RU2459182C2 - Электрооптическое устройство вывода, а также измерительный прибор с электрооптическим устройством вывода - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электрооптическому устройству вывода портативного измерительного прибора для отображения результатов измерения расстояния. Сущность: электрооптическое устройство (30, 31, 32, 130, 132) выполнено с возможностью отображения переменной измерительной шкалы (40, 52, 140) длин, изменяющейся с изменением измеряемого расстояния между измерительным прибором и опорной точкой измерения расстояния. Кроме того, в заявке описан измерительный прибор, прежде всего портативный прибор для измерения расстояний, с таким электрооптическим устройством вывода. Технический результат: повышение скорости и точности нанесения разметки в определенном диапазоне значений расстояния при одновременном сокращении трудозатрат при выполнении измерительных работ. 2 н.и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электрооптическому устройству вывода для отображения результатов измерения расстояния, прежде всего к электрооптическому устройству для портативного прибора для измерения расстояний. Далее изобретение относится к измерительному прибору, прежде всего к портативному прибору для измерения расстояний с электрооптическим устройством вывода.

Уровень техники

При определении расстояний и удалений различают между прямым измерением путем непосредственного сравнения расстояния со средством измерения, например линейкой, измерительной рулеткой или складным метром, с одной стороны, и непрямым измерением, например, путем бесконтактного электрооптического измерения расстояния, с другой стороны. При этом электрооптические дальномеры позволяют определять расстояния или удаления, например, путем измерения времени прохождения или фазы посланного модулированного измерительного сигнала.

Измерительные приборы или метрологические компоненты портативных приборов для непрямого измерения расстояния, т.е. для бесконтактного электронного измерения, например, лазерные или ультразвуковые дальномеры, как правило, включают в себя электрооптические элементы индикации, которые соотносят с отдельным измерением индицируемое значение, искомое значение расстояния.

Измерительные же приборы или метрологические компоненты портативных устройств для прямого измерения расстояния, которые определяют величину расстояния путем прямого сравнения расстояния со средством измерения, имеют, как правило, постоянную механическую измерительную шкалу, известную, например, по линейке, рулетке или складному метру.

Из публикации ЕР 1566658 А1 известен портативный прибор для измерения расстояний, который посредством расположенной в корпусе оптической системы посылает испускаемые лучи на участок поверхности объекта измерения и собирает отраженные от нее лучи. Кроме того, этот прибор имеет связанную с корпусом механическую деталь, которую для измерения небольших расстояний можно выдвигать за пределы корпуса в направлении распространения испускаемых лучей. В одном из вариантов исполнения прибора по ЕР 1566658 А1 предусмотрена деталь, служащая в качестве дистанционного элемента, которая на заранее определенную постоянную длину выступает из корпуса устройства.

Кроме того, описанный в публикации ЕР 1566658 А1 прибор снабжен измерительной лентой, которую можно вытягивать из корпуса прибора, чтобы определять расстояния между прибором и опорной точкой.

Предлагаемое в изобретении электрооптическое устройство вывода портативного измерительного прибора для измерения расстояний предназначено для отображения измеряемых значений расстояния и выполнено с возможностью отображения переменной измерительной шкалы длин, изменяющейся с изменением измеряемого расстояния между измерительным прибором и опорной точкой измерения расстояния. С помощью предлагаемого в изобретении устройства вывода можно не только отображать отдельное значение измеренного расстояния, но и представлять пользователю прибора измерительную шкалу длин, которая наряду с измеренным значением расстояния представляет целый ряд других измеренных значений расстояния, прежде всего в виде измерительной шкалы. Таким образом, представленные измеренные значения расстояния отображаются в качестве измерительной шкалы в соответствии с их реальными расстояниями друг до друга. Кроме того, измерительная шкала длин соответствующим образом изменяется с изменением расстояния от прибора для измерения длины до опорной точки; так, шкала смещается в точном соответствии с расстоянием, например, с увеличением или уменьшением измеряемого расстояния. Это выгодным образом позволяет наряду с определением значения расстояния выполнять сопутствующие измерению действия, например, откладывать и размечать точки, линии и отрезки.

Если такое предлагаемое в изобретении устройство вывода встраивают в измерительный прибор, прежде всего в портативный прибор для измерения расстояния, то с помощью этого измерительного прибора можно посредством отображаемой устройством вывода измерительной шкалы длин наряду с определением отдельных измеренных значений расстояния определять или откладывать (наносить) относительные длины отрезков до точки определенного измеренного значения расстояния.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении скорости и точности нанесения разметки с помощью оснащенного предлагаемым устройством вывода прибора для измерения расстояний в определенном диапазоне значений расстояния с сопутствующим сокращением трудозатрат при выполнении измерительных разметочных работ.

В частности, в случае измерительного прибора для бесконтактного измерения расстояния предлагаемое в изобретении электрооптическое устройство вывода позволяет выполнять измерение, не ограничивающееся длиной или физической протяженностью прибора. Напротив, с помощью такого измерительного прибора, имеющего длину в направлении измерения всего несколько дециметров, можно измерять расстояния до нескольких сотен метров и отображать часть этого расстояния посредством измерительной шкалы предлагаемого в изобретении устройства вывода.

