DE69735353T2

DE69735353T2 - Telemetrisches raumdatenaufnahmegerät

Info

Publication number: DE69735353T2
Application number: DE69735353T
Authority: DE
Inventors: Anjou Lasercad Inc.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: EP1007906A1; AU4769097A; CA2269281A1; CA2269281C; WO1998017972A1; ATE319070T1; US5956661A; DE69735353D1; EP1007906B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Raumdatenaufnahmegeräte. Insbesondere betrifft die Erfindung ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät, welche das Ausarbeiten eines Raumplanes o.ä. ermöglicht.
Hintergrund der Erfindung
Die Darstellung der räumlichen Beziehung zwischen Koordinatenpunkten von Objekten ist üblicherweise handgezeichnet und auf Papierplänen dargestellt worden. Die Daten, die für das Ausarbeiten dieser Pläne gesammelt worden sind, beruhten im allgemeinen auf Band- und/oder optischen Messungen.
Leider liefern in einer Anzahl von Fällen Bandmessungen nicht die gewünschte oder geforderte Genauigkeit. Ferner ist die Zeit, die erforderlich ist, um einen Plan aus einer Bandmessung zu erstellen, in vielen Fällen viel zu lang. Es wurden folglich optische Methoden ausgearbeitet, um die Genauigkeit der Messungen zu verbessern und als Folge einen genaueren Plan zu erhalten.
Im Computerzeitalter hat es sich als wünschenswert erwiesen, die Messungen unmittelbar auf ein Datenaufnahmegerät aufzuzeichnen und gegebenenfalls diese Daten an einen Computer zu übertragen, um so unter zu Hilfenahme eines Computers einen Plan erstellen zu können. Eine derartige durchdachte und komplexe Vorrichtung ist in dem am 25. Februar 1992 erteilten US-Patent 5,091,869 beschrieben. In dieser Patentschrift ist ein Verfahren zur Ausarbeitung eines Raumplanes beschrieben, welches die Auswahl von Transversal-Punkten, das Aufstellen eines Überwachungsinstruments auf dem Traversalpunkt und das Messen von Abständen und Winkeln zu markanten Punkten des Raums enthält. Ein weiterer Transversal-Punkt wird ausgewählt und der Prozess wird wiederholt, bis alle Daten gesammelt sind. Die Daten können dann in einen Computer eingegeben und in einen Raumplan umgesetzt werden. Das Sammeln der Daten gemäß dem vorerwähnten US-Patent ist eine anspruchsvolle und komplexe Tätigkeit, welche mindestens ein Zweipersonen-Team erfordert.
Folglich wäre es vorteilhaft, ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist. Beispielsweise wäre es vorteilhaft, ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät zu schaffen, das von einer einzigen Person bedient werden kann und welches es der Bedienungsperson ermöglicht, einen Raumplan in einer verhältnismäßig kurzen Zeit auszuarbeiten.
In dem am 07. Oktober 1997 erteilten US-Patent 5,675,514 ist ein derartiges Raumdatenaufnahmegerät beschrieben, das einen Basismodul und einen entfernt aufgestellten Modul aufweist, welche durch ein dehnbares Kabel miteinander verbunden sind. Die Länge und die Winkelausrichtung des dehnbaren Kabels werden gemessen, um die relative Raumposition des entfernt aufgestellten Moduls bezüglich des Basismoduls zu bestimmen. Obwohl dieses Raumdatenaufnahmegerät leicht zu handhaben ist und von einer einzigen Person bedient werden kann, muss der Basismodul verhältnismäßig oft verstellt und eingerichtet werden, wodurch die Gesamtzeit verlängert wird, die erforderlich ist, um den Plan eines Raums auszuarbeiten. Ferner kann das Verwenden eines ausziehbaren Kabels zwischen den Modulen in einigen Fällen das Benutzen des Systems behindern.
In US-Patent 4,820,041 ist eine Positionsfühleinrichtung offenbart, welche Stationen aufweist, die einen Laserstrahl projizieren, welcher periodisch einen aufzunehmenden Bereich abtastet.
In EP-Patent 0 717 261 ist ein Raumpositioniersystem zum Bestimmen der augenblicklichen Position eines beweglichen Objekts und zum Implementieren einer Vielzahl von ortsfesten Referenzstationen beschrieben.
