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用于測量和遠程控制的移動場控制器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410102644.1

申請日:

2014.02.07

公開號:

CN103983255A

公開日:

2014.08.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01C 15/00申請日:20140207|||公開
IPC分類號: G01C15/00 主分類號: G01C15/00
申請人: 赫克斯岡技術中心
發明人: G·內爾; 伯恩哈德·麥茨勒
地址: 瑞士赫爾布魯格
優先權: 2013.02.08 EP 13154696.2
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 11127 代理人: 呂俊剛;劉久亮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410102644.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.03.01|||2014.09.10|||2014.08.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

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,其中,場控制器具有控制和評估單元,其具有數據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的大地測量目標對象,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標記的目標點之間的距離或場控制器和特定區域內的多個點之間的距離,使得在不接觸正在建立的目標點接觸的情況下生成3D點云。當測量特定地形區域時,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幾何方面分析測得的3D點云和/或數字相機的對應圖像的算法。從場控制器的空間方位、場控制器和目標點之間的距離和大地測量目標對象的絕對位置數據計算目標點的絕對位置,或者被發送到外部單元以計算。

權利要求書

權利要求書
1.  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點(15、23、350、507、61a)的位置進行坐標大地測量確定的系統,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、處理和發送數據(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/或發送測量數據;
·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)能夠光學地標記至少一個目標點(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對象(13、26、312、407、450、486、502、522),所述目標對象的目標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點(15、23、350、507、61a)之間的距離,
·其中,所述大地測量目標對象(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)的內部參考系統處于限定的空間參考關系。

2.  根據權利要求1所述的場控制器(22、300),其特征在于:
所述控制和評估單元(310)被設計成使得所述控制和評估單元(310)部分或全部地評估測量數據,所述測量數據被記錄以確定所述場控制器(22、300)的所述空間方位、所述大地測量目標對象(13、26、312、407、450、486、502、552)的所述 目標位置以及所述場控制器(22、300、69)與所述至少一個目標點(15、23、350、507、61a)之間的距離,所述控制和評估單元(310)特別是被設計成使得所述至少一個目標點(15、23、350、507、61a)的絕對位置被從所述測量數據計算得出,被存儲并通過所述場控制器(22、300、69)的輸出裝置提供給所述用戶,并且所述位置數據和/或所述測量數據能夠被發送至外部設備。

3.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300),其特征在于:
所述場控制器(22、300、69)具有至少一個傳感器,特別是傾斜傳感器和/或加速度計(314、405),所述至少一個傳感器用于確定至少一個對準角,特別是兩個對準角,或者至少一個對準角關于所述場控制器(22、300、69)的所述空間方位的至少一個軸特別是兩個軸的變化。

4.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述場控制器(22、300、69)具有能夠被所述測量裝置光學瞄準的單元(313、454、485),基于所述單元,通過所述測量裝置(11、21、320)或所述場控制器(22、300、69)確定了關于所述場控制器(22、300)的所述空間方位的至少一個軸特別是兩個軸的所述對準角,特別地,其中:
·所述能夠被光學瞄準的單元(313、454)是事先已知的光學圖案,將所述光學圖案的被所述測量裝置(11、21、320)記錄的圖像與所存儲的對應圖案進行比較,特別地,作為所述比較的結果,確定了關于所述場控制器(22、300、69)的所述空間方位的所有三個軸的所述對準角,或者
·所述能夠被光學瞄準的單元(313、454、485)是用于確定由所述測量單元發射的激光光束的入射方向的激光光束入射方向確定單元(485)。

5.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述大地測量目標對象(13、26、312、407、450、486、502、522)是回射型的,特別是被設計成棱鏡反射器(13、26、450、502、552),特別地,其中,所述場控制器(22、300)包括具有限定長度的附件(451、552a),通過所述附件,所述反射器(13、26、450、552)被所述殼體支承。

6.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述距離測量單元(25、311、408、503、60)被實現為激光視距儀,特別是具有用于發射光學可見激光(409)的激光光源。

7.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述距離測量單元(25、311、408、503、60)具有能夠針對所述測量方向的單軸或雙軸對準而被手動或自動地引導的驅動單元,并且所述距離測量單元(25、311、408、503、60)具有用于確定相對于零軸的測量方向的裝置。

8.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述場控制器具有數碼相機(65),所述數碼相機用于記錄目標點地形區域的數字圖像,所述數字圖像在所述電子顯示器(401)上向所述用戶顯示,所述電子顯示器特別是觸敏顯示器,特別地,其中,至少一個目標點(15、23、350、507、61a)被以手動或自動的方式選擇以確定所述位置或者通過所述數字圖像而被標記。

