發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測量被測者的高度的裝置，特別是在該裝置放置在待測量被測者的頂部情況下。

發(fā)明背景

存在許多需要精確測量對象或被測者的高度的情況。例如，在醫(yī)學(xué)檢查期間，通常記錄患者的身高。類似地，出于分類目的，馬的身高是重要的度量。在牲口管理中，身高也是關(guān)鍵的參數(shù)，因為其決定了用于決定育種和營養(yǎng)計劃的“骨架得分(framescore)”。通常使用測量卷尺或測量桿來進行這種測量。這些被認為是直接測量。測量桿通常包括以合適的單位標(biāo)記的直立木制標(biāo)尺，并且具有垂直于標(biāo)尺布置的水平滑動臂或“橫梁”。然后待測量被測者與標(biāo)尺并排地直立，并且水平臂降低，直到其接觸被測者上將進行高度測量的點。對于人，該點將是頭的頂部；對于馬，該點將在馬肩隆(withers)處；并且對于牛，該點在其髖骨的頂部處。在該點處標(biāo)尺上相應(yīng)的讀數(shù)提供高度測量結(jié)果。

上述測量桿存在許多缺點。首先，在進行的測量中存在固有的潛在誤差。這是因為測量是在豎直標(biāo)尺上而不是在與被測者接觸的水平點處進行的。換句話說，測量點被移位。因此，如果滑動臂不完全垂直于標(biāo)尺，則在測量中引入誤差。類似地，可能由于不良校準(zhǔn)或由于使用者的判斷而引入誤差。此外，測量桿的使用涉及顯著的噪音。在動物的情況下，這可能導(dǎo)致痛苦和不想要的移動，導(dǎo)致有缺陷的讀數(shù)。此外，測量桿由于其性質(zhì)是大的并缺乏便攜性，并且因此其實際使用通常限于固定位置。當(dāng)運輸時，測量桿的尺寸和構(gòu)造則易于受到損壞和磨損，磨損導(dǎo)致這種設(shè)備的刻度隨著時間被侵蝕，導(dǎo)致進一步的不準(zhǔn)確性。卷尺也深受誤差之害，特別當(dāng)用于豎直測量時。這主要是因為其不是由剛性材料制成的并且可以彎曲。另外，為了記錄測量結(jié)果，使用者必須觀察測量的接觸點，同時確保卷尺的基部保持在地面上。兼做這些任務(wù)引入大范圍的人為誤差。

高度測量的可替代工具，例如測距儀，是已知的。測距儀從距離目標(biāo)被測者的一定距離處進行測量，并且要求存在到對象的底部和頂部的視線,且要求測距儀的高度是已知的。

作為示例，通常以這種方式測量樹，由此激光測距儀用于測量到樹的頂部和底部的直線距離，并且傾斜儀用于測量到樹的頂部和底部的角度。計算樹在測距儀的水平面以上和以下的高度并相加以給出總的高度。該方法遭受許多缺點。特別地，存在許多使用者誤差源；該方法耗時；并且該方法要求實施測量的人能夠進行三角計算。此外，該方法不適于近距離(即在空間有限的情況下)精確地測量適當(dāng)尺寸的被測者的高度。如果激光測距儀在兩個測量階段之間改變高度，則該方法的精確性也會受到顯著的影響。臨時用戶幾乎不可能在不引入一厘米或更多厘米的高度變化的情況下執(zhí)行該測量。類似地，當(dāng)測距儀從遠處測量時，測距儀不適于單個人測量動物，即動物不可能保持靜止。

因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種減少現(xiàn)有技術(shù)的缺點的測量設(shè)備。

發(fā)明概述

因此，在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種高度測量裝置，其適于放置在待測量對象上，該裝置包括主體部分和可移動部分，其中可移動部分相對于主體部分是可移動的并且包括激光源和光電探測器。

本發(fā)明有利地提供一種高度測量裝置，其中當(dāng)測量裝置的主體部分放置在待測量對象上時，激光束可以以非垂直角度指向地面。以這種方式，激光束可以通過避開被測量的本體獲得到地面的清晰視線。