Ziel der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, ein verbessertes telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät zu schaffen, welches die vorstehend angeführten Nachteile von herkömmlichen und optikbasierten Datenaufzeichnungsgeräten überwindet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät zu schaffen, welchem einem einzigen Benutzer ermöglicht, die Raumkoordinaten von Objekten zu messen.
Zusammenfassung der Erfindung
Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät zum Ausarbeiten eines Raumplanes gemäß dem Anspruch 1 geschaffen.
Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher bei Lesen der folgenden nicht beschränkenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, wobei unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen lediglich ein Beispiel angeführt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In den anliegenden Zeichnungen zeigen
15 eine Seitenansicht eines telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräts mit zwei Modulen gemäß der Erfindung;
16 eine perspektivische Ansicht einer Winkelbeziehungsmesseinrichtung des telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräts der 15;
17 eine schematische Draufsicht auf das telemetrische Raumdatenaufzeichnungsgerät der 15;
18 ein schematisches Blockdiagramm das die elektrischen Verbindungen der Komponenten des Raumdatenaufnahmegeräts mit zwei Modulen der 15 veranschaulicht und
19 bis 25 Draufsichten einer Folge von Operationen, welche eine Simulation einer Datenaufzeichnung mit Hilfe des telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräts mit zwei Modulen der 15 wiedergeben.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Anhand von 15 bis 25 wird ein telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät 300 mit zwei Modulen gemäß der Erfindung beschrieben. Das Zweimodul-System 300 enthält einen verschiebbaren entfernt aufgestellten Modul 302 und einen beweglichen Modul 304.
Der entfernt aufgestellte Modul 302 enthält eine Stütze 305, einen Körper 306 und eine Winkelbeziehungsmessvorrichtung 308 zum Messen einer ungefähren Winkelraumbeziehung zwischen dem entfernt aufgestellten Modul 302 und dem beweglichen Modul 304, was nachstehend beschrieben wird. Die Winkelbeziehungsmessvorrichtung 308 enthält eine willkürliche horizontale Achse (siehe 310 in 17), von welcher aus die ungefähre Winkelbeziehung zwischen dem entfernt aufgestellten Modul 302 und dem beweglichen Modul 304 gemessen wird.
Der bewegliche Modul 304 enthält eine Abstützung 312, eine Körper 314, ein drehbares Verbindungselement 316, das den Körper 314 mit der Abstützung 312 verbindet, eine Abstandsmessvorrichtung in Form eines Laser-Entfernungsmessers 318, um alternativ (a) einen Abstand zwischen dem beweglichen Modul 304 und dem entfernt aufgestellten Modul 302 zu messen, wenn er in Richtung des entfernt aufgestellten Moduls 302 gerichtet wird und (b) und einen Abstand zwischen dem beweglichen Modul 304 und einem Zielpunkt einer physikalischen Oberfläche (was nachstehend anhand der 19 bis 25 beschrieben wird), wenn er in Richtung dieses Zielpunkt ausgerichtet wird und eine Winkelbeziehungsmessvorrichtung 320 zum Messen einer ungefähren Raumwinkelbeziehung zwischen dem beweglichen Modul 304 und dem entfernt aufgestellten Modul 302. Zu beachten ist, dass die Winkelbeziehungsmessvorrichtung 320 identisch mit der Winkelbeziehungsmessvorrichtung 308 des entfernt aufgestellten Moduls 302 ist.
Wie besser dem Blockdiagramm der 18 der Zeichnungen zu entnehmen ist, enthält das telemetrische Raumdatenaufnahmegerät 300 mit zwei Modulen auch eine Datenerfassungseinheit 322 mit einem Display 324, eine Eingabeeinheit 326 und eine Steu erschaltung 328. Die Steuerschaltung 328 ist elektrisch mit dem entfernt aufgestellten Modul 302 ist über Daten/Steuer-Übertragungsverbindungen 330 bzw. 332 mit dem entfernt aufgestellten Modul 302 und dem beweglichen Modul 304 verbunden. Die Daten/Steuerverbindungen 330 und 332 können elektrische Kabel, HF (Hochfrequenz) Verbindungen oder irgendwelche anderen geeigneten Verbindungen sein.
Die Steuerschaltung 328 enthält Datensammeleinrichtungen, um Daten von den Modulen 302 und 304 über die Verbindungen 320 bzw. 332 zu sammeln.
