測繪儀器及其測量方法

2023-05-27 17:16:36

專利名稱：測繪儀器及其測量方法
技術領域：
本發明涉及測繪儀器以及操作測繪儀器的方法。特別地，涉及一種測繪儀器，其包 括測量系統，其中測量系統的傾角是可調節的。
背景技術：
為了使用測繪儀器進行測量，在使用之前有必要實現測繪儀器測量系統的水準測 量。也就是說，測量系統的預定軸要沿著或垂直重力矢量的方向對齊。測繪儀器例如可能 是經緯儀，視距儀(全站儀，特別是視頻視距儀)，水準儀器或者是雷射掃描器。然而，本發 明並不限於這樣的裝置。
通常地，氣泡水準儀用於執行水準測量的過程。這些氣泡水準儀包括由玻璃或塑 料製成的空心體或氣泡瓶，其中充滿著液體以及氣泡。空心體或氣泡瓶中提供能確定在空 心體或氣泡瓶裡氣泡位置的標記。在水準測量的過程中，調整測量系統的傾斜直到氣泡位 於特定的位置。可以使用不同形狀的氣泡水準儀，例如圓水準儀或牛眼水準儀，管型水準儀 以及跨水準儀。測繪儀器中可能具有幾個氣泡水準儀，用於在不同精度水準儀中水準測量 的過程。例如，使用圓水準儀執行近似的水準測量過程，但是使用管型水準儀進行精確的水 準測量過程。精確的水準測量過程可以使用電子傳感器執行。發明內容
本發明的目的是提供一種測繪儀器以及一種操作測繪儀器的方法，其可使得測繪 儀器的測量裝置的水準測量過程更快且更有效。
在本發明中，術語「測地學」以及「測地學的」並不限於地球表面包括海底的測量 以及製圖領域，而應該從物體的尺寸以及位置測量的意義上寬泛地理解。
根據本發明的實施例，提供了一種測繪儀器，包括具有元件的測量系統，支座，設 置在所述支座上的安裝單元，其中所述元件設置在所述安裝單元上，並且所述支座以及所 述安裝單元設計成為使得安裝單元相對於支座是可以調節的，還包括設置在所述測量系統 的元件上的精確傾斜度傳感器，其設計用於測量所述測量系統元件的傾角，並且輸出與傾 角相對應的精確傾斜度數據，還包括設置在所述測量系統元件上的近似傾斜度傳感器，其 設計用於測量傾角並輸出與傾角相對應的近似的傾斜度數據，所述近似傾斜度傳感器包括 電子加速度傳感器，其中，所述測繪儀器還包括評估單元，其設計用於從所述近似傾斜度 數據和精確傾斜度數據中選擇所述測量系統的傾斜度數據，以及輸出單元，其設計用於輸 出傾斜度數據。
測繪儀器包括測量系統，例如經緯儀，視距儀(諸如全站儀，特別是視頻視距儀)，水準儀器或者是雷射掃描器。然而，測量系統並不限於這種類型的裝置。
此外，水準儀器包括支座以及安裝單元，其中所述測量系統設置在安裝單元上。例 如，安裝單元可被設計成平板，在其上使用螺釘安裝測量系統。也可以設想，在安裝單元上 將測量系統設置或可以設置成，例如對於大體上垂直的軸是可旋轉的、可轉動的或者可轉 體的。
通過相對於支座移動安裝單元，測量系統的元件的傾角是可以調節的。所述測量 系統可包括一個或多個元件。所述測量系統可包括至少兩個元件，該元件相對於彼此的位 置以及取向是可以調節的。例如，測量系統可包括設置有測距儀的支座，測距儀可設置為另 一個元件例如相對於傾斜軸是可轉動的。
支座可包括支架。支架可包括多個腿，其中每個腿的長度可以單獨調節。例如，支 架可設計成三腳架。另外或者可選擇的，支座可包括夾緊支架。所述夾緊支架能通過螺釘 與另一物體進行緊固。
測量系統的元件的傾角可以定義為，形成在測量系統的元件的規定軸以及重力矢 量之間的角。為了減小傾角，測量系統的規定軸要沿著重力矢量對齊。測量系統的所述元 件因此被調平了。
測繪儀器還包括精確傾斜度傳感器和近似傾斜度傳感器。精確傾斜度傳感器設計 用於測量所述傾角。精確的傾斜度數據由與傾角相對應的精確傾斜度傳感器輸出。也就是 說，精確的傾斜度數據代表了包括有精確傾斜度傳感器的精確度的傾角值。
近似傾斜度傳感器設計用於測量所述傾角並且輸出近似的傾斜度數據。近似的傾 斜度數據由與傾角相對應的近似傾斜度傳感器輸出。也就是說，近似的傾斜度數據代表了 包括有近似傾斜度傳感器的精確度的傾角值。
精確的傾斜度數據可以定義為，與近似的傾斜度數據相比具有更高準確性的數 據。也就是說，精確傾斜度傳感器的精確度要比近似傾斜度傳感器的精確度更高。