因此，有利地，本裝置提供一種使用單個參考點直接從待測量對象進行高度測量的工具，參考點是支撐被測量對象的地面。

在實施方案中，激光源和光電探測器定位成彼此靠近并且彼此精準(zhǔn)地對齊。

可選地，激光源設(shè)置有透鏡和焦距調(diào)節(jié)器。

可選地，光電探測器設(shè)置有焦距調(diào)節(jié)器。

可選地，激光源和光電探測器設(shè)置有激光測距儀。

可選地，激光源是激光二極管。

可選地，主體部分和/或可移動部分包括電路板或多個電路板、電池、顯示器和啟動裝置的通/斷開關(guān)(on/offswitch)中的一個或更多個。

應(yīng)當(dāng)理解，電路板、電池、顯示器和通/斷開關(guān)可以各自定位在主體部分和/或可移動部分內(nèi)合適的地方。

可選地，通/斷開關(guān)設(shè)置在主體部分上并且包括觸發(fā)器機構(gòu)。當(dāng)主體部分放置在待測量對象上時，觸發(fā)器機構(gòu)被按下或啟動。以這種方式，觸發(fā)器提供高度測量裝置準(zhǔn)備用于使用的信號。

可選地，觸發(fā)器機構(gòu)延伸到由凹部部分界定的空間中，凹部部分設(shè)置在主體部分上。

可選地，觸發(fā)器機構(gòu)包括電容式觸摸開關(guān)。

在一個實施方案中，主體部分和可移動部分各自設(shè)置有至少一個三軸加速度計。

在另一個實施方案中，只有主體部分設(shè)置有至少一個三軸加速度計。

方便地，與主體部分相關(guān)聯(lián)的至少一個三軸加速度計適于測量所述主體部分圍繞其豎直軸線、橫向軸線和縱向軸線的角度定向。

方便地，與可移動部分相關(guān)聯(lián)的至少一個三軸加速度計適于測量所述可移動部分圍繞其豎直軸線、橫向軸線和縱向軸線的角度定向。

方便地，電路板或多個電路板支撐與激光源、光電探測器和加速度計通信的處理工具。

以這種方式，可以利用整體高度計算中由處理工具可處理的與空間定位和/或角度定向相關(guān)的數(shù)據(jù)值來精確地確定激光器和光電探測器相對于主體部分的位置。

在僅主體部分設(shè)置有至少一個三軸加速度計的實施方案中，可移動部分和因此激光器/光電二極管相對于主體部分的定向在一個或更多個設(shè)定參考點或定向處是可固定的，因此能夠使用通過裝置的主體部分中的至少一個三軸加速度計獲得的數(shù)據(jù)進行高度計算。

在實施方案中，建立激光束的起點和主體部分與待測量對象之間的接觸點之間的豎直偏移距離(“h”)。

另外，在實施方案中，在主體部分和/或可移動部分中提供的與處理工具通信的至少一個傾斜儀，使激光束對地面的入射角度(φ)能夠被測量，并因此激光路徑角度(θ，theta)能夠被確定。

方便地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光束以較小的角度入射在地面時，仍然存在足夠的光束沿著入射的激光束的路徑反射回去，以用于被光電傳感器檢測。以這種方式，可以測量直線光束距離(l)。

可選地，使用在發(fā)射激光束的振幅波形和反射光束的振幅波形之間的相位角度的測量結(jié)果來確定直線光束或“激光路徑”距離(l)的測量結(jié)果。

方便地，處理工具運行固件，該固件可被編程或適于將激光路徑距離(由光電探測器結(jié)合激光源所測量的)和由三軸加速度計所確定的激光路徑角度數(shù)據(jù)的組合連同裝置的已知的恒定尺寸進行換算，以獲得被測量對象的高度的精確測量結(jié)果。

優(yōu)選地，處理工具是微處理器。

在一個布置中，主體部分和可移動部分各自由相應(yīng)的殼體半部(shellhalves)構(gòu)成，該殼體半部界定容納用于測量裝置的必要的硬件、電路、處理工具和電源的外殼。

