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WO2011067013A1 - Distance measuring device for non-contact distance measurement having an integrated goniometer - Google Patents

Distance measuring device for non-contact distance measurement having an integrated goniometer Download PDF

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WO2011067013A1
WO2011067013A1 PCT/EP2010/064871 EP2010064871W WO2011067013A1 WO 2011067013 A1 WO2011067013 A1 WO 2011067013A1 EP 2010064871 W EP2010064871 W EP 2010064871W WO 2011067013 A1 WO2011067013 A1 WO 2011067013A1
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WO
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angle
distance measuring
distance
measuring device
measuring
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/064871
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German (de)
French (fr)
Inventor
Benjamin Visel
Christoph Koch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP10766259A priority Critical patent/EP2507585A1/en
Publication of WO2011067013A1 publication Critical patent/WO2011067013A1/en

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
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    • G—PHYSICS
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a distance measuring device for non-contact distance measurement, in particular a hand-held device for non-contact distance measurement.
  • Distance measuring devices typically measure a distance of an appropriate object from a reference point to which the rangefinder is applied.
  • Such distance measuring devices can be designed, for example, as a laser measuring device, wherein a time-modulated laser beam is emitted from a laser serving as a light source to the object and with the aid of a photosensitive detector from the object reflected light is detected, so that for example due to a phase difference between the emitted and the detected light on a time of flight and thus a distance between the distance measuring device and the appropriate object can be deduced.
  • the distance measuring device can also be designed as an ultrasonic measuring device or as a high-frequency or radar measuring device.
  • the distance is determined by direct or indirect measurement of the transit time of a modulated signal emitted by the measuring device, which is reflected at the object to be measured and subsequently received again by the measuring device.
  • an optoelectronic laser distance measuring device is known.
  • the measuring device In order to be able to precisely arrange the measuring device in the frequently occurring application of a measurement starting from an inner surface, such as an inner wall, a floor or a ceiling, on the inner surface serving as a reference, the measuring device has a retractable and foldable Measuring pin, by means of which the measuring device can be applied to the reference surface.
  • the use of the measuring pin can be advantageous in particular in cases in which a distance up to a depression in a surface, for example, to the bottom of a groove, to be measured.
  • One idea of the present invention is based on the finding that distances can be measured both directly and indirectly with conventional measuring devices.
  • two different methods are known. In the first method, an angle of 90 ° is required, so that subsequently the distance to be measured can be calculated using the theorem of Pythagoras. In the second method, the angle between two partial measurements is recorded and then the distance is calculated using the cosine theorem.
  • a distance measuring device which, in addition to a distance measuring unit for non-contact determination of a distance to the target object along a distance measuring direction, also has an angle measuring unit, wherein the angle measuring unit is designed to make an angle to be determined, which correlates with an angle between a reference direction and the distance measuring direction.
  • the "reference direction" can be any direction predetermined, for example, by a reference object, with respect to the one orientation of the
  • the reference direction may be fixed with respect to a wall, a floor or a ceiling serving as a reference plane, so that an orientation of the measuring direction within a room can be determined by determining an angle between the reference direction and the distance measuring direction.
  • the angle measuring unit can hereby be designed to measure the angle and to generate an electronic angle measurement signal.
  • the angle measuring unit can automatically measure the angle, ie automatically, and forward the generated electronic angle measuring signal, for example, to an indicator integrated in the distance measuring device so that a user can visually display the angle measured by the angle measuring unit to the user.
  • the electronic angle measurement signal may be forwarded to a calculation unit integrated or separately provided in the distance measuring device, whereupon the calculation unit based on the angle determined by the angle measuring unit and the distance determined by the distance measuring unit a dimension size, such as an indirectly measured distance, a surface or can determine a volume.
  • the distance measuring device may have a measuring pin, which is pivotable relative to a housing of the distance measuring device and thus relative to the distance measuring.
  • the angle measuring unit can hereby be designed to determine an angle which correlates with an angle between a main extension direction of the measuring pin and the distance measuring direction.
  • an axis can be provided on a housing of the distance measuring device about which the measuring pin can be pivoted, for example, by at least 180 °, or preferably can be pivoted by up to 270 °, so that the measuring pin in relation to the distance measuring unit and the angle measuring unit receiving housing can assume a variety of angular positions.
  • the measuring pin can be infinitely pivotable here or, al- ternatively, be pivotable in certain angle stages, for example in 2 ° steps or 5 ° steps.
  • the measuring pin can engage in a 90 ° position and / or a 180 ° position in order to enable a measurement of distances from recesses out.
  • the measuring pin can be folded into the housing or selected to be hinged to the housing.
  • the housing may be formed cuboid and the measuring pin to be pivotable about an axis arranged in a corner of the housing.
  • the combined range and angle measurement according to the invention which allows the determination of distance values from the measurement of distances and relative angular positions, it is possible not only for positions of the measuring pin of 90 ° or 270 ° relative to the back of the housing, but also for any angle ⁇ to carry out a distance measurement between the tip of the measuring pin and an object to be measured.
  • the angle measurement function and the reference point switching for the distance measurement are ensured by the same structural unit of the rangefinder.
  • the fold-out attachment pin which typically serves to change the device-side reference point for the distance measurement, is at the same time designed as a measuring pin for the angle measurement function of the device according to the invention.
  • the angle measuring unit can have, for example, a potentiometer, a yaw rate sensor or an incremental encoder.
  • a potentiometer can be arranged on an axis about which a measuring pin is pivotable, so that the potentiometer is correspondingly actuated when the measuring pin is pivoted and a measured value supplied by the potentiometer thus directly permits conclusions about an angular arrangement of the pivoted measuring pin.
  • the distance measuring unit can be designed for optical distance measurement and, for this purpose, a light source for emitting light along the distance measuring direction towards the target object, a light detector for receiving light returning from the target object and a light detector
  • a light source for emitting light along the distance measuring direction towards the target object
  • a light detector for receiving light returning from the target object
  • a light detector for receiving light returning from the target object
  • a light detector for receiving light returning from the target object
  • Have evaluation unit for determining the distance to the target object based on detection signals of the light detector.
  • a main idea of the present invention can be seen therein to provide a measuring device in which both the functions of a distance meter and the functions of a protractor are combined.
  • a user can use such a device as usual, e.g. Detect interior geometries via distance measurements.
  • the user can, for example, determine the angle between individual room walls by means of a measuring pin integrated in the multifunction measuring meter.
  • a measuring pin integrated in the multifunction measuring meter.
  • the measuring pin which is often already provided in conventional distance measuring devices as a fold-out mechanical stop, can be used to determine the angle and thus indirectly to determine the orientation of the distance measuring device.
  • the floor plan can build up by measured lengths and angles, preferably on the display of the laser rangefinder gradually and thus can be retrieved on site.
  • a recording of the floor plan can also be made on a PDA or notebook via wireless transmission of the measured values (distance + angle).
  • the user can specify to the system at which point the current distance measurement is to be inserted in the floor plan model, for example at the beginning or end point of the previous distance value, below the measured angle.
  • the measurement data or the floor plan can be checked on site. For example, the system may require the user to re-measure or check the accuracy across the room diagonal so that incorrect measurements can be detected on-site.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of a rear end of the distance measuring device according to an embodiment of the present invention for illustrating the function of a pivotable measuring pin.
  • Fig. 3 schematically shows an internal structure of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 to 7 schematically show a distance measuring device according to an embodiment of the present invention with a pivotable measuring pin in different angular arrangement geometries.
