二維布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】二維布局系統(tǒng)指示了點(diǎn)和它們的坐標(biāo)，并且將在一實(shí)體表面上的指示的點(diǎn)在垂直方向上轉(zhuǎn)換到其它表面。兩個(gè)調(diào)平激光發(fā)射器被和遠(yuǎn)端單元一起使用以控制特定功能。激光發(fā)射器按方位角旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射豎直的（垂直的）激光平面。在用戶通過遠(yuǎn)端單元的控制之下，在使用基準(zhǔn)點(diǎn)建立之后，激光平面的投射線將在虛擬平面圖中的任一受關(guān)注的點(diǎn)處在施工現(xiàn)場的地板上交叉。激光平面還投射將沿著在地板上的交叉點(diǎn)之上真正豎直的點(diǎn)處的天花板交叉的線。所述激光平面還提供在空間中投射的“隱含的”垂直線，該垂直線是沿著交叉的地板點(diǎn)和天花板點(diǎn)之間的實(shí)體垂直表面可見的。
【專利說明】二維布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
[0001]分案申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01110176601.4的、申請(qǐng)日為2011年6月28日的、發(fā)明名稱為“二維布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]此處披露的技術(shù)總地來說涉及布局“測量”設(shè)備，尤其涉及一種對(duì)點(diǎn)及其坐標(biāo)進(jìn)行識(shí)別并且將識(shí)別出的位于某一表面上的點(diǎn)以垂直方向轉(zhuǎn)換到其它表面的二維布局系統(tǒng)。實(shí)施例具體披露了使用兩個(gè)具有遠(yuǎn)端單元的激光發(fā)射器來控制某些功能。所述激光發(fā)射器可以是相同的。優(yōu)選的是，所述激光發(fā)射器具備自調(diào)平功能，顯示基于方位角的旋轉(zhuǎn)、以及豎直的(垂直的)激光平面(或旋轉(zhuǎn)線)輸出。當(dāng)該系統(tǒng)建立時(shí)，能夠從(位于較遠(yuǎn)處的)發(fā)射器(通過旋轉(zhuǎn))瞄準(zhǔn)每一垂直的(激光)平面輸出，從而(激光平面的)投射線將在施工現(xiàn)場的任一給定的期望點(diǎn)交叉。另外，投射出的激光平面的范圍(發(fā)散性)是這樣的:投射出的激光平面還在天花板上交叉，交叉點(diǎn)的位置位于表面上的對(duì)應(yīng)交叉點(diǎn)的垂直上方。該系統(tǒng)的另一特征提供了“隱含的”垂直線，該垂直線投射到空間中并且由位于表面的點(diǎn)交叉和天花板上的點(diǎn)交叉之間的兩個(gè)平面的交叉表示。如果實(shí)體表面(或煙霧)位于該隱含的垂直線所投射到的容積空間中，則該隱含的垂直線是可見的。該系統(tǒng)包括用于簡化的布局和直接點(diǎn)轉(zhuǎn)換到天花板的方法。
[0004]關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明
[0005]無。
【背景技術(shù)】
[0006]本發(fā)明總地來說涉及一種主要用在內(nèi)部結(jié)構(gòu)環(huán)境中的激光系統(tǒng)，該激光系統(tǒng)為對(duì)二維水平表面上的受關(guān)注的點(diǎn)進(jìn)行可視定位提供基礎(chǔ)。長久以來一直需要一種用于施工現(xiàn)場的平面圖布局的簡單、準(zhǔn)確且性價(jià)比高的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的GPS不能用在標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)部。早先的基于激光的系統(tǒng)過于復(fù)雜和昂貴，因此幾乎在這個(gè)市場所需的每一領(lǐng)域都未獲得成功。
[0007]在諸如US5，100, 229中所披露的那樣的現(xiàn)有技術(shù)的基于激光的定位系統(tǒng)中，三個(gè)或更多的激光發(fā)射器(燈標(biāo))位于施工現(xiàn)場周圍。每一發(fā)射器均在恒速連續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)發(fā)射一個(gè)與垂直方向成大約45度角的光平面。從每一發(fā)射器發(fā)出的每一光束都必須具有它們自己唯一的且極度受控的旋轉(zhuǎn)速度，或者可選地必須具有它們自己唯一的調(diào)制頻率，從而它們可以彼此區(qū)分開。每一發(fā)射器上的頻閃管均提供一個(gè)參考信號(hào)來啟動(dòng)最終被用于對(duì)位置進(jìn)行三角測量的一連串定時(shí)事件。該系統(tǒng)可被用于二維應(yīng)用或三維應(yīng)用。該方法的復(fù)雜度很高，并且對(duì)恒速旋轉(zhuǎn)激光掃描的要求很嚴(yán)格。另外，該系統(tǒng)需要密集計(jì)算，尤其是當(dāng)建立該系統(tǒng)時(shí)。
[0008]諸如US5，076，690中所披露的另一現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備使用旋轉(zhuǎn)激光束掃描位于施工現(xiàn)場周圍的反向反射條形碼目標(biāo)。便攜式發(fā)射器/接收器利用采光光學(xué)器件接收來自至少三個(gè)目標(biāo)的反向反射能量。旋轉(zhuǎn)編碼器呈現(xiàn)出相對(duì)恒定的旋轉(zhuǎn)速度，并且以針對(duì)每一所獲取的目標(biāo)的精確的方位角插入到編碼器盤的每一周邊插槽中。在一個(gè)使用了至少兩個(gè)已知基準(zhǔn)點(diǎn)的建立過程之后，施工現(xiàn)場被“確定范圍”，從而可利用二維施工平面找到任一其它受關(guān)注的點(diǎn)。需要一種對(duì)每一旋轉(zhuǎn)編碼器插槽的每一前沿進(jìn)行精確校準(zhǔn)和描述的復(fù)雜方法來提供建筑布局應(yīng)用中所需的精確度水平。當(dāng)在正確的地點(diǎn)需要足夠的目標(biāo)時(shí)，為了提供強(qiáng)力的位置計(jì)算，施工現(xiàn)場的障礙物相對(duì)于發(fā)射器的位置而言也變成了挑戰(zhàn)。
[0009]在US7，110, 092中披露了另一基于激光進(jìn)行定位的方法。按已知的彼此間的距離發(fā)射兩條平行激光束。這兩條激光束以恒速一起旋轉(zhuǎn)，從而限定了施工現(xiàn)場。激光接收器被用于確定每一激光束何時(shí)入射到傳感元件。因?yàn)榧す馐男D(zhuǎn)表現(xiàn)為恒速，因此兩條激光束入射到接收器的定時(shí)在相隔較大距離處變得更快，并且因此占跨越整個(gè)周邊所耗費(fèi)的時(shí)間的百分比更小。從該信息推斷出距離。另外，如果提供一個(gè)指標(biāo)來指示激光束旋轉(zhuǎn)的開始，則可找到位置。恒定旋轉(zhuǎn)速度也是很嚴(yán)格的，并且通常該方法的位置計(jì)算對(duì)于典型的建筑施工現(xiàn)場布局所需的精確度而言并不足夠。