精確傾斜度傳感器的工作範圍與近似傾斜度傳感器的工作範圍不同。特別地，精 確傾斜度傳感器的工作範圍比近似傾斜度傳感器的工作範圍要更窄。精確傾斜度傳感器的 工作範圍可以在近似傾斜度傳感器的工作範圍之內。
精確傾斜度傳感器的工作範圍可以與近似傾斜度傳感器的工作範圍相重疊。
因此，可以與高精確度結合為測量傾斜度數據提供增大的工作範圍。精確的傾斜 度數據只可以在預定的工作範圍中進行確定，其中對於調整測量系統的傾角需要高的準確 度。特別地，精確傾斜度傳感器的工作範圍可位於傾角「零度」周圍的角度範圍。測量系統 的元件的水準測量因而可高準確性進行執行。
例如，近似傾角的工作範圍可從-10度到+10度。在另一個實施例中，近似傾斜度 傳感器可包括從-20度到+20度或者從-30度到+30度的工作範圍。
近似傾斜度的準確性可以是士6分鐘。也就是說，在近似傾斜度數據以及傾斜度 之間的絕對差可以是小於6分鐘。
在另一個實施例中，精確傾斜度傳感器的準確性可以是士0. 5分鐘或者士0. 3分鐘。
本發明並不限於帶有兩個傾斜度傳感器的實施例。例如，可以設想所述測繪儀器 包括多於兩個，特別是三或四個傾斜度傳感器。這些傾斜度傳感器在準確度以及工作範圍的至少一個方面互相不同。
測繪儀器還包括評估單元，其設計用於從確定的近似傾斜度數據和精確傾斜度數 據中選擇傾斜度數據。
根據一個實施例，評估單元設計用於根據近似傾斜度數據和精確傾斜度數據中的 至少一個，從近似傾斜度數據和精確傾斜度數據中來選擇傾斜度數據。
所述選擇是基於標準執行的。所述標準可以是預先確定的或者預先否定的。例 如，所述標準可以是取決於由近似傾斜度傳感器輸出的近似傾斜度數據以及由精確傾斜度 傳感器輸出的精確傾斜度數據中的至少一個。也就是說，評估單元可以讀取近似傾斜度數 據和精確傾斜度數據，並且可以基於精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中的至少一個，決 定是否從近似傾斜度數據或者從精確傾斜度數據中選擇傾斜度數據。
根據一個實施例，評估單元設計用來將近似傾斜度數據和精確傾斜度數據中的至 少一個，與至少一個預先確定的或者預先選擇的閾值進行比較。舉例來說，閾值可以代表精 確傾斜度傳感器工作範圍的限值。還可以設想評估單元設計用來基於精確傾斜度數據和近 似傾斜度數據中的至少一個，進行平均、積分或者計算時間導數。
根據一個實施例，評估單元可設計用來從精確傾斜度數據和近似傾斜度數據之間 選擇與相同的時間點相對應的傾斜度數據。也就是說，評估單元可設計用於或者從與某個 時間點的傾角相對應的近似傾斜度數據來選擇傾斜度數據，或者從與該相同時間點的傾角 相對應的精確傾斜度數據來選擇傾斜度數據。因而從近似傾斜度數據或者精確傾斜度數據 中選擇出來的傾斜度數據與該時間點是相對應的。因此，傾斜度數據與該時間點的傾角是 相對應的。
舉例來說，當近似傾斜度數據值和精確傾斜度數據值中的至少一個位於精確傾斜 度傳感器工作範圍之外時，評估單元可以從近似傾斜度數據中來選擇傾斜度數據。也就是 說，當近似傾斜度數據值和/或精確傾斜度數據值位於精確傾斜度傳感器的工作範圍之外 時，評估單元可以選擇近似傾斜度數據。當近似傾斜度數據值和精確傾斜度數據值中的至 少一個位於精確傾斜度傳感器的工作範圍之內時，評估單元還可以從精確傾斜度數據中選 擇傾斜度數據。也就是說，當近似傾斜度數據值和/或精確傾斜度數據值位於精確傾斜度 傳感器的工作範圍之內時，評估單元可以選擇精確傾斜度數據。精確傾斜度傳感器的工作 範圍可以被定義為這樣一種範圍，在該範圍中由精確傾斜度傳感器輸出的精確傾斜度數據 代表了具有預定準確度的傾斜度數據。
根據一個實施例，評估單元設計用於當近似傾斜度數據位於精確傾斜度傳感器的 工作範圍之中時，從精確傾斜度數據中選擇傾斜度數據，以及用於當精確傾斜度數據位於 工作範圍之外時，從近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據。