  • FIG. 1 shows a distance measuring device 10, which has a housing 12 with a housing front side 14 and a housing rear side 16.
  • the housing 12 is formed substantially cuboid.
  • various function keys 22 are arranged, for example for the switching on and off and the retrieval of various measuring programs, as well as a measuring key 24 for triggering a measuring process.
  • an output unit in the form of a display 26 located at the top 20 of the measuring device 10, an output unit in the form of a display 26, by means of which, for example, a determined measured value and additional information about the selected measurement program can be displayed.
  • the distance measuring device 10 has on its housing front side 14 an outlet opening 28 for measuring radiation, wherein the measuring radiation can emerge from the measuring device 10, for example as a modulated laser beam.
  • a second opening 30 forms an inlet opening for the measurement signal reflected at the target object.
  • a fold-out and pivotable measuring pin 46 is provided on the rear side 16 of the distance measuring device 10.
  • the measuring pin 46 can be folded into a recess 12 provided in the housing 12 so as not to protrude distractingly during transport, for example.
  • the measuring pin 46 can be pivoted out of the housing 12, so that it protrudes outwards.
  • the distance measuring device 10 can thus with the aid of the measuring pin 46, for example, against a recessed reference surface, for example, a deeper groove, a
  • the measuring pin 46 can be pivoted about an axis 48 arranged in a rear corner of the housing 12 around up to 270 °.
  • Position "I” shown in which the measuring pin 46 projects at a 90 ° angle to the rear of the housing 12.
  • a position is indicated in dashed lines with "II” in which the measuring pin 46 protrudes laterally from the housing 12, for example at a 180 ° angle.
  • the device-side reference point of the distance measurement can be manually switched by a user or also automatically by the device.
  • the device-side reference point for a distance measurement can be used to a target object in the front of the device 14, in the rear of the device 16 or else in the tip 50 of the device
  • measuring pin 46 To define measuring pin 46.
  • the combined distance and angle measurement according to the invention which permits the determination of distance values from the measurement of distances and relative angular positions, makes it possible not only for positions of the measuring pin of 90 ° (position I) or 270 ° (position II) , but also for any angle ⁇ to a distance measurement between the tip 50 of the measuring pin and an object 70 to be measured determine.
  • the angle measurement function and the reference point switching for the distance measurement are ensured by the same structural unit of the rangefinder.
  • the fold-out contact pin which typically serves to change the device-side reference point for the distance measurement, is at the same time designed as a measuring pin for the angle measuring function of the device according to the invention.
  • FIG. 4 the distance measuring device 10 and the pivotable about 270 ° measuring pin 46 is shown again schematically.
  • Different measuring situations are shown in FIGS. 5 to 7, in which the measuring pin 46 is pivoted such that it bears against a reference surface 52, so that an angle ⁇ between the measuring pin 46 and a side surface 54 of the measuring device 10 is an orientation of the measuring device Meter reproduces.
  • the side surface 54 of the measuring device 10 is in this case parallel to a direction of the light emitted by the distance measuring device, i. parallel to the distance measuring direction
  • the measuring device 10 and the measuring pin 46 mounted thereon are used such that the side surface 54 of the measuring device 10 rests against an edge 56 of a wall geometry to be measured and the measuring pin 46 abuts against another edge 58 of the wall geometry to be measured that with the aid of the measuring pin 46 an angle ⁇ enclosed by the wall geometry can be determined.
  • FIG. 5 shows a constellation in which the measuring device 10 is applied to an external angle with ⁇ ⁇ 90 °.
  • Fig. 6 shows a constellation in which the measuring device 10 to a
  • FIG. 7 shows a constellation in which the measuring device 10 is applied to an internal angle with ⁇ > 90 °.
  • the angle determined by means of the applied measuring pin is an external or an internal angle can be communicated to the measuring instrument, for example, via a manual input by the user.
  • a suitable sensor system may also be provided, for example with a light sensor. With the information obtained can be determined, for example, as the measuring device 10 interprets the measured angle and further processed, for example, in a subsequent creation of a floor plan.
  • the distance between the measuring tip 50 of the measuring pin 46 and an object 70 to be measured can also be determined.
  • FIG 3 shows schematically a distance measuring device 10 according to an embodiment of the present invention with components integrated therein, such as, inter alia, a distance measuring unit 32 and an angle measuring unit 84.
  • time-modulated laser light 62 emitted by a laser 60 is collimated by a collimation optics 64 before it leaves the housing 12 of the distance measuring device 10 through the outlet opening 28.
  • the emitted laser light 66 emerges along a distance measuring direction 68 toward the target object 70.
  • Light 72 reflected back from the target object 70 re-enters the housing 12 of the measuring device 10 through the opening 30. There it is through a further optics 74 on a detector
  • Both the laser 60 and the detector 76 are connected to an evaluation unit 78.
  • the evaluation unit 78 controls the temporal modulation of the light emitted by the laser 60 and, on the other hand, receives the likewise time-modulated detection signal from the detector 76. By determining a phase difference between these two signals, it is possible to deduce a time of flight of the emitted and reflected-back light. From this time of flight, the distance to be measured can finally be calculated.
  • the evaluation unit 78 is further connected to a potentiometer 80.
  • This potentiometer 80 interacts mechanically with the measuring pin 46, wherein the potentiometer 80 is activated by pivoting the measuring pin 46.
  • the potentiometer and the measuring pin 46 belong to the angle measuring unit 84
  • Reading a measurement signal generated by the potentiometer 80 can be closed to an angular arrangement of the measuring pin 46 relative to the housing 12.
  • this angle arrangement correlates with an angle between a reference direction 82 predetermined by the main extension direction of the measuring pin 46 and the distance measuring direction 68, in the direction of which the light 66 emitted by the laser 60 is emitted. Since a measured value read out from the potentiometer 80 correlates with the reference direction 82, the evaluation unit 78 can thus conclude that the distance measuring device 10 is oriented in space.
  • a calculation unit 86 integrated in the evaluation device 78 can use the angle determined with the aid of the measuring pin 46 to estimate a further dimension variable, such as a distance, an area or a volume, based on the angle and a simultaneously measured distance to the target object 70 to calculate.
  • the evaluation unit 78 thus enables the determination of distances, angles and combined distance / angle quantities.
  • an inboard acute angle could be based on knowledge of a distance to a wall opposing the acute angle, as well as the knowledge of the angle ⁇ included by the acute angle and taking into account the dimensions of the meter 10 itself a width of the opposite wall to be closed.
  • Both the determined distance to the target object 70 and the angle determined with the aid of the measuring pin 46 can be output by the evaluation unit 78 via an output 88 to a display 26 (not shown in FIG. 3) in order to be displayed to a user , as separate values or combined measurements taking into account distance and angle.
  • angle measuring unit 84 may alternatively be equipped with a rotation rate sensor, an incremental encoder or other suitable device for determining a swivel angle of the measuring pin 46 instead of a potentiometer 80 engaged with the axis 48.

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Abstract

The invention relates to a distance measuring device (10), comprising a goniometer (84) in addition to a distance measuring unit (32) for the non-contact measurement of a distance to a target object (70) along a distance measuring direction (68). To this end, the goniometer (84) is designed to determine an angle that correlates with an angle between a reference direction (82) and the distance measuring direction (68). The distance measuring device (10) thus combines the properties of a conventional distance measuring device, for example a laser distance measuring device, with those of a goniometer and thus makes it possible to indirectly determine, for example, sections or surface areas by determining a distance to a target object (70) and an orientation of the distance measuring device (10) at the same time.