在一個實施方案中，可移動部分可滑動地連接到主體部分。

可選地，在主體的一端處，相應(yīng)的殼體半部各自形成為具有向外彎曲的側(cè)邊，該側(cè)邊終止于直立側(cè)壁。

方便地，側(cè)壁有一定高度使得當(dāng)殼體半部配合在一起時，相應(yīng)的側(cè)壁的終止邊緣被間隔開，以便界定細長的槽。

可選地，在可移動部分的一端處，每個殼體半部設(shè)置有對應(yīng)的向內(nèi)彎曲的側(cè)邊，該側(cè)邊終止于側(cè)壁，該側(cè)壁具有從其向外延伸的突出部。

方便地，從可移動部分的每個殼體半部的側(cè)壁向外延伸的突出部界定凹槽，每個凹槽適于接納主體的側(cè)壁的終止邊緣。

有利地，當(dāng)可移動部分的相應(yīng)的殼體半部配合在一起時，相應(yīng)的突出部一起界定大體上t形構(gòu)件，該t形構(gòu)件在使用中與由主體部分的相應(yīng)的殼體半部界定的細長的槽接合。

以這種方式，當(dāng)主體部分的殼體半部配合在一起以形成完整的測量裝置組件時，可移動部分與主體部分接合并相對于主體部分是可滑動的。以這種方式，激光器可以相對于主體部分以不同角度的范圍定向，使得激光束可以以任何必要的角度指向，以避開被測量的本體并獲得到地面的清晰的視線。

在可替代的實施方案中，可移動部分樞轉(zhuǎn)地連接到主體部分。

方便地，可移動部分可以相對于主體部分保持在期望的角度(即，保持在合適的位置)。

可選地，可移動部分可以移動到一個或更多個離散的增量位置(incrementalpositions)，每個位置對應(yīng)于可移動部分相對于主體部分特定的預(yù)設(shè)角度。

可選地，該一個或更多個離散的增量位置可以由與裝置相關(guān)聯(lián)的鉸鏈上的一個或更多個棘爪或其他機械止動件界定。以這種方式，可以預(yù)先確定可移動部分圍繞其橫向軸線相對于主體部分的橫向軸線的角度定向，從而避免了對所述可移動部分中加速度計的需求。以這種方式，可以僅使用來自位于裝置的主體部分內(nèi)的三軸加速度計的數(shù)據(jù)進行待測量對象的高度計算。

應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“三軸加速度計”不限于測量三軸的傾斜的離散的加速度計，還包括單軸加速度計或雙軸加速度計的陣列或組合，該單軸加速度計或雙軸加速度計聯(lián)接以具有三軸加速度計的最終功能(netfunction)。

本發(fā)明還提供了一種獲取對象的高度的測量結(jié)果的方法，該方法包括：

將測量裝置放置在待測量對象上；

手動地調(diào)節(jié)測量裝置的可移動部分，使得可移動部分上的激光源和光電探測器建立到地面或待測量對象站立或支撐在其上的其它表面的視線；

啟動裝置以將調(diào)頻激光束從激光源發(fā)送到地面并自動計算到地面的激光路徑距離(l)；

自動確定激光束對地面的入射角度φ，并且然后計算激光路徑角度θ；

自動確定激光源和主體部分與待測量對象的接觸點之間的豎直偏移高度(h)；以及

自動計算被測量對象的豎直高度(h)；

其中由測量裝置的處理工具執(zhí)行豎直高度的計算。

有利地，自動確定激光束對地面的入射角度φ并然后計算激光路徑角度θ的步驟包括，自動地從設(shè)置在裝置中的一個或更多個加速度計獲取輸出，以及確定裝置圍繞裝置的豎直軸線和縱向軸線的任何傾斜；并且在隨后的激光路徑角度θ的計算中補償任何傾斜。

