專利名稱：具有角指示器的光學儀器和用于操作其的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有角指示器的光學儀器和用于操作其的方法，尤其是涉及具有頂部
部分和連接有角指示器的底部部分的光學儀器。
背景技術：
各種類型的光學儀器通常用在各種測量和建筑應用中，并用于測量物體的距離和 /或角度或用于通過激光器指示方向或平面。通常，首先在初始調平程序中在絕對水平位置 上裝配光學儀器。當儀器處于水平位置之后，實際測量或指示程序可開始，包括在儀器處于 水平位置上的條件下計算光學儀器的所發(fā)射的激光束的任何角度。 例如，在建筑應用中，儀器所發(fā)射的激光束可用作在工作區(qū)域例如建筑場地上的 高度基準。如果激光束發(fā)射器布置成在平面中旋轉激光束，則旋轉的激光束可用于建立基 準工作平面，作為在兩維工作區(qū)域上的高度基準。遠離儀器放置的激光束探測器截取激光 束用于引導。例如，激光束探測器由運土設備攜帶以確定在整個工作區(qū)域中不同點的正確 高度。如果激光束或參考工作平面例如對水平方向傾斜一個或多個已知的角，則可通過激 光器指示各種類型的斜度。 然而，特別是在曠野條件下，例如在建筑場地的戶外，光學儀器的定位以及因而其 操作也可能不是簡單的。不平坦和泥濘的地面可導致通常被手工校正的儀器的傾斜。而且， 初始調平程序可能是耗費時間的。 更準確地，具有角指示器的光學儀器是已知的，其給操作員提供關于光學儀器的 傾斜度的信息。很多年來，整體水準泡(bubble vial)用作水準指示器，以便操作員可調節(jié) 光學儀器的架子例如三腳架，以使儀器處于調平的操作狀態(tài)。這常常需要改變三腳架的支 柱的位置和長度，直到氣泡指示器指示儀器被調平。 整體水準泡可結合發(fā)光元件和光傳感器使用，以便可提供指示調平狀態(tài)的電信 號。進一步地，整體水準泡或氣泡水準儀通常只允許指示離開相對于重力垂直的水平面大 約士1或2度的非常小的角度。 氣泡水準儀因此能夠將在水平面和垂直面之間的表面的水準指示到通常最接近 的度數(shù)，例如光學儀器的底部部分的表面相對于重力的水準。如果執(zhí)行初始調平程序，這樣 的水準指示器因此是適當?shù)?。然而，氣泡指示器對評估光學儀器的較大傾斜度不合適，例 如，如果儀器不在絕對水平的位置上或如果隨著時間的過去儀器傾斜并離開絕對水平的位 置，例如在軟地面上。

發(fā)明內容
因此，產(chǎn)生了對光學儀器和用于操作光學儀器的方法的需要，該光學儀器實現(xiàn)了 在大操作范圍內的儀器傾斜度的簡單監(jiān)控。 根據(jù)一個實施方式，光學儀器包括底部部分、頂部部分和底角指示器，頂部部分在 具有最大器件角度和最小器件角度的器件角度范圍內相對于底部部分可傾斜，且底角指示
3器連接到底部部分用于確定底部部分的底角。進一步地，光學儀器包括用于根據(jù)底角和器 件角度范圍確定頂部部分的指示角度范圍的確定單元。因此，即使在光學儀器未被充分調 平時也可操作光學儀器，且可確定儀器在其中可操作的指示角度范圍。 根據(jù)一個有利的例子，確定單元適合于通過將底角加到器件角度范圍來確定指示 角度范圍。因此，可用容易的方式得到用于指示方向或進行數(shù)據(jù)測量的光學儀器的指示角 度范圍。 根據(jù)另一有利的例子，確定單元適合于確定期望的指示角度是否在指示角度范圍
內。因此，可確定是否可使用光學儀器的頂部部分獲得某個位置，B卩，角度設置。 根據(jù)另一有利的例子，確定單元適合于確定零度的底角是否在指示角度范圍和/
或指示角度范圍的子范圍內。因此，可定義光學儀器在其中可操作的不同的指示角度范圍。 根據(jù)另一有利的例子，光學儀器還包括用于根據(jù)確定結果輸出警報信號的警報單
元。因此，可通知操作者或用戶光學儀器可能嚴重干擾或阻止測量的傾斜度。 根據(jù)另一有利的例子，確定單元適合于在操作期間反復確定指示角度范圍。因此，
