[发明专利]用于测量仪的倾角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及定位设备，诸如测量仪或勘测仪。更具体而言，本发明涉及用于测量仪的倾角传感器(ti1t sensor)。

背景技术

勘测领域包括使用从一个或多个位置获取的角度和距离测量值，来确定物体的未知位置、表面或体积或者对已知坐标放样。为了进行这些测量，经常使用的勘测装置是一种被称为全站仪的那类具有集成的距离和角度测量的测距仪，即，该类仪器结合有电子、光学和计算机技术。全站仪还装备有具有可写信息的计算机或控制单元，该可写信息用于待进行的测量并用于存储在测量期间获得的数据。优选地，该全站仪计算觇标在固定地面坐标系中的位置。

例如在同一申请人的WO 2004/057269中，更详细地描述了这种全站仪。大体而言，参照图1，常称为全站仪或经纬仪的那类测量仪或勘测仪包括可移动单元20，该可移动单元包括标示为透镜30的光学设备，例如，用于捕获一视场以及捕获在该视场内的识别觇标点的照相机。可移动单元20以如下方式支撑在机架40中：该可移动单元围绕第一轴线50相对于机架40可枢轴旋转，如双箭头60所示。第一轴线50也可称为耳轴轴线(trunnion axis)。机架40围绕第二轴线90相对于基座80可旋转，如双箭头100所示。所述机架也可称为照准仪部分40。由此，通过围绕两条轴线50和90旋转所述可移动单元20，该可移动单元40可以被定位于任何期望位置以用于进行预定测量操作。当使用测距全站仪在例如工地、海事工地、建筑工地或采矿工地执行测距或勘测任务时，需要很高的准确度，容许公差对角度而言以角秒度量，对距离而言以毫米度量。耳轴轴线50在理想情况下总是垂直于第二轴线90。此外，第二轴线90在理想情况下是竖直的。但不幸的是，在实际情况中通常存在偏差，这会影响或损害待要进行的测量的准确性和可靠性。为了确定在图2中示出的第二轴线90和真正的竖直线(由重力场限定)120之间的偏差，在全站仪的机架40中布置一倾角传感器。倾角传感器适于确定在仪器(即全站仪)的竖直轴线和真正的竖直线之间的关系。据此，可以对偏差进行补偿。在现有技术的全站仪中，普通倾角传感器包括一个注满流体的容器。所述流体自由流动，使得当倾角传感器非水平时，检测装置与表面不正交。所述检测装置可以包括发光器，例如LED，该LED发射出光束，该光束被流体的表面反射，经反射的光束被导向一个光传感器例如CCD芯片。所述CCD芯片测量入射光束的光束中心的位置，由此可以通过确定在入射光束的测定光束中心和参考点之间的偏差，来确定第二轴线90和真正的竖直轴线之间的偏差。

但是，由于以下事实导致现有技术的倾角传感器十分缓慢：即，在机架40移动后，需要一个稳定时间以允许流体定向，因为流体会在移动后的一段时间里在容器内四处摆动。因此，在可以开始偏差测量以及可以提供偏差确定之前需要阻尼时间。

现有技术中的其他类型倾角传感器，例如，包括邻近于电容传感器布置的平衡板的倾角传感器(在各个传感器和板之间的距离通过电容测量)，或者包括用线悬挂的元件的倾角传感器，也具有相同的缺陷，即，运动影响传感器，使得需要阻尼时间。

因此，在本领域需要一种能够提供较快偏差测量的改进型倾角传感器。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够提供较快偏差测量的改进型倾角传感器。

本发明的另一目的是提供一种其中阻尼时间可被显著降低或消除的改进型倾角传感器。

本发明的另一目的是提供一种提供测量结果的增强准确性和可靠性的改进型倾角传感器。

本发明的这些和其他目的通过具有独立权利要求中所限定的特征的用于测量仪的倾角传感器以及测量仪实现。某些实施方案由从属权利要求限定。

为表达清晰，在本说明书中使用的术语“全站仪”是指具有集成的距离和角度测量--即，结合有电子、光学和计算机技术--的测距仪。此类仪器一并提供了到觇标的距离以及到觇标的竖直方向和水平方向，由此测量出到诸如反射镜的物体或觇标的距离。在本说明书中使用的术语“全站仪”包括下列术语：勘测单元、测量仪、勘测仪或测地仪。