CN104508425B - 具有角度确定单元的手持式距离测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及手持式距离测量装置(1)，包括壳体(4)；用于测量在空间中沿着发射方向(9)到空间点(10、11)的距离(13、14)的距离测量单元，具体地激光测距器(20)；评估组件(25)；尺寸稳定的基准支撑件(3)；以及用于确定壳体(4)与基准支撑件(3)之间的旋转角度(α、β)的角度确定单元(33)，其中壳体(4)和基准支撑件(3)以以下方式设计并且彼此协调，即基准支撑件(3)能够具有被动位置，其中基准支撑件被***到壳体(4)的凹槽(28)中，或诸如靠着壳体(4)放平固定；基准支撑件(3)能够具有基准位置，其中基准支撑件在基准支撑件的第一端，通过诸如绕至少一个垂直轴线(19)可旋转的接合件连接到壳体(4)上，并且在基准支撑件的第二端处，固定到基准物体(2)的基准点上；以及当将基准支撑件(3)固定在基准点上时，以全自动的方式确定壳体(4)相对于空间，具体地相对于基准点的位置。本发明进一步涉及一种通过手持式距离测量装置(1)确定在空间中的几何数据的方法，以及用于实施该方法的计算机程序产品。

Description

具有角度确定单元的手持式距离测量装置
技术领域
本发明涉及一种手持式距离测量装置，该手持式距离测量装置包括距离测量单元和用于确定相对于基准坐标系的空间角度的角度确定单元，借助于该手持式距离测量装置可确定和显示空间点的三维坐标。
为此，根据本发明的手持式距离测量装置包括基准支撑件，该基准支撑件具体地能够折叠并且借助于基准支撑件，能够确定距离测量装置相对于关于基准坐标系静止的外部基准物体的对准关系的角度和变化。距离测量装置相对于基准物体的空间对准，具体地能够被角度测量装置记录。此外，可以设置倾斜传感器，其用于确定关于地球引力场向量的对准。
背景技术
用于测量距离的方法和***可用在多个应用领域中。这样的示例包括在大地测量应用领域中的非常精确的测量，并且还包括在建筑安装领域中或工业过程控制的测量问题。
为了这些目的，利用静止的、移动的或手持式距离测量装置，执行到选择的测量点的光学距离测量。这里，通常发射激光束并且在经目标物体反射后，接收返回的激光束并进行评估。这里，可利用各种用于确定距离的测量原理，例如相位测量或飞行时间测量。
尤其在建筑安装或工程验收领域，利用能够手持的便携式装置并且应用该装置进行关于结构的测量，并且然后执行到表面的距离测量。适于该应用的一般手持式距离测量装置在例如EP 0 738 899和EP 0 701 702中描述。
由于对于大多数应用有利的是在待测表面上的测量点是可见的，因此通常利用红光激光器作为距离测量的辐射源。使用现有技术的测距器，从而能够获得低至毫米级的精度，同时非常便于操作。使用当前可用的手持式距离测量装置，利用视线连接(Sichtverbindung)可以执行从一点到的另一点的距离测量。如果目标被覆盖，则还可使用倾斜传感器以建立水平质量(Horizontalmasse)。
用于确定两点之间距离的一种选择在于如果点之间没有视线连接则也可以应用的借助于三角法的计算。这已经从基于地面的测绘装置充分已知，例如从经纬仪或全站仪中充分已知。
为了通过三角几何法建立两个空间点B和C之间的距离，需要知道这两个点与第三点A的距离，以及在点B和C的方向上的边b和c之间在点A处成的角度α。之后，可以利用余弦定律计算a的长度：
虽然来自现有技术的传统手持式距离测量装置能够准确地测量到空间点B和C的距离b和c，但普遍缺少精确且可靠地确定角度α的功能。当前可用的加速度传感器不能提供足够用于距离计算的可靠的α值，并且罗盘仪易出错，尤其在建筑的内部房间；在最好情况下，借助倾斜传感器能够以足够高的精度和可靠性建立与垂直方向的角度。
现有技术已经描述了具有激光测距器的手持式距离测量装置的各种解决方案，借助于该测量装置，可以同时瞄准两个点，其中能够确定在两个激光器的发射方向之间的角度。