可例如在預定的時間間隔內確定光學儀器的操作是否仍然是可能的，即，光學儀器的頂部
部分是否能夠移動到具體角度的某個位置上，用于指示進行測量。 根據(jù)另一有利的例子，光學儀器還包括連接到頂部部分用于確定頂部部分的頂角
的頂角指示器。因此，根據(jù)頂角指示器和底角指示器的輸出可獲得相對角度，并可確定光學
儀器的頂部部分是否可移動到相應于較大或較小的相對角度的某個位置上。 根據(jù)另一有利的例子，確定單元適合于獲得底角和頂角之間的差值，且如果該差
值的絕對值小于自調平閾值則輸出使能信號。因此，根據(jù)頂部部分的角度和底部部分的角
度可測量頂部部分相對于底部部分的傾斜，且指示在光學儀器的某個范圍內的操作是否是
可能的信號可被輸出。 根據(jù)另一有利的例子，底角指示器和頂角指示器中的至少一個可為微機電傳感器 (MEMS)。因此，可提供簡單和廉價的角指示器，其可容易地與光學儀器的現(xiàn)有定位電子器件 通過接口連接。 根據(jù)另一有利的例子，光學儀器還包括用于校準底角指示器和頂角指示器中的至 少一個的基準水平角度指示器。因此，至少一個角指示器可相對于絕對值例如重力的方向 或類似值被校準。 根據(jù)另一有利的實施方式，用于在器件角度范圍內操作具有底部部分和相對于底 部部分可傾斜的頂部部分的光學儀器的方法包括確定底部部分的底角，以及根據(jù)底角和器 件角度范圍確定頂部部分的指示角度范圍。因此，即使沒有充分調平光學儀器也啟動操作 并可確定用于操作的指示角度范圍。 根據(jù)另一實施方式，可提供一種程序，其包括適合于使數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行具有以 上特征的方法的指令。 根據(jù)另一實施方式，可提供一種在其中包括程序的計算機可讀介質，其中該程序 使計算機執(zhí)行具有以上特征的方法。 根據(jù)另一實施方式，可提供一種包括計算機可讀介質的計算機程序產(chǎn)品。
在權利要求中公開了本發(fā)明的其他有利的特征。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的具有頂部部分和底部部分的光學儀器的元件；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的用于操作光學儀器例如圖1的光學儀器的 方法的操作； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的具體的光學儀器的元件； 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一具體的實施方式的用于操作光學儀器特別是反復確
定可操作性的另一方法的操作；以及 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一具體的實施方式的用于操作光學儀器的另一方法的 操作。
具體實施例方式
參考附圖描述了優(yōu)選實施方式。注意，以下描述只包含例子且不應被解釋為限制 本發(fā)明。 實施方式通常涉及具有底部部分和相對于底部部分可傾斜的頂部部分以及在底 部部分處的角指示器的光學儀器，以便可確定或監(jiān)控光學儀器的調平狀態(tài)。當用頂部部分 執(zhí)行測量時，可接著考慮調平狀態(tài)。例如，在實施方式中，當處于相對于基準位置或方向的 這種條件下的操作中時，當確定頂部部分的可用角度范圍時，確定并考慮底部部分的位置 或方向自基準位置或方向的偏離。 更準確地，在這些實施方式中，基于儀器的已知器件角度范圍(即，頂部部分可相 對于底部部分傾斜的最大和最小角所限定的角度范圍)以及底角(即，底部部分和0?；蛉?