大地测量仪器和用于控制其的方法技术

公开了一种用于使用目标（２）执行测量的大地测量仪器（１）和用于控制该大地测量仪器的方法。仪器（１）包括用于测量目标（２）相对于仪器（１）的瞄准轴（３１）的位置的探测器（３）、用于将具有第一波长的第一锥形光（４１）和具有不同于第一波长的第二波长的第二锥形光（４２）输出到大地测量仪器（１）的外部的光发射器（４）以及连接到探测器（３）和光发射器（４）的控制器（５）。第一锥形光（４１）与第二锥形光（４２）在离仪器（１）一米的距离处重叠至少３０％。控制器（５）配置成根据目标（２）的所探测的位置控制所述光发射器（４），以输出第一锥形光（４１）和第二锥形光（４２）中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于相对于目标执行测量的大地测量仪器。这样的大地测量仪器可例 如为视距仪、经纬仪、全站仪或测量水准仪或其组合。
技术介绍
目标可以例如是测量杆，如测距杆或水准标尺。测距杆允许在大地测量仪器的视 场中对该测距杆的探测，因而主要用于角度和距离测量。水准标尺此外在其上有图案(类 似于数字链)，该图案可被大地测量仪器读出以指示在水准标尺和大地测量仪器之间的相 对高度(假定仪器的瞄准轴布置在真正水平面内)。为了便于测量，测量杆可设置有具有 不同的反射能力的两个或多个部分的反射面或图案。进一步地，测量杆可设置有额外的反 射器。此外，可给测量杆涂上典型颜色或两种或多种不同颜色的图案。可选地，目标可甚至 例如为棱镜、发射信号的有源目标、任意物体或路标。当结合例如电子测距设备(EDM)使用 时，棱镜作为目标的使用提供了高精确度。有源目标的使用可便于目标的跟踪。这样的大地测量仪器例如在测量和绘图以及结构工程中被使用。它在需要相对于 目标的距离测量、位置测量、角度测定(角度测量)和相对高度差异的测量的任何领域中都 是适合的。而且，它可用于将几何点从例如技术图转移到“真实世界”环境(例如，当布置 边界标志时)。当结合目标使用大地测量仪器时，必须在大地测量仪器的视场中给目标定位。这 可通过调节大地测量仪器的方位或通过调节目标的位置来实现，取决于是目标的实际位置 还是储存在大地测量仪器中的预设位置是测量的参考点(甚至称为大地测量点)。大地测量仪器的视场取决于大地测量仪器的测量单元。在光学大地测量仪器的情 况下，视场取决于大地测量仪器的光学器件，并可通过使用可调节的透镜(例如，液体透镜 或变焦透镜布置)频繁地从近场测量改变到远场测量。在本文件中，视场是大地测量仪器 能够相对于目标执行测量而不改变大地测量仪器的方位的空间区域。当目标位于大地测量 仪器的视场的预设位置上时，实现目标和大地测量仪器之间的对齐。预设位置和仪器之间 的直线称为瞄准轴。该瞄准轴常常设置在大地测量仪器的视场的中间。显示器中的标线或 仪器的目镜常常在视觉上代表该瞄准轴。瞄准轴可由仪器的光学器件预先限定或甚至根据 仪器的视场中的预设位置的定位被动态地限定。本申请处理大地测量仪器的关于目标相对于仪器的方位、距离和高度中的至少一 个的、仪器的优先选择是测量的参考点的情况。因此，目标的位置必须根据大地测量仪器给 出的优先选择通过移动目标直到目标位于预设位置来调节。在开始时，目标通常与仪器的 瞄准轴(甚至称为瞄准方向)分离，因而在不同的方向上与预设位置分离不同的距离。相 对于瞄准轴的距离，特别是相对于预设位置的距离常常称为偏移。传统上，目标对大地测量仪器的位置的调节需要彼此相互作用的两个用户的到 场。第一个用户改变目标的位置，而第二个用户操作大地测量仪器来检查目标是否相对于 大地测量仪器位于预设位置处。第一个用户建议第二个用户改变目标的位置，直到目标相对于大地测量仪器位于预设位置(相对于角度、距离和高度中的至少一个)处。这个传统的方法的缺点在于，至少两个相互作用的人的到场对调节目标相对于大 地测量仪器的位置是必需的。这常常很难，因为操作大地测量仪器的用户和携带目标的用 户之间的距离可能非常长。一个用户独自执行目标的位置的这样的测量非常耗费时间，因 为单个用户必须改变目标的位置并操作大地测量仪器。为了克服这个问题，在专利US 4，560，270中描述了设置有用于便于边界的测定 的辅助工具的大地测量仪器。该仪器包括单向声音传输设备，可听得见的指令可通过该设 备从测量仪器发送到携带包括棱镜的测量杆的用户。该设备使仪器的操作员能够口头地将 携带测量杆的用户指引到期望边界标志。此外，该仪器还设置有相对于仪器安装在固定位 置但不电连接到其的线瞄准装置。