两个文件DE 10 2007 043 496 A1和JP 2008 116 249 A分别公开了包括两个激光测距器的手持式距离测量装置，一个激光测距器相对于另一个可旋转，其中两个激光测距器之间的角度是可以确定的。
相比之下，DE 102 14 742 A1描述了具有两个手持式距离测量装置的解决方案，两个手持式距离测量装置以旋转方式彼此连接，其中两个距离测量装置之间的机械连接包括用于记录角度的装置。
由于分别需要两个激光测量模块或甚至两个完整的距离测量装置用于测量，因此所有这些解决方案的缺点尤其在于材料成本的增加。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种手持式距离测量装置，其允许在普通基准坐标系中确定至少两个空间点的三维坐标。
本发明的另一个目的在于提供这样的距离测量装置，具有较少设计成本并且，具体地不需要将距离测量装置紧固到一个单独的角度测量装置。
此外，本发明的特殊目的为提供这样的手持式距离测量装置，其仅配备有一个单独激光测距器。
这些目的中的至少一个由独立权利要求限定的特征的实施来完成。这里，本发明的有利实施方式出现在各个从属权利要求中。
本发明的手持式距离测量装置能够准确记录在基准坐标系中垂直和水平方向上的空间角度，因此，借助于简单的三角几何法计算，可以确定连续测量的两个空间点之间的精确距离。
为此，根据本发明，距离测量装置通过基准支撑件(其优选地能够折叠)附接到相对于基准坐标系(至少在测量处理期间)静止的基准物体，以记录距离测量装置关于基准物体的空间对准关系的变化。举例来说，基准物体可以是桌面、三脚架或地球表面或地面上的部件。
利用其一端，基准支撑件以可旋转的方式，优选为三维可旋转方式，附接到距离测量装置。举例说明，根据本发明的基准支撑件可以由例如塑料或轻金属组成，并且以销钉的形式呈现，其可在向下方向从距离测量装置折叠。
该销钉的下端可具有基座或连接到基座、插座或三脚架的装置。为了改进基准支撑件在光滑表面，例如在桌面上的固定，下侧面可选地被涂胶或配备吸杯。
另选地，基准支撑件还可被设计成以可伸缩的方式拉出或旋入或***到距离测量装置的插口装置内。
为了进行测量，基准支撑件也可以不被放置在表面上，而是在测量处理期间由用户用一只手拿着，而另一只手对准距离测量装置，假定拿着基准支撑件的手在测量之间没有移动。但是，这种情况下测量精确性可能由于固有的身体动作(例如发抖或由呼吸引起的胸腔上升和下降)而受到不利影响。
根据本发明的手持式距离测量装置包括借助于可见激光束，至少通过测量距离测量装置与待测物体之间的距离来记录在空间中的点的功能。例如通过角度传感器和/或倾斜传感器，在距离测量装置中确定三维空间中要被记录的点的位置。
根据本发明的手持式距离测量装置包括距离测量模块，该距离测量模块用于测量到位于表面上的空间点的距离。距离测量模块优选为激光测距器，其在待测点方向上发射激光束，具体地是可见激光束。为此，距离测量模块包括光学单元，例如嵌入到距离测量装置的壳体中。为了到表面的距离的光学测量，装置对表面发射由光学单元调制的、以辐射束形式的光传输光线。在表面上反射的一些传输光线被光学单元收集并且以电子方式评估以确定距离。
根据本发明的手持式距离测量装置还优选包括倾斜传感器，该倾斜传感器用于记录装置的至少一个纵向倾斜。借助于倾斜传感器，能够以全自动的方式建立手持式距离测量装置关于基准坐标系在空间中的位置的确定。因此可完全自动地补偿距离测量装置的所有位置误差。
通过集成用于测量角度的附加组件(角度确定单元)，根据本发明的距离测量装置除了测量距离之外，还能够测量水平和垂直的空间角度，激光测距器或距离测量装置横向轴线的横向倾斜，激光测距器的纵向倾斜以及横向轴线的纵向倾斜。借助于这些测量值，评估单元可建立正确的三维坐标，尤其能够用于计算空间点之间的水平距离和倾斜距离。
根据本发明，角度确定单元的这些适于确定角度的额外组件或包括倾斜传感器和旋转编码器，具体地实现成记录水平角度，或包括两个旋转编码器，其中一个旋转编码器记录垂直角度并且另一个旋转编码器记录水平角度。可选地，可以额外地具有在横向轴线上的两轴倾斜传感器、罗盘和/或陀螺仪。