根據一個實施例，評估單元設計成可在操作模式「選擇近似傾斜度數據」以及操作 模式「選擇精確傾斜度數據」之間進行轉換。評估單元可包括轉換開關。用戶可以通過操 作開關在這些操作模式之間進行轉換。
此外，測繪儀器還包括輸出單元。輸出單元可包括顯示器。
因此，提供一種測繪儀器，從精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數 據，並且將傾斜度數據顯示給用戶。因此所述傾斜度數據是自動選擇的，不需要用戶去留意 多個傾斜度傳感器。因而該測繪儀器使得調整測量系統中元件傾斜度的過程更快並且更加有效。
此外，由於近似傾斜度傳感器包括了電子加速度傳感器，從而可以省略圓水準儀。 圓水準儀通常為頂部可見並且因此使得用戶很難讀數。另外，圓水準儀的工作範圍通常小 於三腳臺的調節範圍。通常，圓水準儀的工作範圍從-30分鐘到+30分鐘，即在士0.5度之 間。也就是說，圓水準儀的移動覆蓋範圍在士30分鐘，S卩士0.5度。另一方面，三腳臺的典 型調節範圍是從-3度到+3度，因而超出了圓水準儀的工作範圍。然而，通過使用電子加速 度傳感器增大了工作範圍，例如達到了 士 10度。因而，電子加速度傳感器的工作範圍覆蓋 了三腳臺的調節範圍。
因此，用戶能夠在水準測量的過程中，甚至是距水平位置有大的偏差時確定調節 方向。此外，電子加速度傳感器由於不含液體而更穩定以及更便宜。另外還能電子地校準 加速度傳感器。因此不需要再執行複雜的機械校準程序。所以，所述測繪儀器對於處理測 量系統中元件的調平將更快並且更容易。另外該測繪儀器也很容易製造。
根據一個實施例，支座還包括支撐板、調平螺釘、以及通過調平螺釘設置在支撐 板上的三腳臺，其中安裝單元設置在三腳臺上，以使得通過轉動調平螺釘可以調節安裝單兀。
根據另一個實施例，精確傾斜度傳感器包括光源、透鏡、光敏傳感器、液體、以及 容納液體的容器，其中精確傾斜度數據通過由光敏傳感器檢測在液體中反射的光源光束來 確定。
關於光源、透鏡、容器以及光敏傳感器的示範性設置，可以參考Glimm的美國專利 US No. 7，388，658，作為引用將其內容全部結合於此。在Glimm的美國專利US No. 7，388，658 中描述的精確傾斜度傳感器的實例可於本發明描述的測繪儀器結合起來。
根據另一個實施例，近似傾斜度傳感器設計成通過沿著近似傾斜度傳感器的至少 兩個不平行的軸測量加速度，以確定近似傾斜度數據。
根據另一個實施例，精確傾斜度傳感器設計成通過沿著精確傾斜度傳感器的至少 兩個不平行的軸測量加速度，以確定精確傾斜度數據。
加速度可能由重力引起。通過沿著近似加速度傳感器的軸測量加速度，可測出與 重力矢量沿著該軸的投影相對應的加速度。因此，通過沿著近似傾斜度傳感器的兩個不平 行的軸測量加速度，可測出加速度矢量在平面上的投影，其中該平面由所述兩個不平行的 軸限定。這也相應地適用於沿著精確傾斜度傳感器的兩個不平行的軸測量加速度。
近似傾斜度傳感器的兩個不平行軸可取向為互相垂直。這也相應地適用於精確傾 斜度傳感器的兩個不平行的軸。
根據一個實施例，測繪儀器還包括自動調節單元，其中所述自動調節單元設計成 根據近似傾斜度數據、精確傾斜度數據以及傾斜度數據中的至少一個，相對於支座調節安 裝單元。因而可以相對於支座執行安裝單元的自動調節。
自動調節單元可包括一個或多個步進電機。
通過依據精確傾斜度數據、近似傾斜度數據以及選擇出的傾斜度數據中的至少一 個的自動調節，用戶將能通過操作開關執行測繪儀器的自動水準測量。
根據另一個實施例，精確傾斜度傳感器和近似傾斜度傳感器中的至少一個包括 MEMS晶片，其中MEMS晶片包括可偏轉的質量塊。
根據一個實施例，評估單元還設計成，根據精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中 的至少一個確定標度，其中輸出單元還設計成圖形顯示相對於該標度的傾斜度數據。
標度可定義為，將值分配給一段距離和顯示器表面上的若干像素點中的至少一 個。顯示器的表面可以是屏幕。所述值可以是傾角值。輸出單元設計成顯示錶徵傾角值的 刻度。因此，所述標度就可以通過輸出單元可視化的呈現給用戶。然而也可以設想，所述標 度由圓、橢圓、多個同心圓以及多個同心橢圓中的至少一個進行顯示。
