KR20130058046A - 디바이스용 기울기 센서 및 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동 가능 매체(4)를 수용하는 탱크를 포함하는, 디바이스를 위한 기울기 센서(1)로서, 탱크(3)에 대한 매체의 위치는 기울기에 의존하고, 탱크(3)는 다각형, 특히 삼각형, 또는 타원형, 특히 원형 베이스, 매체(4)의 경계의 적어도 일 부분의 프로젝션들을 발생하기 위한 전자기 방사원, 프로젝션들 중 하나를 각각 검출하고 동일한 것을 신호들로 변환하기 위한 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5c)을 포함하고, 검출기들(5a, 5b, 5c) 각각은 검출 방향을 포함하고 검출기들(5a, 5b, 5c)의 검출 방향들은 서로에 대해 비스듬히 배치되고, 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5c)의 신호들로부터 2개의 축선들에서 기울기를 결정하기 위한 분석 유닛(12)을 더 포함하는 기울기 센서에 있어서, 기울기는 신호들의 결합으로부터 2개의 축선들에 대해 함께 결정되는 것을 특징으로 하는 기울기 센서에 관한 것이다.

Description

디바이스용 기울기 센서 및 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법{Tilt sensor for a device and method for determining the tilt of a device}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 디바이스용 기울기 센서 및 청구항 7의 전제부에 따른 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

기울기 센서들은 아주 다양한 측정 기구들에 채용되고 측정 기구의 방위를 결정하고 또는 디바이스의 필요 위치를 확인하고 또는 필요 위치에 도달하기 위해 측정 기구와 함께 사용된다. 이와 같은 센서들은 특히 건설 산업 및 측지학(geodesy) 분야에 사용된다. 타깃 마크(target mark)의 좌표 결정이 정확하게 실행되고 이 경우에 측량 디바이스의 위치가 고려되도록 하기 위해, 디바이스의 위치 외에 지구 중력장에 대해 그것의 위치를 정확하게 기록할 수 있는 것이 필요하다. 다양한 디자인들의 센서들이 이러한 기울기 결정을 위해 이미 알려져 있다.

US 2002/0014590 A1는 검출기로서 CCD 어레이를 가지는 기울기 센서를 제공한다. 어레이의 센서들은 용기의 벽 상에 위치되고, 용기는 또한 액체로 부분적으로 채워진다. 기울기는 어레이 상의 개개의 CCD 센서들의 신호들을 판독하고 이들을 서로 비교하여 결정된다.

이러한 센서의 문제점은 기울기의 측정이 단지 일 방향에서 행해질 수 있다는 것이다. 수평선에 대한 2개의 축선들에서 절대 기울기를 결정하기 위해, 추가의 측정이 센서의 위치를 변경한 후 행해져야 하고 또는 동일한 디자인의 추가의 제2 센서가 사용되어야 한다.

공개 명세서 DE 41 10 858은 기하학적 모습(figure)이 선형 어레이 위로 기울기-감지 및 비임-편향 센서에 의해 투영되는 2축 경사계에 관한 것이다. 센서는 액체를 포함하고, 디바이스에 대한 액체의 위치는 선형 어레이 상의 모습의 프로젝션의 영향 또는 편향으로 이어진다.

이들 구조의 복잡성으로 인한 문제점들 외에, 이러한 디자인의 경사계들은 2개의 기본 비임들을 위한 비임 경로들의 필요 최소 길이로 인해 제한된 범위로만 소형화 가능하다.

EP 1 511 971은 방사선이 방사원에 의해 방출되고 특히 액체를 포함하는, 유지 요소(holding element)를 통과한 후 카메라 위로 상이 맺히는 광학 경사계(optical inclinometer)를 개시한다. 이러한 배열에서, 경사계의 기울기는 경사계 또는 카메라에 대한 액체 수평선인 위치로부터 추정될 수 있다. 카메라에 의해 매체의 위치를 기록하는 것은 또한 경계층의 다수의 특징들, 특히 형상, 범위(extent) 및 위치의 평가를 허용한다.

이러한 구성의 문제점은 기울기가 길이방향 기울기로서 불리는 일 방향에서만 정확하게 행해질 수 있고, 횡방향 기울기로서 불리는 제2 방향에서의 결정은 경계층의 이미지의 확산(spreading)의 도움을 받아 행해진다. 이러한 이미지 폭의 변화는 횡방향 기울기의 작은 변화에 대한 매우 작은 것으로 판명될 수 있고, 그러므로 제한된 정확도로만 결정되고(resolved) 평가될 수 있다.

본 발명의 목적은 가능한 한 넓은 입체각 측정 범위 및 개선된 정확도를 가지면서, 공간에서 디바이스의 절대 기울기의 정확한 결정을 허용하는 기울기 센서 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기울기 센서의 단순 및 소형 실시예로 인해 측정 디바이스들로 더 양호하게 통합될 수 있는 기울기 센서를 제공하는 것이다.

이들 목적들은 독립 특허 청구항들 1 및 7의 특징적인 특징들을 구현하여 달성된다. 대안 또는 유리한 방식으로 본 발명을 개량한 특징들은 종속 청구항들에서 발견할 수 있다.

