(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離測定装置であって、光測定信号を発信するための、ケーシング（１０）内に不動に固定された少なくとも１つの発信ユニット（１４，１６）と、離れた物体で反射された前記測定信号部分を受信するための少なくとも１つの受信ユニット（２０，２２）と、少なくとも１つの計算ユニットとが設けられており、ケーシング（１０）内に少なくとも１つのセンサが配置されており、該センサによって、少なくとも１つの比較値に対する、光測定信号の少なくとも発信角度（２４）が検出可能である形式のものにおいて、
ケーシング（１０）内において少なくとも１つの軸線を中心にして旋回可能に支承されている支持台取付け部（２６）を有しており、該支持台取付け部（２６）を介してケーシング（１０）は、少なくとも１つの軸線を中心にして旋回可能に、前記距離測定装置とは別個に形成されている支持台（２８）に連結可能であり、少なくとも１つのセンサによって、支持台（２８）に対するケーシング（１０）の旋回角度（１８，２４）が、支持台取付け部（２６）の旋回角度を介して検出可能であることを特徴とする、距離測定装置。
【請求項２】
距離測定装置の表面（３４）に配置されている表示装置（３６）と、複数の操作ボタン（３８）と、前記距離測定装置の裏面（４０）においてケーシング（１０）内に配置されている支持台取付け部（２６）とを有する、請求項１記載の距離測定装置。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサによって、外側からの予め規定された方向に対する発信角度が検出可能である、請求項１または２記載の距離測定装置。
【請求項４】
少なくとも１つのセンサによって、該センサに作用する遠心力によって傾斜角度が検出可能である、請求項３記載の距離測定装置。
【請求項５】
少なくとも１つのセンサによって、地磁界により規定される少なくとも１つの方向が検出可能であり、該方向に対する旋回角度が測定可能である、請求項３または４記載の距離測定装置。
【請求項６】
所定のプログラムの選択後、計算ユニットが、第１の測定値の他に少なくとも第２の測定値も予期するようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の距離測定装置。
【請求項７】
計算ユニットが、ケーシング（１０）および／または発信ユニット（１６）の旋回軸の位置を考慮するようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の距離測定装置。
【請求項８】
所定のプログラムの選択後、計算ユニットが自動的に、少なくとも２つの測定領域（３０，３２）を加算するようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記２つの領域（３０，３２）の間で予め規定されている旋回角度（２４）が１８０゜である、請求項８記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記２つの領域（３０，３２）の間の旋回角度（２４）が、少なくとも１つのコントロール装置（６２）によってコントロール可能である、請求項８または９記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記２つの領域（３０，３２）の間の１８０゜の旋回角度が正確に維持されていない場合、計算ユニットが角度誤差を数学的に修正し、領域全体（５８）の測定値が、正確な１８０゜の角度のために示されるようになっている、請求項１０記載の距離測定装置。
【請求項１２】
制御ユニットと、電気的に駆動される作動ユニット（７４）とによって、発信角度が調整可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の距離測定装置。
【請求項１３】
前記光測定信号がレーザビームによって形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念部に記載した距離測定装置に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０９６８３号明細書に基づき、距離を測定するために支持台なしに手で自由にガイドすることができる、冒頭に記載した形式の装置が公知である。このドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０９６８３号明細書では、付設ケーシングが、距離測定装置を保持するために設けられており、この付設ケーシング内に距離測定装置のケーシングを挿入して支持台に結合することができる。この付設ケーシングにより簡単な形式で、距離測定装置の支持台を用いた使用も可能である。