所述標度可從一組預定標度中選出。也可以設想，所述標度根據精確傾斜度數據 和近似傾斜度數據中的至少一個自動的計算得出。
所述標度可基於與當前時間點相對應的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中至 少一個的值來確定。附加的或可選擇的，所述標度能基於與之前時間點相對應的精確傾斜 度數據和近似傾斜度數據中的至少一個的值來確定。
確定所述標度也可以包括對平均時間段內的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據 中至少一個進行平均。此外可以設想，確定精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中至少一個 值的時間導數，其中根據確定的變化進行對標度的確定。例如，確定近似傾斜度數據和精確 傾斜度數據中至少一個值的快速增長，並且確定較寬的標度，以阻止顯示單元上標度的頻 繁改變。這將為用戶提供傾斜度數據的一種易於讀取的顯示。
根據一個實施例，輸出單元還設計成顯示相對於標度的圓以及橢圓中的至少一 個。
相對於標度的圓或者橢圓的顯示可使用戶能感知到圓水準儀或者管型水準儀中 的氣泡。從而獲得測量出的傾斜度數據的一種易於讀取的示出。
根據一個實施例，評估單元還設計成基於測量系統預先確定或預先可選擇的傾角 精度，確定傾斜度數據以及標度中的至少一個。
傾角精度可以定義為角的範圍，其表徵了測量系統中可以獲得的元件傾角的準確 性。舉例來說，傾角精度可以是士 1分鐘，即在傾斜度數據以及傾角之間的絕對差值小於1 分鐘。傾角精度可以例如是取決於測量系統或者取決於使用由測量系統測量出的數據的目 的。例如，為了決定是否執行具有更高精度的測量，初步的測量可以由用戶實施，其中所述 具有更高精度的測量需要先進的且更耗費時間的水準測量過程。
通過調整傾斜度的精度，傾角的調節可以採用要求的期望傾斜度精度的有效的方 式進行。
根據另一個實施例，輸出單元包括具有背光的顯示器。
顯示器的背光使得傾角的調節可以在光線差的情況下進行。因此，與圓水準儀相 比傾斜度數據的可讀性得到了改善。
根據實施例，提供了一種調節測繪儀器的測量系統中元件傾角的方法，其中測量 系統中的元件設置在測繪儀器的安裝單元上，該方法包括通過相對於測繪儀器的支座移 動安裝單元來調節所述元件的傾角，通過近似傾斜度傳感器確定與傾角相對應的近似傾斜 度數據，通過精確傾斜度傳感器確定與傾角相對應的精確傾斜度數據，通過評估單元從所 述確定的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據而確定測量系統的傾斜度 數據，並且輸出所述傾斜度數據。
根據一個實施例，從所述確定的精確傾斜度數據選擇傾斜度數據的步驟包括根據所述確定的精確傾斜度數據以及所述確定的近似傾斜度數據中的至少一個，從精確傾斜 度數據和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據。
根據另一個實施例，確定傾斜度數據的步驟包括當所述確定的近似傾斜度數據 位於精確傾斜度傳感器的工作範圍之內，從所述精確傾斜度數據中選擇傾斜度數據，以及 當所述確定的精確傾斜度數據位於工作範圍之外，從所述近似傾斜度數據中選擇傾斜度數 據。


本發明的前述以及其他的優勢將通過以下對發明附圖的示例實施例的詳細描述 中得到。需要指出的是，並不是本發明的所有可能的具體實施例都必須具備這裡描述的所 有優點。
下面將通過附圖對本發明的示例實施例進行解釋。
圖1示出了根據示例實施例的測繪儀器的簡圖2示出了根據示例實施例的精確傾斜度傳感器；
圖3a示出了可用於測繪儀器的實施例中的具有支撐板和三腳臺的支座的示意 圖北示出了根據示例實施例的測繪儀器的透視圖4示出了根據示例實施例的確定以及輸出測繪儀器傾斜度數據的流程圖；以及
圖5示出了根據示例實施例的確定標度的流程圖。
具體實施方式