***的第一对准关系可以可选地基于罗盘或GPS传感器执行。为了根据本发明的角度测量，可利用基于增量和绝对原理运行的旋转编码器，即增量编码器或绝对旋转编码器。
在优选实施方式中，根据本发明的手持式距离测量装置包括至少一个旋转编码器。一个或多个旋转编码器布置在集成式机械***的角度确定单元中。
具体地，角度确定单元被布置成使得至少一个旋转编码器设置在基准支撑件上，或优选地设置在距离测量装置内部针对基准支撑件的连接件处，该至少一个旋转编码器能够记录距离测量装置壳体关于基准支撑件的相对对准关系和/或记录距离测量装置两个对准关系之间的空间角度(至少在水平面上，但是优选还可在垂直方向上)。另选地，还可以由倾斜传感器建立垂直对准关系。该倾斜传感器可连接到水平旋转轴，以确定距离测量装置每个位置的绝对高度基准。集成的倾斜传感器使得距离测量装置能够显示以绝对值而言的高度和坐标。
距离测量装置的基准支撑件可以优选地包括用于记录和补偿测量误差的传感器。基准支撑件或整个距离测量装置可具有晃动，具体地当基准支撑件在基准物体的基准点上被用户手持的情况下。测量处理期间或两个或多个测量处理之间的晃动可以导致测量误差。因此，距离测量装置可以优选地包括位于基准支撑件或壳体的连接处的、例如在角度确定单元中的、倾斜传感器，该倾斜传感器能够确定基准支撑件的空间对准关系。然后，支撑件的对准关系或对准关系的变化能够用于动态地确定距离测量装置相对于基准点的位置，并且在计算空间坐标时被考虑在内。
根据本发明的手持式距离测量装置能够在不直接获取基准点的情况下测量两点之间的距离。因此，距离测量装置能够表示可由激光光斑瞄准的任意两点之间的跨越程度。
该手持式距离测量装置能够标记出相对于第一测量点的预定坐标并且用信号通知给用户。同样地，能够显示出任意点的垂直位置。
可以自动计算在空间中由至少三个测量点限定的几何形状的面积。该几何形状能够自动拟合成所记录的测量图像，并且因此能够建立尺寸。使用所记录的测量图像，可将测量点移动到期望位置。在处理中自动地外推出测量坐标。
在进一步的实施方式中，根据本发明的距离测量装置包括例如手柄的形式的瞄准辅助装置，或包括用于容纳该瞄准辅助装置的装置。通过该瞄准辅助装置，使得对测量点的精确瞄准变得更简单，该瞄准辅助装置例如能够折叠或拉出或旋入或以任何其它方式连接在与激光测距器相对的距离测量装置的一端。
在另选实施方式中，根据本发明的距离测量装置实现成例如平板计算机或智能手机的手持式小型计算机的附接模块。这里，可以优选地在附接模块中省去显示器、输入装置和倾斜传感器，因为这些装置通常由当前平板计算机和智能手机提供。同样地，所获得的距离数字值可以被所连接的设备的评估组件存储并且进一步处理。通过无线连接，例如通过蓝牙或WLAN(无线局域网)，或通过标准化的数据接口，例如实现成USB接口，可以在实现成附接模块的距离测量装置和小型计算机之间交换数据。这样的附接模块可实现成保持精确限定尺寸的小型计算机，例如特定类型的智能手机，或实现成具有不同尺寸和/或不同类型的装置。距离测量装置***作，并且结果由连接到附接模块的装置显示。通过该实施方式执行距离测量的软件能够优选地从附接模块传送到小型计算机或以任何其它方式安装，例如通过从因特网上免费或付费下载。
该附接模块可以包括摄像头，该摄像头记录在激光束发射方向的方向上的图像，该图像能够通过所连接的设备的显示器显示给用户。如果所连接的设备包括连接到面向该附接模块一侧的摄像头，则该附接模块可以优选地还包括偏转装置，例如镜子，该偏转装置在激光束发射轴线的方向上偏转摄像头图像。
附图说明
以下根据特定示例性实施方式仅以示例性的方式更详细地解释根据本发明的手持式距离测量装置和根据本发明的测量方法，示例性实施方式示意地描述在附图中，并且还论述了本发明的进一步优点。具体地：
图1示出了根据本发明的包括激光测距器的手持式距离测量装置；
图2示出了根据本发明的手持式距离测量装置和基准坐标系的三个旋转轴线；
图3a示出了根据本发明的包括被折入的基准支撑件的手持式距离测量装置；
图3b示出了根据本发明的包括被折叠的基准支撑件的手持式距离测量装置；
图4a示出了根据本发明的手持式距离测量装置和基座的组合；
图4b示出了根据本发明的手持式距离测量装置和三脚架的组合；