Предлагаемое в изобретении устройство вывода позволяет отображать всю измерительную шкалу длин, воспроизводящую, например, конечный отрезок измеряемого пути. Таким образом, снабженный предлагаемым электрооптическим устройством вывода прибор представляет собой мерную рейку, в частности цифровую мерную рейку, с измерительной шкалой, в частности измерительной шкалой длин, которая может отображаться устройством вывода измерительного прибора и способна отображать данные измерения расстояния по целому отрезку измеряемого пути. Следовательно, пользователю измерительного прибора сообщается не только единичное измеренное значение расстояния до объекта измерения, но предлагаемый в изобретении прибор, подобно прибору для прямого измерения расстояния, имеет измерительную шкалу, которая в пределах отрезка конечной длины воспроизводит расстояние от отметки шкалы до объекта измерения.

Признаки, приведенные в зависимых пунктах формулы изобретения, относятся к частным усовершенствованным вариантам предлагаемого в изобретении устройства или измерительного прибора с таким устройством.

Предпочтительно предлагаемое в изобретении устройство вывода выполнено с возможностью отображения переменной измерительной шкалы длин, изменяющейся с увеличением и/или уменьшением измеряемого расстояния в соответствии с измеренным расстоянием между целевым объектом, служащим опорной точкой, и базовой точкой измерительного прибора.

Предпочтительно измерительная шкала длин предлагаемого в изобретении прибора имеет отметки шкалы и/или числовые значения, величина которых соответствует расстоянию от соответствующей отметки шкалы до объекта измерения или до опорной точки. Если расстояние от прибора до опорной точки изменяется во время измерения или между двумя следующими одно за другим измерениями, то отметки шкалы или относящиеся к отметкам шкалы числовые значения также соответствующим образом изменяются, т.е. непрерывно корректируются и в соответственно актуализированном (обновляемом) виде выводятся пользователю посредством электрооптического устройства вывода.

Эта актуализация измерительной шкалы длин может осуществляться, например, непрерывно автоматически или в тактовом режиме, если соответствующий измерительный прибор работает в "режиме непрерывного измерения" и при этом постоянно измеряет расстояние от прибора до опорной точки.

Предпочтительным и удобным для пользователя способом ориентацию измерительной шкалы относительно устройства вывода можно переключать, чтобы, например, в зависимости от данных соответствующего уклономера обеспечить оптимальную видимость электрооптического устройства вывода для пользователя.

Предпочтительно нулевая отметка измерительной шкалы длин может располагаться за пределами отображаемого электрооптическим устройством вывода диапазона измерений и определяться, например, путем измерения расстояния, в частности электрооптического измерения расстояния. Это позволяет измерять сравнительно больших отрезков при одновременной доступности точной измерительной шкалы длин с очень малой ценой деления для отдельного отрезка измеряемого расстояния.

Предпочтительно электрооптическое устройство вывода выполнено как электрооптический дисплей, обеспечивающий, в частности электрооптическую индикацию отметок (штрихов) шкалы, измеренных значений и прочих данных. Представление измерительной шкалы длин возможно, например, посредством векторно-ориентированного дисплея, растрового или матричного индикатора, а также, например, посредством сегментированного индикатора.

В предлагаемом в изобретении измерительном приборе, в частности в портативном приборе для измерения расстояния с подобным электрооптическим устройством вывода, само устройство вывода или возможное с помощью устройства вывода изображение измерительной шкалы предпочтительно расположены по существу параллельно опорной кромке корпуса измерительного прибора. Это позволяет простым способом переносить данные измерения с измерительной шкалы электрооптического устройства вывода, например, на подложку. Для этого такой измерительный прибор может иметь дополнительную шкалу, прежде всего фиксированную шкалу, упрощающую перенос измерительной шкалы длин электрооптического устройства вывода на подложку. Такая дополнительная шкала, расположенная, например, на корпусе измерительного прибора, может быть предпочтительно предусмотрена, в частности в зоне опорной кромки корпуса измерительного прибора.

Измерительный прибор с предлагаемым в изобретении электрооптическим устройством вывода соединяет в себе преимущества прямого и непрямого измерения длины. Так, в частности можно без проблем определять и размечать также расстояния, которые с трудом поддаются, если поддаются вообще, измерению или откладыванию с помощью линейки или обычной мерной рейки. Например, отрезки в несколько метров благодаря компактному исполнению соответствующего измерительного прибора могут определяться оператором в одиночку. Перенос размера с такого измерительного устройства, например, на подложку упрощается и значительно ускоряется, так как не требуется абсолютно точное позиционирование устройства в направлении измеряемого расстояния.

Преимущества предлагаемого в изобретении устройства или измерительного прибора следуют из приведенного ниже описания некоторых примеров исполнения подобных устройств.

Краткое описание чертежей

На чертежах представлены примеры исполнения предлагаемого в изобретении устройства или измерительных приборов с таким устройством, более подробно поясняемых в описании. Чертежи, их описание, а также пункты формулы изобретения содержат большое число признаков в комбинации. Специалист будет рассматривать эти признаки как в отдельности, так и составлять из них другие целесообразные комбинации. На чертежах, в частности, показаны:

на фиг.1 - первый пример исполнения измерительного прибора с предлагаемым в изобретении электрооптическим устройством вывода,

на фиг.2 - пример исполнения для отображения электрооптического устройства вывода измерительного прибора, показанного на фиг.1,

на фиг.3 - второй пример исполнения для отображения

электрооптического устройства вывода измерительного прибора, показанного на фиг.1,

на фиг.4 - второй пример исполнения измерительного прибора с предлагаемым электрооптическим устройством вывода,

на фиг.5 - еще один пример исполнения измерительного прибора с предлагаемым электрооптическим устройством вывода,

на фиг.6 - электрооптическое устройство вывода измерительного прибора, деталь которого показана на фиг.4,

на фиг.7 - изображение электрооптического устройства вывода в "режиме памяти".

