专利名称：手持式距离测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手持式距离测量仪。
背景技术：
已经提出一种手持式距离测量仪，该手持式距离测量仪至少具有计算单元、图像采集机构和激光测量装置，所述激光测量装置在测量过程中检测测量目标上的测量点的沿测量方向的距离。

发明内容
本发明涉及一种手持式距离测量仪，该手持式距离测量仪具有至少一个计算单元、图像采集机构和激光测量装置，所述激光测量装置在测量过程中检测测量目标上的测量点的沿测量方向的距离。在此提出，所述计算单元设置用于至少根据所述图像采集机构的输出特征参量来至少控制所述测量方向。“计算单元”尤其应该是指具有信息输入端、信息处理机构和信息输出机构的单元。所述计算单元有利地至少具有处理器、存储器、输入及输出机构、运行程序、调整程序、控制程序和/或计算程序。优选所述计算单元的构件布置在共同的电路板上并且/或者有利地布置在共同的壳体中。“图像采集机构”尤其应该是指一种机构，该机构采集测量目标的至少一个部分的至少二维的图像。优选所述图像采集机构采集所述测量目标的处于可见的光线范围内的图像。优选所述图像采集机构具有CCD传感器和/或CMOS传感器。优选所述图像采集机构具有处于10与IOOHz之间的帧刷新速率。优选所述计算单元在每次测量过程中除了所测量的沿测量方向的距离之外保存至少一张由所述图像采集机构拍摄的图像并且有利地保存相对于所述手持式距离测量仪的仪器壳体的测量方向。“激光测量装置”尤其应该是指一种装置，该装置沿所述测量方向放射出至少一束激光束并且接收所述激光束的从所述测量目标上反射的光。优选所述激光测量装置放射出可见的激光束。所述激光测量装置有利地具有激光器以及尤其单维的光学的传感器。所述光学的传感器优选接收所述激光束的从所述测量目标上反射的部分。优选所述光学的传感器连续地检测所述激光束的被反射的部分。优选所述手持式距离测量仪具有模数转换器，该模数转换器优选在频移和/或尤其解调之后对由所述光学的传感器输出的信号进行量化。所述模数转换器有利地具有采样率，该采样率高于所述图像采集机构的帧刷新速率。尤其所述模数转换器具有大于IOOkHz优选大于IMHz特别优选大于IOMHz的采样率。“测量点”尤其应该是指所述测量目标的表面上的点，这个点对激光束进行反射。“测量方向”尤其应该是指相对于所述激光测量装置的方向，在此沿该方向来测定所述激光测量装置与所述测量目标之间的间距。“检测距离”这种表述尤其应该是指，所述激光测量装置输出特征参量，该特征参量取决于所述测量点的离开所述激光测量装置的间距。所述激光测量装置有利地以对本领域的技术人员来说显得有意义的方式来产生所述特征参量。“设置”尤其应该是指专门编程、设计和/或配备。“所述图像采集机构的输出特征参量”尤其应该是指由所述图像采集机构输出的信号。优选所述输出特征参量具有数字编码的尤其对图像进行描绘的信息。优选所述图像采集机构通过有线的数据总线来输出所述输出特征参量。所述输出特征参量有利地至少传输关于所述测量目标的尤其两个尺寸的信息。“取决于输出特征参量”这种说法尤其应该是指，所述计算单元对所述输出特征参量进行分析并且根据分析情况来调节测量方向。“至少控制”尤其应该是指，所述计算单元控制和/或有利地调整。通过所述手持式距离测量仪的按本发明的设计方案，可以有利地快速且特别精确地改变所述测量方向，其中可以动用所述图像采集机构的输出特征参量。尤其借助于所述图像采集机构可以对测量方向进行校验并且记录下来。此外，可以特别有利地再现测量过程。在另一种设计方案中提出，所述激光测量装置具有至少一个测量方向调节单元，该测量方向调节单元在至少一种运行状态中改变所述测量方向，由此可以有利地进行所述测量方向的自动的定向。“测量方向调节单元”尤其应该是指一种单元，该单元具有至少一个执行机构，该执行机构影响着相应的方向，所述激光测量装置沿该相应的方向相对于所述手持式距离测量仪的仪器壳体来发射出激光束。优选所述测量方向调节单元设置用于以最大的测量角为幅度来改变所述测量方向，所述最大的测量角小于45度优选小于20度特别优选小于10度。优选所述测量方向调节单元具有至少一个对本领域的技术人员来说显得有意义的激励器，但是优选机电的激励器和/或微机械的激励器。所述激励器有利地使所述激光器运动、使所述激光测量装置的镜头运动尤其使微镜、光学的传感器和/或所述光学的传感器的镜头运动。尤其所述激励器使所述激光器尤其所述图像采集机构和所述微镜有利地相对于所述仪器壳体运动。优选所述测量方向调节单元设置用于使所述测量方向围绕着一根轴线回转。