期望地，手動地調(diào)節(jié)測量裝置的可移動部分的步驟包括相對于主體部分可滑動地移動可移動部分。

可選地，手動地調(diào)節(jié)測量裝置的可移動部分的步驟包括相對于主體部分可旋轉(zhuǎn)地移動可移動部分。

該方法還包括以下中的一個或更多個：在設(shè)置在測量裝置上的顯示器上顯示計算的高度；記錄計算的高度測量結(jié)果；將高度測量結(jié)果傳輸給遠程服務(wù)器或多個遠程服務(wù)器；將高度測量結(jié)果數(shù)據(jù)和與被測量對象相關(guān)的標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)；調(diào)節(jié)激光束的焦距。

對本發(fā)明的背景的前面討論僅意在促進對本發(fā)明的理解。應(yīng)該理解的是，所述討論不是確認或承認如在本申請的優(yōu)先權(quán)日提到的任何材料是公知常識的一部分。

貫穿本說明書的描述和權(quán)利要求，詞語“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及這些詞語的變體，例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”是指“包括但不限于”并且不意在排除(且不排除)其他部件、整體或步驟。

貫穿本說明書的描述和權(quán)利要求，單數(shù)涵蓋復(fù)數(shù)，除非上下文另有要求。特別地，在使用不定冠詞的情況下，本說明書應(yīng)理解為考慮復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另有要求。

應(yīng)當(dāng)理解，貫穿權(quán)利要求和描述使用的詞語“地面”不應(yīng)該被解釋為僅指地球的表面，而是描述支撐被測量對象的任何表面。

結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實施方案或示例描述的特征、整體或特點、和復(fù)合體應(yīng)理解為可適用于本文所述的任何其他方面、實施方案或示例，除非與其不兼容。

附圖簡述

現(xiàn)在將參考附圖通過非限制性示例描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1a和圖1b是根據(jù)本發(fā)明并且分別被示出為處于打開位置和關(guān)閉位置的示例性高度測量裝置的示意圖；

圖1c和圖1d是根據(jù)本發(fā)明并且分別被示出為處于打開位置和關(guān)閉位置的示例性高度測量裝置的示意圖；

圖1e是根據(jù)本發(fā)明的示例性高度測量裝置的示意平面圖；

圖2a是圖1a和圖1b的示例性高度測量裝置的詳細分解示意圖；

圖2b是示例性高度測量裝置的詳細分解示意圖；和

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的操作原理的示意性橫截面圖。

優(yōu)選實施方案的描述

參考圖1a、圖1b、圖1c、圖1d、圖1e、圖2a和圖2b，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性測量裝置1的實施方案。

測量裝置1提供了當(dāng)其放置在示例性對象50(圖3)上進行高度測量的位置處時測量所述對象的高度的工具。測量裝置1包括主體部分12和可移動部分14，其中可移動部分14相對于主體部分是可以移動的并且包括激光源141和光電探測器144。光電探測器144優(yōu)選地是光電二極管。

測量裝置1是可以存放在小的空間(例如服裝或包的口袋)中的小型便攜式手持設(shè)備?？蛇x地，該裝置具有20mm或更小的厚度。

對測量裝置施加的尺寸限制意味著其并不總是跨過待測量對象，或從與待測量對象的接觸點橫向地伸出到可以與下方的地面表面建立想象的豎直(即垂直的)視線的程度。類似地，對于某些對象，從其待進行高度測量的接觸點可能被該對象的其他特征遮擋，使得不能與下方的地面表面建立想象的豎直(即垂直的)視線。在圖3中示出了這種示例性被測者50的示例，其中被測者的本體擋住了到下方地面的垂直視界，從而阻礙大體上垂直地指向的激光束到達地面。但是，利用本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使用以大體上小于90度的角度入射到地面的激光束51(圖3)來進行豎直高度的推導(dǎo)測量。在圖1中所示的示例性被測者50的形狀通常代表馬或其他動物。

參考圖2a和圖2b，主體部分12和可移動部分14各自由相應(yīng)的殼體半部構(gòu)成，該殼體半部界定容納用于測量裝置1的必要的硬件、電路、處理工具和電源的外殼。