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематически показан общий вид прибора для измерения расстояний с предлагаемым в изобретении электрооптическим устройством вывода.

Измерительный прибор 10 имеет корпус 12, внутри которого размещены электронные компоненты для генерирования, детектирования и анализа сигналов. Эти электронные компоненты на общем виде фиг.1 обозначены цифрой 14. Наряду с электронными компонентами внутри корпуса в зависимости от варианта исполнения в некоторых случаях размещены дополнительные оптические элементы, например, линзы или объективы. Кроме того, внутри корпуса 12 могут находиться механические элементы, например, механические затворы. Наряду с этим устройство содержит все известные составные части дальномера, в частности электрооптического дальномера.

Измерительный прибор 10 снабжен измерительной головкой 16, в которую встроены компоненты 14 для электрооптического измерения расстояния. Измерительный сигнал 18 выходит из корпуса устройства через выходное окно 20 и отражается или рассеивается не показанным на фиг.1 целевым объектом, который служит в качестве опорной точки для измерения расстояния между измерительным прибором и целевым объектом. Возвращающаяся составляющая 22 измерительных лучей через входное окно 24 снова попадает в прибор, преобразуется в нем в электронный сигнал и анализируется соответствующими электронными компонентами 14. Путем измерения времени прохождения или фазы измерительного сигнала 18 или 22, которое анализирует относительный сдвиг по фазе между направленным на целевой объект измерительным сигналом 18 и отраженным от целевого объекта и возвратившимся в измерительный прибор измерительным сигналом 22, можно известным образом определить расстояние между целевым объектом и измерительным прибором 10, в частности расстояние между служащим в качестве опорной точки целевым объектом и базовой точкой прибора.

Для более подробного пояснения принципа работы такого устройства для измерения расстояния в рамках описания предлагаемого в изобретении устройства можно сослаться на публикации DE 10232878 А1 или DE 19811550 А1, которые описывают принципиально возможный принцип работы такого дальномера в виде лазерного дальномера.

Наряду с описанным здесь лазерным дальномером таким устройством может быть, например, также аналогично функционирующий ультразвуковой или радиолокационный дальномер.

Предлагаемый в изобретении измерительный прибор согласно варианту исполнения, показанному на фиг.1, на конце, противоположном измерительной головке 16, снабжен блоком 26 обработки данных и вычислений. В зоне блока 26 обработки данных и вычислений могут располагаться, например, также соответствующие элементы управления или клавиши ввода для измерительного прибора, которые на фиг.1 символически обозначены как элемент управления 28. В альтернативных вариантах исполнения измерительная головка и процессор могут быть встроены в отдельную часть корпуса и располагаться только на одной стороне измерительной шкалы.

Между измерительной головкой 16 и процессором 26 в предлагаемом в изобретении измерительном приборе согласно фиг.1 расположено устройство 30 вывода в виде электрооптического дисплея 32. Электрооптический дисплей 32 обеспечивает индикацию, в частности цифровую индикацию штрихов и значений измерительной шкалы длин, как она показана, например, на фиг.2 и 3. Электрооптический дисплей 32 может иметь векторно-ориентированное управление или быть реализован как растровый или матричный индикатор. Можно также реализовать представление электрооптического индикатора 30 в виде сегментированного индикатора, например, 7- или 14-сегментного индикатора.

На обеих продольных сторонах электрооптического дисплея 29 измерительный прибор 10 в варианте исполнения, показанном на фиг.1, имеет расположенную на корпусе фиксированную шкалу 34 или 36 с эквидистантными штрихами. Эти шкалы 34 и 36 служат для переноса полученных измерительным прибором измеренных значений, например, на подложку.

Размер устройства 30 вывода в направлении 17 измерительного сигнала значительно больше его размера в перпендикулярном направлении. В предпочтительных вариантах исполнения размер устройства 30 вывода в направлении 17 измерительного сигнала в несколько раз превосходит его размер в перпендикулярном направлении. Так, у измерительных приборов показанного на фиг.1 вида размер электрооптического устройства вывода в направлении измерительного сигнала может составлять, например, 10-30 см, в перпендикулярном к нему направлении - только 2-5 см. Таким образом, предлагаемый в изобретении измерительный прибор позволяет реализовать мерную рейку, которая как по принципу действия, так и по внешнему виду сходна с обычной, чисто механической мерной рейкой.

Электрооптический дисплей 32 ориентирован по существу как параллельно направлению 17 измерительного сигнала 18, так и параллельно опорной кромке 38 корпуса 12 измерительного прибора.

После включения измерительного прибора 10, например, посредством элементов управления 28, на дисплее 32 устройства 30 вывода непосредственно отображается, например, линейная шкала 40 с дискретными делениями шкалы по всей длине устройства 30 вывода. В этом режиме измерения средства бесконтактного измерения расстояния еще не активизированы. Опорной точкой для линейной шкалы в этом случае целесообразно является конец 42 корпуса 12 на стороне измерительной головки. В этом пассивном режиме работы измерительный прибор соответствует классической линейке или мерной рейке, однако с цифровым, электрооптическим воспроизведением значений шкалы. В таком режиме работы предлагаемое в изобретении устройство можно использовать как обычную, классическую мерную рейку для прямого измерения и отложения длин.

