用于測量和遠程控制的移動場控制器制造技術(shù)

能夠手持的用于測量和遠程控制的移動場控制器，該場控制器與具有距離測量功能和方向測量功能的大地測量裝置一起形成用于位置的大地測量確定的單人測量系統(tǒng)，其中，場控制器具有控制和評估單元，其具有數(shù)據(jù)接口和允許確定場控制器空間方位的裝置。場控制器還具有：殼體，其支承能夠被測量裝置瞄準(zhǔn)的大地測量目標(biāo)對象，特別是回射器；以及例如用于電光或電聲距離測量的距離測量單元，通過該距離測量單元，可以測量場控制器和待測量的及可被場控制器光學(xué)標(biāo)記的目標(biāo)點之間的距離或場控制器和特定區(qū)域內(nèi)的多個點之間的距離，使得在不接觸正在建立的目標(biāo)點接觸的情況下生成3D點云。當(dāng)測量特定地形區(qū)域時，在控制和評估單元中保存允許針對確定要運送的特定距離來根據(jù)幾何方面分析測得的3D點云和/或數(shù)字相機的對應(yīng)圖像的算法。從場控制器的空間方位、場控制器和目標(biāo)點之間的距離和大地測量目標(biāo)對象的絕對位置數(shù)據(jù)計算目標(biāo)點的絕對位置，或者被發(fā)送到外部單元以計算。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于測量和遠程控制的移動場控制器
本專利技術(shù)涉及一種可以手持的移動場控制器，根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分描述，該場控制器和一個可以遠程控制的大地測量裝置一起組成用于大地測量的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
自從古代開始，已知用于勘測一個目標(biāo)點特別是多個目標(biāo)點的多種大地測量裝置。這里，從絕對位置已知的測量裝置到待測量的目標(biāo)點的距離和方向或角度被記錄為空間標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這類大地測量裝置的眾所周知的現(xiàn)代示例是視距儀和全站儀，也被稱作電子視距儀或電腦視距儀。現(xiàn)有技術(shù)中的大地測量裝置在例如EP1686350的文獻中進行了描述。
技術(shù)實現(xiàn)思路
通常會出現(xiàn)的情況是由于障礙物阻擋了視線導(dǎo)致測量裝置不能直接地瞄準(zhǔn)目標(biāo)點，例如，界標(biāo)。因此，在許多大地測量應(yīng)用中，依靠在目標(biāo)點上放置的特別實現(xiàn)的目標(biāo)對象來測量該目標(biāo)點。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這些目標(biāo)對象包括作為對象支承件的測竿(rod)組成，所述測竿具有可被瞄準(zhǔn)的標(biāo)記或作為瞄準(zhǔn)對象的回射器。基于測量的目的，這個帶有目標(biāo)點的垂直測竿(plumbrod)的末端與地面接觸并且保持正交以確定方向。這樣，為了確定距離，通過將測竿圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)的方式使測竿水平對準(zhǔn)，使得標(biāo)記或回射器將測量裝置發(fā)出的光信號反射回所述測量裝置。另選地，使用360°反射器，這種反射器從任意水平準(zhǔn)線將發(fā)出的光信號反射回去。這個過程需要兩個用戶：一個用戶操作測量裝置，另一個用戶放置并扶住目標(biāo)對象。為了讓用戶自己能夠進行大地測量，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的全站儀采用了使目標(biāo)光學(xué)單元機械化、自動目標(biāo)搜尋和跟蹤并且遠程控制整個設(shè)備的手段，這樣做的結(jié)果是使得測量可以在目標(biāo)點處通過適合的遠程控制單元來執(zhí)行測量。現(xiàn)代全站儀還包括用于對已記錄的測量數(shù)據(jù)進行進一步的數(shù)字處理和存儲的微處理器以及用于與諸如數(shù)據(jù)記錄裝置的外部周邊組件建立無線連接的無線數(shù)據(jù)接口，特別地，其可以實現(xiàn)為場計算機。