[0010]其它基于激光的方法已被用于提供建筑布局功能。這些方法中的一部分(諸如由SL Laser和Flexijet制造和銷售的那些產(chǎn)品)利用了指向激光束，指向激光束安裝在可提供方位角的旋轉(zhuǎn)底座、和具有可提供高度角的可旋轉(zhuǎn)六分儀的框架上。這樣，激光束可指向受關(guān)注的期望點(diǎn)并且投射到一個(gè)表面。僅當(dāng)被投射到的表面既平又處于理論上預(yù)計(jì)的高度時(shí)，被指示的點(diǎn)的位置才是準(zhǔn)確的。另外，可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤，并且隨著入射到表面的激光束的投射角度變得更陡峭，錯(cuò)誤會(huì)變得越來越大。
[0011]由此可見，建筑業(yè)中仍然需要更有效的定位系統(tǒng)，更具體地講，對(duì)于室內(nèi)平面圖來講需要更有效的定位系統(tǒng)。這樣的需求期望的是更加簡化，從而其操作和使用方法的概念對(duì)用戶而言更直觀。該系統(tǒng)的建立應(yīng)該更加簡單和快速。另外，需要為內(nèi)部使用提供可視的系統(tǒng)。這樣做將會(huì)加強(qiáng)該系統(tǒng)的直觀特性，并且因?yàn)椴恍枰詣?dòng)檢測編碼的或調(diào)制的激光信號(hào)的功能，因此降低了該系統(tǒng)的總體花費(fèi)。最后一點(diǎn)，需要提供一種到表面的投射不會(huì)遇到入射表面的平面誤差的系統(tǒng)。
[0012]發(fā)明概述
[0013]因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，提供一種平面圖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩個(gè)基本單元、和遠(yuǎn)端單元，兩個(gè)基本單元具有在它們之間建立的對(duì)準(zhǔn)軸，遠(yuǎn)端單元與兩個(gè)基本單元通信，其中該系統(tǒng)被配置以提供在施工現(xiàn)場物理表面上的虛擬點(diǎn)的視覺顯示，所述虛擬點(diǎn)具有相對(duì)于至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置的預(yù)定坐標(biāo)。
[0014]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，提供一種基本單元，其具有激光發(fā)射器、激光接收器、和調(diào)平機(jī)構(gòu)，激光發(fā)射器具有生成了垂直激光平面的光發(fā)射功能，激光接收器具有零位檢測能力，在基本單元中安裝接收器來檢測在水平方向上的激光偏移。
[0015]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，提供一種遠(yuǎn)端單元，該遠(yuǎn)端單元具有計(jì)算機(jī)處理電路和存儲(chǔ)器電路、以及通信電路，通信電路可與平面圖系統(tǒng)的至少一個(gè)基本單元通信，其中，遠(yuǎn)端單元還具有顯示器和用戶控制的輸入裝置；遠(yuǎn)端單元還與虛擬平面圖通信，并且其顯示器能夠描繪至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和至少一個(gè)在施工現(xiàn)場物理表面上直觀表示的已知的虛擬點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn)是，提供一種建立平面圖系統(tǒng)的方法，其中，該系統(tǒng)包括兩個(gè)基本單元，每一基本單元均具有一個(gè)激光發(fā)射器，其中，用戶將在施工現(xiàn)場進(jìn)行特定工作，包括:(a)在施工現(xiàn)場的地板上布置兩個(gè)基本單元，(b)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)基本單元的兩個(gè)激光發(fā)射器以生成對(duì)準(zhǔn)軸，(c)通過使來自兩個(gè)激光發(fā)射器的激光交叉來定位基準(zhǔn)點(diǎn)，以及(d)確定針對(duì)那些基準(zhǔn)點(diǎn)的兩個(gè)發(fā)射器的方位角角度。
[0017]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，提供一種使用具有建筑平面圖的“已知”點(diǎn)的平面圖系統(tǒng)的方法，其中，該系統(tǒng)包括兩個(gè)基本單元，每一基本單元均具有一個(gè)激光發(fā)射器，并且該系統(tǒng)包括與基本單元通信的遠(yuǎn)端單元；其中，用戶執(zhí)行特定工作，包括:(a)在施工現(xiàn)場的地板上布置基本單元的兩個(gè)激光發(fā)射器以在基本單元之間建立對(duì)準(zhǔn)軸，(b)提供虛擬施工現(xiàn)場平面圖，(C)確定虛擬平面圖的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，并且確定與那些基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)激光發(fā)射器的方位角角度，(d)將受關(guān)注的點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到虛擬平面圖上，并且將兩個(gè)激光發(fā)射器轉(zhuǎn)動(dòng)到那些坐標(biāo)，以及(e)通過使用由激光發(fā)射器產(chǎn)生的激光線，在施工現(xiàn)場的地板上直觀地指示物理的受關(guān)注的點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，提供一種使用平面圖系統(tǒng)將施工現(xiàn)場的“未知”點(diǎn)輸入到虛擬平面圖的方法，其中，一個(gè)系統(tǒng)具有兩個(gè)基本單元和遠(yuǎn)端單元，每一基本單元均具有一個(gè)激光發(fā)射器，遠(yuǎn)端單元與兩個(gè)基本單元通信；其中，用戶執(zhí)行特定的工作，包括:(a)在施工現(xiàn)場的地板上布置基本單元的兩個(gè)激光發(fā)射器以在基本單元之間建立對(duì)準(zhǔn)軸，(b)提供虛擬施工現(xiàn)場平面圖，(C)確定虛擬平面圖的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，并且確定與那些基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)激光發(fā)射器的方位角角度，Cd)在施工現(xiàn)場的地板上選擇“未知的”物理的受關(guān)注的點(diǎn)，(e)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)激光發(fā)射器，從而它們?cè)谠撐锢淼氖荜P(guān)注的點(diǎn)生成處生成可視的交叉光線，(f)輸入兩個(gè)激光發(fā)射器的方位角角度以確定遠(yuǎn)端單元上的該受關(guān)注的點(diǎn)的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，以及(g)使用逆計(jì)算，將該物理的受關(guān)注的點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)注在遠(yuǎn)端單元的虛擬平面圖上。