线瞄准装置连续发射具有相互不同的特征的两个稍微发 散的光束。这两个光束在窄中央区中重叠。用户接着将测量杆移动到中央区内的标绘图上 的一点，在该点处，从指示该装置的单元的方向传输的两个光束重叠，且在该点处，棱镜与 测量仪器的瞄准轴对齐。包括从现有技术已知的线瞄准装置的大地测量仪器，线瞄准装置的窄中央区分别 与大地测量仪器的瞄准轴和测量路径完全对齐是及其重要的。而且，线瞄准装置必须保证， 在近场测量和远场测量的情况下这两条光束都在非常窄的中央区中重叠。即使在棱镜和 仪器之间的最大工作距离处，两条不同的光束重叠的中央区可以不明显比仪器的测量路径 大。结果，线瞄准装置的光学器件必须具有足够的质量，且必须与仪器的测量路径完全对 齐。这对线瞄准装置导致相当大的测量成本。此外，存在线瞄准装置在使用期间变得未对 齐因而必须被再次调整的相当大的风险。进一步地，由于窄中央区的缘故，位于中央区的任 一侧上的用户只能看到两个光束中的任一个。线瞄准装置必须不断地发射两个光束。从US 5，051，934中已知使用上面的线瞄准装置的大地测量仪器。根据该现有技 术，距离测量装置具有棱镜跟踪设备，当棱镜位于从合并在测量装置中的电子测距仪EDM 发射的测量光束的路径中时，棱镜跟踪设备保持该装置自动与在定线杆上承载的棱镜不变 地对齐。因此，通过绕着垂直和水平轴自动旋转该装置，棱镜被不变地维持在EDM的测量轴 上。当棱镜托架在杆和棱镜周围支撑时，EDM对在定线杆上承载的棱镜进行连续的测量。该 装置也设置有水平角指示器并且也设置有垂直角指示器，水平角指示器指示水平方向上的 EDM的方位，S卩，相对于参考角位置的水平角，而垂直角指示器指示EDM相对于水平面的垂 直角。该装置根据EDM的测量结果和由垂直角探测器给出的信号计算水平距离和高度差。 水平长度、水平角度和高度差的测量值与在测量之前输入到装置的定线点数据比较。因此， 水平和垂直角指示器以及EDM的预设目标值与水平和垂直角指示器以及EDM所输出的实际 值比较。该比较的结果被馈送到指示器，其产生可容易被棱镜托架辨别的光信号，并具有指 示棱镜是否应移动和如何移动的相互不同的编码，以便从起始点被定位到不同于起始点的 预设定线点。水平和垂直角指示器以及EDM的预设值一与水平和垂直角指示器以及EDM所 输出的实际值匹配，定线点就被达到。作为例子提议，如果棱镜需要移动到右边，该编码使 得指示器产生红光，而如果棱镜需要移动到左边以位于下一定线点，则产生绿光。可选地， 提议传输摩尔斯电码。根据一个例子，指示器发射稍微发散的不同颜色(例如绿和红)的 两个光束，使得光束在窄中央区中重叠，以向携带棱镜的用户指示装置的测量轴。现有技术的缺点是，跟踪在从装置的电子测距仪发射的测量光束的路径中的棱镜很难。该装置必须始终绕两个正交轴倾斜，以保持棱镜与从电子测距仪发射的、沿着测量轴 的窄测量光束对齐。因此，存在跟踪失败且必须被重复的高风险。这意味着，用户必须返回 到装置并手动地操作该装置，以在可执行新的跟踪之前使测量光束与棱镜对齐。如果装置 和棱镜之间的距离大，这是非常耗费时间的。可选地，关于US 4，560，270描述的线瞄准仪 器可用于使棱镜与测量光束对齐。在这种情况下，从US 5，051，934已知的装置遭受与线瞄 准装置相同的问题。在没有该线瞄准装置的情况下，不可能在没有手动地使仪器与棱镜对 齐的情况下将棱镜布置在从EDM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用目标（２）执行测量的大地测量仪器（１），所述仪器（１）包括：探测器（３），其用于测量所述目标（２）相对于所述仪器（１）的瞄准轴（３１）的位置；光发射器（４），其用于将具有第一波长的第一锥形光（４１）和具有不同于所述第一波长的第二波长的第二锥形光（４２）输出到所述大地测量仪器（１）的外部，其中所述第一锥形光（４１）与所述第二锥形光（４２）在离所述仪器（１）一米的距离处重叠至少３０％；以及控制器（５），其连接到所述探测器（３）和所述光发射器（４），其中所述控制器（５）配置成根据所探测到的所述目标（２）的位置控制所述光发射器（４），以输出所述第一锥形光（４１）和所述第二锥形光（４２）中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T克卢达斯，
申请(专利权)人：特里伯耶拿有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]