如在圖2a的實施方案中所示，主體部分12包括電路板122、電池123、lcd顯示器124和啟動裝置的通/斷開關(guān)125。電路板122支撐運行固件的處理工具(未示出)，該固件可被編程或適于將激光路徑距離(由光電探測器144結(jié)合激光源143所測量的，如下文所述)和激光路徑角度數(shù)據(jù)的組合連同裝置的已知的恒定尺寸進行換算，以獲得被測量對象的高度的精確測量結(jié)果。優(yōu)選地，處理工具是微處理器。高度測量結(jié)果顯示在lcd顯示器124上以用于使用者及時讀取。

應(yīng)當(dāng)理解，各個電路、電源和處理工具的具體位置不限于在主體12和可移動部分14的一個或另一個中。例如，在圖2b中所示的布置中，電池123和電路板122示出為定位于可移動部分14內(nèi)。

在圖1a、圖1b和圖2a中所示的實施方案中，通/斷開關(guān)125設(shè)置在主體部分上并且包括觸發(fā)器機構(gòu)125a。當(dāng)主體部分放置在待測量對象上時，觸發(fā)器機構(gòu)125a可以被按下或啟動。以這種方式，觸發(fā)器機構(gòu)可以提供高度測量裝置準(zhǔn)備用于使用的信號。在圖2b中，另外的透明蓋1240示出為放置在顯示器124上。

如在圖1a、圖1b和圖2a中所示，觸發(fā)器機構(gòu)125a可以設(shè)置成延伸進由凹部部分127界定的空間中，凹部部分127設(shè)置在主體部分12的邊緣120上。這種凹部127使測量裝置能夠與動物(例如馬)的馬肩隆積極地接合。

在如通過圖2b中的示例所示的可替代的布置中，通/斷開關(guān)包括容納在主體部分12中的電容式觸摸開關(guān)125b。

如通過圖2b中的示例所示的，測量裝置還包括插座128，例如usb連接器，以實現(xiàn)用于供電、電池充電、數(shù)據(jù)傳輸和類似的目的的裝置的外部連接。

參考圖1a、圖1b和圖2a，可移動部分包括諸如激光二極管的激光源141和光電探測器144(圖2a、圖2b)，光電探測器定位成靠近激光源141并與激光源141精準(zhǔn)地對齊，并且光電探測器適于接收反射的來自所述激光源的激光。還設(shè)置了透鏡142(圖2)和焦距調(diào)節(jié)器143，以用于控制和調(diào)節(jié)從激光源141發(fā)射的激光束。焦距調(diào)節(jié)器145設(shè)置成與光電探測器144結(jié)合，以便最大化可以捕獲的反射的激光的量。激光二極管141和光電探測器144一起提供激光測距儀。優(yōu)選地，激光源是二類激光器。

在圖2b中，可移動部分示出為具有兩個激光二極管141，每個具有相關(guān)聯(lián)的透鏡142和焦距調(diào)節(jié)器143。以這種方式，一個激光二極管可以是基本的ir激光器，以用于高度測量的目的并且其對于人眼是不可見的，而另一個激光二極管可以是可見的激光器以在地面上產(chǎn)生由裝置的使用者可見的斑點。應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖2b的布置的兩個激光二極管141示出為具有其各自的透鏡和焦距調(diào)節(jié)器，但能夠共享一個共用的透鏡。但是，應(yīng)當(dāng)理解，可以采用單個可見的激光器(例如二級激光器)，從而避免了需要單獨的第二激光二極管以提供可見的點。