何其它角度的基準方向或平面例如垂直于重力的基準平面之間的角度)，可因此確定可用 于指示在建筑激光器(construction)操作中指示某個方向或平面或用于在測量操作中測 量的指示角度的范圍。在這里，指示角度的范圍由頂部部分相對于0。或任何其它角度的基 準方向或平面的最大角度和最小角度界定。而且，在此基礎上，可確定是否頂部部分的調平 是否是完全可能的，即，是否可使頂部部分和垂直于重力的基準方向或平面之間的角為O。 或任何其它角度。 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光學儀器100的元件，光學儀器100包括底部 部分110、頂部部分120、底角指示器130和確定單元140。 光學儀器例如建筑激光器、經(jīng)緯儀、視頻準距儀、或全站儀、或分別用于指示或標 記方向或平面例如在建造之后的墻的高度或用于確定物體的位置的任何其它類型的光學 儀器是已知的，這些光學儀器包括底部部分110和相對于底部部分可旋轉的頂部部分120。
例如，底部部分110可為放置在用于穩(wěn)定地放置在地面上的架子例如三腳架上的 光學儀器的殼體的部分或集成在該殼體中，而頂部部分120可為在水平和/或垂直方向上 可移動的頂部，其包括用于指示方向或平面或用于觀測物體并測量物體的位置的光學器 件。 如可在圖1中看到的，底角指示器130可連接到底部部分110以指示底角。換句 話說，底角指示器130可連接到底部部分110以確定底部部分相對于重力的底角，例如在底 部部分和垂直于重力的基準平面之間的角度。應理解，基準平面不限于垂直于重力的平面， 即，不必為真正水平的，但可為具有不與重力場矢量重合的垂線或法線的任何其它平面，即，對水平面傾斜的平面。例如，在器件角度范圍被限制到+10°作為上限且例如建筑激光
器將指示37°的角度的情況下，可將基準平面選擇為對水平面傾斜30。的平面。 在最佳調準中，假定包括底部部分的殼體的下表面與垂直于重力的基準平面重
合。然而，根據(jù)曠野例如不平坦和泥濘地面中的條件，殼體的下表面與垂直于重力的平面不
重合并且因而存在不同于O。的角度無疑是可能的。 另一方面，光學儀器100的頂部部分120可相對于底部部分110在水平或垂直方 向上旋轉或移動。特別是，頂部部分可在具有最大器件角度和最小器件角度的器件角度范 圍內相對于底部部分傾斜。例如，頂部部分120可在垂直方向上旋轉10。。具體地，如果假 定垂直方向為重力的方向，則頂部部分120可在底部部分所界定的本質上水平的平面之上 旋轉10° ，或在該平面之下旋轉-10。。在本例中，這相應于+10°的最大器件角度和-io。 的最小器件角度，其中器件角度a的范圍(10° > a >-10° )可稱為器件角度范圍，即， 可由頂部部分120采用的角度的范圍。 如上所述，光學儀器100還包括在信號通信中與底角指示器130連接的確定單元 140，其用于根據(jù)底角和器件角度范圍確定頂部部分相對于重力的指示角度的范圍。
在上面的討論中，注意，器件角度范圍可被視為頂部部分120可掃描過的例如用 于指示或標記高度的角度的范圍，其中器件角度范圍的角度相對于底部部分iio例如光學 儀器的殼體的下表面被確定。另一方面，指示角度的范圍是可相對于重力被測量的角度的 范圍，且其特別作為垂直于重力的基準平面和頂部部分120的光學裝置的光軸之間的角 度，這將在圖3中更詳細地被描述。 因此，很清楚，器件角度范圍和指示角度的范圍只在底部部分IIO所定位在的平 面相應于垂直于重力的基準平面時才彼此相應。 在下文中，將給出簡單的例子來解釋器件角度范圍和指示角度的范圍之間的關 系。在這里，確定單元可通過將底角加到器件角度范圍上來確定指示角度的范圍。
如果例如底角S被確定為2。且通常由光學儀器的設計和結構限定的器件角度 范圍為IO。 >-10° ，則最大指示角度為2。
+10° =12°而最小指示角為2。 -10°
=_8° ，使得指示角范圍由12° > 13 >_8°給出，其中13表示指示角度。