利用該數(shù)據(jù)接口，全站儀能夠發(fā)射記錄和存儲的數(shù)據(jù)以在外部進一步處理，將外部記錄的測量數(shù)據(jù)讀入全站儀以儲存和/或進一步處理，輸入或輸出遠程控制全站儀或其它外部組件的遠程控制信號(特別是在移動場應(yīng)用中)。現(xiàn)代的裝置可以包括與目標(biāo)方向?qū)?zhǔn)的照相機以記錄圖像，其中，被記錄的圖像可以在顯示/控制單元的顯示器和/或在諸如場計算機的用于遠程控制的外圍裝置的顯示器中顯示為實時圖像。在此，特別地，目標(biāo)反射器可以通過在遠程控制單元的顯示器上向用戶顯示的實時圖像來瞄準(zhǔn)。因此，用戶能相應(yīng)地將全站儀與基于實時圖像并從其中確定的期望的目標(biāo)對齊。在現(xiàn)有技術(shù)中，適用于遠程控制的合適的外圍設(shè)備具有用于與全站儀或其它外部設(shè)備無線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線數(shù)據(jù)接口以及具有適合的控制軟件的控制單元。接收到的數(shù)據(jù)可以通過評估單元進行評估并且通過如電子顯示器的輸出單元向用戶顯示。此外，用戶能夠通過諸如鍵盤或觸摸顯示屏等輸入單元與遠程控制單元通信并進而與測量裝置通信。因此，用戶可以從待測量的目標(biāo)點進行初始化并執(zhí)行測量，并記錄測量的結(jié)果。通過全站儀、場控制器或外部存儲器中的存儲，可以在以后對數(shù)據(jù)進行訪問。這種裝置的示例是萊卡地理系統(tǒng)(LeicaGeosystems)生產(chǎn)的場控制器CS10和CS15。單人操作的測量系統(tǒng)通過組合大地測量裝置、遠程控制單元和目標(biāo)對象支架而獲得。在這種情況下，目標(biāo)對象支架通常也用作遠程控制單元的支架，即，場控制器可以通過合適的固定器附接到垂直測竿。總體而言，將這種測竿用于大地測量的缺點是運輸和攜帶通常長度超過兩米且笨重的測竿對于用戶來說是很麻煩的，并且在諸如林地的難以通過的地形中非常費力。此外，對于用戶來說，垂直地豎起測竿需要消耗一定的時間并且在測量過程中使測竿保持垂直非常費力。測竿在目標(biāo)點上的不正確設(shè)置是錯誤確定位置的原因。另一個缺點是，大地測量中的目標(biāo)點可能在測竿無法在該目標(biāo)點上垂直定位或根本無法接觸到的位置，例如，目標(biāo)點在一個建筑物的角落，或者在全站儀和目標(biāo)對象間存在如灌木和樹木等可見的障礙物，或者用戶無法進入目標(biāo)點周圍區(qū)域等。上述幾種情況下需要特殊的測量方法，這樣也會額外增加時間。US6381006B1公開了一種使測量難以接近的目標(biāo)點成為可能的方法和相應(yīng)的裝置。為了這個目的，垂直測竿配備了至少兩個傳感器元件，通過一個或更多個例如大地測量裝置的參考站來確定所述傳感器的絕對位置。此外，垂直測竿具有距離測量裝置，該距離測量裝置用于測量該距離測量裝置和待測量的目標(biāo)點之間的距離。傳感元件和距離測量裝置的相對位置以及距離測量的方向使已知的。因此，通過測得的距離和測得的傳感器元件的絕對位置，可以來計算目標(biāo)點的絕對位置。然而，這種方法并不能避免上述使用垂直測竿的缺點。此外，需要至少兩個傳感器元件來確定絕對位置也是不利的，為了足夠的分辨率精度，這兩個傳感器元件間必須具有某個最小距離。因此，垂直測竿變得更為笨重，US6381006B1也指出了這點，即，需要根據(jù)重量分布來確保平衡地布置組件。US5903235公開了一種可手持的大地測量裝置，使用該裝置，可以在不使用具有距離和方向測量功能的大地測量裝置且不使用垂直測竿的情況下進行測量。這里，待測量的目標(biāo)點通過例如激光指示器的指點單元來瞄準(zhǔn)。首先通過使用集成的距離測量單元來測量在限定的方向上裝置和目標(biāo)點之間的距離來建立測量裝置相對于目標(biāo)點的位置。在此種方式下，由于集成了確定相對于重力矢量的傾角的部件，所以不需要將裝置垂直對準(zhǔn)目標(biāo)點。測量裝置的絕對位置由GNSS接收單元來確定，結(jié)果，最終可以通過前述的測量方法來計算出目標(biāo)點的絕對位置。因此，采用該方法可以不必搬運垂直測竿，并且可以測量垂直測竿不能物理接觸的目標(biāo)點。然而，即使在使用校正信號時，與基于距離和方向測量功能的使用的相應(yīng)大地測量裝置相比，基于GNSS的系統(tǒng)僅能提供較不精確地確定目標(biāo)點的位置。