在如圖1a、圖1b、圖2a和圖2b中所示并如下文所述的實施方案中，可移動部分14可滑動地連接到主體部分12。

參考圖2a和圖2b，在主體部分12的一端處，殼體半部各自形成為具有向外彎曲的側(cè)邊，該側(cè)邊終止于直立的側(cè)壁121。側(cè)壁具有一定高度使得當(dāng)殼體半部配合在一起時，相應(yīng)的側(cè)壁121的終止邊緣被間隔開，以便界定細長的槽(121b，圖1b)。在可移動部分14的一端處，每個殼體半部設(shè)置有對應(yīng)的向內(nèi)彎曲的側(cè)邊，該側(cè)邊終止于側(cè)壁，該側(cè)壁具有從其向外延伸的突出部146，該突出部界定凹槽147。每個凹槽147適于接納主體141的側(cè)壁121的終止邊緣。當(dāng)可移動部分14的相應(yīng)的殼體半部配合在一起時，相應(yīng)的突出部146一起界定大體上t形構(gòu)件，該t形構(gòu)件在使用中與細長的槽121b接合，細長的槽121b由主體部分12的相應(yīng)的殼體半部界定。因此，當(dāng)主體部分12和可移動部分14的相應(yīng)的殼體半部配合在一起以形成完整的測量裝置組件(如在圖1a、圖1b中所示)時，可移動部分14與主體部分12接合并相對于主體部分12是可滑動的。以這種方式，可移動部分到主體部分的連接件是滑動鉸鏈。以這種方式，激光器141可以相對于主體部分12以不同角度的范圍定向，使得激光束可以以任何必要或合適的角度指向，以避開被測量的本體并且獲得到地面的清晰的視線。方便地，大體上t形構(gòu)件以及細長的槽121b的幾何形狀和/或尺寸使得其在使用中互相摩擦地接合，使得可移動部分14可以停留在其相對于主體部分12移動到的任何位置處。因此，有利地，可移動部分14可以相對于裝置的縱向軸線a-a(圖1)保持在任何期望的角度(即，保持在合適的位置)。

應(yīng)當(dāng)理解，向外彎曲的側(cè)邊不一定必須包括如在圖1a、圖1b中所示的主體部分的終止端部，而是可以從視線內(nèi)隱藏在主體部分的終止端部的內(nèi)側(cè)。

應(yīng)當(dāng)理解，可移動部分14相對于主體部分12是可移動的，使得激光器141和光電二極管144可以相對于測量裝置的縱向軸線a-a(圖1)以0°–89°之間的任何角度被定向，以提供高度測量。例如，在圖1中，可移動部分14大體上與主體部分12對齊(即，鉸鏈處于“閉合”或0°位置)。在這種定向中，由此141和光電二極管144垂直于測量裝置的縱向軸線a-a大體上對齊，可以通過將測量裝置的可移動部分14的部分或全部向外地放置在待測量對象的邊緣上進行高度測量。

在如通過圖1c和圖1d的示例所示的一個布置中，可移動部分14可以相對于主體部分12移動到一個或更多個離散的增量位置。這些位置通過示例示出為12a、12b、12c，每個位置對應(yīng)于可移動部分相對于主體部分的特定的預(yù)設(shè)角度。這種位置可以由與裝置相關(guān)聯(lián)的鉸鏈上的一個或更多個棘爪或機械止動件界定。以這種方式，可移動部分14圍繞裝置的橫向軸線b-b的角度定向可以以一個或更多個預(yù)設(shè)的角度來設(shè)定，從而避免了在可移動部分中需要加速度計以測量可移動部分相對于裝置的縱向軸線a-a的角度。這是因為基于該離散的增量位置或每個離散的增量位置，激光路徑軸線和主體部分之間的距離將是已知的常數(shù)值，從而使用激光路徑軸線的角度定向能夠計算高度“h”。以這種方式，可以僅使用來自位于裝置的主體部分內(nèi)的三軸加速度計的數(shù)據(jù)進行待測量對象的高度計算。

如在圖2a和圖2b中所示，在主體部分12和可移動部分14之間提供防塵蓋129。

應(yīng)當(dāng)理解，可移動部分14可以可替代地布置成相對于主體部分12是樞轉(zhuǎn)地可移動的。例如，可移動部分14可以通過鉸鏈連接到主體部分12。類似地，可移動部分可以相對于主體部分12是可旋轉(zhuǎn)的。圖1e通過示例示出主體部分12可以如何設(shè)置有間隔開的凸緣131，可移動部分樞轉(zhuǎn)地安裝在該凸緣131之間。