图4c示出了根据本发明的包括瞄准辅助件的手持式距离测量装置；
图5a以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量装置的第一示例性实施方式；
图5b以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量装置的第二示例性实施方式；
图5c以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量装置的第三示例性实施方式；
图5d以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量装置的第四示例性实施方式；
图5e以侧视图示出了根据本发明的手持式距离测量装置，具有两种不同的壳体对准关系-与相对于基准支撑件的垂直角度相关；
图6a示出了当测量到第一测量点的距离时，根据本发明的手持式距离测量装置的示例性实施方式；
图6b示出了当测量到第二测量点的距离时，根据本发明的手持式距离测量装置的示例性实施方式；
图7示出了测量两个远离的空间点之间的距离的流程图；
图8示出了测量两个远离的空间点之间的距离的图；
图9a-图9e示出了根据本发明的手持式距离测量装置的各种应用实施方式；以及
图10以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量作为用于智能手机的附接模块的实施方式。
具体实施方式
图1以外部图示出了用于测量距离的一般手持式距离测量装置1。该装置包括壳体，其中布置有必要电子元件。这里，壳体被设计成使得距离测量装置1可以被手持并且还能够以规定方式放置或紧固到待测点上。为此，可以将能够折叠或卡住的邻接缘或止动元件附接到壳体上，如在例如WO 02/50564中描述的。距离测量装置1包括在其前侧的激光测距器20，该激光测距器20包括在壳体上具有光学开口的激光发射单元21和激光接收单元22。显示器形式的显示装置23和键盘形式的输入装置24设置在装置的上侧。此外，可以设置摄像头-这里未示出-用于记录在发射方向上的图像。
根据本发明，激光发射单元21将激光束7发射到墙壁上的测量点10。该墙壁具有自然粗糙表面，从该表面以漫反射的方式反射光辐射。漫反射的一些反射光线7’被激光接收单元22收集、检测并且转换成电信号。该信号由电子电路以其已知的方式评估，以确定距离13的数字值。举例说明，可以使用相位或飞行时间测量结果来建立该距离。这里，还要考虑激光接收单元22和测量挡块(messanschlag)之间的距离程度。通过评估建立的距离13的数字测量值-在此情况下例如为3.032米-在显示器23上提供给用户。
图2示出了根据本发明的手持式距离测量装置1，其在发射方向9上将激光束7发射到测量点10。还示出了与发射方向9正交延伸的旋转轴线：横向轴线18和垂直轴线19。
图3a和图3b从斜下方示出了根据本发明的包括激光发射单元21和激光接收单元22在内的手持式距离测量装置1的实施方式的图。具有能够被折叠的销钉的形式的基准支撑件3集成到距离测量装置1壳体4的切口28中。在图3a中，基准支撑件3被折入，并且使得其终止在与壳体4齐平的表面。在图3b中，基准支撑件3被折叠并且呈现出相对于壳体4的近似直角。在该位置，基准支撑件3可以绕距离测量装置1在三维空间中旋转、转动和倾斜。基准支撑件3的下端可设置在基准物体2的点(基准点)上或固定在为此提供的插口(例如基座8或三角架的插口)中。
图4a和图4b示出了距离测量装置1如何借助基准支撑件3而连接到基准物体2，该基准物体2相对于基准坐标系是静止的-至少在一个或多个测量时间段内。
在图4a中，距离测量装置1的基准支撑件3连接到基座8上，该基座8确保了稳固立在基准物体2(例如桌面)的表面上。之后，不再需要持续地手持距离测量装置1和基准支撑件3，并且增加了测量精度。
在图4b中，基准物体2为三角架。距离测量装置1的基准支撑件3直接连接到三角架上。借助于特别是旋入或***连接，将基准支撑件3连接到基座8或基准物体2上。