此外，確定位置一定要接收到足夠數(shù)量的GNSS信號，但這種情況并不一定都能滿足，如在隧道中或者在狹窄的街道中。因此，本專利技術(shù)的一個目的是提供一種可以手持的裝置，該裝置是通過將大地測量目標(biāo)對象和具有距離和方向測量功能的大地測量裝置一起基于距離和方向測量來實現(xiàn)目標(biāo)點大地測量的系統(tǒng)。本專利技術(shù)進一步的目的是提供一種可以手持的裝置，通過該裝置，大地測量可以在不與目標(biāo)點或者非常靠近其的地形點進行接觸的情況下，特別是不使用垂直測竿的情況下執(zhí)行大地測量。這里，地形點也被理解為表示人類建造的物體(如建筑物)上的點。根據(jù)本專利技術(shù)，這些目的通過獨立權(quán)利要求中的技術(shù)特征來實現(xiàn)。以另選或有益的方式發(fā)展本專利技術(shù)的特征可以從從屬權(quán)利要求中得到。本專利技術(shù)的主題是可手持的移動場控制器，該移動場控制器可用于大地測量裝置特別是全站儀或視距儀的遠程控制，該移動場控制器包括距離和方向測量功能，使得在不需要和目標(biāo)點或者非常靠近目標(biāo)點的地形點發(fā)生接觸的情況下由一個用戶單獨通過距離和方向測量功能來實現(xiàn)大地目標(biāo)點的位置測量。目標(biāo)點可以被根據(jù)本專利技術(shù)的場控制器光學(xué)地標(biāo)記。該場控制器還包括控制和評估單元，該控制和評估單元具有用于引導(dǎo)用戶的輸入輸出裝置，更具體地，電子顯示器，該電子顯示器可以是觸摸敏感的。在此情況下，輸入輸出裝置的大部分應(yīng)用于殼體的正面。此外，該場控制器具有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕M件，更具體地，用于遠程控制測量裝置并從測量裝置接收數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)接口。根據(jù)本專利技術(shù)，該場控制器具有大地測量目標(biāo)對象，該大地測量目本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于測量和遠程控制的移動場控制器(22、300、69)，所述場控制器被構(gòu)造為使得所述場控制器與能夠遠程控制的大地測量裝置(11、21、320)一起形成用于對目標(biāo)點(15、23、350、507、61a)的位置進行坐標(biāo)大地測量確定的系統(tǒng)，所述大地測量裝置特別是全站儀或視距儀，所述大地測量裝置具有距離和方向測量功能，特別是角測量功能，其中，所述場控制器(22、300、69)包括：·具有用戶輸入和輸出裝置的控制和評估單元(310)，所述用戶輸入和輸出裝置特別是電子顯示器(401)，所述控制和評估單元用于接收、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)(301、302、303)，特別是用于遠程控制所述測量裝置(11、21、320)和用于評估和/或發(fā)送測量數(shù)據(jù)；·能夠手持的殼體(400、500)；·其中，所述場控制器(22、300)的空間方位能夠被確定，并且·所述場控制器(22、300、69)能夠光學(xué)地標(biāo)記至少一個目標(biāo)點(15、23、350、507、61a)，其特征在于：·被所述殼體(400、500)支承的至少一個大地測量目標(biāo)對象(13、26、312、407、450、486、502、522)，所述目標(biāo)對象的目標(biāo)位置能夠由所述測量裝置(11、21、320)非常精確地確定，·距離測量單元(25、311、408、503、60、480)，特別是用于通過電光或電聲手段測量距離的單元，其用于在不接觸地面的情況下確定所述場控制器(22、300、69)與所述至少一個目標(biāo)點(15、23、350、507、61a)之間的距離，·其中，所述大地測量目標(biāo)對象(13、26、312、486、502、522)和所述距離測量單元(25、311、408、503、60)相對于所述場控制器(22、300、69)的內(nèi)部參考系統(tǒng)處于限定的空間參考關(guān)系。...