Однако опорную точку в этом пассивном режиме работы можно предпочтительно переключать, чтобы, например, и противоположный измерительной головке конец 43 корпуса мог служить опорной точкой. При этом предпочтительно возможно, например, также переключение между различными системами мер, например принятой в Европе метрической системой и американской дюймовой системой.

На фиг.2 и 3 показаны возможные отображения генерированной цифровой шкалы электрооптического устройства вывода, о чем более подробно будет сказано ниже.

Предпочтительно измерительный прибор может быть снабжен по меньшей мере одним датчиком наклона, например, уклономером или переключателем наклона, который в зависимости от ориентации измерительного прибора соответствующим образом ориентирует относящиеся к отметкам (делениям) шкалы числовые значения.

Если в измерительном приборе согласно варианту исполнения, показанному на фиг.1, измерительный сигнал 18 или 22 для бесконтактного измерения расстояния дополнительно активизируется соответствующим элементом управления 28, то индицируется уже не расстояние от отметок шкалы электрооптического индикатора до кромки 42 или 43 корпуса, а расстояние соответствующих отметок шкалы от целевого объекта 18, служащего опорной точкой. Следовательно, нулевая отметка измерительной шкалы длин, отображаемой устройством 30 вывода, находится не только за пределами отображаемого диапазона шкалы, но и за пределами корпуса прибора. Для генерирования измерительной шкалы длин определяется расстояние между целевым объектом и базовой плоскостью или базовой точкой предлагаемого в изобретении измерительного прибора, например, известным способом измерения фаз и, исходя из полученного расстояния между целевым объектом и базовой точкой измерительного прибора, расчетным путем в устройстве 30 вывода генерируется соответствующая шкала 40 значений длины, которая воспроизводит расстояния от отметок этой измерительной шкалы до опорной точки целевого объекта. В этом режиме работы предлагаемого в изобретении устройства можно во всем диапазоне отображенной дисплеем 32 измерительной шкалы 40 длин воспроизводить расстояния между измерительным прибором и целевым объектом, что позволяет, например, откладывать отрезки нужной длины относительно опорной точки.

Если, например, в непрерывном режиме измерений, в котором бесконтактное измерение расстояния осуществляется непрерывно посредством измерительного сигнала 18 или 22, расстояние между целевым объектом и измерительным прибором изменяется, то это учитывается блоком 26 обработки данных и вычислений, поэтому измерительная шкала 40 длин устройства 30 вывода измерительного прибора 10 автоматически подстраивается электронным путем и точно воспроизводит фактические расстояния от отдельных отметок шкалы до визируемого в данный момент целевого объекта.

Следовательно, предлагаемый в изобретении измерительный прибор соответствует мерной рейке, в частности цифровой мерной рейке, нулевая отметка измерительной шкалы 40 которой находится за пределами отображенной устройством 30 вывода измерительной шкалы 40. При активизированном измерительном сигнале 18, т.е. при бесконтактном измерении расстояния, нулевая отметка этой измерительной шкалы 40 может, в частности, располагаться далеко за пределами корпуса 12 измерительного прибора 10.

В альтернативных вариантах исполнения или в альтернативных режимах измерения после включения измерительного прибора может непосредственно происходить активизация измерительного сигнала 18, поэтому измерительный прибор сразу переходит во второй, т.е. описанный выше, бесконтактный режим измерения. При этом измерительный прибор может работать, например, в режиме непрерывного измерения, в котором фактическое расстояние от прибора до целевого объекта измеряется непрерывно или со специальной тактовой частотой и воспроизводится предлагаемым в изобретении электрооптическим устройством 30 вывода.

В другом режиме работы предлагаемого устройства может быть альтернативно предусмотрено только отдельное измерение, включаемое, например, посредством элемента управления. В соответствии с измеренным расстоянием до целевого объекта отображение измерительной шкалы длин посредством электрооптического устройства 30 ввода осуществляется, например, в неподвижном цифровом кадре, как это в качестве примера показано на фиг.2 и 3.

Так, например, предлагаемый в изобретении измерительный прибор позволяет путем отдельного измерения регистрировать отдельное измеренное значение и сохранять его посредством специальной "функции памяти". Это сохраненное или "снятое" измеренное значение можно с помощью предлагаемого в изобретении устройства просто переносить на другую подложку. В "режиме памяти" устройство 30 вывода указывает стрелками 44 или 46, в каком направлении нужно переместить измерительный прибор, чтобы измеряемый в данный момент отрезок соответствовал ранее зарегистрированному и сохраненному отрезку. Возможное представление индикатора электрооптического устройства вывода в "режиме памяти" показано на фиг.7. Если конечная точка 48 откладываемого отрезка находится в отображаемом устройством вывода диапазоне значений длины, то на электрооптическом дисплее устройства вывода появляется соответствующая метка 48. Одновременно ранее определенное числовое значение 50, т.е. измеряемый и откладываемый отрезок, можно также воспроизводить посредством устройства 30 вывода измерительного прибора. Предпочтительно метка 48 или откладываемое числовое значение 50 при этом не обязательно должны располагаться в специальном месте устройства вывода, а должны лишь находиться в диапазоне отражаемой устройством вывода измерительной шкалы длин. Посредством метки 48 электрооптического устройства вывода можно переносить соответствующий размер (в примере исполнения согласно фиг.7 - это 304,2 см) на подложку с помощью фиксированной шкалы 34 или 36, расположенной на корпусе измерительного прибора, как это символически обозначено меткой 53 на фиг.7. Это позволяет переносить однажды зарегистрированный или "снятый" размер на большое число подложек. Так, например, можно снабдить большое число досок размером одинаковой длины, а затем выполнить их распиловку.