본 발명에 따른 기울기 센서는 용기 내의 액체가 조사되어(illuminated) 액체의 경계층의 이미지가 이러한 조사에 의해 2개 이상의 카메라들 상에 발생되는 적어도 하나의 방사원을 포함한다. 이를 위해 방사원은 시각적으로 지각 불가능한 범위의 방사선이 방출되는 방식으로 구성될 수 있지만, 방사원은 광학적으로 지각 가능한 파장 범위의 광을 방출할 수 있다. 현재 존재하는 기울기에 각각 대응하는 이미지가 카메라들 위에 기록될 수 있도록, 액체는 용기의 형상 및 크기의 함수로서, 실질적으로 평탄한 경계(planar boundary), 특히 수평을 형성하면서 용기에 대해 기울기-의존적(tilt-dependent)인 특성을 가진다. 카메라들은 이들이 이들의 관측 방향에 대해 서로 비스듬히 동시에 위치되어 있는 동안 액체의 경계층의 적어도 일부를 각각 기록하는 방식으로 배열된다. 이들은 추가로 기록된 이미지들을 신호들로 변환하도록 의도되고, 이를 위해 예를 들어 CCD 어레이들 또는 면센서들로서 구성될 수 있다. 기울기 센서는 평가 유닛을 포함하고, 이 평가 유닛에서 기울기는 신호들을 서로 결합하고 그로부터 지구 중력장에 대한 센서의 절대 기울기, 즉 2개의 방향들에서의 기울기를 매우 정확하게 결정하여 카메라들의 신호들로부터 결정될 수 있다. 이러한 기울기 결정은 카메라들의 공간 배열로 인해 2개의 방향들에 대해 함께 행해질 수 있다. 그것에 의해, 예를 들어, 디바이스의 위치 및 2개의 상호 수직인 방향들에서의 지구 중력장으로부터의 위치의 편차가 본 발명에 따른 센서에 의해 단지 하나의 측정에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 기울기 센서는 예를 들어 측지 측량(geodetic surveying) 분야에서 채용된다. 지형(landscape)에서의 지점들을 측량하기 위해, 측지 측정 디바이스들, 예를 들어 토탈 스테이션이 사용된다. 만약 측정 지점으로서 이용되는, 타깃 마크의 좌표들이 결정되도록 의도되면, 이후 알려진 위치로부터 시작해서, 이러한 지점까지의 거리 및 동시에 각도가 측정 비임에 의해 결정된다. 상기 지점의 정확한 좌표 결정을 보장할 수 있도록 하기 위해, 지구 중력장에 대한 측정 디바이스의 기울기 각도가 이 경우 각도 결정을 위해 함께 고려되어야 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 기울기 센서는 측량 디바이스에 통합될 수 있다. 센서는 디바이스에 용이하게 설치될 수 있고 2개의 방향들, 즉 디바이스의 2개의 축선들에 대해 동시에 디바이스의 기울기를 정확하게 결정할 수 있는 것이 이 경우에 유리하다. 이러한 기울기 센서의 기능은 오버헤드 측정(overhead measurement)의 경우에 대해서조차 유지되고, 그러므로 이와 같은 태스크들을 위해 측량 디바이스를 사용하는 것을 가능하게 한다. 이것은 예를 들어 삼각형 기초 표면에 수직인 카메라들의, 본 발명에 따른 장치에 의해 가능하게 되고, 이들 관측 방향들은 용기 내부를 교차하고 따라서 필요한 신호들이 기록 가능하다. 삼각형 용기 기초 표면에 있어서, 센서를 장착하는 데 필요한 공간 요건이 또한 작게 유지될 수 있다. 이러한 센서의 측정 데이터는 토탈 스테이션의 각도 및 거리 측정 데이터와 결합되고, 그것으로부터 타깃 마크의 정확한 공간 좌표들이 결정된다.

기울기 센서들의 대안의 응용 분야는 관절식 아암을 갖는 좌표 측정 기계들의 분야이다. 이들 디바이스들은 높은 정확도로 행해지는 물체 표면들의 측정을 위해 사용되고, 특히 공작물 표면들의 측정 및 체킹이 매우 중요한 제조 산업에 사용된다. 이 경우에, 이동 방식으로 서로 접속된 복수의 부재들 또는 아암 섹션들이 관절식 아암의 2개의 단부들 사이에 배열되어, 샘플링 부재를 포함하는 아암의 측정 단부가 스페이스의 섹션 내에서 자유롭게 이동 가능하고, 아암의 다른 단부는 베이스에 접속된다. 더욱이, 아암의 관절들이 위치 측정 기구들을 할당하여 서로에 대한 부재들의 배치 또는 방위, 즉 부재들 사이에서의 각각의 상대 위치가 각각 측정될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 측정 변수들로서 길이, 회전 또는 피봇 각도들을 결정하는 각도 측정기들 및/또는 길이 측정기들이 사용된다. 물체들의 정확한 측정을 위해, 베이스의 위치가 또한 알려져야 한다. 이러한 위치 결정을 위해, 본 발명에 따른 기울기 센서는 베이스 상에 제공될 수 있고, 상기 기울기 센서의 측정 데이터는 또한 좌표 측정 기계의 각도 측정기 및/또는 길이 측정기의 데이터와 결합되고 그것으로부터 유도 가능한 공간에서의 샘플링 부재의 정확한 위치를 만든다.

전술한 삼각형 기초 표면 외에, 센서의 용기는 다각형 또는 심지어 타원형, 특히 원형 형상을 가질 수 있고, 이 경우에 용기 벽들 및 카메라들은 마찬가지로 이러한 기초 표면에 대해 수직으로 배열될 수 있다. 이들 실시예들에 있어서, 센서의 필요 공간 요건은 그것의 의도된 사용 분야에 따라 더 최적화될 수 있다. 양 실시예들에 있어서, 액체의 경계의, 이미지들, 또는 프로젝션들을 기록하기 위한 카메라들이 용기 벽들 내에 직접 통합될 수 있고 또는 대안으로 이들은 특히 투명한 용기 벽들에 평행하게 놓인다. 이와 같은 타원형 또는 다른 다각형 용기 실시예의 경우에 발생되는 이미지들은 직선과는 다른 투영된 경계층의 프로파일들로 이어질 수 있다. 이와 같은 용기들은 예를 들어 단순한 금속 상자들 또는 아크릴 글라스(acrylic glass)로 만들어지는 작은 다각형 격벽들(small polygonal compartments)일 수 있다.

용기의 형상들 및 치수들 외에, 용기 벽들에 대한 카메라의 위치가 또한 기울기를 결정하는 데 중요하다. 이러한 이유 때문에, 카메라들이 특히 이들의 관측 방향들이 용기의 기초 표면과 평행하게 정렬되는 방식으로 배열되고, 그러므로 이미지들의 정확한 기록, 및 부수적으로 기울기 결정이 행해질 수 있다.

이를 위해, 카메라들이 아주 다양한 디자인들을 갖는 검출기들로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 선 또는 면센서들은 각각의 검출기 크기에 대해, 대응하는 영역이 검출되어 점과 같이-분해된 방식(pointwise-resolved fashion)으로 기록될 수 있다는 이익을 제공한다. 면센서들은 추가로 용기 벽들에 대응하는 이들의 형상들 뿐만 아니라 이들 각각의 크기로 구성될 수 있고 그럼으로써 최대 기록 표면을 제공한다. 특히, 이를 위해 카메라들은 용기를 덮는 치수가 선택될 수 있다.

더 많은 양의 데이터가 기록되고 평가될 수 있도록 하고, 기울기 결정의 정확도의 증가가 달성되도록, 하나 이상의 추가의 카메라들이 필연적인 2개의 카메라들에 추가될 수 있다. 이러한 제3 카메라의 관측 방향은 다른 2개의 카메라들의 관측 방향에 의해 형성되는 평면에 놓일 수 있다. 그것에 대한 대안으로서, 제3 카메라의 관측 방향이 형성되는 평면에 대해 비스듬히 배향될 수 있다.

경계의 일부, 특히 공통 부분을 기록하기 위해, 카메라들이 이들의 관측 방향들, 또는 센서 중심을 지나는 표면 수선들은 한점에서 교차하는 방식으로 배열될 수 있고, 이러한 지점은 특히 용기 내부에 있고 기초 표면 위의 규정된 높이에 위치된다. 특히, 이러한 교차 지점은 용기 기초 표면의 표면 중심 위에 수직으로 놓인다. 따라서, 삼각형 기초 표면 및 수직 벽들을 갖는 용기의 경우에, 검출기들은 예를 들어 중심을 향해 그리고 벽들에 평행하게 각각 맞춰질 수 있고 그런 다음기초 표면의 표면 중심 위에 공통 교차점을 가질 수 있다.