Die Eingabeeinrichtung 326 enthält einen (nicht dargestellten) Starterfassungsschalter, der an dem beweglichen Modul 304 angebracht ist. Die Eingabeeinrichtung 326 enthält auch Mode-Steuerschalter zum Eingeben von Information in die Steuerschaltung, was nachstehend noch beschrieben wird.
Die Datenerfassungseinheit 320 ist in vorteilhafter Weise an dem Modul 304 angebracht, so dass das Display 324 und die Eingabeeinheit 328 in Reichweite des die Messungen durchführenden Operators sind.
Anhand von 16 der Zeichnungen wird nunmehr die Winkelbeziehungsmesseinrichtung 308 im einzelnen beschrieben. Zu beachten ist, dass die Winkelbeziehungsmesseinrichtung 320 identisch mit der Winkelbeziehungsmesseinrichtung 308 ist, welche daher nicht im einzelnen zu beschreiben wird.
Die Winkelbeziehungsmesseinrichtung 308 enthält einen rohrförmigen Körper 334 mit sechs äquidistanten peripheren Öffnungen 336a bis 336f (von welchen in 15 nur drei dargestellt sind), sechs Laserstrahlsensoren 338a bis 338f (von denen in 15 nur drei dargestellt sind), die so an dem röhrenförmigen Körper 334 angebracht sind, dass sie bezüglich der entsprechenden Öffnung 336 ausgerichtet sind. Die Winkelmesseinrichtung 308 enthält auch ein Prisma 340, einen drehbaren Prismenhalter 342, welcher mit einem hohlen zylindrischen Rohr 343 versehen ist, einen Elektromotor 344, dessen Antriebswelle 346 mit dem Prismenträger 342 über einen Antriebsriemen 348 verbunden ist. Ein Drehwinkelcodierer 349 ist mit dem drehbaren Prismenträger 342 verbunden, um dessen Winkelposition zu messen. Eine Laserquelle 350 ist in dem hohlen zylindrischen Rohr 343 untergebracht, um einen etwa fächerförmigen (siehe 15) Laserstrahl 352 entlang der Achse des Körpers 334 auszustrahlen. Der Laserstrahl 352 wird von dem Prisma 340 reflektiert.
Der Elektromotor 344 und die Laserquelle 350 werden von der Steuereinheit 328 gesteuert. Die Laserstrahlsensoren 338a bis 338f und der Drehwinkelcodierer 349 sind mit der Steuerschaltung 328 verbunden, um dieser Daten zuzuführen.
Wie 15 zu entnehmen ist, dreht sich, wenn der Motor 344 und die Laserquelle 350 angeregt sind, der etwa fächerförmige Laserstrahl 350 (siehe Pfeil 354) um eine vertikale Achse 356. In ähnlicher Weise dreht sich, wenn der Motor 344 und die Laserquelle 350 der Winkelbeziehungsmesseinrichtung 320 angeregt werden, ein fächerförmiger Laserstrahl 358 (siehe Pfeil 360) um eine vertikale Achse 362.
Der Laserabstandsmesser 318 ist schwenkbar (siehe Pfeil 364) an dem Körper 314 angebracht, welcher selbst drehbar mit der Abstützung 312 verbunden ist (siehe Pfeil 366). Ein Nutzer kann daher den Laserabstandsmesser 318 manuell schwenken und drehen, um auf verschiedene Zielpunkte zu zielen, um einen Abstand zwischen dem Laserabstandsmesser 318 und dem Zielpunkt zu messen.