方便地，設(shè)置在可移動部分14中的端口148允許所述可移動部分14的動力部件與容納在主體部分12中的硬件、電路、處理工具和電源電連接。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使當(dāng)激光束51以較小角度入射在支撐被測量對象的地面表面時，仍然存在足夠的光束沿著入射激光束的路徑反射回來，以用于被光電探測器144檢測。因此，可以進行直線光束距離的測量(如圖3中通過距離“l(fā)”所指示的)。

通過對用高頻波(10-20mhz)調(diào)幅的激光進行調(diào)制，并然后將該調(diào)制的波形與從反射信號獲得的對應(yīng)的波形進行比較，來確定距離l的測量結(jié)果，該反射信號由鄰近于激光源141的光電探測器144所檢測。由于由激光束沿著從激光源到地面并返回的往返行程(returnjourney)所行進的距離所導(dǎo)致的飛行時間(timeofflight)，相比較于調(diào)制信號，從地面反射的光束將顯現(xiàn)相位延遲。因此，發(fā)射的光束51的振幅波形和反射的光束的振幅波形之間的相位角度或相位延遲是飛行時間的直接函數(shù)。因此，相位角度的測量結(jié)果表示飛行時間。由于光的速度是恒定的，并且由于從相位角度已知飛行時間，因此可以計算光束路徑的長度，即距離l。使用測量裝置內(nèi)的常規(guī)的外差電路求出該相位延遲，由此將高頻信號與公用的本地振蕩器信號混合，以獲得與原始信號對(調(diào)制的信號和反射的信號)相比具有低得多的頻率但具有相同的相位角度的所得信號。在該較低頻率下，該相位角度由簡單的微處理器計時器電路確定，該微處理器計時器電路包含在測量裝置內(nèi)和/或與處理工具通信。

在正常情況下，沿著光束路徑(51，圖3)反射回來的光束部分是如此之小，其通常因為沒有價值而被丟棄并因此被忽視。但是，利用本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，反射激光中的損耗是可容許的，使得使用本發(fā)明的裝置可以進行精確的距離測量。

通過示例，如上所述，主體部分12和可移動部分14可以各自設(shè)置有三軸加速度計130。與主體部分12相關(guān)聯(lián)的三軸加速度計適于測量所述主體部分12圍繞裝置的使用中的豎直軸線(c-c)、橫向軸線(b-b)和縱向軸線(a-a)的角度定向。與可移動部分14相關(guān)聯(lián)的三軸加速度計適于測量所述可移動部分圍繞其豎直軸線、橫向軸線和縱向軸線的角度定向。相應(yīng)的三軸加速度計130與處理工具通信。因此，可以精確地確定激光器141和光電探測器144相對于主體部分12的位置，并且與空間位置相關(guān)的數(shù)據(jù)值在整體測量計算中是由處理工具可使用的。特別地，建立距離“h”(見圖3)，距離“h”是激光束的起點和主體部分12與待測量對象之間的接觸點之間的垂直偏移距離。另外，考慮到裝置圍繞其軸線從精確的水平面和豎直面的任何傾斜，在主體部分12和/或可移動部分14中的與處理工具通信的三軸傾斜儀的設(shè)置使激光到地面的入射角度φ能夠被自動地測量并且激光路徑角度θ(theta)能夠被確定。

在主體部分12和可移動部分14中使用三軸加速度計，或僅在主體部分中使用三軸加速度計并結(jié)合可移動部分相對于主體部分12可移動到一個或更多個離散的增量位置，意味著使用者不需要小心翼翼地以水平定向?qū)y量裝置1放置在待測量對象上。這是因為三軸加速度計和相關(guān)聯(lián)的處理工具可以自動補償裝置在使用中的定向和相對的鉸鏈角度，以便正確地確定激光束的真實角度。另外，它們還可以確定并校正激光束51的光源141的任何小的豎直偏移，該豎直偏移是由測量裝置距最佳水平定向的傾斜引起的。