作为替代方案，测量方向调节单元可以设置用于使该测量方向调节单元围绕着两根优选彼此垂直地定向的轴线回转。“仪器壳体”尤其应该是指一个单元，该单元以机械的方式将多个布置在所述仪器壳体的内室中的标准组件连接起来。优选操作者在测量过程中抓住所述仪器壳体。“改变测量方向”这种说法尤其应该是指所述测量方向调节单元改变相对于所述仪器壳体的方向，所述激光测量装置沿该方向发射出激光束。此外提出，所述计算单元设置用于从所述图像采集机构的输出特征参量中确定至少一种相对于测量目标的定向变化，由此可以有利地对比如通过操作者的抖动引起的仪器壳体的运动进行补偿。此外，可以对通过定向变化引起的错误测量进行诊断并且/或者记录下来。“定向变化确定”尤其应该是指，所述计算单元至少检测到至少所述图像采集机构和/或优选所述仪器壳体的相对于测量目标的旋转。优选所述计算单元设置用于确定至少所述图像采集机构的相对于测量目标的运动。优选所述计算单元通过两张已经由所述图像采集机构拍摄的图像的比较来确定所述定向变化。优选所述计算单元尤其通过至少一种对本领域的技术人员来说显得有意义的兴趣算子(Interest-Operator)并且/或者通过用于确定图像特征的移动的方法比如相关法而具有基于图像的特征探测功能。此外提出，所述计算单元设置用于从所述图像采集机构的输出特征参量中确定测量方向，沿该测量方向布置了所述测量目标的结构元素，由此可以有利地确定当前的测量方向与所述相对于结构元素的测量方向之间的角度。“结构元素”尤其应该是指测量目标的区域，该区域能够用所述图像采集机构与所述测量目标的其它区域区分开来。比如所述结构元素可以构造为孔、槽、边缘、棱角、颜色变化和/或其它的对本领域的技术人员来说显得有意义的结构元素。优选操作者将所述结构元素用尤其在可见的频率范围内看不见的着色剂涂到所述测量目标上。此外提出，所述计算单元设置用于使测量方向对准所述测量目标的结构元素，由此操作者可以舒适地实施相对于所述结构元素的距离的特别精确的测量。“对准测量目标的结构元素”这种说法尤其应该是指，所述计算单元使所述激光测量装置的测量方向对准所述结构元素的点。优选所述计算单元使测量方向对准显著的点，比如对准棱角、对准中心并且/或者对准所述结构元素的能够由操作者选择的点。此外提出，所述计算单元设置用于在仪器运动时使测量方向保持对准所述测量目标的结构元素，由此比如可以对操作者的抖动进行补偿。优选所述计算单元使测量方向对准所述测量目标的结构元素，至少直至操作者开始测量，直至所述结构元素离开所述图像采集机构的视角并且/或者直至操作者通过操作者输入来中断测量过程。“仪器运动”应该是指，所述手持式距离测量仪的相对于所述测量目标的运动。“保持对准所述结构元素”这种说法尤其应该是指，在操作者使所述手持式距离测量仪运动的过程中所述计算单元使测量方向对准所述结构元素的相同的点。在本发明的一种有利的设计方案中提出，所述计算单元设置用于从所述图像采集机构的输出特征参量中求取测量方向，由此可以在设计上容易地放弃其它的传感器。“从所述输出特征参量中求取”这种说法尤其应该是指，所述计算单元以数字方式对由所述图像采集机构拍摄的图像进行分析并且从所述图像中确定所述测量方向。尤其所述图像采集机构检测所述激光束的在测量目标上的反射。优选所述计算单元计算相应的角度，在所述测量点上反射的光线以该相应的角度入射到所述图像采集机构上。所述计算单元有利地从所述角度和由所述激光测量装置确定的距离中确定所述激光测量装置的当前的测量方向。所述计算单元特别有利地如此调整所述测量方向，使得所述测量方向对准所述测量目标。作为替代方案，所述计算单元可以以其它对于本领域的技术人员来说显得有意义的方式来确定所述测量方向。在一种有利的设计方案中，所述计算单元输出测量方向控制参量，所述激光测量装置根据所述测量方向控制参量来调节所述测量方向。此外提出，所述手持式距离测量仪具有显示单元，该显示单元在至少一种运行状态中向操作者至少显示所述图像采集机构的输出特征参量，由此操作者可以特别有利地求取并且检查测量方向。“显示单元”尤其应该是指，对本领域的技术人员来说显得有意义的显示器，但是有利地是IXD (液晶显示屏)显示器并且/或者特别有利地是OLED (有机发光二极管)显示器。优选所述显示单元设置用于优选用彩色来显示至少一张图像。“显示所述图像采集机构的输出特征参量”这种说法尤其应该是指，所述显示单元在一种运行状态中尤其实时显示此前由所述图像采集机构拍摄的图像。此外提出，所述手持式距离测量仪包括输入单元，通过该输入单元在至少一种运行状态中能够由操作者来选择所述测量目标的结构元素，由此操作者可以在设计上容易地选择他要测量的结构元素。“输入单元”尤其应该是指一种单元，该单元设置用于记录操作者输入情况。优选所述输入单元提供取决于操作者输入的特征参量，所述计算单元特别优选对所述特征参量进行分析。优选所述输入单元具有对于本领域的技术人员来说显得有意义的输入机构，但是特别有利地具有接触敏感的显示盖板(触摸屏)。“能够由操作者选择”这种说法尤其应该是指，所述计算单元设置用于将测量目标的结构元素分配给至少一种操作者输入。优选所述计算单元根据所述操作者输入使测量方向对准通过所述操作者输入来选择的结构元素。