실리콘 오일들은 보통 낮은 점성을 가지며 이들의 낮은 관성으로 인해 신속 측정을 허용하므로, 이들은 특히 본 발명에 따른 기울기 센서에서 적합한 액체로서 채용된다. 그럼으로써, 액체들의 가능한 이동들, 예를 들어 액체 표면에서의 파 형성 또는 난류가 감쇠될 수 있고, 측정들이 다른 액체들에 비해 높은 정확도로 연속하여 빨리(in rapid succession) 행해질 수 있다.

기울기의 결정은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 행해진다. 액체 표면의 이미지들이 카메라들 상에서 발생된 후, 이들은 신호들로 변환되고, 카메라들이 이들 관측 방향에 대해 서로 비스듬히 배열되므로, 경계선이 상이한 방향들로부터 기록될 수 있다. 이후 신호들은 서로 결합되고 기울기를 결정하는 데 필요한 정보가 이미 결합으로부터 유도될 수 있는 방식으로 더 처리된다. 특히, 카메라들 상에 기록된 액체의 위치는 그것으로부터 결정될 수 있고 또한 카메라들의 위치와 관련하여 설정될 수 있고, 센서의 또는 거기에 접속된 디바이스의 절대 위치 또는 기울기가 이들 상대 위치들로부터 추정될 수 있다. 단일 축선에 대한 기울기를 결정하는 데에는, 단지 하나의 카메라의 존재로 충분하고, 그것의 신호는 기울기의 유도를 위해 이용된다.

액체 표면에 대해 카메라들의 전술한 상대 위치들을 결정하기 위해, 표면이 카메라들의 기록된 이미지들로부터 유도될 수 있고, 이러한 표면은 또한 이미지들이 기록되는 위치에서의 액체의 경계층의 적어도 부분들을 나타내고, 카메라들은 기록 중 상이한 관측 각도들로부터 경계로 지향된다.

표면을 유도하기 위해, 이미지들이 카메라들 상에 기록되고, 특히 그 위에 개개의 이미지 포인트들로 분해된다. 이 경우에 카메라들의 가능한 해상도가 높으면 높을수록, 즉 단위 면적당 기록 가능한 이미지 포인트들의 수가 많으면 많을 수록, 이들에 기초하여 표면의 유도가 행해지는 정확도가 더 높아진다. 이후 분해된 이미지들은, 이들이 기록된 경계선을 2차원 포인트 클라우드로서 각각 표현하고 각각의 신호가 예컨대 각각의 카메라에 대해 재구성 가능한 액체의 이전에 기록된 경계선의 이미지를 만들기 위해 정보를 포함하는 방식으로 신호들로 변환된다. 이것은 피팅 계산의 다양한 방법들을 이용하여, 예를 들어 최소 자승법으로, 예를 들어 발생된 각각의 포인트 클라우드에 대한 피팅 커브를 계산하고 차례로 이들 커브들 중 적어도 2개로부터 대응하는 표면을 유도하여 행해질 수 있다. 여기서 단위 면적당 더 많은 이미지 포인트들이 커브의 유도를 위해 이용 가능하면, 각각의 이미지 포인트에 대해, 가상 커브로부터의 그것의 위치의 자승 에러(square error)가 카메라 상의 그것의 좌표들의 도움을 받아 계산될 수 있으므로 더 정확하게 계산될 수 있다. 커브의 위치는 이어서 모든 이미지 포인트들의 자승 에러들의 합이 최소값에 도달할 때까지 적응될 수 있다. 이 위치에서, 커브는 포인트 클라우드 또는 경계선의 프로파일을 가장 정확하게 표현하고, 그것으로부터 더 계산된 표면은 액체의 표면 프로파일을 매우 잘 표현한다. 이러한 표면 계산의 정확도를 위해, 그에 대해 사용된 커브들의 수는 각각의 추가의 커브에 의해 기재된 절차에 따라 더 피팅될 수 있는 한 중요하다.

표면 결정의 대안의 방법은, 이를 이전의 커브 계산을 채용하지 않고, 적어도 2개 이상의 카메라들의 포인트 클라우드들로부터 - 피팅 계산에 의한 것과 마찬가지로 - 이들의 직접 유도일 수 있다. 이를 위해, 2개 이상의 카메라들에 의해 제공되는 포인트 클라우드들이 직접 이용되고, 표면은 모든 이들 지점들에 대해 적응된다. 계산 정확도를 위해, 계산에 도입된 정보의 양의 증가에 따라 증가하는 것을 여기서 다시 적용한다. 커브들 또는 표면들의 결정은 또한 복수의 기본 커브들 및 표면들을 계산하고 전체 커브 또는 표면을 형성하기 위해 계단식으로 이들 요소들을 결합하고 및/또는 이들을 그것의 방위를 위해 이용하여 행해질 수 있다.

더욱이, 날카롭지 않은 이미징이 일어나면, 액체 표면의 경계선은 실질적으로 선에 대응하는 점 시퀀스(point sequence)에 의해서가 아니라 대신에 날카로운 컨투어(contour)를 가지지 않은 흩어진 이미지 포인트들의 확장된 표면에 의해 표현될 수 있다. 예를 들어 카메라에 의한 기록 중 야기될 수 있는 이와 같은 이미징이 날카롭지 않은 것으로부터, 경계선 프로파일이 포인트 클라우드의 분해된 이미지 포인트들의 통계적 분포의 도움을 받아 유도될 수 있고 따라서 커브들 및 표면의 계산이 행해질 수 있다. 이 정도로, 이미지는 반드시 광학적으로 날카로운 이미지의 발생을 의미해야 하는 것이 아니라 오히려 검출기에 의해 기록 가능하고 평가 가능한 프로젝션을 의미한다.

게다가, 액체 표면 상의 변화들(perturbations), 예를 들어 거품, 버블 형성(bubble formation), 불순물들 또는 결과적으로 진동들이 경계선의 광학적으로 날카로운 이미징을 방해할 수 있다. 결과적으로, 경계선의 프로파일은 더 이상 독특하게 결정될 수 없고 대신에 단지 확산 표면이 카메라 상에 이미징되고, 그로부터 경계선 프로파일이 마찬가지로 포인트 클라우드의 분해된 이미지 포인트들의 통계적 분포를 통해 유도될 수 있고, 그러므로 커브들 및 표면의 계산이 행해질 수 있다. 특히, 이와 같은 거품 형성은 경계선 프로파일의 요철들(irregularities) 또는 곡률들에 대한 보상에 기여할 수 있고, 이 경우에, 예를 들어 액체 프로파일의 파형성 또는 웨팅 효과들은 이미 적어도 부분적으로 보상될 수 있고, 또는 액체 중의 불순물들은 경계선의 이러한 확산에 의해 덮일 수 있다.