[0019]隨著觀察，在以下說明書中另外的優(yōu)點(diǎn)和其它新特征將對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將被部分闡述，并且將部分地變得清楚，或者可通過對(duì)在此披露的技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐來了解所述另外的優(yōu)點(diǎn)和其它新特征。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)前述和其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)一個(gè)方面，提供一種布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:Ca)第一基本單元，具有發(fā)射第一激光平面的第一激光發(fā)射器、和第一處理電路；以及(b)第二基本單元，具有發(fā)射第二激光平面的第二激光發(fā)射器、和第二處理電路；其中:(c)該系統(tǒng)被配置以相對(duì)于也位于物理的施工現(xiàn)場表面的至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來將第一基本單元和第二基本單元的位置登記在物理的施工現(xiàn)場表面；并且(d)通過對(duì)準(zhǔn)第一激光平面和第二激光平面，該系統(tǒng)被配置以在物理的施工現(xiàn)場表面提供虛擬點(diǎn)的視覺顯示，以指示該虛擬點(diǎn)的位置。
[0021]根據(jù)另一方面，提供用在平面圖和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的基本單元，該基本單元包括:發(fā)射基本上垂直的激光平面的第一激光發(fā)射器，該第一激光發(fā)射器可圍繞一基本上垂直的軸旋轉(zhuǎn)；激光接收器，其具有:被安裝以在基本上水平的方向上檢測激光偏移的零位光傳感器、和連接在所述零位光傳感器和所述激光接收器之間的放大器電路；以及調(diào)平機(jī)構(gòu)。
[0022]根據(jù)又一方面，提供一種建立布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法，其中，該方法包括以下步驟:(a)提供包括發(fā)射第一激光平面的第一激光發(fā)射器的第一基本單元；(b)提供包括發(fā)射第二激光平面的第二激光發(fā)射器的第二基本單元；(C)將第一基本單元和第二基本單元布置在施工現(xiàn)場的實(shí)體表面上的兩個(gè)不同位置處；(d)確定第一基本單元和第二基本單元之間的對(duì)準(zhǔn)軸；(e)對(duì)準(zhǔn)第一激光發(fā)射器和第二激光發(fā)射器，從而通過使激光線沿著該實(shí)體表面交叉來指示第一基準(zhǔn)點(diǎn)，該激光線由第一激光平面和第二激光平面產(chǎn)生；并且確定第一激光發(fā)射器和第二激光發(fā)射器的第一組方位角角度；(f)對(duì)準(zhǔn)第一激光發(fā)射器和第二激光發(fā)射器，從而通過使激光線沿著該實(shí)體表面交叉來指示第二基準(zhǔn)點(diǎn)，該激光線由第一激光平面和第二激光平面產(chǎn)生；并且確定第一激光發(fā)射器和第二激光發(fā)射器的第二組方位角角度；以及(g)通過使用第一組方位角角度和第二組方位角角度，相對(duì)于第一基準(zhǔn)點(diǎn)和第二基準(zhǔn)點(diǎn)確定第一基本單元和第二基本單元的位置。
[0023]通過以下說明書和附圖，其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得清楚，其中，在執(zhí)行該技術(shù)的預(yù)期的最佳模式之一下描述和示出了優(yōu)選實(shí)施例。如將被實(shí)現(xiàn)的那樣，在不脫離其原理的情況下，在此披露的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)其它不同的實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)能夠在各個(gè)明顯的方面改進(jìn)。因此，附圖和說明書本質(zhì)上將作為說明性的而非限制性的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]結(jié)合到說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出了在此披露的技術(shù)的一些方面，并且與說明書和權(quán)利要求一起用于解釋該技術(shù)的原理。在附圖中:
[0025]圖1是根據(jù)在此披露的技術(shù)原理構(gòu)建的布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主要組成部分的框圖。
[0026]圖2是作為圖1中所示的基本單元的一部分的激光發(fā)射器的主要組成部分的框圖。
[0027]圖3是作為圖1中所示的基本單元的一部分的激光接收器的主要組成部分的框圖。
[0028]圖4是作為圖1中所示的系統(tǒng)的一部分的遠(yuǎn)端單元的主要組成部分的框圖。
[0029]圖5是針對(duì)圖1中所示的系統(tǒng)由系統(tǒng)建立例程執(zhí)行的步驟的流程圖。
[0030]圖6是由一例程執(zhí)行以使用圖1的系統(tǒng)找到平面圖上的“已知”點(diǎn)的步驟的流程圖。
[0031]圖7是由一例程執(zhí)行以使用圖1的系統(tǒng)進(jìn)入施工現(xiàn)場的“未知”點(diǎn)的步驟的流程圖。
[0032]圖8是如圖1的系統(tǒng)中所使用的基本單元那樣的“自動(dòng)”基本單元的示意圖。
[0033]圖9 - 13是使用人員將如何使用圖1的系統(tǒng)的示意圖，首先使一對(duì)發(fā)射器軸對(duì)準(zhǔn)成一條直線，接下來使兩個(gè)發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)到兩個(gè)不同的基準(zhǔn)點(diǎn)，接下來使激光平面對(duì)準(zhǔn)到一個(gè)地板點(diǎn)，最后使激光平面沿著墻面的垂直線對(duì)準(zhǔn)。
[0034]圖14 - 19是示出了圖1的系統(tǒng)的兩個(gè)基本單元如何在彼此之間自動(dòng)建立對(duì)準(zhǔn)軸的示意圖。
[0035]圖20是現(xiàn)有技術(shù)中已知的傳統(tǒng)的激光位置指向系統(tǒng)的正視圖，描繪了該系統(tǒng)試圖將受關(guān)注的點(diǎn)的位置投射到不平坦的施工現(xiàn)場的地板。
[0036]圖21是圖1的系統(tǒng)的正視圖，示出了兩個(gè)具備激光發(fā)射器的基本單元，激光發(fā)射器將受關(guān)注的點(diǎn)的位置投射到不平坦的施工現(xiàn)場的地板。
[0037]圖22是示出了在建立例程中涉及的物理點(diǎn)和角度的位置的示意圖。
圖23是示出了在用于定位已知受關(guān)注的點(diǎn)的例程中涉及的物理點(diǎn)和角度的位置的示意圖。 圖24是示出了用于進(jìn)入已知受關(guān)注的點(diǎn)的例程中涉及的物理點(diǎn)和角度的位置的示意圖。