9.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述距離測量單元(503、60)和所述控制和評估單元被設計成在分別已知或同步確定的測量方向的情況下能夠記錄特定的連續區域(555)內的多個地形點的距離,并且將所獲得的數據存儲為3D點云,特別地,其中,所述距離測量單元(503、60)被設計為:
·激光掃描儀,
·距離圖像相機,
·立體相機,或者
·輕結構的3D掃描儀(480),
特別地,其中,所述3D數據在所述電子顯示器(401)上被呈現,并且至少一個點被以手動或自動的方式選擇。

10.  根據權利要求8或9所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
算法被保存到所述控制和評估單元(310),通過所述算法:
·能夠針對所述數字圖像和/或所述3D點云執行關于特定幾何特性的分析,特別地,用于自動尋找和/或擬合幾何形狀(62、63、70a、70b、70c、72a、72b),
·一個或更多個點(63a),所述一個或更多個點(63a)用于識別目標點,特別是目標點(71)自身,所述一個或更多個點(63a)能夠從所分析的幾何屬性識別或得出,
·在所述電子顯示器(401)上,能夠將所分析的幾何屬性和所識別或得出的點疊加在所述數字圖像上或者疊加在所呈現的3D點云上,
·所識別或得出的點的位置數據從構成所述3D點云的基礎的所述測量數據直接采用,或者通過計算所擬合的幾何圖形的交叉點而建立,或者基于目標點識別而執行目標點距離測量。

11.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述控制和評估單元(310)從所述場控制器(22、300、69)的確定的空間方位、從所述大地測量目標對象的所述目標位置和從所述3D點云的位置數據來計算所述3D點云的至少一個點特別是全部點的所述絕對位置。

12.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述殼體(400,500)具有接合部(453),所述接合部能夠在特定角度范圍內在一個或兩個平面內旋轉,并且所述目標對象(13、26、312、407、450、502、552)被固定在所述接合部上,其中,所述接合部(453)具有用于測量相對于零軸的至少一個對準角的一個或更多個絕對或增量位置傳感器。

13.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述殼體(400、500)和所述反射器(13、26、450、552)或所述附件(451、552a)具有固定器,使得所述反射器(13、26、450、552)或所述附件能夠更換,特別地,其中,所述附件(451、552a)具有編碼,依靠所述編碼,所述附件的長度(451、552a)以及由此所述反射器(13、26、450、552)相對于所述場控制器(22、300、69)的所述參考點的空間參考關系通過所述控制和評估單元自動建立。

14.  根據前述任一項權利要求所述的場控制器(22、300、69),其特征在于:
所述控制和評估單元(310)被配置成使得對至少一個目標點(15、23、350、507、61a)的位置的確定能夠完全從目標點(15、23、350、507、61a)的位置執行,特別地,其中:
·所述控制和評估單元(310)具有觸發單元,通過所述觸發單元,能夠初始化對所述大地測量目標對象(37)的目標位置、所述場控制器與所述目標點(35)之間的距離以及所述場控制器(36)的空間方位的同步測量,或者
·所述控制和評估單元(310)被設計成使得在測量過程中針對目標點多次執行對所述大地測量目標對象(37)的目標位置、所述場控制器與所述目標點(35)之間的距離和所述場控制器(36)的空間方位的測量(34、38a),并且所述絕對目標點位置從各個測量的平均值得出或作為多個絕對目標點坐標的平均值得出,和/或
·所述場控制器(22、300、69)和所述大地測量裝置(11、21、320)具有同步的時鐘,特別是基于GNSS的時鐘,基于所述時鐘,能夠在時間上對各個測量數據進行標記。

15.  一種包括前述任一權利要求的場控制器(22、300、69)以及能夠遠程控制的大地測量裝置(11、21、320)的系統,所述大地測量裝置具有距離和方向測量功能,特別是具有角測量功能,其特征在于:
能夠按照同步或連續/周期性(34、38a)方式執行以下步驟:
·通過所述場控制器和/或所述測量裝置(36)確定所述場控制器相對于絕對外部參考系統的空間方位,
·通過所述測量裝置對所述場控制器(37)的所述大地測量目標對象的位置進行絕對確定,特別地,其中,在所述場控制器(37)具有多個目標對象時,所述測量裝置自動瞄準最方便對準的目標對象,
·由所述場控制器(35)確定大地目標點相對于所述場控制器內部參考系統的位置,
其中,所述場控制器的所述控制和評估單元計算(39)所述絕對目標點坐標。

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