在下述的示例實施例中，將使用相同的附圖標記來代表功能和結構相同的部件。 因此為了理解每個特定實施例中各自部件的特徵，也將涉及對其他實施例以及本
發明內容
的描述。
如圖1所示的測繪儀器1包含精確傾斜度傳感器10和近似傾斜度傳感器20。精 確傾斜度傳感器10包含傳感元件11。近似傾斜度傳感器20包含傳感元件21，該傳感器元 件是電子加速度傳感器。可以設想，精確傾斜度傳感器10中的傳感元件11也是電子加速 度傳感器。精確傾斜度傳感器10中的傳感元件11或近似傾斜度傳感器20中的傳感元件 21之中的至少一個可能是1軸、2軸或3軸加速度傳感元件。精確傾斜度傳感器10和近似 傾斜度傳感器20中的每個都和測繪儀器1的評估單元30信號連接。
精確傾斜度傳感器10為評估單元30提供精確傾斜度數據。精確傾斜度數據與待 測的傾角相對應。近似傾斜度傳感器20為評估單元30提供近似傾斜度數據。近似傾斜度 數據與待測的傾角相對應。
評估單元30決定了選擇精確傾斜度數據還是近似傾斜度數據來確定傾角。換句 話說，評估單元30從提供給其的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中做出選擇。選出的數 據代表了傾角。
測繪儀器1的輸出單元40與評估單元30信號通信。傾斜度數據從評估單元30 傳送到輸出單元40。輸出單元40設計成向用戶輸出傾斜度數據。
評估單元30可包括電子電路，該電子電路被配置成從由精確傾斜度傳感器10和近似傾斜度傳感器20提供的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據之中做出選擇。該電路例 如可以是比較電路，用來將精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中的至少一個與至少一個預 定或預先可選的閾值進行比較。該閾值可代表精確傾斜度傳感器工作範圍的限制。另外或 可選擇的，該閾值可代表測繪儀器1中測量系統執行測量的準確度。
另外或可選擇地，評估單元30可包含微處理器和存儲器。評估單元還可包括存儲 在存儲器中的計算程序。通過微處理器執行所述程序，將使得微處理器從精確傾斜度數據 和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據。舉例來說，計算程序可設置成將精確傾斜度數據和 近似傾斜度數據中的至少一個與至少一個閾值進行比較。
精確傾斜度傳感器10中的傳感元件11和近似傾斜度傳感器中的傳感元件21中 的至少一個可以是基於晶片的傳感器。所述基於晶片的傳感器可以是MEMS晶片。MEMS芯 片可包括質量塊，其中該質量塊從靜止位置的偏轉是可以被晶片測出的。質量塊從靜止位 置的偏轉是由重力引起的。精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中的至少一個可由質量塊從 靜止位置偏轉的量及方向中的至少一個進行確定。
例如，STMicroelectronics出產的3軸商用加速儀晶片LIS3LV02DQ，可用作電子 加速傳感器。
圖2示出了用於測繪儀器的典型實施例中的精確傾斜度傳感器10的裝配。
關於該示例實施例的其它變化，可參閱美國專利US 7，388，658，作為引用將其內 容全部結合於此。
精確傾斜度傳感器10包含容納有液體13的容器12。液體13在容器12中具有自 由液面14。自由液面14可以是液體13的上表面。當測繪儀器1處於非傾斜狀態時，自由 液面14大體上位於透鏡16的焦平面15上。精確傾斜度傳感器10還包括光敏傳感器11。 光源17，透鏡16和光敏傳感器11設置成使得光源17發射出的光束能穿過透鏡16到達自 由液面14。光束經自由液面14的反射，穿過透鏡16到達光敏傳感器11上。
圖3a示出了支座50的透視圖，其可以用於測繪儀器1的示例實施例中。支座50 設計成具有支撐板60以及三腳臺70的支架。所述三腳臺70通過調平螺釘81，82，83設置 在支撐板60上。用於將測量系統(圖3a中沒有示出)安裝到支座50的安裝單元71設置 在三腳臺70上。三腳臺70，調平螺釘81，82和83以及支撐板60設計成使得安裝單元71 的傾角通過轉動調平螺釘81，82和83是可以調節的。此外，支座50包括設置在支座50每 個支腳上的緊固螺釘51，52以及53。通過調節緊固螺釘51，52和53，支架的每個支腳的長 度是可以調節的。通過調節支腳的長度，安裝單元71的傾角也是近似可以調節的。