기울기 센서의 소형화의 심화로, 액체 용기의 에지에서 일어날 수 있는 웨팅 효과들은 동시에 경계선의 프로파일의 기록된 부분에 대해 더 큰 효과를 가질 수 있고, 센서의 매우 작은 실시예들에 대해, 우세할 수 있고, 특히 적어도 부분적으로 직선의 경계선 프로파일의 형성을 전체적으로 방지할 수 있다. 카메라의 기록된 이미지들은 큰 용기들에 대한 액체 표면의 가상 평면, 수평화된 프로파일을 나타내지만, 이 경우에 직선보다는 오히려 곡선이 투영될 것이다. 그러므로, 정확한 표면 및 기울기 결정을 위해, 이들 효과들로 인한 액체 표면의 곡률들이 함께 고려되어야 한다.

이를 위해 곡선 및/또는 표면의 결정은 대안으로 커브 및/또는 표면이 액체 표면의 프로파일 및 표면 상의 액체의 웨팅 거동(wetting behavior), 특히 용기 표면 위에 형성된 메니스커스의 프로파일을 기술하는, 계산을 위한 모델들을 이용하여 행해질 수 있다. 이러한 방식으로, 발생하는 웨팅 효과들이 고려되고 특히 가능하게는 에지 영역에서 발생하는 곡률들이 커브 프로파일에 의해 표현되는 방식으로 액체 표면의 프로파일을 표현하는 커브 또는 표면을 결정하는 것이 가능하다. 대응하는 모델은 또한 하기 프로파일이 직선 또는 평면에 대응하여 메니스커스 보정이 적어도 에지 영역에서, 메니스커스에 의해 야기되는 곡률 영향들의 계산적 제거(computational elimination)로서 행해지는 방식으로, 곡선 또는 표면을 표현하는 포인트 클라우드로부터 직접 커브 프로파일 또는 표면 프로파일을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 이들 에지들에서의 커브들 또는 표면들의 피팅은 기존 곡률들이 모델에 기초한 계산에 의해 직선화되고 그것에 의해 웨팅의 영향이 제외되고, 또는 계산된 커브들 또는 따라서 표면들의 프로파일이 직선 또는 평면 프로파일로 적응되는 방식으로 행해진다. 프로파일의 직선 계산은 또한 지점들 또는 지점 그룹들, 특히 곡선이 있는 이들 영역들에 있는 지점들에 대한 경사를 계산하여, 예를 들어 "최소 자승(least squares)"법으로 피팅 라인의 결정을 계산하고 경사의 도움을 받아 지점들의 위치를 보정하여 통계적으로 행해질 수 있다. 경계선 프로파일의 불연속 선형 근사(piecewise linear approximation)는 또한 예를 들어 기본 직선들의 경사의 도움을 받아, 경계선 프로파일의 직선으로의 보정이 행해지고 또는 기본 직선들이 결합될 수 있고 이들 직선들의 경사들이 또한 경계선 프로파일의 보정을 위해 채용될 수 있도록 지점 그룹들에 대한 기본 직선들을 결정하여 행해질 수 있다. 이들 계산들을 위해 그리고 지점 그룹들을 형성하기 위해, 임계값이 직선들의 경사 차이들에 대해 추가로 고려될 수 있다.

모델들의 도움을 받는 선 또는 표면 프로파일의 직선 계산에 의해 또는 통계적 계산들에 의해, 기울기를 결정하기 위해, 평면은 기록된 포인트 클라우드들로부터 직접 또는 그것으로부터 계산된 직선들로 재분류하여 계산될 수 있고, 평면에 의해, 추가의 단계들, 특히 평면의 법선 벡터의 계산이 행해질 수 있다.

한편, 만약에 표면들이 곡률의 추가 보정 없이, 포인트 클라우드들로부터 또는 포인트 클라우드들로부터 유도되는 커브들로부터 직접 계산되면, 이후 표면들에 대한 근사 접선 평면(approximated tangential plane)의 계산이 기울기의 추가 결정을 위해 행해질 수 있고, 그에 기초하여 추가의 계산 단계들이 차례로 행해질 수 있다.

접선 평면을 결정하기 위해, 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 특히, 검색이 센서의 방위에 의존하여 극한값들에 대해, 특히 최소값들 또는 최대값들에 대해 표면 프로파일에서 이루어질 수 있고, 발견되는 극값의 위치에서, 접촉하는, 즉 표면에 접하는 평면이 구성될 수 있다. 더욱이, 평면은 그것이 이전에 계산된 표면에 접촉하는 지점들의 최대수를 가지도록 계산될 수 있고, 따라서, 표면 프로파일들에 대한 곡률은 전체 표면에 걸쳐 상이한 정도로 결정되고, 이러한 가능성으로 수평으로 배향된 평면이 발생될 수 있다.

더욱이, 접선 평면은 또한 이를 위해 채용되어야 하는 이미 계산된 표면들 또는 커브들 없이 포인트 클라우드로부터 직접 계산될 수 있다. 예를 들어, 포인트 클라우드의 이미지 포인트들의 분포가 고려될 수 있고, 이러한 분포로부터, 개개의 지점들의 위치의 가중부여 또는 보정에 의해 수평화가 달성되는 방식으로 평면이 적응될 수 있다. 이를 위해, 피팅 라인들이 또한 지점 쌍들에 대해 또는 포인트 클라우드의 복수의 지점들에 대해 계산될 수 있고, 이들 직선들의 경사의 도움을 받아, 보정후 지점들이 포인트 클라우드에 대한 접선 평면을 기술하는 방식으로, 지점들의 위치가 특히 이미징된 경계선이 직선으로 연장하지 않는 영역들에서 보정될 수 있다.

정확하게는 이와 같은 모델들은 또한 포인트 클라우드로부터 중력장에 평행하게 지향되는, 법선 벡터의 직접 결정을 위해 사용될 수 있다. 법선 벡터의 이러한 직접 유도는 또한 전술한 통계적 방법들의 도움을 받아, 특히 경사 결정에 의해, 각각의 포인트에 대해 및/또는 포인트 클라우드의 지점 그룹들에 대해 결정되고 벡터에 할당되는 방향 기여들에 의해 행해질 수 있다. 이를 위해, 지점들의 누적들을 갖는 영역들이 추가로 상대적으로 적은 수의 지점들을 가지는 영역들보다 더 강하게 고려될 수 있다.