Альтернативно предлагаемый в изобретении измерительный прибор позволяет не измерять или снимать переносимое измеренное значение 50, а непосредственно вводить его через панель управления, например, с клавиатуры с цифрами или посредством поворотного переключателя, непосредственно в запоминающую среду измерительного прибора. В этом случае устройство вывода измерительного прибора в "режиме памяти" также стрелочными символами указывает, в каком направлении следует перемещать измерительный прибор относительно целевого объекта, чтобы расстояние между измерительным прибором и целевым объектом, расстояние до которого измеряется в данный момент, достигало ранее сохраненного значения.

Кроме того, прибор имеет функцию сброса, которая позволяет устанавливать на нуль содержимое памяти измеренных значений расстояния, благодаря чему можно определять новую точку запуска измерения расстояния. Таким образом можно предпочтительно измерять и непосредственно индицировать разностные отрезки.

В других вариантах исполнения предлагаемого в изобретении измерительного прибора можно, например, предусмотреть, чтобы измерительная головка 16 как отдельная деталь или функциональный модуль снималась с корпуса прибора. Если в корпусе встроен также приемник, можно определять, например, расстояние между измерительной головкой и остальной частью корпуса, в частности измерительной шкалой. В этом случае электрооптическое устройство вывода встраивалось бы в приемный модуль соответствующего измерительного прибора. Следовательно, целевым объектом в этом варианте исполнения были бы сама измерительная головка или приемный модуль.

На фиг.2 и 3 показаны возможные варианты исполнения измерительных шкал 40 длин, отображаемых электрооптическим устройством вывода. Дисплей 32 имеет цифровой индикатор 54 с переменной шкалой 40, состоящей из штрихов 56 шкалы и соответствующих им числовых значений 51. Положение штрихов 56 шкалы или соответствующие числовые значения 51 изменяются с увеличением или уменьшением расстояния между измерительным прибором и опорной точкой, например, визируемым целевым объектом. На представленных в качестве примера изображениях предлагаемого в изобретении электрооптического устройства вывода согласно фиг.2 и 3 отметки 56 шкалы выделяются с интервалом 1 см. Это масштабирование предусматривает дальнейшее подразделение на шаги по 5 мм посредством дополнительных штрихов 58 шкалы. Еще более точное подразделение масштабирования, например, с ценой деления 1 мм, также возможно и может быть, например, по желанию пользователя, введено в изображение на устройстве вывода. В некоторых случаях предпочтителен вариант исполнения предлагаемого электрооптического устройства вывода, который допускает масштабирование с различной степенью точности в зависимости от измеряемого абсолютного общего расстояния до опорной точки. Так, например, погрешность прибора для измерения абсолютного расстояния может быть компенсирована, как это предлагалось в публикации DE 10232878 А1 для электрооптических дальномеров.

С отметками 56 шкалы в вариантах исполнения, представленных на фиг.2 и 3, соотнесены числовые значения 51, указывающие расстояние от каждой отметки 56 шкалы до опорной точки, например, целевого объекта бесконтактного измерения расстояния. Таким образом, предлагаемые в изобретении устройство вывода или измерительный прибор указывают не только расстояние между целевым объектом и базовой плоскостью, например базовой точкой измерительного прибора, но, кроме того, в конечно широком диапазоне также абсолютные расстояния от измерительной шкалы до опорной точки. Во всем диапазоне устройства вывода абсолютное расстояние от измерительных отметок до опорной точки, например целевого объекта, можно считывать и, следовательно, переносить относительное расстояние этих измерительных отметок, например, на подложку. Так, предлагаемый измерительный прибор позволяет без существенных проблем переносить на подложку отрезок, который ориентирован горизонтально, имеет длину 15,2 см и исходная точка которого находится на расстоянии 7,23 м от визируемой опорной точки.

При изменении расстояния от измерительного прибора до целевого объекта соответствующим образом смещают отображенную в устройстве вывода измерительную шкалу 40 длин, чтобы представить фактические расстояния. При этом, как показано, в частности на фиг.3, числовые значения 51 могут сначала "оставаться" в прежнем положении и только согласовываться со штрихами 56 или 58 шкалы. Штрихи 56 или 58 шкалы смещаются в соответствующем направлении на величину смещения измерительного прибора относительно целевого объекта. Чтобы все еще реализовать однозначное отношение между смещенными штрихами 56 или 58 шкалы и индицированными, но не изменившими положения измеренными значениями 51, штрихи 56 шкалы могут в этом случае отображаться таким образом, чтобы представлять собой удлинение 55 в форме "флажка", причем удлинения 55 обращены к соответствующему числовому значению 51. Это делает возможным, в частности при сегментированных индикаторах, переход штриха шкалы на один сегмент вперед, и изменяется только ориентация "флажка", чтобы и в дальнейшем сохранить отношение к неизменным числовым значениям. Если расстояние между измерительным прибором и целевым объектом продолжает увеличиваться, то можно согласовывать с ним также числовое значение в устройстве вывода и, например, изменять его положение. Так, с помощью измерительной шкалы можно, например, как показано на фиг.6, перемещать отображаемые числовые значения приращениями по 3 мм. Для промежуточных измеренных значений числовые значения будут оставаться в постоянном месте измерительной шкалы, и только штрихи шкалы будут соответствующим образом смещаться устройством вывода.