Anhand von 17 wird eine vereinfachte geometrische Konstruktion zum Bestimmen der relativen Raumposition eines Raumzielpunktes einer physikalischen Fläche (siehe Zahl 368) bezüglich eines Raumreferenzpunktes beschrieben, welcher durch den geometrischen Mittelpunkt 370 des entfernt aufgestellten Moduls 320 festgelegt ist. Zu beachten ist, dass die folgende Beschreibung eine vereinfachte Beschreibung ist, da angenommen wird, dass die Module 302 und 304 und der räumliche Zielpunkt 368 auf demselben Höhenniveau sind. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die geometrische Konstruktion in einem zweidimensionalen Niveau ausgeführt ist. Jedoch sind verschiedene Korrektureinrichtungen in Erwägung gezogen worden, um die normalen Differenzen in der Höhe der Module 302 und 304 und des räumlichen Zielpunktes 368 in Betracht zu ziehen. Beispielsweise strahlen die Laserquellen 350 etwa fächerförmige Laserstrahlen 352 und 358 aus, um so die Auswirkung von Höhendifferenzen zwischen den Modulen 302 und 304 zu minimieren. Ebenso ist das Schwenken des Laserabstandmessers 318, der von einem (nicht dargestellten) Drehwinkelcodierer codiert wird, bezüglich der Abstandsrechnungen in Betracht gezogen worden. Ferner ist der Modul 304 mit mindestens einem (nicht dargestellten) Neigungsmesser versehen, um die Stellung des Moduls 304 bezüglich einer Horizontalebene zu messen, und um diese Information an die Steuerschaltung 328 weiterzugeben. Die Steuerschaltung 328 kann folglich die Lage des Moduls 304 in Betracht ziehen, wenn die relative Position des Zielpunkts berechnet wird.
Die Position des entfernt aufgestellten Moduls 302 legt einen räumlichen Referenzpunkt fest, von welchem aus die Bestimmung der Zielpunkte der physikalischen Objekte, d.h. Wände durchgeführt wird. Die Bestimmung der relativen Position einer Vielzahl von Zielpunkten ermöglicht das Ausarbeiten eines Raumplans. Um die relative Position eines einzigen Zielpunktes (beispielsweise des Zielpunktes 368 in 17) zu bestimmen, müssen die folgenden Parameter gemessen oder berechnet werden:

– der Abstand zwischen dem geometrischen Mittelpunkt 370 des entfernt aufgestellten Moduls 302 und ein geometrischer Mittelpunkt 372 des Moduls 302; dieser Abstand ist als D₁ in 17 dargestellt;
– der Abstand zwischen dem geometrischen Mittelpunkt 372 des Moduls 304 und des Zielpunkts 368; dieser Abstand ist als D₃ in 17 dargestellt;
– eine Raumwinkelbeziehung zwischen dem beweglichen Modul 304 und dem entfernt aufgestellten Modul 302; diese Winkelbeziehung ist in 17 durch einen Winkel ξ dargestellt, welcher durch die Referenzachse 310 und eine gestrichelte Linie 374 festgelegt ist, welche die geometrischen Mittelpunkte 370 und 372 verbindet;
– eine Raumwinkelbeziehung zwischen dem Zielpunkt 368 und dem beweglichen Modul 304; diese Winkelbeziehung ist in 17 durch einen Winkel ξ' dargestellt, welcher durch die Bezugsachse 376 und die gestrichelte Linie 374 festgelegt ist, welche die geometrischen Mittelpunkte 370 und 372 verbindet.

Wenn diese Informationen bekannt sind, ist es möglich, die relative Raumposition des Zielpunktes 368 bezüglich des Referenzpunktes 370 zu bestimmen, was nachstehend noch beschrieben wird.
Um den Abstand D₁ zwischen den zwei geometrischen Mittelpunkten 370 und 372 zu bestimmen, wird der Laserabstandsmesser 318 aus der in 17 dargestellten Position gedreht, um ihn auf eine vorherbestimmte (nicht dargestellte) Stelle auf dem Körper 334 der Winkelbeziehungsmesseinrichtung 308 auszurichten. Der Abstand zwischen dem Laserabstandsmesser 318 und dem Körper 334 wird dadurch gemessen, und diese Daten werden der Steuerschaltung 328 zugeführt. Die Steuerschaltung 328 kann somit den Radius des Körpers 334 und die bekannte Länge zwischen dem Mittelpunkt 372 und der Spitze des Abstandmessers 318 zu diesem Maß addieren, um den Abstand zwischen den zwei geometrischen Mittelpunkten 370 und 372 zu berechnen. Wie vorstehend erwähnt, kann ein Korrekturfaktor eingeführt werden, um den Zielwinkel des Laserabstandmessers 318 in Betracht zu ziehen.