圖北顯示了根據示例實施例的測繪儀器1的透視圖。測量系統90通過安裝單元 (圖北中沒有示出)安裝在三腳臺70上。所述測量系統包括輸出單元40，其包括顯示器 100。顯示器100設置在測量系統90上。用戶可以容易的讀出顯示在顯示器100上的傾斜 度數據，而不需要同時觀察位於不同位置上的多個傳感器。此外，顯示器100可包括背光， 使得在光線不好的情況下能夠調節測量系統90的傾角。測量系統90設計成使其可以關於 繞沿垂直方向取向的第一軸A進行轉動或者轉體。此外，測量系統90包括測量系統支座 92，其設計成使得測量系統90的測定計91關於朝向沿著水平方向的第二軸B可傾斜的支 撐。
圖4示出的是根據如圖1所示實施例的確定以及輸出測繪儀器1的傾斜度數據的流程圖。
在啟動測繪儀器1 (Si)之後，近似傾斜度傳感器20測量(S》測繪儀器1的測量 系統中元件的傾角，並且輸出近似傾斜度數據到評估單元30。如果近似傾斜度數據位於精 確傾斜度傳感器10 (S3 =NO)的工作範圍之外，評估單元30將根據近似傾斜度數據確定標度 (S8)。評估單元30還將測出的近似傾斜度數據選擇為傾斜度數據，並且輸出單元40在測 繪儀器1的顯示器上顯示(S9)所選的近似傾斜度數據。
顯示器將傾斜度數據與確定的標度一起顯示。標度包括兩個未填充的同心圓120， 121。這兩個未填充的同心圓120，121表徵指示傾斜度數據值的刻度。顯示相對於標度的 傾斜度數據包括顯示與未填充的同心圓120，121有關的填充圓122。與同心未填充圓120， 121有關的填充圓122的位置指示了與重力矢量有關的傾斜平面。用戶可以將未填充的同 心圓120，121以及填充同心圓122理解為圓水準儀。
如果確定的近似傾斜度數據位於測繪儀器1的精確傾斜度傳感器10的工作範圍 之內(S3 =YES)，由精確傾斜度傳感器10測出的數據(S4)被評估單元30選做確定傾斜度 數據以及確定顯示傾斜度數據的標度(S5)。
精確傾斜度數據在顯示器上與確定的標度一起顯示(S6)。輸出精確傾斜度數據 包括顯示第一標度IlOA以及第二標度110B，其表示互相垂直的兩個軸。第一標度IlOA以 及第二標度IlOB各自包括表徵傾斜度數據值的刻度111A，111B。此外，輸出精確傾斜度數 據包括顯示與第一標度IlOA有關的第一橢圓112A，以及與第二標度IlOB有關的第二橢圓 112B。與第一標度IlOA有關的第一橢圓112A的位置表示了沿著第一標度IlOA的軸的所 述元件的傾斜度。與第二標度IlOB有關的第二橢圓112B的位置表示了沿著第二標度IlOB 的軸的所述元件的傾斜度。橢圓112A，112B以及標度110A，IlOB表示與重力矢量有關的傾 斜平面，其中所述平面由第一以及第二標度110A，110B的軸限定。用戶可以將橢圓112A， 112B以及標度110A，IlOB理解為兩個互相垂直取向的管型水準儀。
如果精確傾斜度數據位於精確傾斜度傳感器10的工作範圍之內(S7 =YES)，由精 確傾斜度傳感器測出的傾斜度數據(S4)將用於確定新的標度(S5)，並且將精確傾斜度數 據選做用於顯示的精確傾斜度數據(S6)。如果精確傾斜度數據位於精確傾斜度傳感器10 的工作範圍之外(S7 :N0)，由近似傾斜度傳感器20測出的近似傾斜度數據(S2)則被評估 單元30選做用於顯示的傾斜度數據(S9)。
因此，在確定的近似傾斜度數據位於精確傾斜度傳感器10的工作範圍之內的情 況下，選擇精確傾斜度數據。此外，當確定的精確傾斜度數據位於精確傾斜度傳感器10的 工作範圍之外時，選擇近似傾斜度數據。
圖5示出了根據實施例確定標度的流程圖。特別的，流程圖所示的該方法可以在 圖4中的步驟(S5)以及(S9)中實施。
