, haptisches oder optisches Signal. Das Signal kann beispielsweise auch auf dem Bildschirm dargestellt werden. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Vorrichtung den Benutzer beim Bestimmen eines Abstands zwischen zwei parallelen Geraden (z. B. Unter- und Oberkante einer Fassade), die orthogonal zum Lot verlaufen, unterstützt.In a further embodiment of the invention, the apparatus is configured to generate a signal, the signal being generated by the apparatus when, as the apparatus moves from a first point to a second point, the laser beam is not in a plane passing through the solder and a straight line is spanned, wherein the straight line passes through the device and the first point. The detection of deviations of the laser beam from the plane is performed by the rotation rate sensor. The signal is an acoustic, haptic or optical signal. The signal can also be displayed on the screen, for example. This embodiment is associated with the advantage that the device assists the user in determining a distance between two parallel lines (eg, lower and upper edges of a facade) that are orthogonal to the perpendicular.

Claims

Surveying device, in particular hand-held surveying device, comprising a housing, a distance sensor, a tilt sensor, a laser source for generating a laser beam and a screen, characterized in that the device also comprises a rotation rate sensor.

Surveying apparatus according to claim 1, characterized in that the inclination sensor, the rotation rate sensor, and the laser source are arranged in the housing of the surveying device.

Surveying apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the inclination sensor and / or the rotation rate sensor are designed as a microelectromechanical sensor (MEMS).

Surveying apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the device is designed to generate a further signal, in particular an acoustic, haptic or optical signal.