【０００３】
例えば反射点が対象物によって覆われているために、２つの点の間の領域を直接できない場合、冒頭に記載した形式の距離測定装置を用いて間接的に距離測定を行うことが公知である。このために第１段階では、測定しようとする領域の測定点と始点との間の第１の代替領域が測定される。この場合第１の代替領域は測定しようとする領域に対して直角に延びていなければならない。第２段階において測定点と終点との間の第２の代替領域が測定される。第３段階において測定しようとする領域は、２つの代替領域と、第１の代替領域と測定しようとする領域との間の直角とによって、距離測定装置の計算ユニットを用いてピタゴラスの定理により算出される。
【０００４】
発明の利点
本発明は、特に光測定信号、特にレーザビームを発信するための、ケーシング内に配置された少なくとも１つの発信ユニットと、離れた物体で反射された前記測定信号部分を受信するための少なくとも１つの受信ユニットと、少なくとも１つの計算ユニットとを有する距離測定装置から出発する。レーザの代わりに例えば特殊なダイオードのような、専門家によって最適に選択される別の光源を使用することもできる。
【０００５】
本発明の構成では、ケーシング内に少なくとも１つのセンサが配置されており、このセンサによって、少なくとも１つの比較値に対する、光測定信号の少なくとも発信角度が検出可能であるように提案されている。このセンサによって、２つの代替領域により所定の領域を間接的に測定する際に、一方の代替領域と測定したい領域との間に直角を成すようにして、これによって、生じる誤差を防止することができる。このような角度検出によって、任意の三角形における１つの領域を間接的に測定することができる。
【０００６】
さらに支持台を用いてまたは支持台を用いず有利には間接的に１つの領域を検出することができる、特にコンパクトな距離測定装置が達成されている。検出された単数もしくは複数の旋回角度と領域とによって、専門家により最適に選択される種々異なる、計算ユニットの演算を実施することができる。壁部、底部、天井部等の所定の角度および／または傾斜、領域、面および／または種々異なる容量を、例えば加法、減法、積分および余弦定理等を使用して検出することができる。
【０００７】
少なくとも発信ユニットが、ケーシングに対して相対的に少なくとも１つの、有利には２つの軸線を中心に旋回可能であると、支持台なしで所望の発信角度を簡単かつ正確に検出することができる。距離測定装置のケーシングを移動させる必要なく発信角度を変えることができることにより、出発点は簡単に維持され得る。周辺部による光線ビームにとっての障害をできるだけわずかなにするために、有利には受信装置が発信装置と一緒に旋回可能に支承されている。
【０００８】
所望の旋回角度を２つまたはそれ以上の測定領域の間で、または外側からの予め規定された方向に対して検出することができる。これにより個別の測定、およびこれらによって生じるコスト、および誤差の原因を回避することができる。この方法は外側から地球の引力によって、つまり１つのセンサと、このセンサに作用する重力とによって傾斜角度を検出することができる、かつ／または、この方向を地磁気によって検出できる。この方向は１つのセンサ、特にコンパスによって検出され、この方向に対して発信角度を測定することができる。引力および／または地磁気を考慮するために、専門家によって最適に選択される数多くのセンサを使用することができる。
【０００９】
ケーシングに設けられた発信ユニットの旋回角度を検出する代わりに、有利には少なくとも１つのセンサによってもケーシングの旋回角度を検出することができる。発信ユニットおよび受信ユニットを、距離測定装置のケーシング内に不動に固定することができ、特に簡単でコスト安な構造を達成することができる。
【００１０】
本発明の別の構成では、ケーシングが、支持台取付け部を介して、少なくとも１つの軸線を中心にして旋回可能に支持台に連結可能であり、かつ少なくとも１つのセンサによって、支持台に対するケーシングの旋回角度が検出可能であるように提案されている。この支持台によって簡単な操作が達成され、特に操作誤差もしくは測定誤差を防止することができる。しかも特に複数の測定を実施するための正確な出発位置を簡単に維持することができる。
【００１１】