Description

Entfernungsmessgerät zur berührungslosen Abstandsmessung mit integriertem Distance measuring device for contactless distance measurement with integrated
Winkelmesser protractor
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmessgerät zur berührungslosen Abstandsmessung, insbesondere ein Handgerät zur berührungslosen Abstandsmessung. The invention relates to a distance measuring device for non-contact distance measurement, in particular a hand-held device for non-contact distance measurement.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Mit Entfernungsmessgeräten wird typischerweise eine Entfernung eines angemessenen Objektes von einem Referenzpunkt, an den das Entfernungsmessgerät angelegt wird, gemessen. Solche Entfernungsmessgeräte können beispielsweise als Lasermessgerät konzipiert sein, wobei von einem als Lichtquelle dienenden Laser ein zeitlich modulierter Laserstrahl hin zu dem Objekt ausgesendet wird und mit Hilfe eines lichtempfindlichen Detektors von dem Objekt rückreflektiertes Licht detektiert wird, so dass beispielsweise aufgrund eines Phasenunterschiedes zwischen dem ausgesendeten und dem detektierten Licht auf eine Flugzeit und damit einen Abstand zwischen dem Entfernungsmessgerät und dem angemessenen Objekt rückgeschlossen werden kann. Alternativ kann das Entfernungsmessgerät auch als Ultraschallmessgerät oder als Hochfrequenz- bzw. Radarmessgerät konzipiert sein. Die Entfernung wird dabei in der Regel durch direkte bzw. indirekte Messung der Laufzeit eines vom Messgerät ausgesandten modulierten Signals, welches an dem zu vermessenden Objekt reflektiert wird und von dem Messgerät anschließend wieder empfangen wird, bestimmt. Distance measuring devices typically measure a distance of an appropriate object from a reference point to which the rangefinder is applied. Such distance measuring devices can be designed, for example, as a laser measuring device, wherein a time-modulated laser beam is emitted from a laser serving as a light source to the object and with the aid of a photosensitive detector from the object reflected light is detected, so that for example due to a phase difference between the emitted and the detected light on a time of flight and thus a distance between the distance measuring device and the appropriate object can be deduced. Alternatively, the distance measuring device can also be designed as an ultrasonic measuring device or as a high-frequency or radar measuring device. As a rule, the distance is determined by direct or indirect measurement of the transit time of a modulated signal emitted by the measuring device, which is reflected at the object to be measured and subsequently received again by the measuring device.
Aus der DE 100 55 510 AI ist ein optoelektronisches Laserdistanzmessgerät bekannt. Um das Messgerät in dem häufig vorkommenden Anwendungsfall einer Messung ausgehend von einer Innenfläche, wie beispielsweise einer Innenwand, eines Bodens oder einer Decke, präzise an der als Referenz dienenden Innenfläche anordnen zu können, weist das Messgerät einen ein- und ausklappbaren Messstift auf, mit Hilfe dessen das Messgerät an der Referenzfläche angelegt werden kann. Die Verwendung des Messstiftes kann insbesondere in Fällen vorteilhaft sein, bei denen ein Abstand bis zu einer Vertiefung in einer Fläche, beispielsweise bis zum Grund einer Nut, vermessen werden soll. From DE 100 55 510 AI an optoelectronic laser distance measuring device is known. In order to be able to precisely arrange the measuring device in the frequently occurring application of a measurement starting from an inner surface, such as an inner wall, a floor or a ceiling, on the inner surface serving as a reference, the measuring device has a retractable and foldable Measuring pin, by means of which the measuring device can be applied to the reference surface. The use of the measuring pin can be advantageous in particular in cases in which a distance up to a depression in a surface, for example, to the bottom of a groove, to be measured.
Allerdings ist es mit bisherigen Entfernungsmessgeräten nicht möglich, eine Orientierung des Entfernungsmessgerätes in Relation zu einer Referenzrichtung/- fläche flexibel und in einfacher Weise zu ermitteln. However, it is not possible with existing distance measuring devices to determine an orientation of the distance measuring device in relation to a reference direction / surface flexibly and in a simple manner.
Offenbarung und mögliche Ausführungsformen der Erfindung Disclosure and possible embodiments of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Entfernungsmessgerät bereitzustellen, mit dem zusätzlich zu einer Messung einer Entfernung zu einem Zielobjekt auch eine Orientierung des Messgerätes in einem Raum bzw. in Bezug auf eine Referenzrichtung/-fläche ermittelt werden kann. It is an object of the present invention to provide a distance measuring device with which, in addition to a measurement of a distance to a target object, an orientation of the measuring device in a room or with respect to a reference direction / area can be determined.
Diese Aufgabe kann gelöst werden mit einem Entfernungsmessgerät gemäß dem Hauptanspruch dieser Patentanmeldung. Mögliche Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object can be achieved with a distance measuring device according to the main claim of this patent application. Possible embodiments are defined in the dependent claims.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass mit herkömmlichen Messgeräten Abstände sowohl direkt als auch indirekt vermessen werden können. Für das indirekte Vermessen von Abständen bzw. Strecken sind zwei unterschiedliche Verfahren bekannt. Beim ersten Verfahren wird ein Winkel von 90° vorausgesetzt, damit anschließend die zu vermessende Strecke über den Satz von Pythagoras berechnet werden kann. Beim zweiten Verfahren wird der Winkel zwischen zwei Teilmessungen erfasst und anschließend die Strecke über den Kosinussatz berechnet. One idea of the present invention is based on the finding that distances can be measured both directly and indirectly with conventional measuring devices. For the indirect measurement of distances or distances two different methods are known. In the first method, an angle of 90 ° is required, so that subsequently the distance to be measured can be calculated using the theorem of Pythagoras. In the second method, the angle between two partial measurements is recorded and then the distance is calculated using the cosine theorem.
Um unter anderem die indirekte Vermessung von Strecken vereinfachen zu können, wird nun ein Entfernungsmessgerät vorgeschlagen, das zusätzlich zu einer Entfernungsmesseinheit zum berührungslosen Bestimmen einer Entfernung zu dem Zielobjekt entlang einer Entfernungsmessrichtung auch eine Winkelmesseinheit aufweist, wobei die Winkelmesseinheit dazu ausgelegt ist, einen Winkel zu bestimmen, der mit einem Winkel zwischen einer Referenzrichtung und der Entfernungsmessrichtung korreliert. In order, among other things, to be able to simplify the indirect measurement of routes, a distance measuring device is now proposed which, in addition to a distance measuring unit for non-contact determination of a distance to the target object along a distance measuring direction, also has an angle measuring unit, wherein the angle measuring unit is designed to make an angle to be determined, which correlates with an angle between a reference direction and the distance measuring direction.
Die "Referenzrichtung" kann dabei eine beliebige, beispielsweise durch ein Refe- renzobjekt vorgegebene Richtung sein, in Bezug auf die eine Orientierung desIn this case, the "reference direction" can be any direction predetermined, for example, by a reference object, with respect to the one orientation of the
Entfernungsmessgerätes ermittelt werden soll. Beispielsweise kann die Referenzrichtung in Bezug auf eine als Referenzebene dienende Wand, einen Boden oder eine Decke festgelegt sein, so dass durch eine Ermittlung eines Winkels zwischen der Referenzrichtung und der Entfernungsmessrichtung eine Orientie- rung der Messrichtung innerhalb eines Raums ermittelt werden kann. Distance measuring device to be determined. For example, the reference direction may be fixed with respect to a wall, a floor or a ceiling serving as a reference plane, so that an orientation of the measuring direction within a room can be determined by determining an angle between the reference direction and the distance measuring direction.