根據如圖5中示例的方法，根據所選的傾斜度數據所在的範圍，從一組預定的標 度中選擇標度。如果傾斜度數據的值超出10度(Sll :YES)，則顯示器顯示信息「超出工作 範圍」。如果傾斜度數據的值小於等於10度且大於1度(S12 :YES)，則選擇具有標籤「近似 標度1」的預定標度並在顯示器上顯示。在該標度中，顯示的一像素對應於0.2度。如果傾 斜度數據不在該範圍之內(S12:N0)，但是其值大於0.4度且小於等於1度(S13:YES)，則 選擇具有標籤「近似標度2」的標度並在顯示器上顯示。在該標度中，顯示的一像素對應於0.012度的角。如果傾斜度數據不在該範圍之內(S13:N0)，但是其值大於0. 1度且小於等 於0. 4度(S14 =YES)，則選擇具有標籤「精確標度1」的標度並在顯示器上顯示。在該標度 中，顯示的一像素對應於0.006度的角。如果傾斜度數據不位於該範圍之內(S14:N0)，但 是其值小於等於0. 1度(S15 ，則選擇具有標籤「精確標度2」的標度。在該標度中，顯 示的一像素對應於0. 002度的角。
雖然本發明是關於特定實施例的描述，但對於本領域技術人員來說可以進行一些 明顯的選擇，改變以及變換。本發明中描述的實施例僅用作示例說明而不意在對某方面進 行限制。在不偏離如權利要求所述的本發明中心以及保護範圍的前提下可以進行各種的變型。
權利要求
1.一種測繪儀器，包括 具有元件的測量系統， 支座，設置在所述支座上的安裝單元，其中所述元件被設置在所述安裝單元上，並且所述支 座以及所述安裝單元被設計成使得所述安裝單元相對於所述支座是可以調節的，精確傾斜度傳感器，其被設置在所述測量系統的元件上，並被設計用於測量所述測量 系統的元件的傾角，並且輸出與所述傾角相對應的精確傾斜度數據，近似傾斜度傳感器，其被設置在所述測量系統的元件上，並被設計用於測量傾角並輸 出與所述傾角相對應的近似傾斜度數據，其中所述近似傾斜度傳感器包括電子加速度傳感 器，其中，所述測繪儀器還包括評估單元，其被設計用於從所述近似傾斜度數據和精確傾斜度數據中選擇所述測量系 統的傾斜度數據，以及輸出單元，其被設計用於輸出所述傾斜度數據。
2.如權利要求1所述的測繪儀器，其中所述評估單元被設計成根據所述近似傾斜度數 據和所述精確傾斜度數據中的至少一個，從所述近似傾斜度數據和所述精確傾斜度數據中 選擇傾斜度數據。
3.如權利要求1或2所述的測繪儀器，其中所述評估單元被設計成，當所述近似傾斜度 數據位於所述精確傾斜度傳感器的工作範圍之中時，從所述精確傾斜度數據中選擇傾斜度 數據，以及用於當所述精確傾斜度數據位於工作範圍之外時，從所述近似傾斜度數據中選 擇傾斜度數據。
4.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述支座還包括 支撐板，調平螺釘，以及三腳臺，其通過所述調平螺釘被設置在所述支撐板上，其中，所述安裝單元被設置在所 述三腳臺上，以使得通過轉動調平螺釘能夠調節所述安裝單元。
5.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述精確傾斜度傳感器包括 光源，透鏡，光敏傳感器， 液體，以及容納液體的容器，其中所述精確傾斜度數據通過由所述光敏傳感器檢測在液體處反射 的光源光束來確定。
6.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述近似傾斜度傳感器被設計成通 過沿著所述近似傾斜度傳感器的至少兩個不平行的軸測量加速度，以確定所述近似傾斜度 數據。
7.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述精確傾斜度傳感器被設計成通 過沿著所述精確傾斜度傳感器的至少兩個不平行的軸測量加速度，以確定所述精確傾斜度 數據。
8.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述測繪儀器還包括自動調節單 元，其中所述自動調節單元被設計成，使得根據所述近似傾斜度數據、精確傾斜度數據以及 傾斜度數據中的至少一個，相對於所述支座調節所述安裝單元。