支持台取付け部および／または支持台の軸受領域を、専門家により最適に選択される種々異なるジョイントによって旋回可能に、有利な形式では少なくとも２つの軸線を中心にして、例えばボールジョイントもしくはカルダン軸受等によって構成することができる。支持台取付け部がケーシング内で少なくとも１つの軸線を中心にして旋回可能に支承されていると、旋回角度を特に構造的に簡単にセンサ例えばインクレメンタルセンサによって検出することができる。
【００１２】
さらに規定されたプログラムの選択後、計算ユニットが、第１の測定値の他に少なくとも第２の測定値も、つまり特に旋回角度と第２の領域とを予期するように提案されている。これにより便利さが増し、操作誤差も防止され、間接的な領域を測定するための測定時間を短縮することもできる。第２の領域が測定されると、自動的に間接的な領域を計算して表示することができる。所定の測定機能を可能にするために、例えば第２の平面等に対する第１の平面の角度または傾斜を規定するために、自動機能、つまり第２の測定値の予期および／または間接的な領域の自動的な結果出力を停止可能に構成することも重要であり得る。
【００１３】
計算ユニットが、ケーシングおよび／または発信ユニットの旋回軸の位置を考慮するようになっているので、測定誤差を防止することができる。計算ユニットは直接的な距離測定時には、例えばオペレータに面する側の端面を出発点としているので、この出発点は、所定の領域を間接的に検出するために所定のプログラムが選択された後、有利には自動的に、光信号によって形成される直線と単数もしくは複数の旋回軸との交点に移動される。さらにこの出発点を、ケーシングを支持台に載置することによって自動的に変更するように構成できる。
【００１４】
本発明の別の構成では、所定のプログラムの選択後、計算ユニットが自動的に、少なくとも２つの測定領域を加算するように提案されている。これにより便利さは増し、特に有利にはいわゆる旋回測定を簡単かつ迅速に実施することができる。この旋回測定は距離測定装置の測定領域を超える大きな間隔にわたっての距離測定を行うことが可能である。測定領域の間の規定された旋回角度は１８０゜である。しかし原則的には、加算しようとする領域の間の別の旋回角度も考えられる。
【００１５】
測定誤差もしくは操作誤差を防止するために、有利には２つの領域の間の旋回角度が少なくとも１つのコントロール装置によってコントロール可能である。このコントロール装置は機械的な係止箇所を有していてよく、この係止箇所は定置であるように構成することも、またはオペレータによって位置調整可能に構成することもできる。さらにコントロール装置が表示装置を有していてよく、この表示装置によって、調整される旋回角度を示すことができる。
【００１６】
発信角度が、制御ユニットと、電気的に駆動される作動ユニットとによって調整可能であると、便利さが増す。さらに電気的に駆動される作動ユニットによって特に正確な調整、特に角度調整を達成することができる。この作動ユニットが例えば電動モータまたは電磁石を有していてよい。この電動モータまたは電磁石は作動伝動装置を介して、旋回可能な発信ユニットまたは支持台取付け部に接続されている。この作動ユニットを部分的にまたは完全に距離測定装置のケーシング内にまたは支持台内に組み込むことができる。
【００１７】
図面
別の利点は以下の図面に基づいた説明から得られる。図面には本発明の複数の実施例が示されている。図面、実施例の説明および請求項は組み合わされた数多くの特徴を有している。専門家はこれらの特徴を有利な形式で個々にもまた、別の組合せにすることもできる。
【００１８】
図１には、支持台上への組付け時におけるレーザ距離測定装置を上方から見た斜視図が示されている。
【００１９】
図２には、図１のレーザ距離測定装置を下方から見た斜視図が示されている。
【００２０】
図３には、図１のレーザ距離測定装置を直接下方から見た図が示されている。
【００２１】
図４には、所定の距離を間接的に検出する測定過程における図１のレーザ距離測定装置の図が示されている。
【００２２】
図５には、旋回測定装置の概略図が示されている。
【００２３】
図６には、支持台取付け部の概略的な拡大断面図が示されている。
【００２４】
図７には、図６のＶＩＩ方向で見た平面図が示されている。
【００２５】
図８には、旋回可能な発信・受信ユニットの図１に基づいた変化実施例が示されている。
【００２６】
図９には、図８の発信・受信ユニットを旋回させるための作動ユニットの概略図が示されている。
【００２７】
実施例の説明