Die Winkelmesseinheit kann hierbei dazu ausgelegt sein, den Winkel zu messen und ein elektronisches Winkelmesssignal zu erzeugen. Die Winkelmesseinheit kann hierbei den Winkel selbsttätig, d.h. automatisch, messen und das erzeugte elektronische Winkelmesssignal beispielsweise an eine in dem Entfernungsmessgerät integrierte Anzeige weiterleiten, so dass einem Anwender auf der Anzeige der von der Winkelmesseinheit gemessene Winkel optisch angezeigt werden kann. Alternativ kann das elektronische Winkelmesssignal an eine in dem Entfernungsmessgerät integrierte oder separat vorgesehene Berechnungseinheit weitergeleitet werden, woraufhin die Berechnungseinheit basierend auf dem von der Winkelmesseinheit bestimmten Winkel sowie der von der Entfernungsmesseinheit bestimmten Entfernung eine Dimensionsgröße, wie z.B. eine indirekt zu vermessende Strecke, eine Fläche oder ein Volumen bestimmen kann. Um die Referenzrichtung in einfacher Weise festlegen zu können, kann das Entfernungsmessgerät einen Messstift aufweisen, der relativ zu einem Gehäuse des Entfernungsmessgerätes und damit relativ zu der Entfernungsmessrichtung verschwenkbar ist. Die Winkelmesseinheit kann hierbei dazu ausgelegt sein, einen Winkel zu bestimmen, der mit einem Winkel zwischen einer Haupterstre- ckungsrichtung des Messstiftes und der Entfernungsmessrichtung korreliert. Beispielsweise kann an einem Gehäuse des Entfernungsmessgerätes eine Achse vorgesehen sein, um die herum der Messstift beispielsweise um wenigstens 180° verschwenkbar ist bzw. vorzugsweise um bis zu 270° verschwenkbar ist, so dass der Messstift in Relation zu dem die Entfernungsmesseinheit und die Win- kelmesseinheit aufnehmenden Gehäuse eine Vielzahl von Winkelstellungen annehmen kann. Der Messstift kann hierbei stufenlos verschwenkbar sein oder, al- ternativ, in bestimmten Winkelstufen, beispielsweise in 2°-Stufen oder 5°-Stufen verschwenkbar sein. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass der Messstift in einer 90°-Stellung und/oder einer 180°-Stellung einrasten kann, um ein Vermessen von Abständen aus Vertiefungen heraus zu ermöglichen. Um eine Handha- bung und eine Transport des Entfernungsmessgerätes vereinfachen zu können, kann der Messstift in das Gehäuse einklappbar bzw. an das Gehäuse anklappbar ausgewählt sein. In einer speziellen Ausgestaltung kann das Gehäuse quaderförmig ausgebildet sein und der Messstift um eine in einer Ecke des Gehäuses angeordnete Achse verschwenkbar ausgebildet sein. The angle measuring unit can hereby be designed to measure the angle and to generate an electronic angle measurement signal. In this case, the angle measuring unit can automatically measure the angle, ie automatically, and forward the generated electronic angle measuring signal, for example, to an indicator integrated in the distance measuring device so that a user can visually display the angle measured by the angle measuring unit to the user. Alternatively, the electronic angle measurement signal may be forwarded to a calculation unit integrated or separately provided in the distance measuring device, whereupon the calculation unit based on the angle determined by the angle measuring unit and the distance determined by the distance measuring unit a dimension size, such as an indirectly measured distance, a surface or can determine a volume. In order to determine the reference direction in a simple manner, the distance measuring device may have a measuring pin, which is pivotable relative to a housing of the distance measuring device and thus relative to the distance measuring. The angle measuring unit can hereby be designed to determine an angle which correlates with an angle between a main extension direction of the measuring pin and the distance measuring direction. For example, an axis can be provided on a housing of the distance measuring device about which the measuring pin can be pivoted, for example, by at least 180 °, or preferably can be pivoted by up to 270 °, so that the measuring pin in relation to the distance measuring unit and the angle measuring unit receiving housing can assume a variety of angular positions. The measuring pin can be infinitely pivotable here or, al- ternatively, be pivotable in certain angle stages, for example in 2 ° steps or 5 ° steps. In particular, it may be advantageous that the measuring pin can engage in a 90 ° position and / or a 180 ° position in order to enable a measurement of distances from recesses out. In order to simplify handling and transport of the distance measuring device, the measuring pin can be folded into the housing or selected to be hinged to the housing. In a special embodiment, the housing may be formed cuboid and the measuring pin to be pivotable about an axis arranged in a corner of the housing.
Durch die erfindungsgemäße kombinierte Entfernungs- und Winkelmessung, die die Bestimmung von Abstandswerte aus der Messung von Entfernungen und relativen Winkellagen gestattet, ist es möglich, nicht nur für Stellungen des Messstiftes von 90° oder 270° relativ zur Gehäuserückseite, sondern auch für jeden beliebigen Winkel α eine Entfernungsmessung zwischen der Spitze des Messstiftes und einem zu vermessenden Objekt durchzuführen. In vorteilhafter Weise wird dabei die Winkelmessfunktion und die Referenzpunktumschaltung für die Entfernungsmessung durch die gleiche bauliche Einheit des Entfernungsmessers sichergestellt. Der ausklappbare Anlagestift, der typischerweise zur Änderung des geräteseitigen Referenzpunktes für die Entfernungsmessung dient, ist dabei gleichzeitig auch als Messstift für die Winkelmessfunktion des erfindungsgemäßen Gerätes ausgebildet. The combined range and angle measurement according to the invention, which allows the determination of distance values from the measurement of distances and relative angular positions, it is possible not only for positions of the measuring pin of 90 ° or 270 ° relative to the back of the housing, but also for any angle α to carry out a distance measurement between the tip of the measuring pin and an object to be measured. Advantageously, the angle measurement function and the reference point switching for the distance measurement are ensured by the same structural unit of the rangefinder. The fold-out attachment pin, which typically serves to change the device-side reference point for the distance measurement, is at the same time designed as a measuring pin for the angle measurement function of the device according to the invention.
Um den Winkel zwischen der Referenzrichtung und der Entfernungsmessrich- tung messen zu können, kann die Winkelmesseinheit beispielsweise einen Potentiometer, einen Drehratensensor oder einen Inkrementalgeber aufweisen. Beispielsweise kann ein Potentiometer an einer Achse, um die herum ein Messstift verschwenkbar ist, angeordnet sein, so dass beim Verschwenken des Messstiftes der Potentiometer entsprechend betätigt wird und ein von dem Potentio- meter gelieferter Messwert somit direkt Rückschlüsse über eine Winkelanordnung des verschwenkten Messstiftes zulässt. In order to be able to measure the angle between the reference direction and the distance measuring device, the angle measuring unit can have, for example, a potentiometer, a yaw rate sensor or an incremental encoder. For example, a potentiometer can be arranged on an axis about which a measuring pin is pivotable, so that the potentiometer is correspondingly actuated when the measuring pin is pivoted and a measured value supplied by the potentiometer thus directly permits conclusions about an angular arrangement of the pivoted measuring pin.