거기에 대한 대안으로서, 법선 벡터가 이전에 결정된 접선 평면에 기초하여 수학적으로 결정될 수 있고, 따라서, 상기 법선 벡터는 항상 평면에 대해 수직으로 서 있다. 만약 계산된 접선 평면이 이용 가능하고 그러므로 이러한 평면이 수평 방위를 가지는 조건이 만족되면, 이때 법선 벡터는 지구 중력장의 방향을 가리킨다. 카메라들 또는 검출기들에 대한 벡터의 상대 위치는 이러한 계산 후 알려진 또는 수학적으로 정확하게 결정 가능한 것으로서 간주될 수 있다. 벡터의 좌표들의 유도 및 각각의 검출기들에 관한 설정에 의해 수평선에 대한 이들의 위치가 결정될 수 있다. 적어도 2개의 검출기들에 대한 이러한 공통의 절차로, 기울기 센서 또는 이러한 센서가 통합된 디바이스의 방위가 2개의 축선들에 대해 함께 그러므로 절대적으로 결정될 수 있다. 기울기의 결정은 단일 검출기를 이용하여 단지 하나의 축선에 대한 이러한 절차에 따라 행해질 수 있다.

이러한 유형의 기울기 결정 외에, 대안으로서 또는 거기에 추가하여, 기울기는 2개의 벡터들의 비교에 의해 유도될 수 있다. 이를 위해, 마찬가지로 액체에 대한 법선을 나타내는 기준 벡터의 좌표들이 수평 방위에서 센서에 대해 또는 이러한 센서를 포함하는 디바이스에 대해 정의될 수 있다. 기울기를 결정하기 위해, 위에서와 같이 유도되는 법선 벡터를 채용하는 것이 또한 가능하고, 법선 벡터의 계산된 방향은 기준 벡터의 것과 비교된다. 가능하게는 그것으로부터 기인하는 방향 차이로부터, 임의의 원하는 공간 방향에서의 센서의 기울기가 직접 결정될 수 있다.

계산된 커브들, 표면들, 직선들 또는 평면들에 대해, 예를 들어 계산이 행해진 정확도 및 이러한 정확도의 가능한 에러가 얼마나 많이 있는지를 나타내는 품질값이 추가로 결정될 수 있다. 이러한 양은 기울기 센서를 포함하는 디바이스의 사용자와 통신 가능한 행해지는 측정을 정밀하고 정확하게 하기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 계산된 품질값은 기울기 센서의 개개의 제어 파라미터들을 자동으로 또는 수동으로 적응시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 매체의 조사 강도 및 검출기의 감도는 불량한 품질값에 기초하여 변경될 수 있고, 그 결과 검출기 위로의 투영은 예를 들어 후속 측정에서 더 풍성한 콘트라스트를 가지고 기록될 수 있다.

게다가, 기울기 결정의 정확도가 신호들의 기록 및 변환을 연속해서 행하고, 특히, 평가 유닛에서 신호들을 누적하여 증가될 수 있다. 이후 커브들, 표면들, 직선들, 평면들 및 법선 벡터가 또한 기재된 방식으로 누적 신호들로부터 유도될 수 있다. 만약 본 발명에 따른 기울기 센서를 포함하는 측정 디바이스가 예를 들어 신호들의 누적에 의해 규정된 위치에 남아 있으면, 신호들에 대한 평균값들이 결정될 수 있고 또는 예를 들어 포인트들의 집중(concentration)을 포함하는, 신호에 속하는 포인트 클라우드에서의 영역들이 규정될 수 있다. 평균값들을 이용하여 또는 포인트 집중들을 가중부여하여, 커브들, 표면들, 직선들 또는 평면들을 연속해서 그리고 정확도를 증가시켜 유도하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가의 양상 - 용기의 에지에서의 액체의 웨팅 효과(wetting effect)- 은 본 발명에 따른 추가의 실시예에 의해 고려된다. 이를 위해, 디바이스를 위한 기울기 센서는 유동 가능 매체를 유지하는 용기를 가지며, 용기에 대한 매체의 위치는 기울기-의존적이고 용기는 다각형, 특히 삼각형, 또는 타원형, 특히 원형의 기초 표면을 가질 수 있다. 더욱이, 매체 경계의 적어도 일부의 프로젝션들을 발생시키기 위한 전자기 방사원, 및 프로젝션들 중 하나를 각각 기록하기 위한 적어도 2개의 검출기들이 제공되고, 검출기들은 기록 방향을 각각 가지며 검출기들의 기록 방향들은 서로에 대해 비스듬히 배열된다. 게다가, 적어도 2개의 검출기들의 신호들로부터 2개의 축선들에서 기울기를 결정하기 위한 평가 유닛이 있다. 기울기는 포인트 클라우드들로부터 유도되는, 2개의 축선들, 표면, 특히 곡면의 결합으로부터 함께 결정된다.

유동 가능 매체를 유지하는 용기에 대한 상대 위치가 기울기-의존적인, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 대응하는 방법은, 매체의 경계의, 적어도 일부, 특히 공통 부분의 적어도 2개의 프로젝션들의 발생을 포함한다. 적어도 2개의 검출기들의 각각 할당된 하나에 의한 각각의 프로젝션의 기록 및 신호들로의 각각 기록된 프로젝션의 변환, - 경계는 서로에 대해 비스듬히 2개의 기록 방향들로부터 기록되고, - 신호들로부터의 기울기의 결정이 또한 제공된다. 신호들의 결합으로부터, 2개의 축선들에서의 기울기는 함께 결정되고; 결정 중 기울기 신호들은 표면, 특히 곡면이 그곳으로부터 결정되는 방식으로 결정되도록 결합되고, 표면은 매체의 경계를 나타내고, 특히 경계의 프로파일을 근사한다.

본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 도면들에 개략적으로 나타낸 특정의 전형적인 실시예들의 도움을 받아 단지 예로서 이하에 더 상세히 기술될 것이다.

도 1은 삼각형 기초 표면을 가진 본 발명에 따른 기울기 센서의 제1 실시예를 나타내고;
도 2는 기울기 센서의 제2 실시예를 측면도를 나타내고;
도 3은 경사 용기벽들(oblique container walls)을 가진 기울기 센서의 제3 실시예를 측면도를 나타내고;
도 4a는 경사진 상태에 있는 본 발명에 따른 기울기 센서의 제4 실시예의 사시도를 나타내고;
도 4b는 계산된 표면을 갖는 본 발명에 따른 기울기 센서의 검출기들을 나타내고;
도 4c는 관련 법선 벡터를 갖는 유도된 표면을 나타내고;
도 5a 및 도 5b는 경사진 상태에 있는 본 발명에 따른 기울기 센서의 제5 실시예의 측면도를 나타내고;
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 기울기 센서를 위한 검출기들을 갖는 용기의 제4 실시예들을 나타내고;
도 7a는 본 발명에 따른 기울기 센서의 제6 실시예의 평면도를 나타내고;
도 7b는 둥근 기초 표면을 갖는 본 발명에 따른 기울기 센서의 제7 실시예를 평면도를 나타내고;
도 7c는 오각형 기초 표면을 갖는 본 발명에 따른 기울기 센서의 제8 실시예의 평면도를 나타내고;
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 기울기 센서를 가지며, 토탈 스테이션으로서 형성되는 측지 측량 디바이스를 나타내고;
도 9는 본 발명에 따른 기울기 센서를 가진 좌표 측정 기계를 나타낸다.