發(fā)明詳述
[0038]現(xiàn)在將參照附圖中所示的示例來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中在這些附圖中相同的標(biāo)號(hào)表不相同的兀件。
[0039]應(yīng)該理解，在此披露的技術(shù)并未將本申請(qǐng)限于以下說明書所闡述的或附圖中所示出的建筑的細(xì)節(jié)或組成部分的布置。在此披露的技術(shù)能夠用于其它實(shí)施例并且能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?。而且，?yīng)該理解，在此使用的措辭和術(shù)語是為了說明，而不應(yīng)該被認(rèn)為是限制。在此對(duì)“包括”、“包含”、或“具有”及其變型的使用意味著包含了其后列出的項(xiàng)及其等同物以及附加項(xiàng)。除非有其他限制，術(shù)語“連接”、“耦接”、和“安裝”及其變型在此被廣泛使用，并且包含直接和間接的連接、耦接和安裝。另外，術(shù)語“連接”和“耦接”及其變型并不限于物理的或機(jī)械的連接或耦接。
[0040]另外，應(yīng)該理解，在此披露的實(shí)施例既包括硬件又包括電子部件或模塊，為了便于討論，電子部件或模塊被圖示和描述為大多數(shù)部件都是以硬件形式實(shí)現(xiàn)的。
[0041]然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對(duì)此詳細(xì)說明書的閱讀將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在至少一個(gè)實(shí)施例中，在此描述的技術(shù)的電子方面可以以軟件形式實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，應(yīng)該注意，多個(gè)基于硬件和軟件的裝置以及多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的部件可被用于實(shí)現(xiàn)在此披露的技術(shù)。
[0042]應(yīng)該理解，在此使用的術(shù)語“電路”表示諸如集成電路芯片(或者其一部分)的實(shí)際的電子電路，或者其可表示由諸如包括邏輯狀態(tài)機(jī)或另一形式的處理元件(包括順序處理裝置)的微處理器或ASIC之類的處理裝置來執(zhí)行的功能。專門類型的電路可以是某類模擬電路或數(shù)字電路，盡管這樣的電路很可能能夠由邏輯狀態(tài)機(jī)或順序處理器以軟件形式實(shí)現(xiàn)也是如此。換言之，如果處理電路被用于執(zhí)行在此披露的技術(shù)中所使用的期望的功能(諸如解調(diào)功能)，則可能沒有可被稱作“解調(diào)電路”的專用“電路”，然而，解調(diào)“功能”可通過軟件來執(zhí)行。本發(fā)明人預(yù)計(jì)到了所有這些可能性，因此當(dāng)討論“電路”時(shí)，所有這些可能性都在技術(shù)原理的范圍內(nèi)。
[0043]系統(tǒng)建立；介紹
[0044]假設(shè)在可被用于建立該系統(tǒng)的施工現(xiàn)場存在至少兩個(gè)已知的點(diǎn)(在此有時(shí)也被稱作“基準(zhǔn)點(diǎn)”)。這些基準(zhǔn)點(diǎn)可能是基于之前的測量成果而建立的。圖9-11示出了如何能夠建立該系統(tǒng)的一個(gè)基本示例。第一步驟(見圖9)示出了兩個(gè)發(fā)射器輸出的垂直平面利用RF (射頻)遠(yuǎn)端單元彼此對(duì)準(zhǔn)。這樣建立了每一發(fā)射器的“基本單元”裝置的中心線之間的軸，并且為發(fā)射器的角編碼器編入索引。該處理可通過使發(fā)射器平面以可視方式彼此對(duì)準(zhǔn)來執(zhí)行，但是可通過在可進(jìn)入并鎖定到各個(gè)平面的位置的發(fā)射器基本單元上添加分開的光電元件來使該處理更便捷，為該處理添加方便性和準(zhǔn)確性。
[0045]第二步驟(見圖10)示出了第一已知基準(zhǔn)點(diǎn)的建立。用手持無線遠(yuǎn)端單元將來自每一發(fā)射器的基本單元的垂直平面控制到受關(guān)注的點(diǎn)之上的位置，其后輸入點(diǎn)的坐標(biāo)。在第三步驟(見圖11)中，以類似方式輸入第二已知的基準(zhǔn)點(diǎn)。在該第三步驟之后，遠(yuǎn)端單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有了足夠的建立信息來計(jì)算位置，并且在施工區(qū)域內(nèi)“找到”任一其它受關(guān)注的點(diǎn)。以下將更詳細(xì)地討論以上示例的步驟。
[0046]找到“已知的”點(diǎn)；介紹[0047]圖12示出了激光發(fā)射器的基本結(jié)構(gòu)和預(yù)先建立的系統(tǒng)的輸出激光平面結(jié)構(gòu)。由基本單元的激光發(fā)射器發(fā)射的垂直激光平面可以是可見的紅色激光；然而，可使用諸如紅外線、綠色或其它光波長之類的其它波長的光替代。對(duì)于使用該系統(tǒng)的眾多應(yīng)用，優(yōu)選的是可見波長的激光，并且以下的描述將表現(xiàn)這樣的情況。
[0048]激光平面從兩個(gè)激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)部分發(fā)出，所述旋轉(zhuǎn)部分能夠圍繞垂直的設(shè)備軸旋轉(zhuǎn)。這允許每一激光發(fā)射器能夠?qū)⑵淇梢暣怪逼矫娑ㄎ坏絿@其旋轉(zhuǎn)軸的任一角度，其后能夠在該位置保持靜止。兩個(gè)激光發(fā)射器彼此相距一定距離(不必已知)，在此示例中，它們被放置在靠近房間的每一角落處。如圖12所示，在兩個(gè)激光平面的交叉處形成第一點(diǎn)。另外，在地板上的第一點(diǎn)的上方，在天花板上形成第二點(diǎn)。如果第二激光平面相對(duì)于重力方向是正好垂直的，則天花板上的第二點(diǎn)位于地板上的點(diǎn)的豎直上方的位置。另一受關(guān)注的方面是形成兩個(gè)激光平面交叉而形成的隱含的垂直線。
[0049]當(dāng)在施工現(xiàn)場建立該系統(tǒng)時(shí)，可控制激光平面旋轉(zhuǎn)到位，使得交叉指示了用戶選擇的(地板或天花板上的)任一受關(guān)注的點(diǎn)。這是通過與兩個(gè)基本單元的激光發(fā)射器通信的(例如，使用無線鏈路或IR鏈路的)遠(yuǎn)端單元完成的，因此允許用戶在整個(gè)房間內(nèi)移動(dòng)并且使他/她能夠位于可執(zhí)行布局工作的物理位置。
[0050]一旦完成建立，用戶即可將感興趣的坐標(biāo)輸入到手持遠(yuǎn)端單元。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，每一垂直的激光平面可被控制到某一位置，從而可視交叉將會(huì)顯示出物理位置。還可從其他支持軟件下載受關(guān)注的點(diǎn)，從而用戶可簡單地從列表中選擇各種受關(guān)注的點(diǎn)。相應(yīng)地可進(jìn)行地板布局。因?yàn)樵诘匕迳系摹暗谝弧苯徊娴呢Q直上方的天花板上存在“第二”交叉，因此可同時(shí)進(jìn)行從地板到天花板的點(diǎn)轉(zhuǎn)換。這在對(duì)自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等的布局中有用。另夕卜，在兩個(gè)垂直平面的交叉處(即，兩個(gè)地板和天花板交叉點(diǎn)之間)存在一條隱含的垂直線。該隱含的垂直線可被用于幫助對(duì)準(zhǔn)和設(shè)置立柱墻-圖13中示出了該方法的示例。以下將更詳細(xì)地討論這些示例。