該結果意味著頂部部分120可相對于垂直于重力的基準平面在從12°到_8°的 范圍內旋轉，即，從基準平面之上的12。旋轉到基準平面之下的-8° 。實際上，如果希望在 5°的指示角度的方向上指示，則用于定位頂部部分的電機驅動器可相應地旋轉頂部部分。
然而，如果期望的方向或物體處于-9°指示角度，則頂部部分120可不采用該角， 且電機驅動器不能移動頂部部分。因此，可提前確定可能的指示角度的范圍，以便光學儀器 的電機驅動器可不迫使頂部部分到不能被采用的位置，以避免儀器的部分的可能破壞。因 此，如果該角度不能被采用，則可觸發(fā)警報，例如建筑激光器已知的并在下面描述的高警訊 (Hi-alert)。 在上述具體的例子中，器件角度范圍還可被稱為自調平范圍，因為在本例中的指 示角度的范圍包括O。，以便即使沒有調平底部部分110也可調平頂部部分120。通常，如 果采用IO。 > a >-10°的器件角度范圍，則自調平將是可能的，只要底角S小于10°且 大于-10° (10° > S >-10° )即可。 進一步地，確定單元140可確定如上所述的期望的指示角度例如5°的角度是否在指示角度范圍內。例如，指示應用如軟件程序可包括當指示方向或平面時或當測量曠野 中的物體時應掃描的期望的指示角度的角度值。 一旦知道光學儀器100的傾斜度，即，知道 底部部分110和基準平面之間的角度，就可提前確定光學儀器的頂部部分110是否能夠采
用包括在指示應用中的指示角度。 在上面的例子中，假定基準平面是垂直于重力的基準平面，S卩，(T被確定為相對 于該基準平面的角度。然而，如上所述，基準平面可被選擇為例如對水平面傾斜30。的平 面。在建筑中，具有30°傾斜度的斜面被選擇為基準平面，在這種情況下使用在儀器下面有 30°傾斜度的楔形物或例如調節(jié)三腳架的支柱以適應該傾斜度可使光學儀器傾斜30。。
因此，使用上述概念，可指示2(T到40°的角，因為儀器現(xiàn)在可在30。被調平。 因此，建筑激光器的激光束可例如采用相對于水平面，即，相對于垂直于重力的基準平面的 37°的角，用其他方式則不能采用該角度。 注意，對于實際應用，即使10°的器件角度是可能的，也常常希望在底部部分傾斜 較小的角度時輸出警報。例如，儀器可通過在曠野中的泥濘地面中下沉而傾斜，因此不僅儀 器的傾斜度被影響而且儀器的高度也變化，使得這可導致不希望有的高度位移誤差。因此， 根據(jù)底角，確定單元可計算高度中的位移，且如果該位移大于某個量則警報可被觸發(fā)，以避 免高度位移誤差。 因此，在開始指示操作以前，確定單元140已經(jīng)可確定期望的指示角度是否在可 由儀器采用的指示角度范圍內。如果期望的指示角度不在該范圍內，則這可由光學儀器指 示，這將在下面更詳細地被討論。 進一步地，確定單元140也可確定0。的底角是否在指示角度的范圍內或者指示 角度的范圍的子范圍內，以便可提前界定以后可掃描的可能范圍。 在下文中，將參考圖2描述光學儀器的操作。圖2示出一種用于操作光學儀器例 如圖1的光學儀器100的方法的操作的流程圖。 如上所述，這樣的光學儀器包括底部部分和在具有最大器件角度和最小器件角度 的器件角度范圍內相對于底部部分可傾斜的頂部部分。 在第一操作210中，相對于重力確定底部部分的底角。如上詳細描述的，底角可被
定義為在底部部分或底部部分的下表面和垂直于重力的基準平面之間的角度。 在隨后的操作220中，根據(jù)底角和器件角度確定頂部部分相對于重力的指示角度
的范圍。該確定可通過簡單的計算例如將底角加到器件角度范圍上來執(zhí)行，如上所述。 因此，通過使用底角指示器簡單地監(jiān)控儀器傾斜度，可獲得可由頂部部分掃描的
角度的指示角度的范圍，在該角度范圍內測量或指示到物體的距離。因此，可省略手工調節(jié)
光學儀器的底部部分的調平，所述調平使得底部部分相應于垂直于重力的基準平面，且即