In einer Ausgestaltung kann die Entfernungsmesseinheit zur optischen Entfernungsmessung ausgebildet sein und hierzu eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht entlang der Entfernungsmessrichtung hin zu dem Zielobjekt, einen Lichtdetektor zum Empfangen von von dem Zielobjekt zurücklaufendem Licht und eine Auswerteeinheit zum Ermitteln der Entfernung zu dem Zielobjekt basierend auf Detektionssignalen des Lichtdetektors aufweisen. In one embodiment, the distance measuring unit can be designed for optical distance measurement and, for this purpose, a light source for emitting light along the distance measuring direction towards the target object, a light detector for receiving light returning from the target object and a light detector Have evaluation unit for determining the distance to the target object based on detection signals of the light detector.
Zusammenfassend kann eine Hauptidee der vorliegenden Erfindung darin erkannt werden, ein Messgerät vorzusehen, in dem sowohl die Funktionen eines Abstandsmessers als auch die Funktionen eines Winkelmessers vereint sind. Ein Anwender kann mit einem solchen Gerät, wie gewohnt, z.B. Innenraum- geometrien über Abstandsmessungen erfassen. Zusätzlich kann der Anwender beispielsweise durch einen in dem Multifunktionsmessgerät integrierten Messstift den Winkel zwischen einzelnen Raumwänden ermitteln. Mit diesen Informationen kann ein exakter Grundriss einschließlich der hierzu notwendigen Kenntnis über Längen- und Winkelangaben von Innenräumen aufgenommen werden. Vorteilhafterweise kann dabei der Messstift, der bereits in herkömmlichen Entfernungsmessgeräten häufig als ausklappbarer mechanischer Anschlag vorgesehen ist, zur Ermittlung des Winkels und somit indirekt zur Ermittlung der Orientierung des Entfernungsmessgerätes verwendet werden. Dabei kann sich der Grundriss durch gemessene Längen und Winkel vorzugsweise am Display des Laserentfernungsmessers nach und nach aufbauen und kann somit vor Ort abrufbar sein. Eine Aufnahme des Grundriss kann allerdings auch auf einem PDA oder Notebook über drahtlose Übertragung der Messwerte (Distanz + Winkel) erfolgen. Zur Grundrisserfassung kann der Nutzer dem System vorgeben, an welcher Stelle die aktuelle Distanzmessung im Grundrissmodell eingefügt werden soll, z.B am Anfangs- oder Endpunkt des vorherigen Abstandwertes, unter dem gemessenen Winkel. Ferner können die Messdaten bzw. der Grundriss vor Ort überprüft werden. Zum Beispiel kann das System vom Benutzer eine Neumessung einfordern oder die Genauigkeit über die Raumdiagonale überprüfen, so dass Fehlmessungen vor Ort erkannt werden können. In summary, a main idea of the present invention can be seen therein to provide a measuring device in which both the functions of a distance meter and the functions of a protractor are combined. A user can use such a device as usual, e.g. Detect interior geometries via distance measurements. In addition, the user can, for example, determine the angle between individual room walls by means of a measuring pin integrated in the multifunction measuring meter. With this information, an exact floor plan including the necessary knowledge about length and angle information of interiors can be included. Advantageously, the measuring pin, which is often already provided in conventional distance measuring devices as a fold-out mechanical stop, can be used to determine the angle and thus indirectly to determine the orientation of the distance measuring device. In this case, the floor plan can build up by measured lengths and angles, preferably on the display of the laser rangefinder gradually and thus can be retrieved on site. However, a recording of the floor plan can also be made on a PDA or notebook via wireless transmission of the measured values (distance + angle). For floor plan detection, the user can specify to the system at which point the current distance measurement is to be inserted in the floor plan model, for example at the beginning or end point of the previous distance value, below the measured angle. Furthermore, the measurement data or the floor plan can be checked on site. For example, the system may require the user to re-measure or check the accuracy across the room diagonal so that incorrect measurements can be detected on-site.
Es wird angemerkt, dass mögliche Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung hierin mit Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschrieben sind. Die Beschreibung, die zugehörigen Figuren sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale, insbesondere auch die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele, auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Kurze Beschreibung der Figuren It is noted that possible advantages and embodiments of the invention are described herein with reference to individual embodiments. The description, the associated figures and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will consider these features, in particular also the features of different exemplary embodiments, individually and combine them into meaningful further combinations. Brief description of the figures
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung und darin enthaltene Teilaspekte mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder ähnliche Elemente. Hereinafter, embodiments of the invention and sub-aspects contained therein will be described with reference to the figures. The figures are only schematic and not to scale. Like or similar reference numerals in the figures indicate the same or similar elements.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Entfernungsmessgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a perspective view of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung eines rückseitigen Endes des Entfernungsmessgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung der Funktion eines schwenkbaren Messstiftes. FIG. 2 shows a detailed illustration of a rear end of the distance measuring device according to an embodiment of the present invention for illustrating the function of a pivotable measuring pin. FIG.
Fig. 3 zeigt schematisch einen inneren Aufbau eines Entfernungsmessgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 schematically shows an internal structure of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 bis 7 zeigen schematisch ein Entfernungsmessgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem verschwenkbaren Messstift in verschiedenen Winkelanordnungsgeometrien. FIGS. 4 to 7 schematically show a distance measuring device according to an embodiment of the present invention with a pivotable measuring pin in different angular arrangement geometries.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen Detailed description of embodiments