[0051]系統(tǒng)硬件的具體內(nèi)容
[0052]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，以框圖形式描繪了總體上由標(biāo)號(hào)10指代的整個(gè)布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。第一基本單元總體上由標(biāo)號(hào)20指代，并且在圖1中還被稱作“基本單元#么”。第二基本單元總體上由標(biāo)號(hào)30指代，并且在圖1中還被稱作“基本單元#B”。
[0053]基本單元20包括激光發(fā)射器“Tl”，標(biāo)號(hào)22。激光發(fā)射器22包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、輸入/輸出電路、激光源、和調(diào)平平臺(tái)。
[0054]在該系統(tǒng)的優(yōu)選模式中，基本單元20包含激光接收器“R1”。該激光接收器由標(biāo)號(hào)24指代，并且包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、輸入/輸出電路、和至少一個(gè)光傳感器。以下將更詳細(xì)地討論，不同結(jié)構(gòu)的光傳感器可被用于該激光接收器。
[0055]基本單元20還包括由標(biāo)號(hào)26指代的瞄準(zhǔn)平臺(tái)“Al”。該瞄準(zhǔn)平臺(tái)包括角度編碼器和角度驅(qū)動(dòng)電路。以下將更詳細(xì)地描述該瞄準(zhǔn)平臺(tái)26。
[0056]基本單元30包括在此示例中被稱作“T2”且由標(biāo)號(hào)32指代的激光發(fā)射器。激光發(fā)射器32還包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、輸入/輸出電路、激光源、和調(diào)平平臺(tái)。
[0057]基本單元30還包含被稱作“R2”且總體上由標(biāo)號(hào)34指代的激光接收器。該激光接收器還包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、輸入/輸出電路、和光傳感器。
[0058]基本單元30還包括被稱作“A2”且總體上由標(biāo)號(hào)36指代的瞄準(zhǔn)平臺(tái)。該第二瞄準(zhǔn)平臺(tái)包括角度編碼器和角度驅(qū)動(dòng)電路。它們與瞄準(zhǔn)平臺(tái)26中的同類型裝置類似，以下將進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0059]系統(tǒng)10還包括在圖1中總體上由標(biāo)號(hào)40指代的遠(yuǎn)端單元。遠(yuǎn)端單元40包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、輸入/輸出電路、顯示器、和小鍵盤?？蛇x地，遠(yuǎn)端單元40可包括觸摸屏顯示器，觸摸屏顯示器可結(jié)合有小鍵盤的主要功能，而不在該遠(yuǎn)端單元上具有分離的小鍵盤。遠(yuǎn)端單元40的存儲(chǔ)器電路具有兩個(gè)部件:第一內(nèi)部部件、以及外部部件或由圖1上的標(biāo)號(hào)42指代的“大容量存儲(chǔ)器”部件。外部式的存儲(chǔ)器電路42可由諸如“棍式ROM”之類的閃速存儲(chǔ)器或其他類型的便攜式存儲(chǔ)裝置構(gòu)成。這種便攜式存儲(chǔ)裝置可由用戶攜帶，并且可以根據(jù)需要插入到遠(yuǎn)端單元40的端口中。以下將進(jìn)行更詳細(xì)地討論。
[0060]系統(tǒng)10的另一可能具有的部件總體上由標(biāo)號(hào)50指代。在圖1中，該計(jì)算機(jī)被稱作“建筑計(jì)算機(jī)”。盡管計(jì)算機(jī)50的所有人可能是也可能不是真正地建筑師，但是為了進(jìn)行說明，將假定計(jì)算機(jī)50包括由建筑師或者由某些建筑工程師創(chuàng)建的或使用的平面圖或一些其它類型的計(jì)算機(jī)文件。這樣就假定系統(tǒng)10將會(huì)被用在將建設(shè)一棟建筑的施工現(xiàn)場。當(dāng)然，其他類型的結(jié)構(gòu)，或者公路也可能使用在此披露的技術(shù)，這種施工現(xiàn)場可能根本不具有任何類型的封閉式的建筑結(jié)構(gòu)。
[0061]計(jì)算機(jī)50包括處理電路、存儲(chǔ)器電路、和輸入/輸出電路。在圖1中，計(jì)算機(jī)50的存儲(chǔ)器電路將包含平面圖(由54指代)或者某些其他類型的計(jì)算機(jī)文件，諸如由52指代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)文件。應(yīng)該注意，遠(yuǎn)端單元40本身可具有安裝在其上的某種類型的計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)或CAD軟件(取決于對(duì)于遠(yuǎn)端單元來說計(jì)算機(jī)/存儲(chǔ)器系統(tǒng)有多“強(qiáng)大”)，在此情況下，存儲(chǔ)器電路42中直接包含有虛擬的平面圖，并且以二維甚至可能以三維形式來顯示。
[0062]應(yīng)該理解，圖1所示的全部主要部件包括某一類型的輸入/輸出電路，并且這些類型的電路包括通信電路。這些通信電路很可能能夠被插入到諸如USB端口之類的端口 ；而且，為了在各個(gè)部件間發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，這種輸入/輸出電路還可包括諸如低功率射頻發(fā)射器和接收器之類的無線通信電路、或者其他類型的使用諸如紅外光之類的其它波長的無線通信端口?，F(xiàn)在，這種技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，.盡管能夠確定在將來會(huì)發(fā)明出這種技術(shù)的更新的形式，但仍然可以用于圖1中的系統(tǒng)10。
[0063]參照?qǐng)D2，示出了基本單元之一中使用的激光發(fā)射器的框圖，激光發(fā)射器由標(biāo)號(hào)100指代。激光發(fā)射器100包括處理電路110，處理電路110將具有相關(guān)聯(lián)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 112、相關(guān)聯(lián)的只讀存儲(chǔ)器(ROM) 114、和至少一個(gè)輸入/輸出電路116。這些裝置112、114和116通過使用總線118與處理電路110通信，總線118通常被稱作地址總線或數(shù)據(jù)總線，并且還可包括其他類型的信號(hào)，諸如中斷以及可能的其他類型的定時(shí)信號(hào)。
