[发明专利]便携式距离测量装置和用于捕捉相对位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于捕捉相对位置的方法和用于执行这种方法的便携式距离测量装置。具体地，本发明涉及用于借助于便携式距离测量装置进行的多个距离测量的相互参考的方法。为此，根据本发明的便携式距离测量装置包括用于捕捉距离测量装置相对于基准对象的姿态的光学姿态确定单元。具体地，该基准对象限定本地基准坐标系的原点，并且促进相对于基准坐标系的立体角的确定，因此，连同距离测量结果，可以确定并向用户显示空间点的相对三维坐标。

背景技术

用于测量距离的方法和系统用于许多应用中。针对这一点的示例包括大地测量应用中非常精确的测量，还包括建筑安装或工业过程控制领域中的测量问题。在这些问题中，使用静止、可移动或便携式距离测量装置对所选测量点进行光学距离测量。这里，通常发射激光束，在目标处反射之后被再接收并评价。这里，确定距离时可以使用不同的测量原理，例如，相位测量或飞行时间测量。

实际上，在建筑安装或建筑检查领域中，使用相对于待测量结构设置的便携式手持装置，然后进行到表面的距离测量。例如EP 0 738 899and EP 0 701 702中描述了对于这种应用合适且典型的便携式距离测量装置。因为在待测量表面上可见的测量点对于大多数应用是有利的，所以红色激光器通常用作用于距离测量的辐射源。结合极易处理，可以用现有技术的测距仪实现下至毫米范围的精度。使用传统便携式距离测量装置，可以执行从一个点到存在视线连接的另一个点的测量。如果目标是隐藏的，则许多装置还可以借助于倾斜传感器来确定水平量。

在点之间没有视线时也可以使用的、用于确定两个点之间的距离的一个可能性是借助于三角法的计算。这已经从诸如经纬仪或全站仪这样的地基勘测设备充分已知。为了用三角学方法确定两个空间点B与C之间的距离，知道从第三点A到这两个点的距离以及在沿点B和点C方向的边b和c之间在点A处的角度α就足够了。然后可以借助于余弦定律计算a的长度：

虽然来自现有技术的传统手持距离测量装置使得可以准确测量到空间点B和C的距离b和c，但用于准确可靠确定角度α的功能通常缺失。当前可用的加速度传感器不能产生用于距离计算目的的、足够可靠的α值，并且罗盘易受干扰的影响，特别是在建筑物内部；在最好的情况下纵向角可以借助于倾斜传感器以足够准确度和可靠性来确定。

现有技术描述了便携式距离测量装置包括激光测距仪的各种解决方案，借助于激光测距仪可以同时或顺序瞄准两个点，其中，可确定两个激光的发射方向之间的角度。

EP 2 698 602 A1公开了具有可以折出的基准单元的这样一种距离测量装置，使基准单元与表面接触，其中，装置相对于表面的第一对准与第二对准之间的立体角可以借助于旋转编码器来确定。在一方面，该方案在结构上是复杂的，在另一方面，需要存在合适的表面。

文献EP 1 664 674 B1涉及用于确定便携式测量装置在空间中的实际位置的方法和系统。为此，测量装置附加地包括用于借助于激光束扫描空间并捕捉分布在空间中的多个反射器的主动扫描功能。该解决方案在结构上也是复杂的。此外，它需要大量反射器在空间中的较耗时的分布和附着以及在完成测量之后的再收集。

基于摄像头的光学方法需要较少的结构支出。从现有技术已知的方法使用图像拼接或SLAM(即时定位与映射)来确定姿态的变化。由此，申请EP 2 669 707 A1公开了一种便携式距离测量装置，该便携式距离测量装置用于执行用于借助于两个直接测量的距离和角度来间接确定距离的方法，角度根据全景图确定，该全景图借助于由距离测量装置的摄像头沿距离测量方向记录的图像的图像拼接来生成。相比之下，在WO 2015/073548 A2中描述的方法中，在第一图像中记录已知尺寸的对象，以获得用于所记录图像的比例尺。然后借助于SLAM确定装置姿态的变化。然而，在一方面，这些方法对所记录的表面寄予特定要求，该表面必须具有足够数量的、可以由光学装置唯一地捕捉以进行图像拼接或SLAM的特征。具体地，这些方法在非结构化(例如，均匀白色的)墙壁上的测量的情况下无法明显地使用。另一方面，还不利地出现大量的计算支出。

发明内容

因此，本发明的目的是提供允许确定空间点的相对三维坐标的改进的便携式距离测量装置和改进的距离测量方法。

具体地，本发明的目的是提供允许确定至少两个空间点在公共基准坐标系内的相对三维坐标的这种距离测量装置和方法。

本发明的另外目的是提供具有更少结构支出的这种距离测量装置和具有更少计算支出的这种方法。