In Fig. 1 ist ein Entfernungsmessgerät 10 gezeigt, welches ein Gehäuse 12 mit einer Gehäusevorderseite 14 und einer Gehäuserückseite 16 aufweist. Das Gehäuse 12 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. An einer Oberseite 20 des Gehäuses 12 sind verschiedene Funktionstasten 22 z.B. für die Ein- bzw. Ausschaltung und den Abruf verschiedener Messprogramme sowie eine Messtaste 24 zur Auslösung eines Messvorgangs angeordnet. Darüber hinaus befindet sich an der Oberseite 20 des Messgerätes 10 eine Ausgabeeinheit in Form einer Anzeige 26, mittels der beispielsweise ein ermittelter Messwert sowie zusätzliche Informationen über das ausgewählte Messprogramm angezeigt werden können. Das Entfernungsmessgerät 10 weist an seiner Gehäusevorderseite 14 eine Austrittsöffnung 28 für Messstrahlung auf, wobei die Messstrahlung beispielsweise als modulierter Laserstrahl aus dem Messgerät 10 austreten kann. Eine zweite Öffnung 30 bildet eine Eintrittsöffnung für das an dem Zielobjekt reflektierte Messsignal. FIG. 1 shows a distance measuring device 10, which has a housing 12 with a housing front side 14 and a housing rear side 16. The housing 12 is formed substantially cuboid. On a top side 20 of the housing 12, various function keys 22 are arranged, for example for the switching on and off and the retrieval of various measuring programs, as well as a measuring key 24 for triggering a measuring process. In addition, located at the top 20 of the measuring device 10, an output unit in the form of a display 26, by means of which, for example, a determined measured value and additional information about the selected measurement program can be displayed. The distance measuring device 10 has on its housing front side 14 an outlet opening 28 for measuring radiation, wherein the measuring radiation can emerge from the measuring device 10, for example as a modulated laser beam. A second opening 30 forms an inlet opening for the measurement signal reflected at the target object.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ist an der Gehäuserückseite 16 des Entfernungsmessgerätes 10 ein ausklappbarer und verschwenkbarer Messstift 46 vorgesehen. Der Messstift 46 kann in eine in dem Gehäuse 12 vorgesehene Ausnehmung 44 eingeklappt werden, um beispielsweise beim Transport nicht störend herauszuragen. Während eines Messvorgangs kann der Messstift 46 aus dem Gehäuse 12 heraus verschwenkt werden, so dass er nach außen abragt. Mit einer als Messanschlag dienenden Messspitze 50 kann das Entfernungsmessgerät 10 somit mit Hilfe des Messstiftes 46 zum Beispiel gegen eine zu- rückversetzte Referenzfläche, beispielsweise eine tiefer liegende Nut, eineAs shown schematically in Fig. 2, a fold-out and pivotable measuring pin 46 is provided on the rear side 16 of the distance measuring device 10. The measuring pin 46 can be folded into a recess 12 provided in the housing 12 so as not to protrude distractingly during transport, for example. During a measuring operation, the measuring pin 46 can be pivoted out of the housing 12, so that it protrudes outwards. With a measuring tip 50 serving as a measuring stop, the distance measuring device 10 can thus with the aid of the measuring pin 46, for example, against a recessed reference surface, for example, a deeper groove, a
Raumecke, eine Rolladenschiene oder eine innenliegende Kante, wie sie z.B. bei einer Fensterlaibung auftritt, angelegt werden, um eine Messung der Entfernung von der Spitze 50 zu einem zu vermessenden Objekt zu ermöglichen. Der Messstift 46 ist dabei um eine in einer hinteren Ecke des Gehäuses 12 angeordnete Achse 48 herum um bis zu 270° verschwenkbar. Beispielhaft ist in Fig. 2 eineRoom corner, a shutter track or an inner edge, as e.g. at a window reveal, to allow a measurement of the distance from the tip 50 to an object to be measured. The measuring pin 46 can be pivoted about an axis 48 arranged in a rear corner of the housing 12 around up to 270 °. By way of example, in Fig. 2 a
Position "I" dargestellt, in der der Messstift 46 in einem 90°-Winkel nach hinten von dem Gehäuse 12 abragt. Zusätzlich ist in gestrichelter Weise mit "II" eine Position angegeben, in der der Messstift 46 seitlich, etwa in einem 180°-Winkel, von dem Gehäuse 12 abragt. Position "I" shown, in which the measuring pin 46 projects at a 90 ° angle to the rear of the housing 12. In addition, a position is indicated in dashed lines with "II" in which the measuring pin 46 protrudes laterally from the housing 12, for example at a 180 ° angle.
Wird der Messstift 46 ausgeklappt, so kann der geräteseitige Referenzpunkt der Entfernungsmessung manuell von einem Nutzer bzw. auch automatisch durch das Gerät umgeschaltet werden. So ist es beispielsweise möglich, den gerätesei- tigen Referenzpunkt für eine Entfernungsmessung zu einem Zielobjekt in der Ge- rätevorderseite 14, in der Geräterückseite 16 oder aber auch in der Spitze 50 desIf the measuring pin 46 is unfolded, then the device-side reference point of the distance measurement can be manually switched by a user or also automatically by the device. For example, it is possible to use the device-side reference point for a distance measurement to a target object in the front of the device 14, in the rear of the device 16 or else in the tip 50 of the device
Messstiftes 46 zu definieren. Durch die erfindungsgemäße kombinierte Entfer- nungs- und Winkelmessung, die die Bestimmung von Abstandswerte aus der Messung von Entfernungen und relativen Winkellagen gestattet, ist es möglich, nicht nur für Stellungen des Messstiftes von 90° (Position I) oder 270° (Position II), sondern auch für jeden beliebigen Winkel α eine Entfernungsmessung zwischen der Spitze 50 des Messstiftes und einem zu vermessenden Objekt 70 zu bestimmen. In vorteilhafter Weise wird dabei die Winkelmessfunktion und die Referenzpunktumschaltung für die Entfernungsmessung durch die gleiche bauliche Einheit des Entfernungsmessers sichergestellt. Der ausklappbare Anlagestift, der typischerweise zur Änderung des geräteseitigen Referenzpunktes für die Entfer- nungsmessung dient, ist gleichzeitig auch als Messstift für die Winkelmessfunktion des erfindungsgemäßen Gerätes ausgebildet. To define measuring pin 46. The combined distance and angle measurement according to the invention, which permits the determination of distance values from the measurement of distances and relative angular positions, makes it possible not only for positions of the measuring pin of 90 ° (position I) or 270 ° (position II) , but also for any angle α to a distance measurement between the tip 50 of the measuring pin and an object 70 to be measured determine. Advantageously, the angle measurement function and the reference point switching for the distance measurement are ensured by the same structural unit of the rangefinder. The fold-out contact pin, which typically serves to change the device-side reference point for the distance measurement, is at the same time designed as a measuring pin for the angle measuring function of the device according to the invention.
In Fig. 4 ist das Entfernungsmessgerät 10 sowie der um 270° verschwenkbare Messstift 46 noch einmal schematisch dargestellt. In den Fig. 5 bis 7 sind ver- schiedene Messsituationen dargestellt, bei denen der Messstift 46 derart verschwenkt ist, dass er an einer Referenzfläche 52 anliegt, so dass ein Winkel α zwischen dem Messstift 46 und einer Seitenfläche 54 des Messgeräts 10 eine Orientierung des Messgerätes wiedergibt. Die Seitenfläche 54 des Messgeräts 10 ist hierbei parallel zu einer Richtung des von dem Messgerät zur Entfer- nungsmessung ausgesendeten Lichts, d.h. parallel zur EntfernungsmessrichtungIn Fig. 4, the distance measuring device 10 and the pivotable about 270 ° measuring pin 46 is shown again schematically. Different measuring situations are shown in FIGS. 5 to 7, in which the measuring pin 46 is pivoted such that it bears against a reference surface 52, so that an angle α between the measuring pin 46 and a side surface 54 of the measuring device 10 is an orientation of the measuring device Meter reproduces. The side surface 54 of the measuring device 10 is in this case parallel to a direction of the light emitted by the distance measuring device, i. parallel to the distance measuring direction
RE. RE.