其它的优点从以下

中获得。在附图中示出了本发明的一种实施例。附图、说明书和权利要求以组合的形式包含了大量的特征。本领域的技术人员也会有利地单个地研究所述特征并且将其归纳为其它有意义的组合。
具体实施例方式图1示出了手持式距离测量仪10，该手持式距离测量仪具有计算单元12、图像采集机构14、激光测量装置16、显示单元30、第一输入单元32、第二输入单元34和仪器壳体36。所述仪器壳体36包围着一个内室，在该内室中至少部分地布置了所述计算单元12、图像采集机构14、激光测量装置16以及显示单元30。所述仪器壳体36至少将所述计算单元12、图像采集机构14、激光测量装置16和显示单元30至少部分地相对于彼此加以固定。在测量过程中，操作者抓住所述仪器壳体36并且使所述仪器壳体36的一侧对准测量目标22，在所述仪器壳体36的这一侧上布置了所述激光测量装置16。所述计算单元12构造为数字的信号处理器。作为替代方案，计算单元可以构造为其它的对本领域的技术人员来说显得有意义的微处理器。所述图像采集机构14具有这里未详细示出的镜头和图像传感器。所述图像传感器构造为CCD传感器。所述镜头构造为远距照相镜头。优选所述图像采集机构14具有最大的视角38，该最大的视角尤其稍许大于所述激光测量装置16的最大的测量角40。所述图像采集机构14在运行时输出电气的输出特征参量，该电气的输出特征参量将由所述图像采集机构14拍摄的图像传输给所述计算单元12。所述激光测量装置16具有测量方向调节单元26、激光器42以及光学的传感器44。所述激光器42沿测量方向24发射出对本领域的技术人员来说显得有意义的经过调制的激光束。所述测量目标22在测量点20上将所述激光束的光线的一部分朝所述光学的传感器44的方向反射。此外，所述测量目标22将所述激光束的光线的一部分朝所述图像采集机构14的方向反射。所述光学的传感器44接收所述激光束的光线的所反射的部分并且将其转换为所述光学的传感器44的电气的输出特征参量。所述手持式距离测量仪10的这里未详细示出的模数转换器用数字显示所述光学的传感器44的输出特征参量。所述计算单元12在测量过程中求得所述测量点20的沿测量方向24离开所述仪器壳体36的距离18。所述测量方向调节单元26包括这里未详细示出的微镜，该微镜设置用于改变测量方向24。为此所述微镜布置在所述激光束的光路中。所述微镜以压电的方式来驱动。所述测量方向调节单元26设置用于使所述测量方向24围绕着两根轴线回转。所述计算单元12在运行时根据所述图像采集机构14的输出特征参量来控制所述测量方向调节单元26。为此所述计算单元12从所述图像采集机构14的输出特征参量中确定测量方向24，沿该测量方向24布置了所述测量目标22的结构元素28。所述计算单元12借助于图像相关性和/或其它对本领域的技术人员来说显得有意义的计算方法来求得在图像中存在的结构元素28。随后所述计算单元12借助于测量方向调节单元26使所述激光束并且由此使所述测量方向24对准所述测量目标22的结构元素28之一。所示出的结构元素28构造为边缘。此夕卜，所述计算单元12借助于三角函数来确定垂直于所述仪器壳体36的一侧的距离46以及至少平行于所述仪器壳体36的这一侧的距离48，其中在所述仪器壳体36的这一侧上布置了所述激光测量装置16。优选所述计算单元12确定所述距离48的相对于仪器壳体36和/或相对于重力的水平的及垂直的份额。此外，所述计算单元12设置用于从所述图像采集机构14的输出特征参量中确定至少一种相对于测量目标22的定向变化。为此，所述计算单元12具有定向变化识别功能，该定向变化识别功能通过所述图像采集机构14的多张图像来跟踪特征及结构元素28。所述定向变化识别功能包括一种用于进行图像处理的方法，所述图像处理则用于借助于兴趣算子(Interest-Operator)和相关法来跟踪显著的特征这里是结构元素28。