도 1은 2개의 축선에서 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 본 발명에 따른 기울기 센서(1)를 나타낸다. 기울기 센서(1)는 삼각형 기초 표면을 갖는 용기(3)를 가지며, 용기벽들은 기초 표면에 수직이고, 프로젝션을 각각 기록하고 신호들을 변환하기 위한 검출기들(5a, 5b, 5c)이 이들 벽들 위에 배열된다. 용기(3)는 이 경우에 유동 가능 매체(flowable medium; 4)로 부분적으로 충전되고, 이 매체는 용기(3)에 대해 기울기-의존적이고, 그 결과, 수평 방위의 검출기들(5a, 5b, 5c)은 매체(4)에 의해 적어도 부분적으로 덮이고 이 경우에 매체(4)의 경계 부분의 발생된 프로젝션들을 기록할 수 있다. 평가 유닛(12)은 이들의 기록 방향들에 대해 서로 비스듬히 배열된, 검출기들(5a, 5b, 5c)의 신호들로부터 2개의 축선에서 센서(1)의 기울기를 결정하기 위해 제공되고, 기울기는 2개의 축선에 대한 신호들의 결합으로부터 함께 결정 가능하다.

도 2는 기울기 센서(1)의 제2 실시예를 측면도로 나타낸다. 2개의 검출기들(5a, 5b)은 매체(4)에 의해 부분적으로 덮여 있으면서, 각각의 용기벽(13) 위에 중심을 두고 배열된다. 게다가, 전자기 방사원들(2a, 2b, 2c)은 이들이 검출기들(5a, 5b) 상의 매체(4)의 경계의 적어도 일부의 프로젝션들을 발생하는 방식으로 배열된다.

도 3은 기울기 센서(1)의 제3 실시예를 측면도로 나타낸다. 검출기들(5a, 5b, 5c)은 매체(4)에 의해 부분적으로 덮여 있으면서, 각각의 용기벽(13) 위에 중심으로 두고 배열된다. 이전의 실시예와는 대조적으로, 용기벽들(13)은 이 경우에 용기의 기초 표면에 수직이 아니지만, 거기에 대해 각도 φ로 배열된다.

도 4a는 경사진 상태에 있는 기울기 센서(1)의 제4 실시예의 사시도를 나타낸다. 용기(3)는 이 경우에 삼각형 기초 표면 및 용기벽들 위에 각각 배열되는 2개의 검출기들(5a, 5b)을 가지며, 유동 가능 매체의 경계(8)는 검출기들 상에 각각 발생되는 매체의 프로젝션들(9a, 9b)이 기록될 수 있는 방식으로 용기(3) 내에 존재한다.

도 4b에 있어서, 면센서들로서 구성되는 도 4a의 검출기들(5a, 5b)은 마찬가지로 위에서 기술된 경사진 상태로 표현된다. 매체의 경계 상에 생성된 프로젝션들(9a, 9b)은 각각 검출기들(5a, 5b) 위에 존재하고 신호들로 변환된다. 더욱이, 이들 신호들은 그것으로부터 표면(15)을 결정하여 결합될 수 있고, 이것은 또한 매체의 경계를 표현하고, 특히 경계의 프로파일을 근사한다. 프로젝션들은 각각의 검출기(5a, 5b)에 의해 이미지 포인트들로 더 분해되고, 그 결과 신호들은 경계를 2차원 포인트 클라우드로서 표현한다. 표면(15)은 검출기들(5a, 5b)의 포인트 클라우드들로부터 직접, 특히 피팅 계산에 의해 유도될 수 있다.

표면(15)의 결정 외에, 커브가 또한 포인트 클라우드들로부터 각각 유도될 수 있고, 이 경우에 이러한 유도는 마찬가지로 피팅 계산에 의해 행해질 수 있다. 더욱이, 표면(15) 및/또는 커브들의 계산을 위한 품질값(quality value)이 결정될 수 있고, 특히 적어도 2개의 프로젝션들의 발생을 위한 파라미터, 예를 들어 조사 강도가 포인트 클라우드들로부터 구성(adapted)될 수 있다.

도 4c는 또한 유도된 표면(15)의, 기울기의 결정 중 계산된 법선 벡터(16)를 나타낸다. 이러한 벡터(16)의 도움을 받아, 2개의 축에서의 센서(1)의 기울기가 검출기들(5a, 5b)에 대해 법선 벡터(16)의 상대 위치에 의해, 즉 검출기들(5a, 5b)의 위치와 벡터(16)의 위치를 비교하여 결정될 수 있다. 더욱이, 센서(1)의 기울기는 센서(1)의 수평 방위에 대한 기준 벡터를 정의하고 기준 벡터에 대한 계산된 법선 벡터의 위치의 비교에 의해 기울기를 유도하여 결정될 수 있다.

설명을 위해, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 것과 유사한 센서를 나타내지만, 경사진 상태에 있는 전자기 방사원들은 없다. 매체(4)는 센서(1)의 기울기에 대응하는 수평 방위를 가지므로, 용기(3) 및 검출기들(5a, 5b)에 대해 변형된 방위를 가진다. 검출기들(5a, 5b)은 도시된 상태에서 매체(4)에 의해 상이한 정도로 덮이므로 수평화된 상태와 비교하여 상이한 프로젝션들을 기록한다. 도 5b는 매체(4) 및 관련 법선 벡터(16)의 경계(8)를 나타낸다. 이러한 벡터(16)의 상대 위치에서의 변경을 여기서 명확하게 볼 수 있고, 즉 이 상태에서의 벡터의 방향은 더 이상 검출기(5b)와 평행하지 않고, 즉, 더 이상 그것의 기록 방향에 수직이 아니다. 따라서, 검출기(5b)의 위치와 벡터(16)의 방향의 비교에 의해, 하나의 축선에서 센서(1)의 기울기를 유도하는 것이 가능하다. 이러한 비교는 추가의 검출기들에 대해 그러므로 적어도 제2 축선에 대해 함께 행해질 수 있고 기울기는 2개의 축선들에 대해 그것으로부터 함께 결정될 수 있다. 프로젝션들의 기록 및 신호들로의 이들의 변화, 및 기울기의 결정은 또한 연속해서, 특히 기록된 신호들의 누적(cumulation)으로 행해질 수 있다.