图5a以纵向截面图示出了根据本发明的手持式距离测量装置1的第一优选实施方式。基准支撑件3借助于铰链29折叠到基准位置并且连接到立于基准物体2表面的基准点上的基座8。距离测量装置1包括激光测距器20，该激光测距器20在发射方向9上发出激光束7。此外，示出了位于壳体4中的显示器23、输入装置24和用于基准支撑件3的切口28。角度确定单元33、评估组件25和惯性传感器26作为内部组件示出。能够检测在两个空间对准关系之间的距离测量装置1相对于基准支撑件3的水平和垂直角度的两个旋转编码器5H、5V以及相关的传感器6H、6V提供作为在基准支撑件3与距离测量装置1主体的连接部上的角度确定单元33的组件，该连接部可绕旋转点12在三维空间中旋转。发射方向9的轴线延伸穿过旋转点12，旋转点12位于距离测量装置1的同样已知的整体长度30的从其前端起的部分距离31处。此外，距离测量装置1包括能量源(未示出)，更具体地，电池或可充电电池，以距离测量装置1的电力操作组件提供电能。
通过装置的评估组件25，所获得的距离数字值-如目前在光学测量距离的情况下常规的-可被存储、进一步处理或发送和在显示器24上显示给用户。
在图5b中，基准支撑件3可绕旋转点12被折叠到切口28中，并且因此不需要额外的铰链。
图5c和图5d示出了根据本发明的手持式距离测量装置1的两种另选实施方式。在图5c中，基准支撑件3设计成是可拆卸的并且通过连接元件34连接到角度确定单元33，更具体地通过旋入或***连接。在其后端，壳体4具有开口，通过该开口，基准支撑件3可以在使用后被放入到切口28中。图5d示出了根据本发明的手持式距离测量装置1的另一另选实施方式。在此情况下，角度确定单元33附接到装置的向后区域。基准支撑件3可以***或旋入到连接单元34中，所述基准支撑件在被去除的状态下与距离测量装置1的其余部分分开保存，或可附接到壳体4外侧的可选地设置的保持件(这里未示出)。
图5e示出了根据本发明的距离测量装置1的侧视图。虚线描绘了具有第一发射方向9的壳体第一对准关系；实线描绘了具有第二发射方向9’的第二对准关系。当壳体的对准关系发生变化时，基准支撑件3的对准关系保持不变，并且因此两个对准关系之间的角度-这里描绘的，垂直倾斜角度β-可由距离测量装置1的角度确定单元记录。
为了能够防止由于在测量处理期间或在两个或多个测量处理之间，基准支撑件对准发生的无意改变而造成的测量误差，优选地在基准支撑件3上或基准支撑件3内设置倾斜传感器(未示出)，所述倾斜传感器被设计成可检测基准支撑件3的当前对准关系，更具体地是以动态连续的方式。因此，可以动态确定距离测量装置1关于基准点的相对位置。对准关系的改变可在测量期间或在测量之间发生，例如由于用户手的晃动或抖动，该对准关系的改变因此被记录并且可被计入包括在对角度和距离的计算中。
如果在基准支撑件3和基准物体2之间建立了稳固连接，像例如当利用图4a和图4b中示出的基座8或三脚架时，由于不会发生基准支撑件3相对对准关系的改变，则可以在基准支撑件3中省去倾斜传感器。
图6a和图6b示出了例如如果障碍物27阻碍了从点10到点11的直接测量，可以如何使用根据本发明的距离测量装置1建立两个距离测量点之间的距离12的方法。
图6a示出了测量到第一测量点10的距离时，根据本发明的手持式距离测量装置1的示例性实施方式。为此，距离测量装置1在基准点处经由基准支撑件3连接到基准物体2(这里作为桌子示出)，基准物体2相对于基准坐标系静止(至少对于测量序列期间)并且所述距离测量装置在第一测量点10的方向上发射激光束7。
图6b示出了测量到第二测量点11的距离时，根据本发明的手持式距离测量装置1。这里，基准支撑件3在基准物体2的基准点处的位置相对于第一测量保持不变；仅壳体4重新绕旋转点12对准。然后，角度测量装置建立在第一发射方向9和第二发射方向9’之间的(水平和/或垂直)角度α。评估组件25利用所建立的角度和测量的旋转点12与测量点10、11之间的距离13、14，来计算测量点10、11之间的距离15。