Предпочтительно в альтернативном варианте можно также смещать флажок 55 на штрихах 56 или 58 шкалы только в диапазоне измерения длины, например, меньше 5 мм, или изменять его ориентацию, в то время как соответствующее числовое значение в этом интервале остается неизменным в своем положении на индикаторе. Если в этом случае изменение измеренного расстояния до целевого объекта составляет ровно 5 мм, то флажок 55 на штрихе шкалы устраняется, а числовое значение, которое прежде составляло, например, 100 см, изменяется до значения 100,5 см.

Таким образом, предлагаемое в изобретении электрооптическое устройство вывода дает непрерывно изменяющуюся шкалу изменения длины, способную отображать даже малые промежуточные интервалы или изменения измеряемого расстояния. Это, в частности, позволяет практически полностью избежать недостатков дискретизации в устройстве вывода, неизбежной, например, при сегментированной индикации.

Наряду с представленными на фиг.1, 2 и 3 или 6 или 7 вариантами исполнения электронной измерительной шкалы длин можно в зависимости от назначения воспроизводить также часть общего диапазона измерений или только отдельное измеренное значение, чтобы получить возможность, как в обычных лазерных дальномерах, выполнять также отдельные измерения, например, относительно базовой точки или опорной кромки прибора (например переднего или заднего конца измерительного прибора). В частности, предусмотрено, чтобы было возможным переключение базовой точки измерения расстояния на стороне прибора.

На фиг.4 в сильно упрощенном виде показан пример исполнения такого устройства 31 вывода. Отдельное измеренное значение 50 (здесь: 320,5 см) предпочтительно снабжают по меньшей мере одним штрихом 52 шкалы, позволяющим по своему отношению к фиксированной измерительной шкале 35 на корпусе 12 прибора откладывать собственно измеренное значение или относительные значения длины исходя из значения 50, измеренного бесконтактным методом. Для этого фиксированная шкала 35 корпуса 12 предпочтительно выполнена как относительная шкала, а определенное бесконтактным методом измеренное значение 50 появляется на постоянном месте в устройстве 31 вывода. Для ориентации прибора на его конце 42, обращенном к объекту, в корпус 12 встроен механический уровень 57. В качестве альтернативы в устройство, показанное на фиг.4, или в другие уже описанные устройства можно встраивать один или несколько, например, электронных датчиков наклона. Положение и ориентацию уровней или уклономеров можно варьировать в зависимости от варианта исполнения.

Датчик наклона позволяет использовать соответствующий измерительный прибор также в качестве уклономера или при соответствующем измерении расстояния прибором обеспечить его "плавающее" положение. Это можно реализовать посредством одного или нескольких механических уровней или же с помощью электрического конденсатора.

Кроме того, путем встраивания одного или нескольких датчиков наклона или положения в корпус предлагаемого в изобретении измерительного прибора позволяет выполнить устройство вывода таким образом, чтобы индицируемые значения расстояния всегда находились в оптимальном для считывания положении. Так, в зависимости от ориентации корпуса измерительного прибора числовое значение, соответствующее отметке шкалы, можно поворачивать, например, на 90° или 180° относительно положения, только в качестве примера, показанного на фиг.2, чтобы обеспечить пользователю лучшее считывание показаний со шкалы. Таким образом, цифровая шкала предлагаемого устройства вывода позволяет пользователю хорошо ориентироваться как по всему диапазону измерений, так и, в частности, по диапазону индикации устройства, как это видно из двух различных возможных представлений индикатора электрооптического устройства вывода на фиг.2 и 3.

Наряду с данными измерения длины, а также возможными значениями наклона с помощью предлагаемого в изобретении устройства вывода можно предпочтительно воспроизводить также другие значения или данные. Так, в прибор можно просто встраивать карманный калькулятор и отображать его посредством устройства вывода.

На фиг.5 показан еще один пример исполнения измерительного прибора, снабженного предлагаемым в изобретении электрооптическим устройством 130 вывода. Измерительным прибором 110 в варианте исполнения, показанном на фиг.5, может быть, например, детектор для обнаружения заключенных в материале скрытых объектов, известный из публикации DE 10252425 А1, или он может быть выполнен только как прибор для измерения расстояний, который посредством измерительного преобразователя перемещений принимает информацию о расстоянии. Поэтому в рамках описания предмета изобретения в соответствии с вариантом исполнения, показанным на фиг.5, подробно не сообщается о возможной детекторной функции этого измерительного прибора, а поясняется только функция измерения и индикации расстояния измерительным прибором. В отношении возможности исполнения измерительного прибора 110 как детектора следует сослаться, например, на публикации DE 10252425 А1 или DE 10204477 А1.

Корпус 112 предлагаемого в изобретении измерительного прибора 110 можно перемещать предпочтительно в двух противоположных направлениях 184 и 186, проходящих перпендикулярно к продольной оси 188 корпуса 112 измерительного прибора. Измерительный прибор 110 имеет четыре ходовых ролика, выполненных как тела качения 190, 192, 194 и 196 и расположенных в продольном направлении 188 корпуса на противоположных торцевых сторонах 170 и 171. В поперечном направлении прибора 110 тела качения расположены в зоне внешней кромки. Расположенные друг против друга в продольном направлении 188 тела качения 190 и 194 или 192 и 196 соединены друг с другом жесткими на скручивание осями 124 и 126.

