[发明专利]用于指向空间坐标的设备、方法以及计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于指向空间坐标的设备，其包括：具有指向尖端的可移动的手持式探针；以及设置有可旋转地支撑的细长臂的便携式基座单元，其中手持式探针经由细长臂借由绳或金属丝而连接到便携式基座单元，其中基座单元设置有传感器，以用于测量绳或金属丝的长度或长度改变以及臂的以至少一个自由度的旋转；以及计算机控制的处理装置，其用于将由所述传感器递送的测量信号处理成手持式探针的位置数据。

背景技术

空间坐标理解为是指在二维或三维坐标系中定义了空间中相对于参考点的位置的参数。这些参数可以是相对于参考点的有关点的距离、方位角和倾斜角。

上述类型的设备从美国专利6,785,973中已知，其可用于测量二维或三维物体（例如位于测量台上的小物体或在房间中布置的相对大的物体）的形状或轮廓。

已知的设备配备有绳或金属丝，以经由细长臂来将可移动的手持式探针连接到便携式基座单元。因此，仅单个传感器就足够用于确定绳或金属丝的长度或长度改变。通过使用绳或金属丝，未施加关于绳的长度方面的严格限制，并且因此可以测量相对较大的物体。

在设备中使用第二传感器，以实现由于测量探针的位置改变而造成的绳的角或角位移的准确确定。第二传感器在绳或金属丝与臂接合的纵向方向上被耦合到可旋转地支撑的臂。

在这个示例中，用于测量绳或金属丝的长度或长度改变以及臂的至少一个自由度的旋转的传感器被理解为以脉冲生成器形式的长度传感器、角度传感器中的至少一个，其中，在使用期间递送的脉冲的数量与绳或金属丝或耦接到其的臂的长度改变或角位移成比例。另一选项是使用电位计，以测量臂的旋转以及绳或金属丝的长度改变。

计算机控制的处理装置被布置用于将由传感器递送的测量信号（即，绳的角或角位移以及绳或金属丝的长度或长度改变）处理成手持式探针的位置数据。

上述设备的手持式探针的位置准确性由与可旋转地支撑的臂耦合的传感器以及用于确定绳或金属丝的长度或长度改变的传感器来确定。

发明人洞察到，已知设备的准确性是有限的，因为该设备确定手持式探针的位置数据，其不一定等同于期望点（例如手持式探针的指向尖端）的位置。最终，需要的不是手持式探针的位置，而是例如确定用于指向空间坐标的设备的准确性的手持式探针的指向尖端的位置

因此，本发明的一个目的是提供一种用于指向空间坐标的改进设备，其确定期望的空间坐标，例如手持式探针的指向尖端的实际位置。

发明内容

根据本发明，该目标的实现源于所述手持式探针还包括：定向装置，其用于确定与所述手持式探针的定向有关的数据；以及对接装置，其将所述定向数据对接到所述计算机控制的处理装置，并且其中所述计算机控制的处理装置还被布置用于，使用所述手持式探针的所述指向尖端来将所述测量信号和定向数据处理成所述空间坐标。

发明人还洞察到，除了手持式探针的位置数据以外，还需要手持式探针的定向（例如位置尖端的实际位置），以确定期望的空间坐标。为了准确地确定手持式探针的定向，发明人意识到，手持式探针应包括定向装置，以用于确定与手持式探针的定向有关的数据。

根据本发明的手持式探针应被理解为在使用意图由人握持的装置。例如，当指向空间坐标时由人携带。手持式探针或装置是足够紧凑的和/具有这样的重量以便在由人单手持或双手握持时能够使用或操作。

便携式基座单元理解为是指测量设备的机柜，其具有用户可容易对其运输（例如只通过一个臂）的尺寸和/或重量。这个单元不理解为手持式单元，这是因为在使用时该便携式基座单元不由人支撑。

为了使计算机控制的处理装置进一步包括用于确定手持式探针的指向尖端的位置的定向数据，手持式探针配备有对接装置，以用于将定向数据从手持式探针对接到基座单元。

在本发明实施例中，对接装置包括探针通信装置，其用于将定向数据传送到基座单元，其中基座单元包括用于接收定向数据的基座通信装置。

本发明人还注意到，不必应确定手持式设备的指向尖端的位置，而是当使用根据本发明的定向装置时，可以确定相对于手持式装置的任何空间坐标。

例如，在现有技术中，确定了手持式探针的位置，即绳或金属丝与手持式装置的附接点的位置。根据现有技术，可以相对于手持式装置（其不必是手持式装置的指向尖端的位置）的定向来确定其它空间坐标。例如，测量点（即空间坐标）可以使用光学、激光或算术装置移位或移动。