使沒有調平儀器也可從儀器獲得精確的測量，因為在空間中的方向是已知的，且對傾斜度
進行調節(jié)是可能的。 在下文中，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一更詳細的實施方式的光學儀器的元件。
圖3的光學儀器300包括底部部分310和頂部部分320，類似于圖1的光學儀器 100。 詳細地，底部部分310包括底角指示器330、確定單元340和警報單元370。頂部 部分320包括頂角指示器350、基準水平角度指示器360和光學裝置380。進一步地，基準
7符號390指示底部部分的下表面。 類似于上文，底部部分310可為光學儀器的殼體的部分或集成在該殼體中并且可放置在架子例如三腳架上，這在圖3中示意性示出。 底角指示器330和確定單元340可基本上分別與在圖1中討論的底角指示器130和確定單元140相同，且這些元件的詳細描述將省略以避免不必要的重復。
同樣在光學儀器300中，頂部部分320在具有最大器件角度和最小器件角度的器件角度范圍內相對于底部部分310可傾斜，如上所述。除了連接到底部部分310用于確定底部部分相對于重力的底角的底角指示器330以外，還提供了連接到頂部部分320用于確定頂部部分相對于底部部分的頂角的頂角指示器350，即，頂角構成上面討論的器件角度a 。頂角指示器可類似于坡度傳感器提供頂部部分的角度。當然，頂角指示器也可適合于確定相對于重力的頂角，這類似于底角，然而在本例中，假定例如通過在機械地界定的位置上使頂角歸零來相對于底部部分校準頂角指示器，其中頂部部分與底部部分平行。可選地，用基準水平角度指示器360來執(zhí)行校準，這在下面被進一步描述。 圖3示出所使用的不同角?？纱怪庇谥亓Φ幕鶞势矫?92和例如由儀器的底部部分的上表面或下表面390界定的儀器的傾斜度394界定底角S ;儀器的傾斜度390、394和頂部部分的下表面界定器件角度a (相當于法線396和法線398限定同一角度)；以及平行于平面392的基準平面388和光軸385界定傾角P 。 光學裝置380可包括用于觀測物體的透鏡裝置和/或距離測量單元，距離測量單元包括相干光源，例如紅外激光器或如本領域已知的另一適當?shù)募す饩嚯x測量器件以及優(yōu)選地快速反射鏡-較少操作的(working) EDM。而且，可選地或除此之外，光學裝置可包括用于在基準方向或基準平面中發(fā)射激光束以指示或標記方向或平面的激光器單元，例如，如在建筑場地上建筑激光器所完成的。 根據(jù)具體的例子，底角指示器或頂角指示器或兩者可由廉價的且具有大約0. r的精確度的微機電傳感器(MEMS)例如3D-MEMS實現(xiàn)。例如，MEMS可被定義為與襯底或芯片上的電路相互連接的機械元件、傳感器和致動器的組合。因此，可能不需要具有發(fā)光元件和光傳感器的復雜裝置，且可從小且緊湊的MEMS直接接收電信號，以便減少儀器中的部件。進一步地，還可校準這些類型的傳感器以增強其用于進行絕對角度確定的能力，這將參考基準水平角度指示器360在下面討論。特別是，MEMS可能用于比現(xiàn)有技術的氣泡水準儀大的角度范圍。 例如，如果頂部部分不在該范圍內，一個或兩個MEMS可用于有限的轉換計算，即，確定光學儀器中的電機驅動器是否應將頂部部分旋轉到一角度位置，這已在上面的簡單例子中被描述。 可按需要向確定單元340提供來自MEMS的信號，以確定指示角度的范圍和/或期望的指示角度是否在指示角度的范圍內，如上所述。 傳統(tǒng)上，可提供機械上的限制例如制動器，來限制驅動器的旋轉。另一方面，在上面的例子中，已經(jīng)描述了可確定頂部部分應更好地不被旋轉到一具體的角度，因為該具體的角度在范圍之外，即，在指示角度的范圍之外，因此頂部部分、驅動器電機或驅動器的損壞是可能的，因為可避免機械接觸。 進一步地，可在光學儀器中提供警報單元370，其用于根據(jù)確定結果輸出警報信號，所述確定結果也就是期望的指示角度是否在指示角度的范圍或子范圍內或O。底角是否在指示角度的范圍內以允許自調平，即，頂部部分是否可采用O。指示角度的確定結果。