Um den Abstand D₃ zwischen dem geometrischen Mittelpunkt 372 und dem Zielpunkt 368 zu bestimmen, wird der Laserabstandsmesser 318 so positioniert, wie in 17 dargestellt, so dass er bezüglich des Zielpunkts 368 ausgerichtet ist. Der Abstand zwischen dem Laserabstandsmesser 318 und dem Zielpunkt 368 wird dadurch gemessen und diese Daten werden der Steuerschaltung 328 zugeführt. Die Steuerschaltung 328 kann folglich den Radius des Körpers 334 und die bekannte Länge zwischen dem Mittelpunkt 372 und der Spitze des Abstandmessers 318 zu diesem Maß hinzuaddieren, um so den Abstand zwischen den zwei geometrischen Mittelpunkten 370 und 372 zu berechnen. Wie vorstehend erwähnt, kann auch ein Korrekturfaktor eingeführt werden, um den Zielwinkel des Laserabstandsmessers 318 in Betracht zu ziehen.
Die Bestimmung der Raumwinkelbeziehung zwischen dem beweglichen Modul 304 und dem entfernt aufgestellten Modul 302, wel cher in 17 durch den Winkel ξ veranschaulicht ist, welcher durch die Referenzachse 310 und die gestrichelte Linie 374 festgelegt ist, wird nunmehr beschrieben. 17 ist eine schematische Draufsicht auf die zwei Module 302 und 304. In dieser Figur wird ein Teil 352a des rotierenden Laserstrahls 352 von dem (nicht dargestellten) Lasersensor 338e' durch die Öffnung 336e' detektiert. In ähnlicher Weise wird ein Teil 358a des rotierenden Laserstrahls 358 durch den (ebenfalls nicht dargestellten) Lasersensor 338b' durch die Öffnung 336b' detektiert.
Zu beachten ist, dass diese Detektionen nicht zur selben Zeit durchgeführt werden müssen. Da die Laserstrahlen mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 bis 10 Umdrehungen pro Sekunde (???) rotieren, ist die Zeitspanne zwischen den zwei Detektionen klein.
Bei der Detektion des Laserstrahls 352a mittels des Sensors 338e' durch eine Öffnung 336e' wird ein Signal der Steuerschaltung 328 zugeführt, welche dann eine Messung des Winkels μ über den Drehwinkelcodierer 349 vornimmt. Die Steuerschaltung 328 wird ebenfalls informiert, dass der Lasersensor 338b den Laserstrahl 358 durch eine Öffnung 336b detektiert hat. Der Winkel υ ist daher bekannt. (In diesem Fall beträgt er 60 Grad, da die Öffnungen 326 äquidistant um den Körper 334 angeordnet sind). Der Winkel σ kann daher durch die Differenz zwischen den Winkeln μ und ν berechnet werden. Der Abstand D₂ ist der Radius des Körpers 334.
Diese Winkelwerte, die wesentlich sind, werden für die Winkelbeziehungsmesseinrichtung 320 gemessen und/oder berechnet.
Wie ein Fachmann leicht nachvollziehen kann, ist eine gute Annäherung des Winkels ξ durch die folgende Formel gegeben, die leicht in die Steuerschaltung 328 implementiert werden kann:
Entsprechend kann der Winkel ξ' durch die folgende Formel angenähert werden:
Daher kann die Steuerschaltung die relative Winkelposition des Zielpunktes 368 über die zwei berechneten Abstände D₁ und D₃, dem bekannten Radius D₂, die gemessenen Winkel μ und μ' und die bekannten Winkel υ und υ' berechnen.
Wie oben erwähnt, können die korrigierten Abstände D₁ und D₃ für Höhenniveaudifferenzen zwischen dem Modul 302, dem Modul 304 und dem Zielpunkt 368 korrigiert werden.
Erstes Beispiel einer Raumplan-Bestimmung:
19 bis 25 der anliegenden Zeichnungen sind schematische Draufsichten, die ein Beispiel für die Benutzung des in 15 bis 18 dargestellten telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräts 300, sind um den Plan eines Raumes 390 mit einer Vielzahl von Wänden 392 bis 396 und einer Säule 398, die einen kreisförmigen Querschnitt hat, zu bearbeiten. Für jede Figur ist der bearbeitete Plan auf einem Display-Bildschirm 324 dargestellt.
Um den Plan des Raums 390 zu bearbeiten, wird der entfernt aufgestellte Modul 302 zuerst an einer beliebigen Stelle in dem Raum 390 positioniert.
Der Laserabstandsmesser 318 wird dann gedreht, um auf eine vorher bestimmte Stelle auf dem Modul 302 (1) zu zielen, um den Abstand D₁ zu messen, der der Steuerschaltung 328 zugeführt wird.