Для регистрации параметров движения измерительный прибор 110 имеет сенсорный модуль, в частности, с двумя датчиками, позволяющими регистрировать параметры движения. Для этого на оси 124 и 126 не показанным здесь способом насажены сегментные ролики, движущиеся в вилочных фотоэлектрических датчиках, что позволяет определять направление движения прибора. Кроме того, тела качения вместе с осями 124, 126 и сенсорным модулем для детектирования вращения образуют измерительный преобразователь перемещений, который позволяет определять пройденный путь при прокатывании измерительного прибора по подложке и посредством устройства 130 вывода сообщает его пользователю.

Корпус 112 измерительного прибора 110 имеет на стороне крышки 102 держатель 106 в виде дугообразной ручки. Держатель 106 расположен в продольном направлении 188 корпуса 112. С помощью держателя 106 и тел качения 190-196 можно перемещать измерительный прибор 110 по поверхности измеряемой среды, например по стене, полу или потолку.

Для проведения измерения расстояния предлагаемый в изобретении измерительный прибор 110 устанавливают телами качения 190-196 на поверхность подложки и включают, например, нажатием на измерительную клавишу 108. Кроме того, измерительный прибор имеет панель управления 117, на которой расположены различные элементы управления 114, 115 и 116, позволяющие активизировать различные режимы измерения. В частности, при воздействии на соответствующий элемент управления можно устанавливать на нуль память сигналов для данных измерения расстояния.

Ниже в качестве примера приведено описание измерения расстояния с помощью предлагаемого в изобретении измерительного прибора 110.

Измерительный прибор устанавливают на измеряемую подложку и перемещают в положение старта, т.е., например, в конец измеряемого отрезка. В этом положении память измеренных значений расстояния обнуляется, чем определяется точка начала измерения расстояния. Теперь предлагаемый измерительный прибор 110 можно на телах качения 190-196 перемещать по подложке в направлениях движения 186 или 184. Посредством соответствующих датчиков перемещений определяют пройденный путь. Блок 125 обработки данных и вычислений, расположенный в корпусе измерительного прибора 110, определяет фактическое положение измерительного прибора и воспроизводит эту информацию в устройстве 130 вывода измерительного прибора. Наряду с фактически измеренным значением пройденного расстояния устройство 130 вывода измерительного прибора 110, выполненное как электрооптический дисплей 132, позволяет отображать измерительную шкалу 140 длин, которая предпочтительно, помимо откладывания опорного значения относительно центральной оси 150 измерительного прибора, позволяет откладывать также относительные отрезки. В особенно предпочтительном варианте исполнения подобного предлагаемого в изобретении измерительного прибора устройство 130 вывода расположено в зоне торцевой стороны 170, поэтому воспроизведенные посредством устройства вывода измеренные значения или значения в отметках шкалы можно переносить непосредственно на подложку.

Таким образом, в зависимости от величины и геометрических размеров предлагаемого устройства 130 вывода оно отображает более или менее крупный фрагмент измерительной шкалы 140 длин.

На фиг.6 показана деталь возможного варианта исполнения предлагаемого устройства 130 вывода. Электронный дисплей 132 имеет цифровой индикатор с переменной измерительной шкалой 140 длин, состоящей из штрихов, или отметок, 156 шкалы и соответствующих им числовых значений 151. Штрихи шкалы и/или числовые значения изменяются с увеличением или уменьшением расстояния измерительного прибора от точки начала измерения расстояния, прежде определенной как опорная точка. На представленном в качестве примера дисплее 132 выделены отметки (деления) 156 шкалы с интервалом в 1 см. Это масштабирование предусматривает дальнейшее подразделение на шаги по 5 мм посредством дополнительных штрихов 158 шкалы. Еще более точное подразделение масштабирования, например, с ценой деления 1 мм, как видно из фиг.5, также возможно и может быть, например, по запросу пользователя путем воздействия на соответствующий элемент управления 114-116 измерительного прибора выделено в устройстве вывода. Отметкам 156 шкалы соответствуют числовые значения 151 шкалы, указывающие расстояние от отметки 156 шкалы до опорной точки, т.е. до нулевой отметки измерения расстояния. Таким образом, предлагаемое в изобретении устройство 130 вывода указывает не только расстояние между опорной точкой и базовой плоскостью 150 измерительного прибора 110, но, кроме того, в конечно широком диапазоне также абсолютные расстояния 151 от измерительной шкалы длин до опорной точки. Во всем диапазоне значений длины отрезка, отображаемого устройством вывода, абсолютное расстояние от измерительных отметок до опорной точки и, следовательно, также относительное расстояние между этими измерительными отметками можно считывать и откладывать и, следовательно, переносить, например, на подложку. Так, предлагаемый измерительный прибор позволяет без существенных проблем переносить на подложку отрезок, который ориентирован горизонтально, имеет длину 15,2 см и исходная точка которого находится на расстоянии 7,23 м от визируемой опорной точки. Для этого корпус 112 предлагаемого прибора 110 имеет закрепленную на нем, т.е. фиксированную шкалу 136, которая, например, во всем диапазоне значений длины устройства 130 вывода или во всем диапазоне значений длины корпуса 112 жестко связана с корпусом. При этом под диапазоном значений длины следует понимать размер устройства вывода или корпуса в направлении движения 184 или 186 прибора. В примере исполнения, показанном на фиг.5, используется такое постоянное масштабирование шагами по 1 мм. Разумеется, возможны и другие виды масштабирования.