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.08 EP 13154696.21.一種用于測量和遠程控制的移動場控制器，所述場控制器被構(gòu)造為使得所述場控制器與能夠遠程控制的大地測量裝置一起形成用于對目標(biāo)點的位置進行坐標(biāo)大地測量確定的系統(tǒng)，所述大地測量裝置具有距離和方向測量功能，其中，所述場控制器包括：·具有用戶輸入和輸出裝置的控制和評估單元，所述控制和評估單元用于接收、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)；·能夠手持的殼體；·其中，所述場控制器的空間方位能夠被確定，并且·所述場控制器能夠光學(xué)地標(biāo)記至少一個目標(biāo)點，其特征在于：·被所述殼體支承的至少一個大地測量目標(biāo)對象，所述目標(biāo)對象的目標(biāo)位置能夠由所述測量裝置(11、21、320)非常精確地確定，·距離測量單元，其用于在不接觸地面的情況下確定所述場控制器(22、300、69)與所述至少一個目標(biāo)點之間的距離，·其中，所述大地測量目標(biāo)對象和所述距離測量單元相對于所述場控制器的內(nèi)部參考系統(tǒng)處于限定的空間參考關(guān)系。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述大地測量裝置是全站儀或視距儀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述大地測量裝置具有角測量功能。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述用戶輸入和輸出裝置是電子顯示器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述控制和評估單元用于遠程控制所述測量裝置和用于評估和/或發(fā)送測量數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述距離測量單元是用于通過電光或電聲手段測量距離的單元。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場控制器，其特征在于：所述控制和評估單元被設(shè)計成使得所述控制和評估單元部分或全部地評估測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)被記錄以確定所述場控制器的所述空間方位、所述大地測量目標(biāo)對象的所述目標(biāo)位置以及所述場控制器與所述至少一個目標(biāo)點之間的距離。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的場控制器，其特征在于：所述控制和評估單元被設(shè)計成使得所述至少一個目標(biāo)點的絕對位置被從所述測量數(shù)據(jù)計算得出，被存儲并通過所述場控制器的輸出裝置提供給所述用戶，并且所述絕對位置的數(shù)據(jù)和/或所述測量數(shù)據(jù)能夠被發(fā)送至外部設(shè)備。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述場控制器具有至少一個傳感器，所述至少一個傳感器用于確定至少一個對準(zhǔn)角，或者至少一個對準(zhǔn)角關(guān)于所述場控制器的所述空間方位的至少一個軸的變化。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的場控制器，其特征在于：所述至少一個傳感器是傾斜傳感器和/或加速度計。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的場控制器，其特征在于：所述至少一個傳感器用于確定兩個對準(zhǔn)角。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的場控制器，其特征在于：所述至少一個傳感器用于確定至少一個對準(zhǔn)角關(guān)于所述場控制器的所述空間方位的兩個軸的變化。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的場控制器，其特征在于：所述場控制器具有能夠被所述測量裝置光學(xué)瞄準(zhǔn)的單元，基于所述單元，通過所述測量裝置或所述場控制器確定了關(guān)于所述場控制器的所述空間方位的至少一個軸的所述對準(zhǔn)角。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的場控制器，其特征在于：通過所述測量裝置或所述場控制器確定了關(guān)于所述場控制器的所述空間方位的兩個軸的所述對準(zhǔn)角。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的場控制器，其特征在于：所述能夠被所述測量裝置光學(xué)瞄準(zhǔn)的單元是事先已知的光學(xué)圖案，將所述光學(xué)圖案的被所述測量裝置記錄的圖像與所存儲的對應(yīng)圖案進行比較。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場控制器，其特征在于：作為所述比較的結(jié)果，確定了關(guān)于所述場控制器的所述空間方位的所有三個軸的所述對準(zhǔn)角。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的場控制器，其特征在于：所述能夠被所述測量裝置光學(xué)瞄準(zhǔn)的單元是用于確定由所述測量單元發(fā)射的激光光束的入射方向的激光光束入射方向確定單元。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述大地測量目標(biāo)對象是回射型的。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的場控制器，其特征在于：所述大地測量目標(biāo)對象被設(shè)計成棱鏡反射器。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的場控制器，其特征在于：所述場控制器包括具有限定長度的附件，通過所述附件，所述反射器被所述殼體支承。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述距離測量單元被實現(xiàn)為激光視距儀。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的場控制器，其特征在于：所述距離測量單元是具有用于發(fā)射光學(xué)可見激光的激光光源。23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場控制器，其特征在于：所述距離測量單元具有能夠針對測量方向的單軸或雙軸對準(zhǔn)而被手動或自動地引導(dǎo)的驅(qū)動單元，并且所述距離測量單元具有用于確定相對于零軸的測量方向的裝置。24.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場控制器，其特征在于：所述場控制器具有數(shù)碼相機，所述數(shù)碼...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G·內(nèi)爾，伯恩哈德·麥茨勒，
申請(專利權(quán))人：赫克斯岡技術(shù)中心，
類型：發(fā)明
國別省市：瑞士;CH