[0064]輸入/輸出電路116有時(shí)在此也被稱作I/O電路。該I/O電路116是現(xiàn)實(shí)世界中的裝置和處理電路110之間的主要接口。其與各種通信裝置以及各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路通信。
[0065]輸入/輸出電路116與通常由標(biāo)號(hào)120指代的通信端口 A通信。通信端口 120包括發(fā)射器電路122和接收器電路124。提供通信端口 120以和在圖2中被稱作遠(yuǎn)端單元300的遠(yuǎn)端單元40通信。以標(biāo)號(hào)126指代遠(yuǎn)端單元300和通信端口 120之間的通信鏈路。在該系統(tǒng)的優(yōu)選模式中，通信鏈路126將是無線的，盡管根據(jù)需要確實(shí)能夠在通信端口 120和遠(yuǎn)端單元300之間用電纜連接。
[0066]在圖2中，被稱作端口 B的第二通信端口總體上由標(biāo)號(hào)130指代。該端口 130包括具有輸入電路132和輸出電路134的數(shù)據(jù)接口。通信端口 130使用通信路徑136將數(shù)據(jù)發(fā)送到零位光傳感器或從零位光傳感器接收數(shù)據(jù)。盡管通信鏈路136可以是無線的，但是這并非特別必須。零位光傳感器200通常將被直接安裝到基本單元上，以作為激光發(fā)射器100。因此，通常采用直接的“有線”連接。
[0067]激光發(fā)射器100還包括總體上由標(biāo)號(hào)140指代的調(diào)平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路為調(diào)平電機(jī)142提供電壓和電流。另外，該驅(qū)動(dòng)電路接收來自水平傳感器144的信號(hào)，并且這些輸入信號(hào)將確定哪種命令將從驅(qū)動(dòng)電路140發(fā)送到電機(jī)142。根據(jù)需要，該驅(qū)動(dòng)電路可以是不需要與處理電路110通信的獨(dú)立系統(tǒng)。然而，在激光發(fā)射器100開始以其正常的操作模式工作之前，激光發(fā)射器100通常將期望了解基本單元是否已經(jīng)實(shí)際上完成了其調(diào)平功能。另外，處理電路110完全可以期望控制調(diào)平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路140，以在基本單元沒有實(shí)際上嘗試依據(jù)重力來使自身調(diào)平時(shí)使其實(shí)質(zhì)上保持?jǐn)嚯姟?br> [0068]在優(yōu)選實(shí)施例中，激光發(fā)射器100還包括角度編碼器150。角度編碼器150將把輸入信號(hào)提供給處理電路110，從而使處理電路110確切獲知激光發(fā)射器相對(duì)于方位角方向指向何處。如果需要通過取消編碼器來降低系統(tǒng)成本，則可采取完全的手工操作。然而，對(duì)于完全自動(dòng)的系統(tǒng)，角度編碼器150將是必需的。
[0069]激光發(fā)射器100優(yōu)選地還包括方位角電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通常由標(biāo)號(hào)160指代。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器160將提供作為瞄準(zhǔn)激光發(fā)射器的原動(dòng)力的適當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷簛眚?qū)動(dòng)方位角電機(jī)162。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器160也可作為獨(dú)立系統(tǒng)的一部分，與角度編碼器150 —起工作；然而，在圖2中，示出了由處理電路110控制的情況。
[0070]激光發(fā)射器100還包括激光源驅(qū)動(dòng)器電路170，其提供電流和電壓以驅(qū)動(dòng)激光源172。激光源172通常將是激光二極管，盡管根據(jù)需要激光源172可以是其他類型的激光束發(fā)射器。如上所述，激光源通常發(fā)射可見光，盡管不可見光源對(duì)于特定應(yīng)用是可用的，并且發(fā)射紅外光的激光源可被用于該情況。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，激光源驅(qū)動(dòng)器170由處理電路110控制。
[0071]激光發(fā)射器100將通常是用于系統(tǒng)10的“扇形光束”激光發(fā)射器。然而，應(yīng)該理解，根據(jù)需要也可使用包括旋轉(zhuǎn)激光束的其他類型的激光源。然而，必須要有最低量的發(fā)散以創(chuàng)建激光“平面”，從而激光將橫穿施工現(xiàn)場的地板表面，并且對(duì)于施工現(xiàn)場的封閉空間，激光優(yōu)選地還要橫穿天花板表面。即使激光源僅僅指向地板表面，系統(tǒng)10也將具有很多用途，但是如果激光平面的發(fā)散角度被設(shè)計(jì)為不僅橫穿地板而且橫穿封閉空間的天花板，則系統(tǒng)10會(huì)擴(kuò)展其有益效果。在此說明書中，將假定激光源是扇形光束激光源，因此由位于基本單元20和30的每一激光發(fā)射器100來發(fā)射激光的連續(xù)平面。
[0072]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，以框圖形式示出了總體上由標(biāo)號(hào)200指代的激光接收器。激光接收器200包括處理電路210，其具有相關(guān)聯(lián)的RAM212、R0M214、和輸入/輸出接口電路216。這些裝置通過總線218與處理電路210通信，通常至少包括數(shù)據(jù)和地址線。
[0073]輸入/輸出接口電路216從某種光傳感器接收信號(hào)。在圖3中示出了兩種不同的光傳感器。以標(biāo)號(hào)220表示“平端頭”光傳感器，并且這里假定僅存在兩個(gè)獨(dú)立的光電元件。光傳感器220指代這些光電元件的每一個(gè)將電信號(hào)提供給增益級(jí)222。增益級(jí)的輸出被發(fā)送到解調(diào)電路224，并且該電路的輸出將信號(hào)發(fā)送到I/O電路216。應(yīng)該理解，除非激光信號(hào)自身是調(diào)制類型的信號(hào)，負(fù)責(zé)解調(diào)電路并非必需。在系統(tǒng)10的大多數(shù)應(yīng)用中，調(diào)制的激光信號(hào)將是適用的，因此在那些示例中將使用解調(diào)電路224。
[0074]第二種光傳感器被描述為有時(shí)被稱作“桿式傳感器”并且由標(biāo)號(hào)230指代的物體的一部分。在2006年9月19日公開的美國專利7110092中披露了示例性的“完全的”桿式傳感器，該專利被以引用的方式將其整體結(jié)合于此。應(yīng)該理解，第二光傳感器230可實(shí)際上包括任一類型的“全能”光敏裝置，即，能夠檢測基本上從任一角度輸入的光。