Наряду с вариантом исполнения электронной измерительной шкалы длин, показанным на фиг.6, можно в зависимости от назначения воспроизводить также часть общего диапазона измерений или только отдельное измеренное значение, чтобы получить возможность, как в обычных бесконтактных дальномерах, например лазерных дальномерах, выполнять также отдельные измерения, например, относительно базовой плоскости 150 прибора. При этом отдельному измеренному значению, например, в примере исполнения согласно фиг.5 - 320,5 см, предпочтительно соответствует по меньшей мере один штрих шкалы, позволяющий по отношению к фиксированной измерительной шкале 136 откладывать как измеренное значение, так и относительные значения длины, исходя из этого измеренного значения. Для этого в данном случае фиксированная измерительная шкала 136 предпочтительно выполнена как относительная шкала, а определенное измеренное значение расстояния выделяется на постоянном месте устройства 130 вывода.

Предлагаемые в изобретении устройство вывода или измерительный прибор с таким устройством вывода не ограничиваются приведенными примерами вариантов исполнения.

Так, предлагаемое устройство вывода можно реализовать путем использования светодиодов, органических светодиодов, жидкокристаллических дисплеев, флуоресцентных индикаторов и т.п. Различные представления цифровой измерительной шкалы можно реализовать путем векторно-ориентированного управления дисплеем или путем использования растровых или матричных индикаторов или же, например, сегментированных индикаторов.

Предлагаемый в изобретении электрооптический индикатор с переменной шкалой, изменяющейся с изменением измеряемого расстояния, можно встраивать в большое число измерительных приборов. В частности, существуют измерительные приборы, предназначенные для измерения конечных расстояний или требующие точного знания конечных расстояний.

Бесконтактное измерение расстояния не ограничивается использованием световых сигналов. В принципе подобный измерительный прибор можно реализовать путем использования различных видов электромагнитного излучения. Таким же путем возможно создание радиолокационного дальномера. Наряду с использованием модулированного измерительного излучения, позволяющего определять измеренные значения расстояния по методу времени прохождения сигнала или методу анализа фаз, в предлагаемом в изобретении измерительном приборе можно использовать также триангуляционные методы измерения.

Далее следует упомянуть, что возможна реализация предлагаемого измерительного прибора как ультразвукового измерительного прибора.

Помимо этого, как уже упоминалось в приведенном выше описании, электрооптическое устройство вывода можно встраивать в измерительные приборы для прямого измерения расстояния. Наряду с примером исполнения, показанным на фиг.4, возможны, например, и не исчерпываются этим также измерительные приборы, выполненные по типу "измерительной рулетки" или оптической "измерительной мыши".

Claims (15)

1. Электрооптическое устройство (30, 31, 32, 130, 132) вывода портативного измерительного прибора для измерения расстояний, предназначенное для отображения измеряемых значений расстояния, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью отображения переменной измерительной шкалы (40, 52, 140) длин, изменяющейся с изменением измеряемого расстояния между измерительным прибором и опорной точкой измерения расстояния.

2. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью отображения переменной измерительной шкалы (40, 52, 140) длин, изменяющейся с увеличением и/или уменьшением измеряемого расстояния в соответствии с измеренным расстоянием между опорной точкой и базовой точкой измерительного прибора.

3. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что измерительная шкала (40, 52, 140) состоит из отметок (56, 58) шкалы и/или числовых значений (50, 51).

4. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что измерительная шкала (40, 52, 140) имеет числовые значения (50, 51), величина которых воспроизводит расстояние между соответствующей отметкой шкалы (48, 52, 56, 58) и опорной точкой измерения расстояния.

5. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью переключения ориентации измерительной шкалы (40, 52, 140) длин относительно устройства (30, 31, 32, 130, 132) вывода.

6. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью отображения другой информации, прежде всего данных наклона.

7. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что нулевая отметка измерительной шкалы (40, 52, 140) длин расположена за пределами отображаемого устройством (30, 31, 32, 130, 132) вывода диапазона измерений.

8. Электрооптическое устройство вывода по п.1, отличающееся тем, что оно представляет собой электронный дисплей (32, 132), прежде всего цифровой электронный дисплей.

9. Измерительный прибор, прежде всего портативный прибор (10, 110) для измерения расстояний, содержащий электрооптическое устройство (30, 31, 32, 130, 132) вывода по меньшей мере по одному из пп.1-8.

10. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одно устройство (16) для бесконтактного измерения расстояния.

11. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один измерительный преобразователь (190-196) перемещений для измерения расстояния.

12. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что устройство (30, 31, 32, 130, 132) вывода для отображения измерительной шкалы (40, 140, 52) длин расположено, по существу, параллельно опорной кромке (38, 170) корпуса (12, 112) измерительного прибора (10, 110).

13. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что ориентация измерительной шкалы (40, 140, 52) относительно корпуса (12, 112) является переключаемой.

14. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что корпус (12, 112) прибора имеет по меньшей мере одну дополнительную шкалу (34, 36, 134, 136), прежде всего фиксированную шкалу, расположенную прежде всего в зоне опорной кромки (38, 117) корпуса (12, 112).

15. Измерительный прибор по п.9, отличающийся тем, что устройство (30, 31, 32, 130, 132) вывода представляет собой электрооптический дисплей (32, 132), размеры которого в направлении (17, 184, 186) измерения больше, чем в перпендикулярном ему направлении.

Images