In den speziell dargestellten Messsituationen wird das Messgerät 10 und der daran angebrachte Messstift 46 derart verwendet, dass die Seitenfläche 54 des Messgerätes 10 an einer Flanke 56 einer zu vermessenden Wandgeometrie anliegt und der Messstift 46 an einer anderen Flanke 58 der zu vermessenden Wandgeometrie anliegt, so dass mit Hilfe des Messstiftes 46 ein von der Wandgeometrie eingeschlossener Winkel α bestimmt werden kann. Fig. 5 zeigt hierbei eine Konstellation, bei der das Messgerät 10 an einen Außenwinkel mit α < 90° angelegt wird. Fig. 6 zeigt eine Konstellation, bei der das Messgerät 10 an einenIn the specifically illustrated measurement situations, the measuring device 10 and the measuring pin 46 mounted thereon are used such that the side surface 54 of the measuring device 10 rests against an edge 56 of a wall geometry to be measured and the measuring pin 46 abuts against another edge 58 of the wall geometry to be measured that with the aid of the measuring pin 46 an angle α enclosed by the wall geometry can be determined. FIG. 5 shows a constellation in which the measuring device 10 is applied to an external angle with α <90 °. Fig. 6 shows a constellation in which the measuring device 10 to a
Innenwinkel mit α < 90° angelegt wird. Fig. 7 zeigt eine Konstellation, bei der das Messgerät 10 an einen Innenwinkel mit α > 90° angelegt wird. Ob es sich bei dem mittels des angelegten Messstiftes ermittelten Winkel um einen Außen- oder einen Innenwinkel handelt, kann dem Messgerät beispielsweise über eine manu- eile Eingabe durch den Anwender mitgeteilt werden. Alternativ kann auch eine geeignete Sensorik beispielsweise mit einem Lichtsensor vorgesehen werden. Mit den erhaltenen Informationen kann z.B. festgelegt werden, wie dass Messgerät 10 den gemessenen Winkel interpretiert und beispielsweise bei einer nachfolgenden Erstellung eines Grundrisses weiterverarbeitet. Darüber hinaus kann durch eine Kombination der gemessenen Winkel mit der Entfernungsmessfunkti- on auch jeweils der Abstand der Messspitze 50 des Messstiftes 46 zu einem zu vermessenden Objekt 70 bestimmt werden. Internal angle with α <90 ° is applied. FIG. 7 shows a constellation in which the measuring device 10 is applied to an internal angle with α> 90 °. Whether the angle determined by means of the applied measuring pin is an external or an internal angle can be communicated to the measuring instrument, for example, via a manual input by the user. Alternatively, a suitable sensor system may also be provided, for example with a light sensor. With the information obtained can be determined, for example, as the measuring device 10 interprets the measured angle and further processed, for example, in a subsequent creation of a floor plan. In addition, by combining the measured angles with the rangefinding function, The distance between the measuring tip 50 of the measuring pin 46 and an object 70 to be measured can also be determined.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Entfernungsmessgerät 10 gemäß einer Ausfüh- rungsform der vorliegenden Erfindung mit darin integrierten Komponenten wie unter anderem einer Entfernungsmesseinheit 32 und einer Winkelmesseinheit 84. 3 shows schematically a distance measuring device 10 according to an embodiment of the present invention with components integrated therein, such as, inter alia, a distance measuring unit 32 and an angle measuring unit 84.
Mit der Entfernungsmesseinheit 32 wird von einem Laser 60 ausgesendetes, zeitlich moduliertes Laserlicht 62 wird von einer Kollimationsoptik 64 kollimiert, bevor es das Gehäuse 12 des Entfernungsmessgerätes 10 durch die Austrittsöffnung 28 verlässt. Das emittierte Laserlicht 66 tritt dabei entlang einer Entfernungsmessrichtung 68 hin zu dem Zielobjekt 70 aus. Von dem Zielobjekt 70 rückreflektiertes Licht 72 tritt durch die Öffnung 30 wieder in das Gehäuse 12 des Messgerätes 10 ein. Dort wird es durch eine weitere Optik 74 auf einen DetektorWith the distance measuring unit 32, time-modulated laser light 62 emitted by a laser 60 is collimated by a collimation optics 64 before it leaves the housing 12 of the distance measuring device 10 through the outlet opening 28. The emitted laser light 66 emerges along a distance measuring direction 68 toward the target object 70. Light 72 reflected back from the target object 70 re-enters the housing 12 of the measuring device 10 through the opening 30. There it is through a further optics 74 on a detector
76 fokussiert. 76 focused.
Sowohl der Laser 60 als auch der Detektor 76 sind mit einer Auswerteeinheit 78 verbunden. Die Auswerteeinheit 78 steuert einerseits die zeitliche Modulation des von dem Laser 60 ausgesendeten Lichtes und empfängt andererseits das ebenfalls zeitlich modulierte Detektionssignal von dem Detektor 76. Durch Bestimmen eines Phasenunterschiedes zwischen diesen beiden Signalen kann auf eine Flugzeit des ausgesendeten und zurückreflektierten Lichtes geschlossen werden. Aus dieser Flugzeit lässt sich schließlich die zu messende Entfernung berech- nen. Both the laser 60 and the detector 76 are connected to an evaluation unit 78. On the one hand, the evaluation unit 78 controls the temporal modulation of the light emitted by the laser 60 and, on the other hand, receives the likewise time-modulated detection signal from the detector 76. By determining a phase difference between these two signals, it is possible to deduce a time of flight of the emitted and reflected-back light. From this time of flight, the distance to be measured can finally be calculated.
Die Auswerteeinheit 78 ist ferner mit einem Potentiometer 80 verbunden. Dieser Potentiometer 80 wirkt mechanisch mit dem Messstift 46 zusammen, wobei durch Verschwenken des Messstiftes 46 der Potentiometer 80 tätig wird. Der Po- tentiometer und der Messstift 46 gehören zu der Winkelmesseinheit 84. DurchThe evaluation unit 78 is further connected to a potentiometer 80. This potentiometer 80 interacts mechanically with the measuring pin 46, wherein the potentiometer 80 is activated by pivoting the measuring pin 46. The potentiometer and the measuring pin 46 belong to the angle measuring unit 84
Auslesen eines von dem Potentiometer 80 erzeugten Messsignals kann auf eine Winkelanordnung des Messstiftes 46 relativ zu dem Gehäuse 12 geschlossen werden. Diese Winkelanordnung korreliert hierbei mit einem Winkel zwischen einer von der Haupterstreckungsrichtung des Messstiftes 46 vorgegebenen Refe- renzrichtung 82 und der Entfernungsmessrichtung 68, in Richtung der das von dem Laser 60 ausgesendete Licht 66 abgestrahlt wird. Da ein aus dem Potentiometer 80 ausgelesener Messwert mit der Referenzrichtung 82 korreliert, kann die Auswerteeinheit 78 somit auf eine Orientierung des Entferungsmessgerätes 10 im Raum rückschließen. Ferner kann eine in die Auswerteinrichtung 78 integrierte Berechnungseinheit 86 den mit Hilfe des Messstiftes 46 ermittelten Winkel dazu verwenden, um basierend auf dem Winkel und einer gleichzeitig gemessenen Entfernung zu dem Zielobjekt 70 eine weitere Dimensionsgröße, wie beispielsweise eine Strecke, eine Fläche oder ein Volumen zu berechnen. Die Auswerteeinheit 78 ermöglicht somit die Bestimmung von Entfernungen, von Winkeln und von kombinierten Entfernungs/Winkelgrößen. Reading a measurement signal generated by the potentiometer 80 can be closed to an angular arrangement of the measuring pin 46 relative to the housing 12. In this case, this angle arrangement correlates with an angle between a reference direction 82 predetermined by the main extension direction of the measuring pin 46 and the distance measuring direction 68, in the direction of which the light 66 emitted by the laser 60 is emitted. Since a measured value read out from the potentiometer 80 correlates with the reference direction 82, the evaluation unit 78 can thus conclude that the distance measuring device 10 is oriented in space. Furthermore, a calculation unit 86 integrated in the evaluation device 78 can use the angle determined with the aid of the measuring pin 46 to estimate a further dimension variable, such as a distance, an area or a volume, based on the angle and a simultaneously measured distance to the target object 70 to calculate. The evaluation unit 78 thus enables the determination of distances, angles and combined distance / angle quantities.