Der Laserabstandsmesser 318 wird dann auf einen ersten Zielpunkt 400 gerichtet, welcher der Anfang einer Wand 392 ist (20) und es wird eine Taste des beweglichen Moduls 304 betätigt, um die Datenerfassung der Raumkoordinaten des Zielpunktes 400 zu starten. Wenn die Berechnungen vorüber sind, wird ein Punkt 400a auf dem Bildschirm 324 dargestellt, um die relativen Raumkoordinaten des Anfangs der Wand 392 zu veranschaulichen.
Der Laserabstandsmesser 318 wird dann so gedreht, dass er auf den Zielpunkt 402 gerichtet ist, welcher an der Verbindung der Wand 392 und der Säule 398 liegt. (21) Der Benutzer betätigt eine Taste des mobilen Moduls 304, um der Steuerschaltung anzuzeigen, dass eine gerade Linie eingegeben wird, und betätigt dann die Taste, um die Datenerfassung der relativen Raumkoordinaten des Zielpunkts 402 zu starten. Wenn die Berechnungen durchgeführt sind, werden ein Punkt 402a und eine gerade Linie 404 auf dem Bildschirm 324 dargestellt. Natürlich entspricht der Punkt 402a dem Ort des Zielpunkts 402.
Der Laserabstandsmesser 318 wird dann auf eine beliebige Stelle 406 auf der Säule 398 gerichtet (22). Der Benutzer betätigt dann eine Taste des mobilen Moduls 302, um der Steuerschaltung 328 anzuzeigen, dass ein Kreisbogen eingegeben wird, und betätigt dann die Taste, um die Datenerfassung der relativen Raumkoordinaten des Zielpunkts 406 zu starten. Wenn die Berechnungen abgeschlossen sind, wird ein Punkt 406a, welcher der Stelle entspricht, auf welche der Laserabstandsmesser 318 gerichtet worden ist, auf dem Bildschirm 50 dargestellt.
Die Steuerschaltung 328 fordert eine dritte relative Raumkoordinate, um den Radius des kreisförmigen Querschnitts der Säule 398 zu bestimmen.
Damit der Laserabstandsmesser 318 auf die Verbindungen der Säule 398 mit der Wand 394 gerichtet werden kann, muss der bewegliche Modul 304 verschoben werden. In 23 ist der Modul 30 an seiner neuen Position dargestellt, an welcher der Zielpunkt 408 sichtbar ist. Da der Modul 304 verschoben worden ist, muss der Abstand D₁ wieder berechnet werden. Sobald dies erfolgt ist, wird der Laserabstandsmesser 318 auf eine vorher bestimmte Stelle auf dem entfernt aufgestellten Modul 302 gerichtet und der von dem Abstandsmesser 318 abgelesene Abstand wird in die Steuerschaltung 328 eingegeben.
Der Laserabstandsmesser 318 wird dann auf den Zielpunkt 408 gerichtet, welcher sich an der Verbindung der Säule 398 und der Wand 394 befindet (24). Der Nutzer betätigt die Taste, um die Datenerfassung der relativen Raumkoordinaten des Zielpunktes 408 zu starten. Wenn die Berechnungen abgeschlossen sind, wird ein Punkt 408a, welcher der Stelle des Zielpunktes 408 und einer halbkreisförmigen Linie 410 entspricht, welche die Punkte 402a, 406a und 408a verbindet, auf dem Bildschirm 324 dargestellt.
Die Datenerfassung kann von diesem Punkt aus fortgesetzt werden, indem angezeigt wird, dass gerade Linien zwischen den Punkten gezogen werden müssen, wie in 25 dargestellt ist.
Zurückkehrend zu mehr allgemeinen Überlegungen ist zu bemerken, dass das verwendete Verfahren, um den entfernt aufgestellten Modul 302 wieder zu positionieren, dasselbe ist, wie in dem US-Patent 5,675,514, das dem Inhaber des vorliegenden Patents erteilt worden ist, und auf welches hiermit Bezug genommen wird. Kurz gesagt, vor dem Bewegen des entfernt aufgestellten Moduls 302 aus seiner ursprünglichen Position werden mindestens zwei Zielpunkte ausgewählt, und deren relative Position berechnet. Der entfernt aufgestellte Modul wird dann an eine neue Position gebracht und die relativen Positionen derselben Zielpunkte werden berechnet. Selbstverständlich kann dann mit Hilfe dieser Information die Steuerschaltung die neue Position des entfernt aufgestellten Moduls 302 berechnen. Eine andere Methode würde darin bestehen, die entsprechenden Zielpunkte manuell darüber zu legen, um den gesamten Raumplan aus den Raumplänen benachbarter Räume zu rekonstruieren.