在操作期間，確定單元反復確定指示角度的范圍可能是可行的，因為例如光學儀器100、300的底部部分的底角可隨著時間變化，例如，光學儀器可改變其位置并可通過在曠野中的泥濘地面中下沉而傾斜。因此，通過反復確定指示角度的范圍，可例如比較該范圍與指示應用的期望的指示角度，且通過輸出警報信號例如閃爍光或聲音，可警告用戶。
在自調平例子中，即，當頂部部分能夠被調平以便光學裝置380的光軸385在垂直于重力的基準平面中時，底角可不同于O。。如果例如器件角度范圍是IO。 > a >-10° ，則底角可在基準平面之上和之下高達IO。，且頂部部分320將仍然能夠調平。因此，通過在確定單元340簡單地從底角指示器330獲得底角，確定單元340可確定光學儀器是否能夠調平。 例如，如果光學儀器300在曠野中的軟地面中緩慢下沉，儀器的傾斜度，即，底角可高達IO。，且頂部部分320仍然能夠調平。然而，如果儀器進一步下沉，則該運動也可由確定單元反復檢測，以不同的或預定的時間間隔獲得底角并確定指示角度的范圍，以便如果角度變得太大而不能調平頂部部分，警報單元370可輸出警報信號。
在簡單的情況下，底角指示器330可給確定單元340不斷地提供更新的輸出信號，即，底角，其可被儲存并與預定的閾值比較，其中警報信號在底角的值高于某個閾值時被觸發(fā)。實際上，由于高度位移誤差，閾值可能比IO。低得多，例如2。，這在上面被描述。
類似地，確定單元也可獲得底角和頂角，并確定底角和頂角之間的差值，且如果該差值的絕對值小于自調平閾值就輸出使能信號，或者如果該差值的絕對值大于自調平閾值就輸出禁用信號。例如，大于10°的傾斜是不允許的，其中頂部部分的傾斜相對于底部部分被測量。 分別在圖1和3的光學儀器100和300中，確定單元140和340可充當控制器和處理器，并可通過硬件裝置例如通過硬線電路或ASIC(專用集成電路)或軟件或上面各項的任何適當?shù)慕M合實現(xiàn)。 確定單元可通過確定單元的1/0接口以有線或無線方式、例如作為電信號、從底角指示器130、330接收底角。類似地，來自頂角指示器350的頂角也可通過有線或無線方式在確定單元處被接收。進一步地，確定單元340在信號通信中連接到警報單元370，以觸發(fā)警報信號的輸出。 進一步地，確定單元340和/或頂角指示器350也可連接到基準水平角度指示器
360，如圖3所示，提供基準角，例如基準水平角?；鶞仕浇嵌戎甘酒?60可能對校準底角
指示器、頂角指示器或兩者特別有利。在圖3中，基準水平角度指示器放置在頂部部分中，
以便可校準頂角指示器，并可最小化頂部部分和底部部分之間的傳輸誤差。 例如，當微機電傳感器用于底角指示器和頂角指示器時，這些傳感器常常更適合
于確定相對角而不是絕對角，例如水準。因此，能夠測量絕對角的基準水平角度指示器360
可用于校準，以便也可容易得到光學儀器以及頂部和底部部分在水平和垂直模式中的絕對位置。 在另一實施方式中，光學儀器的確定單元和其它單元由硬件部件或在處理單元上執(zhí)行的軟件實現(xiàn)，或可由其組合實現(xiàn)。在一個例子中，提供中央處理單元和存儲器，存儲器
9存儲用于在處理單元上執(zhí)行的編碼指令。處理單元連接到傳感器例如MEMS傳感器，以確定 底角。在這里，編碼指令包括確定底部部分相對于重力的底角的指令以及根據(jù)底角和器件 角度范圍確定頂部部分相對于重力的指示角度范圍的指令。在這方面，在一個實施方式中， 程序包括編碼指令。而且，可提供其中包括程序的計算機可讀介質。仍然進一步地，計算機 程序產(chǎn)品可包括計算機可讀介質。 在下文中，參考圖4和5描述了光學儀器例如圖3的光學儀器300的操作的具體 實施方式。 在圖4的操作410中，確定底部部分相對于重力的底角，即，在底部部分310的殼 體的下表面390和垂直于重力的基準平面之間的角度。 在隨后的操作420中，通過將在確定單元340中從底角指示器330獲得的底角加 到器件角度范圍來確定指示角度范圍。詳細地，可提前知道器件角度范圍，因為它主要依賴 于儀器的設計和所使用的部件，且器件角度范圍因此可儲存在確定單元340的存儲單元或 寄存器中，并被加到確定單元340中的底角。 在操作340中，檢查期望的指示角度是否在指示角度范圍內。例如，如上所述，期