图7示出了描述图6a和图6b中所示测量方法的各个步骤的流程图，这些步骤在方法启动后执行。为了启动该方法，用户通过输入装置24选择适当的方法并且将基准支撑件3固定在基准物体2上的基准点处。然后，用户通过将距离测量装置1的激光束7瞄准第一测量点10，并且通过输入装置24启动测量处理。评估单元建立并且存储由激光测距器20、角度传感器6H、6V和倾斜传感器建立的距离值和对准关系值。用户旋转距离测量装置1的壳体4(而不松开基准支撑件3在基准点上的固定)并且瞄准第二测量点11。通过触发测量处理，评估组件25建立和存储进一步的距离和对准关系。根据针对壳体4的对准关系的值，评估组件25初始地计算出角度α。该角度和测量的距离用于两个测量点之间距离的计算。结果在显示器上显示给用户。
图8示出了根据本发明方法的三角几何基础。借助于从任意空间点12到路径15的端点10、11的已知距离13、14和从空间点12到端点10、11方向之间的角度α，可计算出路径15的长度。为此，可以具体地利用余弦定律。
图9a到图9e示出了示例性测量方法，该测量方法可使用根据本发明的手持式距离测量装置1来执行。
图9a示出了用于从远距离处确定跨越程度(即，两点之间的距离)的方法。为此，第一测量点10首先被瞄准并测量。之后，旋转距离测量装置1，以瞄准第二测量点11，旨在建立从第一测量点10到第二测量点11的距离15。这里具体地连续的测量模式(“跟踪模式”)是可能的，其中针对每个被瞄准的点，到第一测量点11的距离15都显示在显示器上。
图9b和图9c示出了容易地确定测量点到由第一测量点10限定的水平面17的垂直距离的方法。为此，启动该应用后，测量基准高度(例如，墙壁上的点)。随后，基准高度被转移到任意点。为此，距离测量装置1例如被对准到不同墙壁上的点处，并且触发测量。之后显示器示出了激光光斑相对于由基准高度限定的水平面17的相对高度。借助于距离测量装置1的提升而言的定向变化和重新测量，能够例如标记在相同高度处或期望的不同高度处的第二测量点。这里，连续的测量模式(“跟踪模式”)是可能的，其中，自动地显示到达的基准高度或用户设定的不同高度，或连续显示当前测量点到该高度的距离。
图9d和图9e示出了可由本发明的手持式距离测量装置执行的另一种方法。借助于所示出的方法，可以确定测量点到由两个第一测量点10、11限定的直线的正交距离。为此，用户首先瞄准测量点10，并且测量其距离以及距离测量装置1的当前对准关系。随后，用户对第二测量点11重复此步骤。因此，限定了经过两个测量点10、11的直线。所有的测量被视为在水平上的投影。用户现在瞄准第三测量点；显示器描绘了该点与该直线的距离。用户现在可以移动激光光斑，直到找到期望距离为止。具体地，该功能能够确定该直线的平行线16。
图10示出了根据本发明的手持式距离测量装置的另一个实施方式。在该实施方式中，该装置被设计成附接模块1a，其实现成机械连接到手持式小型计算机，例如所谓的智能手机或平板计算机。这里，示出了智能手机100，其连接到手持式附接模块1a，其中附接模块1a和智能手机100之间的数据交换可以借助于标准化的数据接口110，例如实现成USB接口。附接模块1a既没有显示器也没有输入装置；因为这些物体由智能手机100提供的显示器123和输入装置124替代。附接模块1a中的倾斜传感器可以省去，因为示出的智能手机100包括倾斜传感器126。附接模块1a包括在发射方向9上发射激光束7的激光测距器20以及在旋转点12处的角度确定单元33。发射方向9的轴线优选地延伸穿过旋转点12。
可以理解的是，这些示出的附图仅示意性地说明了可能的示例性实施方式。各种方法可同样地与彼此结合并且与现有技术的方法和装置结合。

Claims (24)

1.一种手持式距离测量装置(1)，该手持式距离测量装置包括
●壳体(4) ,
●距离测量单元，该距离测量单元用于测量在空间中沿着发射方向(9)到空间点(10，11)的距离(13，14)，
●评估组件(25)，
●尺寸稳定的基准支撑件(3)
以及
●角度确定单元(33)，该角度确定单元(33)用于确定所述壳体(4)与所述基准支撑件(3)之间的旋转角度(α、β)，
其特征在于：
所述壳体(4)和所述基准支撑件(3)按照以下方式彼此协调和适应