Beispielsweise könnte bei der in Fig. 6 gezeigten Konfiguration eines innenliegenden, spitzen Winkels anhand der Kenntnis über eine Entfernung zu einer dem spitzen Winkel gegenüberliegenden Wand sowie anhand der Kenntnis des von dem spitzen Winkel eingeschlossenen Winkelwertes α sowie unter Berücksichtigung der Abmessungen des Messgerätes 10 selbst auf eine Breite der gegenüberliegenden Wand geschlossen werden. For example, in the configuration shown in FIG. 6, an inboard acute angle could be based on knowledge of a distance to a wall opposing the acute angle, as well as the knowledge of the angle α included by the acute angle and taking into account the dimensions of the meter 10 itself a width of the opposite wall to be closed.
Sowohl die ermittelte Entfernung zu dem Zielobjekt 70 als auch der mit Hilfe des Messstiftes 46 bestimmte Winkel können von der Auswerteeinheit 78 über einen Ausgang 88 an eine Anzeige 26 (in Fig. 3 nicht dargestellt) ausgegeben werden, um dort einem Anwender angezeigt werden zu können, als getrennte Werte oder kombinierte Messwerte unter Berücksichtigung von Entfernung und Winkel. Both the determined distance to the target object 70 and the angle determined with the aid of the measuring pin 46 can be output by the evaluation unit 78 via an output 88 to a display 26 (not shown in FIG. 3) in order to be displayed to a user , as separate values or combined measurements taking into account distance and angle.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Winkelmesseinheit 84 anstatt mit einem mit der Achse 48 in Eingriff stehenden Potentiometer 80 alternativ auch mit einem Drehratensensor, einem Inkrementalgeber oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zur Bestimmung eines Ausschwenkwinkels des Messstiftes 46 ausgestattet sein kann. Finally, it should be noted that the angle measuring unit 84 may alternatively be equipped with a rotation rate sensor, an incremental encoder or other suitable device for determining a swivel angle of the measuring pin 46 instead of a potentiometer 80 engaged with the axis 48.

Claims

Ansprüche claims
Entfernungsmessgerät (10), wobei das Entfernungsmessgerät aufweist:Distance measuring device (10), the distance measuring device comprising:
- eine Entfernungsmesseinheit (32) zum berührungslosen Bestimmen einer Entfernung zu einem Zielobjekt (70) entlang einer Entfernungsmessrichtung (68), und - A distance measuring unit (32) for non-contact determination of a distance to a target object (70) along a distance measuring direction (68), and
- eine Winkelmesseinheit (84),  an angle measuring unit (84),
wobei die Winkelmesseinheit (84) dazu ausgelegt ist, einen Winkel zu bestimmen, der mit einem Winkel zwischen einer Referenzrichtung (82) und der Entfernungsmessrichtung (68) korreliert. wherein the angle measuring unit (84) is adapted to determine an angle that correlates with an angle between a reference direction (82) and the distance measuring direction (68).
Entfernungsmessgerät nach Anspruch 1, Distance measuring device according to claim 1,
wobei die Winkelmesseinheit (84) dazu ausgelegt ist, den Winkel zu messen und ein elektronisches Winkelmesssignal zu erzeugen. wherein the angle measuring unit (84) is adapted to measure the angle and to generate an electronic angle measurement signal.
Entfernungsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, Distance measuring device according to claim 1 or 2,
wobei das Entfernungsmessgerät (10) einen Messstift (46) aufweist, der relativ zu der Entfernungsmessrichtung (10) verschwenkbar ist, und wobei die Winkelmesseinheit (84) dazu ausgelegt ist, einen Winkel zu bestimmen, der mit einem Winkel (a) zwischen einer Haupterstreckungsrichtung des Messstiftes (46) und der Entfernungsmessrichtung (68) korreliert. wherein the rangefinder (10) comprises a metering pin (46) pivotable relative to the rangefinding direction (10), and wherein the angle measuring unit (84) is adapted to determine an angle subtended by an angle (a) between a main heading direction the measuring pin (46) and the distance measuring direction (68) correlated.
Entfernungsmessgerät nach Anspruch 3, Distance measuring device according to claim 3,
wobei ein geräteseitiger Referenzpunkt der Entfernungsmessung zu einem Zielobjekt (70) von der Winkelposition (a) des Messstiftes (46) abhängig ist. wherein a device-side reference point of the distance measurement to a target object (70) on the angular position (a) of the measuring pin (46) is dependent.
Entfernungsmessgerät nach Anspruch 3 oder 4, Distance measuring device according to claim 3 or 4,
wobei der Messstift (46) um wenigstens 180° verschwenkbar ist. wherein the measuring pin (46) is pivotable by at least 180 °.
Entfernungsmessgerät nach Anspruch 3 oder 5, Distance measuring device according to claim 3 or 5,
wobei der Messstift (46) um bis zu 270° verschwenkbar ist. wherein the measuring pin (46) is pivotable by up to 270 °.
Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Distance measuring device according to one of claims 1 to 6,
wobei die Winkelmesseinheit (84) zur Messung des Winkels einen Potentiometer (80) , einen Drehratensensor und/oder einen Inkrementalgeber aufweist. wherein the angle measuring unit (84) for measuring the angle comprises a potentiometer (80), a rotation rate sensor and / or an incremental encoder.
8. Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Entfernungsmesseinheit (32) und die Winkelmesseinheit (84) in einem gemeinsamen Gehäuse (12) integriert sind. 8. Distance measuring device according to one of claims 1 to 7, wherein the distance measuring unit (32) and the angle measuring unit (84) in a common housing (12) are integrated.
9. Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, 9. Distance measuring device according to one of claims 3 to 8,
wobei der Messstift (46) in das Gehäuse (12) einklappbar ist.  wherein the measuring pin (46) in the housing (12) is foldable.
10. Entfernungsmessgerät nach Anspruch 8 oder 9, 10. Distance measuring device according to claim 8 or 9,
wobei der Messstift (46) um eine in einer Ecke des Gehäuses (12) angeordnete Achse (48) verschwenkbar ausgebildet ist.  wherein the measuring pin (46) is pivotable about an axis (48) arranged in a corner of the housing (12).
11. Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. Distance measuring device according to one of claims 1 to 10,
ferner aufweisend eine Anzeige (26) zum Anzeigen des von der Winkelmesseinheit (84) bestimmten Winkels.  further comprising a display (26) for displaying the angle determined by the angle measuring unit (84).
12. Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. Distance measuring device according to one of claims 1 to 11,
ferner aufweisend eine Berechnungseinheit (86) zur Berechnung einer Dimensionsgröße basierend auf der von der Entfernungsmesseinheit (32) bestimmten Entfernung und dem von der Winkelmesseinheit (84) bestimmten Winkel.  further comprising a calculation unit (86) for calculating a dimension size based on the distance determined by the distance measuring unit (32) and the angle determined by the angle measuring unit (84).
13. Entfernungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Distance measuring device according to one of claims 1 to 12,
wobei die Entfernungsmesseinheit (32) aufweist:  wherein the distance measuring unit (32) comprises:
eine Lichtquelle (60) zum Aussenden von Licht (62, 66) entlang der Entfernungsmessrichtung (68) hin zu dem Zielobjekt (70),  a light source (60) for emitting light (62, 66) along the distance measuring direction (68) towards the target object (70),
einen Lichtdetektor (76) zum Empfangen von von dem Zielobjekt (70) zurücklaufendem Licht (72); und  a light detector (76) for receiving light (72) returning from the target (70); and
eine Auswerteeinheit (78) zum Ermitteln der Entfernung zu dem Zielobjekt (70) basierend auf Detektionssignalen des Lichtdetektors (76).  an evaluation unit (78) for determining the distance to the target object (70) based on detection signals of the light detector (76).
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