Die Steuerschaltung 328 kann eine Vielzahl elektronischer (nicht dargestellter) Schaltungen enthalten, die in jedem Modul 302 und 304 vorgesehen sind und mit den verschiedenen Elementen (Motore, Laserquellen, Drehwinkelcodierer, Laserabstandsmesser, etc.) dieser Module verbunden sind. Die Steuerschaltung 328 kann auch Micro-Controller oder entsprechende geeignete Schaltungen enthalten, damit die Steuerschaltung 328 die vorstehend beschriebenen Berechnungen durchführen kann. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft herausge stellt, einen Personal Computer zu verwenden, auf welchem eine entsprechende Software läuft, welche die Datenerfassungseinheit 322 einschließt. Wie vorstehend erwähnt, könnte der verwendete Personal Computer, der die Datenerfassungseinheit 322 einschließt, in vorteilhafter Weise an dem Modul 304 angebracht werden, um einen leichten Zugriff auf die vom Bedienungspersonal durchgeführten Messungen zu haben.
Ferner kann die Steuerschaltung 328 viele "Override"-Verfahren enthalten, um Fehler beim Betrieb des telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräts 300 zu kompensieren.
Es ist auch zu beachten, dass, wenn Schrittmotore verwendet werden, um die das Prisma drehende Einrichtungen 342 zu drehen, die Drehwinkelcodierer 329, welche mit den drebaren Einrichtungen 342 verbunden sind, durch eine (nicht dargestellte) elektronische Schaltung ersetzt werden könnten, welche die Anzahl der von dem Schrittmotor durchgeführten Schritte zählen würde und diese Anzahl Schritte in einen Winkel umwandeln würde.
Selbstverständlich könnte auch der Laserabstandsmesser 318 durch andere elektronische Abstandsmesseinrichtungen ersetzt werden.
Obwohl die telemetrischen Raumdatenaufnahmegeräte 10 und 300 als vorteilhaft beschrieben worden sind, um Raumpläne zu bearbeiten, könnten diese Aufzeichnungsgeräte auch dazu verwendet werden, um dreidimensionale Raumpläne zu bearbeiten. Da es möglich ist, auf Zielpunkte zu zielen, die nicht in derselben Höhe liegen, wie die Module, während sie messen, welcher Winkel notwendig war, um diese Zielpunkte zu erreichen, wenn die Höhenniveaus der Module den Steuerschaltungen be kannt sind, ist es möglich, die relative dreidimensionale Raumposition eines Zielpunktes bezüglich eines dreidimensionalen Raumreferenzpunktes zu berechnen, welcher durch einen der Module definiert ist.
Obwohl die Erfindung vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann sie modifiziert werden, ohne von dem Schutzbereich abzuweichen, wie er durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät (300) zum Ausarbeiten eines Raumplanes, umfassend: einen ersten, verschiebbaren Modul (302), der einen Raumbezugspunkt definiert; einen zweiten, beweglichen Modul (304); ein Mittel, das am zweiten Modul (304) angebracht ist und zum Messen (i) eines ersten Abstandes, der den zweiten, beweglichen Modul (304) vom ersten, verschiebbaren Modul (302) trennt, und (ii) eines zweiten Abstandes ausgelegt ist, der den zweiten beweglichen Modul (304) von einem physikalischen Oberflächenraumpunkt (368) trennt; Mittel (308) zum Messen einer Raumwinkelbeziehung der Linie, die den zweiten Modul (304) und den ersten Modul (302) verbindet, und der Linie, die den physikalischen Oberflächenraumpunkt und den zweiten beweglichen Modul (304) verbindet, jeweils in Bezug auf eine jeweilige Bezugsrichtung; und Datenerfassungsmittel (322), die (a) Mittel (318) zum Sammeln von Abstandsdaten aus den Abstandsmessmitteln, (b) Mittel zum Sammeln von Winkelbeziehungsdaten aus den Raumwinkelbeziehungsmessmitteln (308) und (c) Mittel zum Berechnen einer relativen Raumposition des physikalischen Oberflächenraumpunktes in Bezug auf den Raumbezugspunkt (368) aus den Abstandsdaten und den Winkelbeziehungsdaten enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumdatenaufnahmegerät ein einziges elektronisches Abstandsmessmittel umfasst, das als das vorgenannte Mittel zum Messen des ersten und zweiten Abstandes am zweiten Modul angebracht ist und zum selektiven Messen des ersten und zweiten Abstandes ausgelegt ist.
Telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die elektronische Abstandsmessvorrichtung einen Laser-Entfernungsmesser (318) enthält.
Telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem das Abstandsmessmittel (318) so am zweiten Modul (304) angebracht ist, dass es um eine allgemein vertikale Achse drehbar und um eine allgemein horizontale Achse schwenkbar ist, wobei das Aufnahmegerät darüber hinaus Mittel (308) zum Messen der Schwenkung des Abstandsmessmittels enthält und die Datenerfassungsmittel (322) Mittel zum Sammeln von Schwenkungsdaten aus den Schwenkungsmessmitteln (308) enthalten.
Telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Raumwinkelbeziehungsmessmittel enthalten: eine erste Winkelbeziehungsmessvorrichtung (308), die mit einem zylindrischen Körper (334) versehen ist, der am ersten Modul (302) angebracht ist, wobei die erste Winkelbeziehungsmessvorrichtung (308) eine erste Laserquelle, die einen allgemein horizontalen ersten Laserstrahl aussendet, Mittel (344) zum Drehen des ersten Laserstrahls (352) um eine erste Achse (356), ein Drehantriebselement, das die erste Laserquelle um die erste Achse (356) dreht, einen ersten Drehwinkelcodierer (349), der die Winkelposition der ersten Laserquelle (350) um die erste Achse codiert, und eine Vielzahl von ersten Laserstrahlsensoren (338a–338f) enthält, die am zylindrischen Körper (334) an vorher festgelegten Positionen angebracht sind, wobei der erste Drehwinkelcodierer (349) Winkelpositionsdaten an die Datenerfassungsmittel liefert; und eine zweite Winkelbeziehungsmessvorrichtung (320), die mit einem zylindrischen Körper versehen ist, der am zweiten Modul (304) angebracht ist, wobei die zweite Winkelbeziehungsmessvorrichtung (320) eine zweite Laserquelle (350), die einen allgemein horizontalen zweiten Laserstrahl (358) aussendet, Mittel zum Drehen des zweiten Laserstrahls (358) um eine zweite Achse (362), ein Drehantriebselement, das die zweite Laserquelle (350) um die zweite Achse dreht, einen zweiten Drehwinkelcodierer (349), der die Winkelposition der zweiten Laserquelle (350) um die zweite Achse codiert, und eine Vielzahl von zweiten Laserstrahlsensoren (338) enthält, die am zylindrischen Körper an vorher festgelegten Positionen angebracht sind, wobei der zweite Drehwinkelcodierer (349) Winkelpositionsdaten an die Datenerfassungsmittel (322) liefert, wodurch, (a) wenn einer aus der Vielzahl der zweiten Laserstrahlsensoren (338) den ersten Laserstrahl (352) detektiert, die durch den ersten Drehwinkelcodierer angegebene Winkelposition zu den Datenerfassungsmitteln (322) übertragen wird, sobald es sich ereignet, dass die Drehung des ersten Laserstrahls (352) den ersten Laserstrahl gegen den einen aus der Vielzahl von zweiten Laserstrahlsensoren (338) richtet, und (b), wenn einer aus der Vielzahl der ersten Laserstrahlsensoren (338) den zweiten Laserstrahl (358) detektiert, die durch den zweiten Drehwinkelcodierer (349) angegebene Winkelposition zu den Datenerfassungsmitteln (322) übertragen wird, sobald es sich ereignet, dass die Drehung des zweiten Laserstrahls (358) den zweiten Laserstrahl gegen den einen aus der Vielzahl der ersten Laserstrahlsensoren (338) richtet.
Telemetrisches Raumdatenaufnahmegerät nach Anspruch 4, bei dem der erste (352) und zweite (358) Laserstrahl allgemein fächerförmig sind.