[0075]典型的“完全的”桿式傳感器可具有兩個(gè)光電兀件，光導(dǎo)桿的每一端各有一個(gè)光電元件。然而，圖3中桿式傳感器230僅具有單個(gè)光電元件，其產(chǎn)生發(fā)送到增益級(jí)232的電信號(hào)，增益級(jí)232將信號(hào)輸出到解調(diào)級(jí)234。如在上述的其他類型的光傳感器電路中那樣，僅當(dāng)激光源發(fā)射會(huì)通常用于該系統(tǒng)10的調(diào)制信號(hào)時(shí)，調(diào)電路234才是必需的。
[0076]還在激光接收器200中提供接口電路240。其是與I/O電路216分離的接口電路。接口電路240將位置信息發(fā)送到激光發(fā)射器通信端口 B，位置信息將被用于幫助在操作的建立模式的一段過程中“瞄準(zhǔn)”激光發(fā)射器，如下所述。
[0077]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，提供了總體上由標(biāo)號(hào)300指代的遠(yuǎn)端單元的框圖。遠(yuǎn)端單元300包括具有相關(guān)聯(lián)的RAM312、R0M314、某種大容量存儲(chǔ)器或外部存儲(chǔ)器316、和輸入/輸出電路318的處理電路310。這些電路全部通過總線315與處理電路310通信，總線315通常可傳送數(shù)據(jù)信號(hào)和地址信號(hào)、以及諸如中斷之類的其他類型的微處理器信號(hào)。
[0078]大容量存儲(chǔ)器316可以是磁盤驅(qū)動(dòng)器，或者可能是某種閃速存儲(chǔ)器。如果大容量存儲(chǔ)器316是閃速存儲(chǔ)器的形式，則其可以是通過例如USB端口插入到遠(yuǎn)端單元的外部存儲(chǔ)裝置(諸如“便攜式存儲(chǔ)裝置”)。在此情況下，在大容量存儲(chǔ)裝置316和總線315之間可以是USB接口。
[0079]I/O電路318將與在圖4中被指定為通信端口 “X”的第一通信端口 320通信。通信端口 320包括發(fā)射器電路322和接收器電路324。通信端口 320被設(shè)計(jì)來與基本單元20和30通信，通常通過無線路徑326 (如圖4所示)使用無線信號(hào)來進(jìn)行通信。如下更詳細(xì)地所述，基本單元20和30將把方位角信息發(fā)送給遠(yuǎn)端單元，并且該信息通過無線路徑326到達(dá)通信端口 320或從通信端口 320發(fā)出。
[0080]遠(yuǎn)端單元300包括第二通信端口 330，并且其在圖4中被指定為通信端口“Y”。通信端口 330包括發(fā)射器電路322和接收器電路334。提供該通信端口 330以通過通信鏈路336與建筑計(jì)算機(jī)50交換信息。在圖4中，通信鏈路336被描繪為無線鏈路，盡管根據(jù)需要可以確定可通過使用電纜或光纜來構(gòu)建通信鏈路336。通信端口 330將與建筑計(jì)算機(jī)50交換平面圖數(shù)據(jù)；更具體地講，可接收平面圖并且將其存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器電路316中。另夕卜，如果遠(yuǎn)端單元300接收到關(guān)于物理施工現(xiàn)場平面圖中的新的或“未知的”受關(guān)注的點(diǎn)的信息，則該信息不僅可被保存到大容量存儲(chǔ)器電路316中，還可通過將要在原始平面圖中布置的通信端口 330發(fā)送回建筑計(jì)算機(jī)50?；蛘?，修正的平面圖(包括新的受關(guān)注的點(diǎn))可作為文件保存在大容量存儲(chǔ)器電路316中，并且整個(gè)文件可被發(fā)送到建筑計(jì)算機(jī)50。
[0081]應(yīng)該理解，建筑計(jì)算機(jī)50可包括基本上保留在建筑師辦公室中的“固定的”單元，并且當(dāng)遠(yuǎn)端單元300在物理上位于該辦公室時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端單元300，或者它們可通過諸如因特網(wǎng)之類的廣域網(wǎng)彼此遠(yuǎn)程通信?？蛇x地，建筑計(jì)算機(jī)50可包括被運(yùn)送到施工現(xiàn)場的“便攜式”單元，并且與在現(xiàn)場的便攜式單元300通信。最后，隨著便攜式計(jì)算機(jī)在物理尺寸上變得更小，便攜式單元和建筑計(jì)算機(jī)最終很可能將會(huì)變得融合為單個(gè)裝置。
[0082]顯示驅(qū)動(dòng)器電路340與I/O電路318通信。顯示驅(qū)動(dòng)器電路340為作為遠(yuǎn)端單元300的一部分的顯示器342提供正確的接口和數(shù)據(jù)信號(hào)。例如，如果遠(yuǎn)端單元300是筆記本計(jì)算機(jī)，則在大多數(shù)筆記本計(jì)算機(jī)中看起來會(huì)是標(biāo)準(zhǔn)顯示?；蛘?，遠(yuǎn)端單元300可能是諸如PDA (個(gè)人數(shù)字助理)之類的計(jì)算器尺寸的計(jì)算裝置，在此情況下顯示器會(huì)是更小的物理裝置。根據(jù)需要，顯示器342可以是觸摸屏。
[0083]在(具有某種改型的)該系統(tǒng)中可以工作的一種遠(yuǎn)端單元的一個(gè)例子是便攜式“布局管理器”，這是由Trimble Navigation Limited銷售的現(xiàn)有的手持計(jì)算機(jī),型號(hào)LM80。應(yīng)該注意，不能簡單地拿著LM80并立即將它用作本系統(tǒng)中的遠(yuǎn)端單元；必須對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)整以執(zhí)行必需的計(jì)算，這將在以下描述。另外，必須對(duì)輸入/輸出電路進(jìn)行調(diào)整以能夠?qū)⒚畎l(fā)送到基本單元并從基本單元接收命令。
[0084]小鍵盤驅(qū)動(dòng)器電路350與I/O電路318通信。小鍵盤驅(qū)動(dòng)器電路350控制與諸如小鍵盤之類的輸入傳感裝置352交換的信號(hào)，如圖4所示。另一方面，如果顯示器342是觸摸屏類型的，則在遠(yuǎn)端單元300上不會(huì)有分離的小鍵盤，這是因?yàn)榇蟛糠置罨驍?shù)據(jù)輸入功能將可通過觸摸屏幕自身來實(shí)現(xiàn)?？赡艽嬖谀撤N用于電源接通/斷開的開關(guān)，但是并非必須采用真正的小鍵盤(并且通常將不會(huì)用于輸入數(shù)據(jù))。
[0085]系統(tǒng)方法的具體內(nèi)容
[0086]現(xiàn)在參照?qǐng)D5，為執(zhí)行系統(tǒng)建立功能的例程提供流程圖。以初始化步驟400開始，用戶放置兩個(gè)基本單元，其后在圖5中的步驟402將這兩個(gè)基本單元設(shè)置為它們的操作建立模式。在步驟410的開始，兩個(gè)基本單元使用預(yù)定例程對(duì)準(zhǔn)。以下將提供此對(duì)準(zhǔn)操作的示例，而且從圖14開始示出。
[0087]在步驟412，通過將基本單元“A”的激光束對(duì)準(zhǔn)到位于基本單元“B”上的目標(biāo)，對(duì)準(zhǔn)例程開始。類似的情況出現(xiàn)在另一邊的激光發(fā)射器；在步驟414，將基本單元“B”的激光束對(duì)準(zhǔn)到位于基本單元“A”上的目標(biāo)。(見以下更詳細(xì)地描述，參照?qǐng)D14-19)。