望的指示角度可為指示應用的指示角度或操作儀器的用戶的指示角度。 如果在操作430中確定了期望的指示角度在指示角度范圍內("YES")，則流程進
行到開始且操作410被再次執(zhí)行。因此在操作期間，可反復檢查光學儀器是否仍然是可操
作的，即，即使光學儀器在淤泥中緩慢地下沉或以其他方式改變其傾斜度，也仍然可執(zhí)行儀
器的操作，只要儀器所采用的傾斜角度在指示角度范圍內即可。 如果在操作430中確定了期望的指示角度不在指示角度范圍內("NO")，則可選 地，可在操作440中輸出警報信號，以便用戶可重新配置光學儀器。 在圖5中，假定光學儀器由預先限定儀器的掃描圖案的指示應用例如軟件程序所
控制。更具體地說，光學儀器可被提供有在光學儀器的處理器上運行的指示應用，其中指示
應用可被提前分析以確定預定的掃描圖案，例如，在建造中的建筑物的基本圖案。 因此，可能已經(jīng)在指示應用中定義哪些角度被掃描或指示，并可檢查這些角度是
否在指示角度范圍內，以便它們可實際上由儀器指示。因此，在操作510中，可分析指示應
用，并可確定最大指示角度和最小指示角度。在指示應用中，最大指示角度和最小指示角度
可為在垂直方向上或在水平方向上的最極端的角。 因此，在操作520中，底角可如上所述被確定并被加到器件角度范圍，以獲得指示 角度范圍。 接著，在操作530中，可確定最大指示角度和/或最小指示角度是否在指示角度范 圍內。在進一步的處理中的兩個選項一操作540和550由圖5中的虛框指示。如果是肯定 的，則流程可進行到操作540且指示應用可開始，以便光學儀器300的頂部部分改變其角度 以掃描指示應用的預定圖案。 然而，如果最大指示角度和/或最小指示角度不在指示角度范圍內，則可在操作 550中輸出警報信號，以便用戶重新配置儀器。 如上所述，光學儀器的確定單元可主要由包括處理器或集成電路或類似設備的控 制器實現(xiàn)，且不限于上述各項。 例如，確定單元可包括存儲單元或某種控制器。注意，在上述實施方式中的術語
10"單元"不應被解釋為將單獨的元件限制到分開的有形部件，而應被理解為一種功能實體， 其中警報單元的功能也可集成在確定單元中。 確定單元的功能可體現(xiàn)為確定單元的軟件程序，并可由包括或連接到存儲器，例
如RAM、ROM、硬盤、EEPROM、磁盤、閃存等的控制器實現(xiàn)。儲存在存儲器中的程序代碼可為包
括適合于使控制器中的處理器執(zhí)行上述確定單元的操作的指令的程序。 存儲在存儲器中的程序代碼可為包括適合于使控制器中的處理器執(zhí)行上述光學
儀器的操作的指令的程序。 換句話說，程序可提供有包括適合于使處理器例如控制器的處理器執(zhí)行上述操作 的組合的指令。 而且，可提供其中包括程序的計算機可讀介質。計算機可讀介質可為有形的，例如 磁盤或其它數(shù)據(jù)載體，或可為由適合于電、光或任何其它類型的傳輸?shù)男盘査鶚嫵傻臒o形 物。計算機程序產(chǎn)品可包括計算機可讀介質，且當被裝入計算機的程序存儲器、處理器或微 控制器中時使處理器或微控制器執(zhí)行上述操作。 如上所述，本發(fā)明的實施方式和例子允許確定在其中可操作光學儀器的角度范
圍。因此，本發(fā)明可提供監(jiān)控儀器傾斜度并允許在大的角度范圍中操作的儀器。 應認識到，可在所述光學儀器中和方法中以及在本發(fā)明的構造中進行各種更改和