●所述基准支撑件(3)能够具有被动位置，在此位置基准支撑件(3)被***到壳体(4)的切口(28)中，或靠着壳体(4)放平附接，所述基准支撑件(3)和所述切口(28)被设计成，通过绕铰链接合件(29)的折叠动作，所述基准支撑件(3)能够从所述被动位置成为基准位置以及回到所述被动位置，
●所述基准支撑件(3)能够具有所述基准位置，在此基准位置所述基准支撑件(3)利用第一端按照能够绕旋转点(12)、至少绕至少一个垂直轴线(19)以及与所述发射方向(9)和所述垂直轴线(19)正交的横向轴线(18)旋转的方式，通过所述铰链接合件连接到所述壳体(4)，并且利用第二端固定到基准物体(2)的基准点上，以及
●当将所述基准支撑件(3)固定在所述基准点上时，能够以全自动的方式确定壳体(4)相对于空间的位置。
2.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述距离测量单元为激光测距器(20)。
3.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述壳体(4)和所述基准支撑件(3)按照以下方式彼此协调和适应
●当将所述基准支撑件(3)固定在所述基准点上时，能够以全自动的方式确定壳体(4)相对于所述基准点的位置。
4.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述角度确定单元(33)包括至少一个旋转编码器(5H)，该至少一个旋转编码器(5H)被构造成记录所述壳体(4)与所述基准支撑件(3)之间、绕所述垂直轴线(19)的至少一个水平旋转角度(α)。
5.根据权利要求4所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述角度确定单元(33)包括至少两个旋转编码器(5H、5V)，该至少两个旋转编码器(5H、5V)被构造成记录在所述壳体(4)与所述基准支撑件(3)之间、绕所述垂直轴线(19)的至少一个水平旋转角度(α)，以及绕横向轴线(18)的垂直倾斜角度(β)。
6.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述距离测量装置(1)还包括：
至少一个倾斜传感器(26)，该至少一个倾斜传感器(26)被构造成建立所述距离测量装置(1)在空间中的对准关系。
7.根据权利要求6所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述至少一个倾斜传感器(26)被构造成
●建立所述基准支撑件(3)在空间中的对准关系和/或
●记录所述壳体(4)绕旋转点(12)的至少一个垂直倾斜角度(β)。
8.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述评估组件(25)被构造成
●导出并提供所测量的距离(13、14)，
●导出并提供所测量的角度(α、β)，
●计算并提供两个被测量空间点(10，11)之间的距离(15)，和/或
●计算并提供在三维本地坐标系中的位置。
9.根据权利要求8所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述评估组件(25)被构造成
●计算并提供两个被测量空间点(10，11)之间的倾斜距离和/或高度差。
10.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
●所述基准支撑件(3)和所述壳体(4)由塑料组成。
11.根据权利要求10所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
该铰链接合件(29)位于所述基准支撑件(3)的所述第一端处。
12.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，其特征在于
其被实现成与手持式小型计算机连接的附接模块(1a)，其中，测量数据能够无线地或经由数据接口(110)传送。