図１はレーザ測定信号を発信するための発信ユニット１４（図３および図４）を有するレーザ距離測定装置が示されている。この発信ユニット１４はケーシング１０内に配置されている。発信ユニット１４はここでは詳しくは図示していないレーザダイオードとコリメーティングレンズとを有している。このコリメーティングレンズによって、発信信号を集束し出力通路を通して変向することができる。
【００２８】
さらにレーザ距離測定装置は、詳しくは図示していないレンズを備えた受信ユニット２０を有している。このレンズは物体で反射された測定信号部分を捉えてこの測定信号部分をオプトエレクトロニクス的な変換器に変向する。有利にはアバランシェフォトダイオードとして構成された変換器は測定信号部分を受信し、この信号部分を電気的な形で、同様に詳しくは図示していない計算ユニットもしくは評価ユニットに送信する。
【００２９】
レーザ距離測定装置の表面３４には、表示装置３６並びに操作ボタン３８が位置している（図１）。レーザ距離測定装置の裏面４０ではケーシング１０内に支持台取付け部２６が配置されている（図２および図３）。この支持台取付け部２６は方形の横断面を有する切欠を有しており、この切欠を介して支持台取付け部２６は、切欠に相応して構成された２つのピン４２，４４に回動不能に連結可能である（図１）。
【００３０】
支持台取付け部２６はレーザ距離測定装置のケーシング１０内において軸線を中心に回動可能に支承されている。レーザ距離測定装置のケーシング１０は支持台取付け部２６を介して、軸線を中心にして旋回可能であるように支持台２８に結合可能であり、詳しく言うとレーザ距離測定装置をピン４２上で水平な１平面において３６０゜分、旋回させることができ、ピン４４上で垂直な１平面において３６０゜分旋回させることができる。第１のねじ４６によってピン４２，４４を所定の高さに調節することができ、第２のねじ４８によってピン４２，４４、特にピン４４を所定の水平方向平面において旋回させ次いで固定することができる。
【００３１】
本発明に基づき、ケーシング１０内に、詳しく言うと支持台取付け部２６の支承箇所の領域に、詳しくは図示していないインクレメンタル角度センサが配置されている。このインクレメンタル角度センサによって、測定された第１の代替領域５２と測定された第２の代替領域５４との間の、支持台２８に対するケーシング１０の旋回角度１８は検出可能である（図４）。物体５６に基づき直接検出することのできない領域５０を、任意の三角形を用いてその２つの代替領域５２，５４と、これらの代替領域５２，５４との間の旋回角度２４とを測定することによって、特に余弦定理を使用して計算ユニットにより算出することができる。正確ではない状況と出発箇所の変化とによる測定誤差を確実に防止することができる。
【００３２】
所定の領域を間接的に測定するために所定のプログラムを選択した後に、計算ユニットは第１の代替領域５２の他に旋回角度２４と第２の代替領域５４とを予期することができる。代替領域５２，５４は出発点から測定される。さらにプログラム選択時にこの出発点を、ケーシング１０の、発信ユニット１４に面する側の端面から支持台取付け部２６の中央に移行させる。この出発点は旋回軸と、レーザ測定信号によって形成される直線との交点上に位置している。
【００３３】
オペレータによって選択可能な別のプログラムにおいて、連続して測定される２つの領域３０，３２が計算ユニットによって自動的に加算される（図５）。このプログラムを、特に有利には旋回測定ために使用することができる。レーザ距離測定装置の測定領域を超過した全体領域５８を、２つの領域３０，３２の測定と、ついで行われる加算とによって測定することができる。この場合、レーザ距離測定装置は第１の測定と第２の測定との間で１８０゜の旋回角度２４だけ旋回される（図５）。
【００３４】
ケーシング１０の旋回角度１８、特に１８０゜の旋回角度２４はコントロール装置６２によってコントロール可能であり、このコントロール装置６２は相応したプログラムで第１の測定と第２の測定との間の、ケーシング１０の旋回角度１８，２４を表示装置３６を用いて表示する。コントロール装置６２は支持台取付け部２６の外周にわたって１８０゜ずらされて配置された、係止リング７４に支承されてばね弾性的に負荷されている２つの係止部材６４，６６を有している（図６および図７）。これらの係止部材６４，６６は規定された旋回位置で支持台取付け部２６の切欠６８，７０に係合する。
【００３５】