變化，而不偏離本發(fā)明的范圍或實質。 關于特定的實施方式和例子描述了本發(fā)明，這些實施方式和例子在所有方面旨在 為例證性的而不是限制性的。本領域技術人員應認識到，硬件、軟件和固件的很多不同的組 合將適合于實踐本發(fā)明。 而且，考慮到這里公開的本發(fā)明的說明書和實踐，本發(fā)明的其它實現(xiàn)對技術人員 是明顯的。意圖是說明書和例子僅被考慮為示例性的。為此，應理解，創(chuàng)造性方面在于少于 前面公開的實現(xiàn)或配置的所有特征。因此，本發(fā)明的真正范圍和實質由下面的權利要求指
權利要求
一種光學儀器，包括底部部分；頂部部分，其在具有最大器件角度和最小器件角度的器件角的范圍內相對于所述底部部分可傾斜；底角指示器，其連接到所述底部部分用于確定所述底部部分的底角；以及確定單元，其用于根據(jù)所述底角和所述器件角度范圍確定所述頂部部分的指示角度范圍。
2. 如權利要求1所述的光學儀器，其中所述確定單元適合于通過將所述底角加到所述 器件角度來確定所述指示角度范圍。
3. 如權利要求1和2中之一所述的光學儀器，其中所述確定單元適合于確定期望的指 示角度是否在所述指示角度范圍內。
4. 如權利要求1到3中的至少一項所述的光學儀器，其中所述確定單元適合于確定零 度的底角是否在所述指示角度范圍和所述指示角度范圍的子范圍中之一內。
5. 如權利要求3和4中之一所述的光學儀器，還包括用于根據(jù)確定結果來輸出警報信 號的警報單元。
6. 如權利要求1到5中的至少一項所述的光學儀器，其中所述確定單元適合于在操作 期間反復確定所述指示角度范圍。
7. 如權利要求1到6中的至少一項所述的光學儀器，其還包括連接到所述頂部部分的 頂角指示器，所述頂角指示器用于確定所述頂部部分的頂角。
8. 如權利要求7所述的光學儀器，其中所述確定單元適合于獲得所述底角和所述頂角 之間的差值，且如果所述差值的絕對值小于自調平閾值則輸出使能信號。
9. 如權利要求1到8中的至少一項所述的光學儀器，其中所述底角指示器和所述頂角 指示器中的至少一個是微機電傳感器，MEMS。
10. 如權利要求1到10中的至少一項所述的光學儀器，還包括用于校準所述底角指示 器和所述頂角指示器中的至少一個的基準水平角度指示器。
11. 一種用于操作光學儀器的方法，所述光學儀器包括底部部分和在具有最大器件角 度和最小器件角度的器件角度范圍內相對于所述底部部分可傾斜的頂部部分，其中所述方 法包括確定所述底部部分的底角；以及根據(jù)所述底角和所述器件角度范圍確定所述頂部部分的指示角度范圍。
12. —種程序，其包括適合于使數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行權利要求11的所述方法的指令。
13. —種計算機可讀介質，在所述計算機可讀介質中包括程序，其中所述程序使計算機 執(zhí)行權利要求11的所述方法。
14. 一種計算機程序產(chǎn)品，其包括根據(jù)權利要求13的所述計算機可讀介質。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有角指示器的光學儀器和用于操作其的方法，實現(xiàn)儀器傾斜度的簡單監(jiān)控和在大的角度范圍內的操作。光學儀器包括底部部分、頂部部分、底角指示器和確定單元，頂部部分在器件角度范圍內相對于底部部分可傾斜，底角指示器連接到底部部分用于確定底部部分的底角，以及確定單元用于根據(jù)底角和器件角度范圍確定頂部部分的指示角度范圍。
文檔編號G01C15/00GK101788284SQ20101010537
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權日2009年1月27日
發(fā)明者L·舒馬赫 申請人:特林布爾凱澤斯勞滕有限公司