도 6a는 크기면에서 실질적으로 서로 다른, 기울기 센서를 위한 용기(3, 3a)의 2개의 실시예들을 나타낸다. 매체(4)의 경계(8)는 매체(4)에 의해 용기(3, 3a)의 웨팅(wetting) 때문인, 용기(3, 3a)의 에지에서 굽은 프로파일을 나타낸다. 용기(3)의 소형화의 증가로, 이러한 효과는 경계(8)의 프로파일 상에 증가된 영향들(repercussions)을 가지며, 용기(3a)의 작은 실시예들에 대해 비교적 우세할 수 있고, 특히 매체(4)의 적어도 부분적으로 직선 경계선 프로파일의 형성을 완전하게 방지한다. 그러므로, 일정한 검출기 크기들에 대해, 검출기들(5a) 위로 투영되는 굽은 경계선 프로파일들의 비율이 마찬가지로 증가하고 기울기의 결정에 고려되어야 한다.

도 6b에 도시된 것과 같이, 검출기들(5a, 5b)의 치수(dimensioning)가 적용될 수 있다. 기울기의 결정 중 정밀도를 증가시키기 위해, 검출기(5a)는 그 크기가 용기(3)의 치수들로 적응될 수 있고 그것의 시야가 그것에 의해 최적화될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 경계(8)의 평면 프로파일을 갖는 비교적 넓은 영역이 기록될 수 있다. 한편, 용기(3a)에 대해, 크기가 감소된 검출기(5b)가 예를 들어 에지 영역들에서 많이 굽은 경계선들의 프로젝션들을 배제할 수 있도록 하기 위헤 제공된다.

도 7a 내지 도 7c은 센서의 기초 표면에 수직인 본 발명에 따른 기울기 센서(1)의 평면도를 각각 나타낸다. 도 7a에 있어서, 기울기 센서(1)의 실시예는 삼각형 기초 표면 및 이러한 기초 표면에 수직인 용기벽들(13)을 갖는 용기를 가진다. 매체(4)는 용기의 체적의 일부를 점유한다. 3개의 검출기들(5d, 5e, 5f)은 이 경우에 이들이 이들의 치수가 용기벽들(3)에 대응하고, 각각의 검출기(5d, 5e, 5f)이 기록 방향(6d, 6e, 6f)을 정의하도록 구성되고, 후자는 기초 표면의 표면 중심(centroid) 위의 규정된 높이에서 특히 용기 내부의 점 P에서 교차한다. 검출기(5d, 5e, 5f)는 또한 이들의 기록 방향들(6d, 6e, 6f)에 대해 서로 각도 α로 배열되고, 그 결과 검출기(5f)는 기록 방향들(6d, 6e)에 의해 만들어지는(spanned) 평면에서 그것의 기록 방향(6f)에 놓인다.

도 7b는 본 발명에 따른 기울기 센서(1)의 추가의 실시예를 나타내고, 후자는 둥근 기초 표면으로 구성되고 용기벽(13)은 또한 이러한 표면에 수직이다.

이러한 실시예에 있어서도, 용기는 매체(4)로 부분적으로 충전되고, 검출기들(5a, 5b, 5c)은 이들 기록 방향들(6a, 6b, 6c)이 한 점에서 교차하는 방식으로 용기벽(13) 위에 배열된다. 더욱이, 검출기들(5a, 5b, 5c)은 용기벽의 상기 형상, 여기서는 특히 용기벽의 곡률에 대응하는 형상들을 각각 가진다. 결과적으로, 이러한 장치에 있어서, 검출기들(5a, 5b, 5c) 위로의 매체(4)의 경계의 정밀하고 양호한 프로젝션이 기록될 수 있다. 이러한 대표 실시예에서의 검출기들(5a, 5b, 5c)은 상이한 각도 간격들을 갖는 용기벽 위에 분포된다. 비록 이러한 센서(1)의 다른 대안의 실시예들이 기록 방향들(6a, 6b, 6c) 사이에 큰 각도들 α, β를 똑같이 가질 수 있지만, 이것은 기록 방향들(6a, 6b, 6c) 사이의 상이한 각도들 α 및 β로 이어진다. 더욱이, 검출기들(5c) 중 하나의 기록 방향(6c)은 다른 2개의 검출기들(5a, 5b)에 의해 만들어지는 평면에 대해 비스듬히 배열될 수 있다.

도 7b에 나타낸 실시예는, 검출기들(5a, 5b, 5c)의 이미지 센서들 위로의 액체 표면의 프로젝션이 곡선의 부섹션을 부여하므로, 여기서 특별한 경우이다.

도 7c는 센서의 제3 실시예를 나타낸다. 기하학적으로, 이러한 변형은 그것의 오각형 기초 표면이 이전에 기술된 실시예들과 다르다. 용기벽들(13)은 여기서 다시 기초 표면에 수직이고 매체(4)는 용기를 부분적으로 충전한다. 또한, 2개의 검출기들(5a, 5b)은 이들의 기록 방향들(6a, 6b)이 용기 내부의 점 P에서 각도 α로 교차하는 방식으로 배열된다. 검출기들 중 하나 또는 모두는 여기서 선 검출기들로서 구성될 수 있고, 그 경우 기록 방향들(6a, 6b)은 기초 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 용기의 벽들(13)은 또한 투명하도록 구성되고, 2개의 검출기들(5a, 5b)이 용기벽들(13)의 외측에 놓여 형성된 프로젝션들의 기록은 이들이 투명벽들(13)을 통과한 후 행해진다.

도 8a 및 도 8b은 떨어져 있는 타겟 물체에 대한 수평각들, 수직각들 및 거리들을 측정하기 위한, 토탈 스테이션으로서 형성되는 측지 측량 디바이스(20)를 각각 나타낸다.