9.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述精確傾斜度傳感器和近似傾斜 度傳感器中的至少一個包括MEMS晶片，其中所述MEMS晶片包括可偏轉的質量塊。
10.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述評估單元還被設計成，根據所 述精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中的至少一個確定標度，其中所述輸出單元還被設計 成圖形顯示相對於該標度的傾斜度數據。
11.根據權利要求10所述的測繪儀器，其中所述輸出單元還設計成顯示相對於標度的 圓以及橢圓中的至少一個。
12.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述評估單元還被設計成基於所 述測量系統的預先確定或預先可選擇的傾斜度精度，確定所述傾斜度數據和所述標度中的 至少一個。
13.如前述權利要求中任一項所述的測繪儀器，其中所述輸出單元包括具有背光的顯不器。
14.一種調節測繪儀器的測量系統中的元件的傾角的方法，其中所述測量系統中的元 件被設置在所述測繪儀器的安裝單元上，該方法包括通過相對於所述測繪儀器的支座移動所述安裝單元來調節所述元件的傾角，通過近似傾斜度傳感器確定與傾角相對應的近似傾斜度數據，通過精確傾斜度傳感器確定與傾角相對應的精確傾斜度數據，通過由評估單元從所述確定的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據 而確定所述測量系統的傾斜度數據，以及輸出所述傾斜度數據。
15.如權利要求14的方法，其中從所述確定的精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中選 擇傾斜度數據的步驟包括根據所述確定的精確傾斜度數據和所述確定的近似傾斜度數據中的至少一個，從所述 精確傾斜度數據和近似傾斜度數據中選擇傾斜度數據。
16.如權利要求14或15所述的方法，其中從所述確定的精確傾斜度數據和近似傾斜度 數據中選擇傾斜度數據的步驟包括當所述確定的近似傾斜度數據位於所述精確傾斜度傳感器的工作範圍之內，從所述精 確傾斜度數據中選擇傾斜度數據，以及當所述確定的精確傾斜度數據位於工作範圍之外，從所述近似傾斜度數據中選擇傾斜 度數據。
17.如權利要求14至16中任一所述的方法，還包括根據所述精確傾斜度數據、近似傾斜度數據以及傾斜度數據中的至少一個確定標度，其中輸出所述傾斜度數據包括圖形顯示相對於該標度的傾斜度數據。
18.如權利要求17所述方法，其中確定標度包括從一組預定標度中選出標度。
19.如權利要求17或18所述的方法，其中圖形顯示相對於標度的傾斜度數據包括圖形 顯示相對於標度的圓和橢圓中的至少一個。
20.如權利要求14至19中任一項所述的方法，還包括設置測量系統的傾斜度精度，其中基於設置的傾斜度精度確定傾斜度數據和標度中的 至少一個。
全文摘要
本發明涉及一種測繪儀器，包括具有元件的測量系統，支座，設置在所述支座上的安裝單元，其中所述元件設置在所述安裝單元上，並且所述支座以及所述安裝單元設計成為使得安裝單元相對於支座是可以調節的，還包括設置在所述測量系統的元件上的精確傾斜度傳感器，其設計用於測量所述測量系統元件的傾角，並且輸出與傾角相對應的精確傾斜度數據，還包括設置在所述測量系統元件上的近似傾斜度傳感器，其設計用於測量傾角並輸出與傾角相對應的近似傾斜度數據，所述近似傾斜度傳感器包括電子加速度傳感器，其中，所述測繪儀器還包括評估單元，其設計用於從所述近似傾斜度數據和精確傾斜度數據中選擇所述測量系統的傾斜度數據，以及輸出單元，其設計用於輸出傾斜度數據。
文檔編號G01C9/00GK102032899SQ20101053719
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月17日 優先權日2009年9月18日
發明者T·克盧達斯, U·拜爾 申請人:特裡伯耶拿有限公司