旋回測定では第１の測定を所望の方向において行うことができるように、有利にはケーシング１０は係止部材６４，６６を介して係合される。次いで支持台のねじ４８が解除され、その結果、ケーシング１０を、ピン４２と一緒に所望の方向に方向付けることができる。所望の方向が第１の測定のために得られると、ピン４２はねじ４８によって回転方向で固定される。第１の測定後ケーシング１０を支持台取付け部２６を介して１８０゜だけ旋回させることができる。この際、まず係止部材６４，６６は半径方向で外側に向かって変位され、次いで１８０゜の旋回角度２４だけ旋回された後、再び切欠６８，７０内に係合する。
【００３６】
例えば操作誤差または装置の不正確な方向付けによって２つの領域３０，３２の間の１８０゜の旋回角度２４は旋回測定時に不正確に維持されると、距離測定装置の計算ユニットに組み込まれた計算ルーチンによって、角度誤差を検知して２つの領域３０，３２の間の正確な１８０゜の角度のための全領域５８の測定値を表示することが可能である。
【００３７】
図８には、ケーシング１２と、このケーシング１２に対して相対的に旋回可能な発信・受信ユニット１６，２２とを備えた択一的なレーザ距離測定装置が示されている。ほぼ同じ構成部材については原則的に同じ部材番号を付与した。さらに同じ特徴および機能については図１〜図７に示した実施例に関連した説明を参照する。
【００３８】
発信・受信ユニット１６，２２はボールヘッド６０に支承されており、このボールヘッド６０を、所定のプログラムを選択した後、操作ボタン３８と、詳しくは図示していない制御ユニットと、作動ユニット７４とを介して旋回させることができる（図８および図９）。この作動ユニット７４は２つの電動モータ７６，７８を有しており、これらの電動モータ７６，７８によって、互いに対して垂直に延びる軸８０，８２が駆動可能である。これらの軸８０，８２はローラ８４，８６を介してボールヘッド６０に接続されていて、電動モータ７６，７８とは反対側の端部で軸受構造部材８８に支承されている。この軸受構造部材８８には角度センサが配置されている。この角度センサによって、ボールヘッド６０の旋回角度を軸８０，８２を介して間接的に検出することができる。２つの領域の間で測定された旋回角度は表示装置３６によって表示され、これにより監視することができる。
【００３９】
所定の旋回測定のためのプログラムが選択されると、第１の測定の後、ボールヘッド６０は制御ユニットと作動ユニット７４とによって自動的に１８０゜だけ旋回させられる。
【００４０】
図９の実施例に示した作動ユニット７４の他に数多くの別の作動ユニットが考えられる。レーザ測定信号を選択された方向にフレキシブルに発信することができるように、もしくは受信ユニットによって受信された測定信号部分を選択された方向からフレキシブルに受信することができるように、これらの信号は、詳しくは図示していない装置を介して相応して変向される。この装置は信号を伝達するフレキシブルなケーブルを有している。しかしまたこの装置は信号を変向する、旋回可能なミラーおよび／またはレンズを有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  支持台上への組付け時におけるレーザ距離測定装置を上方から見た斜視図である。
【図２】  図１のレーザ距離測定装置を下方から見た斜視図である。
【図３】  図１のレーザ距離測定装置を直接下方から見た図である。
【図４】  所定の距離を間接的に検出する測定過程における図１のレーザ距離測定装置の図である。
【図５】  旋回測定装置の概略図である。
【図６】  支持台取付け部の概略的な拡大断面図である。
【図７】  図６のＶＩＩ方向で見た平面図である。
【図８】  旋回可能な発信・受信ユニットの図１に基づいた変化実施例である。
【図９】  発信・受信ユニットを旋回させるための作動ユニットの概略図である。
【符号の説明】
１０，１２  ケーシング、  １４，１６  発信ユニット、  １８  旋回角度、  ２０，２２  受信ユニット、  ２４  旋回角度、  ２６  支持台取付け部、  ２８  支持台、  ３０，３２  領域、  ３４  上面、  ３６  表示装置、  ３８  操作ボタン、  ４０  裏面、  ４２，４４  ピン、  ４６，４８  ねじ、  ５０  領域、  ５２，５４  代替領域、  ５６  物体、  ５８  全体領域、  ６０  ボールヘッド、  ６２  コントロール装置、  ６４，６６  係止部材、  ６８，７０  切欠、  ７２  係止リング、  ７４  作動装置、  ７６，７８  電動モータ、  ８０，８２  軸、  ８４，８６  ローラ、  ８８  軸受構造部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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