토탈 스테이션은 스탠드(stand) 위에 배열되고, 토탈 스테이션의 베이스(21)는 스탠드에 직접 및 견고하게 연결된다. 상측 부분(22)으로서도 불리는 토탈 스테이션의 본체는 수직 직립 축선(V)을 중심으로 베이스(21)에 대해 회전될 수 있다.상측 부분(22)은 예를 들어 2개의 컬럼들(columns)에 의해 형성되는 지지체(23), 수평 경사 축선(H)을 중심으로 회전 가능한 컬럼들 사이에 장착되는 조준 기기(24), 및 전자 디스플레이/제어 유닛(25)을 가진다. 디스플레이/제어 유닛(25)은 측정 데이터를 처리, 표시 및 저장하기 위해서뿐만 아니라 측량 디바이스(20)를 제어하기 위해 알려진 방식으로 형성될 수 있다. 토탈 스테이션의 방위를 결정하기 위해, 본 발명에 따른 기울기 센서(1)가 그 위에 추가로 배열된다. 도 8a에 도시된 실시예에 있어서, 센서(1)는 예를 들어 지지체(23) 위에서 횡방향으로 고정된다. 기울기 센서(1)를 가지는 토탈 스테이션의 다른 대표 실시예가 도 8b에 도시된다. 기울기 센서(1)는 이 경우에 측량 디바이스(20)의 베이스(21) 아래에 놓인다. 양 실시예들에 있어서, 기울기 센서(1)에 의해 제공되는 데이터는 토탈 스테이션의 각도 및 거리 측정 데이터로 또한 결합 및 처리될 수 있다. 이들 기록된 측정 데이터는 디스플레이/제어 유닛(25)에 전달되고 후자에 의해 처리되어, 토탈 스테이션에 대한 타겟 지점의 위치가 디스플레이/제어 유닛(25)에 의해 결정되고, 광학적으로 표시되고 저장될 수 있다.

도 9는 중력 벡터(GV)에 대해 이러한 베이스(31)의 기울기를 측정하기 위한 본 발명에 따른 베이스(31) 및 기울기 센서(1)를 가진 좌표 측정 기계(30)를 나타낸다. 측정 기계(30)가 서 있는 지지면(32)이 수평선에 대해 경사져 있어, 상기 측정 기계는 수평화된 방식으로 배향되지 않는다. 중력 벡터(GV)에 대해 또는 수평선에 대해 베이스(31)의 정확한 기울기의 본 발명에 따른 결정에 의해, 이러한 기울기는 관절식 아암(34)의 단부에 또한 배열되는 샘플링 부재(33)에 의해 측정되는 좌표점들의 계산에 도입될 수 있고 계산에서의 위치 보정을 위해 채용될 수 있다.

Claims (15)

1. 유동 가능 매체(4)를 수용하는(holding) 용기(3)로서, 상기 용기(3)에 대한 상기 매체(4)의 위치는 기울기-의존적이고 상기 용기(3)는 다각형, 특히 삼각형, 또는 타원형, 특히 원형의, 기초 표면을 가지는, 상기 용기;
   상기 매체(4)의 경계(8)의 적어도 일부의 프로젝션들(9a, 9b)을 발생하기 위한 전자기 방사원(2a, 2b, 2c);
   상기 프로젝션들(9a, 9b) 중 하나를 각각 기록하고 신호들로 변환하기 위한 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e)로서, 상기 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e)은 기록 방향(6a, 6b, 6d, 6e)을 각각 가지며 상기 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e)의 상기 기록 방향들(6a, 6b, 6d, 6e)은 서로에 대해 비스듬히 배열되는, 상기 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e); 및
   상기 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e)의 상기 신호들로부터 2개의 축선들에서의 상기 기울기를 결정하기 위한 평가 유닛(12);을 가지는 디바이스용 기울기 센서(1)에 있어서,
   상기 2개의 축선들에 대한 상기 기울기는 상기 신호들의 결합으로부터 함께 결정되는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출기들(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은 상기 기초 표면에 평행한 이들의 기록 방향들(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검출기들(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은 특히 상기 용기(3)를 덮는 치수를 갖는 선(line) 또는 면센서들로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기록 방향이 상기 적어도 2개의 검출기들(5d, 5e)의 상기 기록 방향(6d, 6e)에 의해 형성되는 평면에 놓이는 제3 검출기(5f);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기록 방향(6c)이 상기 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b)의 상기 기록 방향들(6a, 6b)에 의해 형성된 평면에 비스듬히 배향되는 제3 검출기(5c);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출기들(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)은 이들의 기록 방향들(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f)이 지점(P)에서 교차하고, 특히 상기 용기(3)의 상기 기초 표면의 표면 중심 위의 규정된 높이에서 상기 용기(3) 내부를 교차하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 디바이스용 기울기 센서.
7. 유동 가능 매체(4)를 수용하는 용기(3)에 대한 유동 가능 매체(4)의 상대 위치가 기울기-의존적인, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법으로서,
   상기 매체(4)의 경계(8)의, 적어도 일부, 특히 공통 부분의 적어도 2개의 프로젝션들(9a, 9b)을 생성하는 단계;
   적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5d, 5e) 중 각각 할당된 하나의 검출기에 의해 상기 각각의 프로젝션들(9a, 9b)을 기록하고 각각 기록된 상기 프로젝션(9a, 9b)을 신호들로 변환하는 단계로서, 상기 경계(8)는 서로에 대해 비스듬한 2개의 기록 방향들(6a, 6b, 6d, 6e)로부터 기록되는, 상기 기록 및 변환하는 단계; 및
   상기 신호들로부터 상기 기울기를 결정하는 단계;를 포함하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법에 있어서,
   상기 2개의 축선들에 대한 상기 기울기들은 상기 신호들의 결합으로부터 함께 결정되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기울기의 상기 결정 중, 상기 신호들은 그것으로부터 상기 매체(4)의 상기 경계(8)를 나타내는 표면(15), 특히 평면을 결정하고, 특히 상기 경계(8)의 프로파일을 근사하여 결합되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기울기의 상기 결정 중, 상기 표면(15)의 법선 벡터(16)가 계산되고 상기 기울기는 상기 검출기들(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)에 대한 상기 법선 벡터(16)의 상기 위치의 도움을 받아 2개의 축선들에서 결정되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로젝션(9a, 9b)이 상기 각각의 검출기(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)에 의해 이미지 포인트들로 분해되어, 상기 신호들은 상기 경계(8)를 2차원 포인트 클라우드로서 표현하는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서,
    직선(straight line)은 상기 포인트 클라우드들로부터, 특히 메니스커스 보정에 의해, 특히 피팅 계산에 의해 각각 유도되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
12. 제10항에 있어서,
    공통 표면(15)은 상기 적어도 2개의 검출기들(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)의 상기 포인트 클라우드들로부터, 특히 피팅 계산에 의해 직접 유도되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면(15) 및/또는 상기 직선들의 상기 계산을 위한 품질값은 상기 포인트 클라우드들로부터 결정되고, 특히 상기 적어도 2개의 프로젝션들(9a, 9b), 바람직하게는 조사 강도의 상기 발생을 위한 파라미터는 상기 품질값의 함수로서 적응되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스의 수평 방위에 대한 기준 벡터가 정의되고 상기 기울기는 상기 기준 벡터에 대해 상기 계산된 법선 벡터(16)의 상기 위치를 비교하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.
15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로젝션들(9a, 9b)의 상기 기록 및 신호들로의 이들의 변환, 및 상기 기울기의 상기 결정은 특히 기록된 신호들의 누적에 의해 연속적으로 행해지는 것을 특징으로 하는, 디바이스의 기울기를 결정하기 위한 방법.

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