13.根据权利要求12所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述手持式小型计算机为智能手机(100)或平板计算机。
14.根据权利要求1所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
●摄像头，该摄像头用于记录在所述发射方向(9)的方向上的图像，
●显示器(23)，该显示器(23)用于显示通过摄像头记录的图像和/或所测量和计算的距离(13,14,15)和角度(α、β)，和/或
●输入装置(24)，该输入装置(24)用于选择功能。
15.根据权利要求14所述的距离测量装置(1)，
其特征在于
所述输入装置(24)为键盘。
16.一种用于权利要求1-15中任一项所述的手持式距离测量装置(1)在空间中建立几何数据的方法，其中，该几何数据包括空间点(10、11)的坐标、两个空间点(10、11)之间的距离(15)和/或角度(α、β)，该方法包括测量序列，该测量序列包括
●测量在第一发射方向(9)上到第一空间点(10)的距离(13)，并且记录所述壳体(4)在所述第一发射方向(9)上相对于空间的第一对准关系，以及
●测量在第二发射方向(9’)上到第二空间点(11)的距离(14)，并且记录所述壳体(4)在第二发射方向(9’)上相对于空间的第二对准关系，
其特征在于
●在所述测量序列期间，所述基准支撑件(3)的所述第二端固定在所述基准物体(2)的所述基准点上，
●通过所述角度确定单元(33)和所述基准支撑件(3)记录所述壳体(4)的第一对准关系和第二对准关系，以及
●为了建立所述几何数据，所测量的距离(13、14)基于以下各项彼此相关
■所记录的壳体(4)的第一对准关系和第二对准关系，以及
■关于所述基准支撑件(3)的所述第二端固定在所述基准点上的知识。
17.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
相对于所述基准点记录所述壳体(4)的所述第一对准关系和所述第二对准关系。
18.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
●在测量到所述空间点(10、11)的距离(13、14)期间，动态连续地建立在空间中所述壳体的对准关系和/或基准支撑件(3)的对准关系，以及
●基于所建立的所述基准支撑件(3)在空间中对准关系的改变，还计算出距离(13、14、15)。
19.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
通过三角测量法计算两个空间点(10、11)之间的距离(15)。
20.根据权利要求19所述的方法，
其特征在于
通过余弦定律并且通过所测量的到所述空间点(10、11)的距离(13、14)和在第一发射方向(9)和第二发射方向(9’)之间的至少一个角度(α、β)计算两个空间点(10、11)之间的所述距离(15)。
21.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
●测量到至少两个空间点(10、11)的距离(13、14)，其中
■在每个距离测量期间，记录所述壳体(4)的垂直对准关系和水平对准关系，以及
■所述基准物体(2)相对于空间点(10、11)的相对位置在测量期间保持不变，以及
●计算所测量的至少两个空间点(10、11)的坐标。
22.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
●基于空间点(10)的坐标限定水平面(17)，和/或
●基于至少两个空间点(10、11)的坐标
■建立两个空间点(10、11)之间的距离(15)，和/或
■建立穿过两个空间点(10、11)的直线的路径。
23.根据权利要求22所述的方法，
其特征在于
●建立第二空间点(11)到所述水平面(17)的距离。
24.根据权利要求22所述的方法，
其特征在于
●建立第三空间点或由第三空间点限定的平行线(16)与所述直线的距离。
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