如上所述，可選為微處理器的處理工具運行固件，該固件可被編程或適于將激光路徑距離l、偏移高度h和激光路徑角度數(shù)據(jù)θ的組合連同裝置的已知的恒定尺寸進行換算，以獲得被測量對象的豎直高度h的精確測量結(jié)果。由處理工具基于建立的三角公式(例如以下公式)來執(zhí)行豎直高度的計算：

h＝lsin(θ)-h

所得到的高度測量結(jié)果顯示在lcd124上，以用于使用者及時讀取。方便地，所計算的豎直高度可以以由使用者所選擇并從儲存在處理工具上的菜單所選擇的合適的單位顯示。

參考圖2b，該裝置的使用方式的示例包括以下步驟：

a)通過握住主體部分12來保持裝置；

b)輕觸并保持主體部分12上靠近電容式觸摸開關(guān)125b的區(qū)域，以啟動裝置；

c)在大約兩秒的延遲后，顯示器124啟動并且可以將電容式觸摸開關(guān)125b上的壓力釋放；

d)將裝置的主體部分120的邊緣120放置在待測量對象的上表面上，裝置保持為大約水平的定向；

e)輕觸靠近電容式觸摸開關(guān)125b的主體部分12，以激活測量模式；

f)調(diào)節(jié)可移動部分14，使得激光器建立到地面的視線；

g)輕觸靠近電容式觸摸開關(guān)125b的主體部分12，以凍結(jié)所顯示的高度測量結(jié)果；

h)如果有必要，再次輕觸靠近電容式觸摸開關(guān)125b的主體部分12，以重新激活測量模式；

i)輕觸并保持靠近電容式觸摸開關(guān)125b的主體部分12，以關(guān)閉裝置；或者可替代地

k)離開裝置大約30秒，以用于自動關(guān)閉。

由于測量裝置的操作是瞬間的并是安靜的，因此其特別適于測量馬。這是因為馬通常不靜止地站立足夠長的時間以便使用傳統(tǒng)的技術(shù)進行精確地測量，并且因為馬很容易被很接近的不熟悉的噪音所困擾。但是，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置不限于用于動物，而是適于用于可接觸放置該裝置的任何物品。

方便地，測量裝置可選地包括以下有利的特征：

-進行測量日期和時間的標(biāo)記

-照片、視頻和/或音頻記錄工具

-掃描和讀取rfid或其他基于芯片的技術(shù)

-與遠程服務(wù)器的無線通信

-與“智能”設(shè)備和運行在該設(shè)備上的應(yīng)用(“apps”)交互

-用于感測生命體征和/或采取合適的生物測量的工具

-接收或上傳預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)集(例如，人員、病人、動物等的清單)的能力

-測量物理空間的其他物理尺寸和參數(shù)的能力。

雖然本發(fā)明的實施方案已經(jīng)被描述為小型和袖珍尺寸的，但應(yīng)當(dāng)理解，測量裝置的尺寸不受限制。例如，在待測量的高度遠超過人或動物的高度的情況下，可能需要更強的激光二極管、光電探測器和電池等，并且因此裝置可能需要相應(yīng)地增加尺寸。換句話說，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置可以被特別地優(yōu)化用于適于最常由特定用戶群體所測量的特定群體或被測者的特定高度范圍的測量。

從前面的描述應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的裝置提供了多個明顯的優(yōu)點，包括使用可以以一定角度從水平面傾斜并照射到地面而沒有瞄準(zhǔn)機構(gòu)且不需要瞄準(zhǔn)地面上的任何特定的參考點或目標(biāo)的激光束的能力。以這種方式，避免了對精確的瞄準(zhǔn)機構(gòu)、眼鏡片、三腳架和特定的專門訓(xùn)練等的需求。此外，通過提供可移動部分，激光束的角度可以被構(gòu)造成最佳角度以適合被測量對象的肩部。此外，使用多個三軸加速度計提供了對使用中的任何裝置定向角度的自動補償，并從而避免了使用者該如何將裝置準(zhǔn)確地放置在被測量對象上的要求。因此，需要最少的用戶技能。