所述计算单元12对定向变化进行补偿并且在仪器运动时使测量方向24保持对准所述测量目标22的结构元素28。此外，所述计算单元12在运行中从所述图像采集机构14的输出特征参量中求得所述测量方向24。为此所述计算单元12在由所述图像采集机构14拍摄的图像中识别测量点20，所述测量目标22在该测量点上反射所述激光束的一部分。所述计算单元12借助于所述测量方向调节单元26来调整测量方向24。所述显示单元30在运行时作为图像向操作者显示所述图像采集机构14的输出特征参量。在此所述计算单元12对所识别的结构元素28进行标记。所述第一输入单元32构造为触摸屏。所述第二输入单元34具有多个按键。通过所述输入单元32、34，操作者在一种运行状态中选择所述测量目标22的由所述计算单元12识别的结构元素28。随后，所述计算单元12使所述测量方向24对准这个结构元素28。如果操作者没有选择结构元素28，那么所述计算单元12就选择所述测量目标22的所识别的布置在测量点20的附近的结构元素28。
权利要求
1.手持式距离测量仪，至少具有计算单元(12)、图像采集机构(14)和激光测量装置(16)，所述激光测量装置在测量过程中检测测量目标(22)上的测量点(20)的沿测量方向(24)的距离(18)，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于至少根据所述图像采集机构(14)的输出特征参量来至少控制所述测量方向(24)。
2.按权利要求1所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述激光测量装置(16)具有至少一个测量方向调节单元(26)，该测量方向调节单元在至少一种运行状态中改变所述测量方向(24)。
3.按权利要求1或2所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于从所述图像采集机构(14)的输出特征参量中确定至少一种相对于测量目标(22)的定向变化。
4.按前述权利要求中任一项所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于从所述图像采集机构(14)的输出特征参量中确定测量方向(24)，沿该测量方向布置了所述测量目标(22)的结构元素(28)。
5.按权利要求4所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于使所述测量方向(24)对准所述测量目标(22)的结构元素(28)。
6.至少按权利要求4所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于在仪器运动时使所述测量方向(24 )保持对准所述测量目标(22 )的结构元素(28 )。
7.按前述权利要求中任一项所述的手持式距离测量仪，其特征在于，所述计算单元(12)设置用于从所述图像采集机构(14)的输出特征参量中求取所述测量方向(24)。
8.按前述权利要求中任一项所述的手持式距离测量仪，其特征在于显示单元(30)，该显示单元在至少一种运行状态中向操作者至少显示所述图像采集机构(14)的输出特征参量。
9.按前述权利要求中任一项所述的手持式距离测量仪，其特征在于输入单元(32)，通过该输入单元在至少一种运行状态中能够由操作者来选择所述测量目标(22)的结构元素(28)。
10.采用手持式距离测量仪(10)的方法，所述手持式距离测量仪至少具有计算单元(12)、图像采集机构(14)和激光测量装置(16)，所述激光测量装置在测量过程中检测测量目标(22)上的测量点(20)的沿测量方向(24)的距离(18)，其中所述计算单元(12)根据所述图像采集机构(14)的输出特征参量来至少控制所述测量方向(24)。
全文摘要
本发明涉及一种手持式距离测量仪，该手持式距离测量仪至少具有计算单元(12)、图像采集机构(14)和激光测量装置(16)，所述激光测量装置在测量过程中检测测量目标(22)上的测量点(20)的沿测量方向(24)的距离(18)。在此提出，所述计算单元(12)设置用于至少根据所述图像采集机构(14)的输出特征参量来至少控制所述测量方向(24)。
文档编号G01S17/08GK103163528SQ20121053400
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月12日 优先权日2011年12月13日
发明者S.阿伯拉罕, M.罗兰, A.普费伊尔 申请人:罗伯特·博世有限公司