[0088]在步驟416，對(duì)兩個(gè)基本單元的角度對(duì)準(zhǔn)情況進(jìn)行調(diào)整，直到它們的激光束產(chǎn)生了一個(gè)對(duì)準(zhǔn)軸為止。如果將要使用手工對(duì)準(zhǔn)或視覺對(duì)準(zhǔn)，則邏輯流轉(zhuǎn)向步驟418。可選地，如果激光接收器安裝到基本單元，則進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)；在此情況下，邏輯流轉(zhuǎn)到步驟420。
[0089]一旦對(duì)準(zhǔn)軸生成，則步驟422允許操作者將數(shù)據(jù)從角度編碼器輸入到遠(yuǎn)端單元。用戶通常手持遠(yuǎn)端單元(即，遠(yuǎn)端單元40)，并且通過將命令輸入到其小鍵盤或觸摸屏，遠(yuǎn)端單元40將會(huì)從兩個(gè)基本單元請(qǐng)求對(duì)準(zhǔn)信息，其后將角度編碼器信息存儲(chǔ)到遠(yuǎn)端單元300的存儲(chǔ)器電路316。一旦出現(xiàn)此情況，基本單元“A”和“B”的兩個(gè)激光發(fā)射器會(huì)相對(duì)于彼此處于固定關(guān)系狀態(tài)，并且準(zhǔn)備平面圖階段。現(xiàn)在，邏輯流到達(dá)步驟430，開始建立基準(zhǔn)點(diǎn)的例程。
[0090]為了建立基準(zhǔn)點(diǎn)，步驟432需要用戶直觀地在施工現(xiàn)場的地板表面定位兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在步驟434，用戶選擇第一基準(zhǔn)點(diǎn)，指代為“BI”。現(xiàn)在，用戶將基本單元A和基本單元B的兩束激光束一起對(duì)準(zhǔn)到點(diǎn)BI。這將非常容易，這是因?yàn)榧す馐鴮?shí)際上是垂直的激光平面，并且如果從激光發(fā)射器發(fā)出的光包括可見光，則會(huì)有一條細(xì)的可見光線從基本單元A和B的每一個(gè)穿過地板表面。在兩束激光束直接瞄準(zhǔn)第一基準(zhǔn)點(diǎn)BI之后，兩束激光束將在基準(zhǔn)點(diǎn)BI處精確交叉。一旦出現(xiàn)此情況，用戶即可在步驟436將點(diǎn)BI的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入到遠(yuǎn)端單元。這樣就建立了兩個(gè)基本單元A和B與第一基準(zhǔn)點(diǎn)BI之間的角度關(guān)系。
[0091]現(xiàn)在，在步驟440，用戶選擇第二基準(zhǔn)點(diǎn)“B2”?，F(xiàn)在，在步驟434，以與用于對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)BI的上述方式類似的方式，將來自兩個(gè)基本單元的激光束都瞄準(zhǔn)到點(diǎn)B2。在兩束激光束正確指向之后，在基準(zhǔn)點(diǎn)B2處會(huì)精確出現(xiàn)可視的線交叉，并且如果激光束發(fā)出可見光，則用戶將會(huì)容易地看到該線交叉。一旦出現(xiàn)此情況，則在步驟442，用戶可將點(diǎn)B2對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入到遠(yuǎn)端單元。
[0092]一旦遠(yuǎn)端單元具有基準(zhǔn)點(diǎn)BI和B2的兩組對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，則步驟450允許遠(yuǎn)端單元使用這些基本單元位置計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)BI和B2在虛擬平面圖中的坐標(biāo)，該虛擬平面圖包含在遠(yuǎn)端單元300的存儲(chǔ)器電路316中。這些計(jì)算可使用以下提供的一組示例公式:
[0093]以下是用于建立該系統(tǒng)的一般情況的計(jì)算。期望兩個(gè)發(fā)射器將布置在對(duì)于施工現(xiàn)場方便的位置。通過使扇形光束相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)來建立兩個(gè)發(fā)射器之間的軸。期望計(jì)算兩個(gè)發(fā)射器之間的距離。
[0094]定義:
[0095]Tl發(fā)射器I
[0096]T2發(fā)射器2
[0097]BI基準(zhǔn)點(diǎn)I (預(yù)先建立的已知點(diǎn))
[0098]B2基準(zhǔn)點(diǎn)2 (預(yù)先建立的已知點(diǎn))
[0099]Al兩個(gè)發(fā)射器之間的軸
[0100]已知:
[0101 ] D基準(zhǔn)點(diǎn)I和基準(zhǔn)點(diǎn)2之間的距離
[0102]Al兩個(gè)發(fā)射器之間的軸。
[0103]α角度發(fā)射器I從軸Al到基準(zhǔn)點(diǎn)2進(jìn)行測量
[0104]gamma角度發(fā)射器2從軸Al到基準(zhǔn)點(diǎn)I進(jìn)行測量
[0105]β角度發(fā)射器I在基準(zhǔn)點(diǎn)I和基準(zhǔn)點(diǎn)2之間進(jìn)行測量
[0106]δ角度發(fā)射器2在基準(zhǔn)點(diǎn)I和基準(zhǔn)點(diǎn)2之間進(jìn)行測量
[0107]期望找到發(fā)射器Tl和Τ2之間的距離“d”:
[0108]
[0109]
[0110]
【權(quán)利要求】
1.ー種建立布局和點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法，所述方法包括: Ca)提供包括發(fā)射第一激光平面的第一激光發(fā)射器的第一基本単元； (b)提供包括發(fā)射第二激光平面的第二激光發(fā)射器的第二基本単元； (C)將所述第一基本単元和所述第二基本単元布置在施工現(xiàn)場的實(shí)體表面上的兩個(gè)不同位置處； Cd)確定所述第一基本単元和所述第二基本単元之間的對(duì)準(zhǔn)軸； (e)對(duì)準(zhǔn)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器，從而通過使激光線沿著所述實(shí)體表面交叉來指示第一基準(zhǔn)點(diǎn)，該激光線由所述第一激光平面和所述第二激光平面產(chǎn)生；并且確定所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的第一組方位角角度； Cf)對(duì)準(zhǔn)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器，從而通過使激光線沿著所述實(shí)體表面交叉來指示第二基準(zhǔn)點(diǎn)，該激光線由所述第一激光平面和所述第二激光平面產(chǎn)生；并且確定所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的第二組方位角角度；以及 (g)通過使用所述第一組方位角角度和所述第二組方位角角度，相對(duì)于所述第一基準(zhǔn)點(diǎn)和所述第二基準(zhǔn)點(diǎn)確定所述第一基本単元和所述第二基本単元的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述第一基本単元和所述第二基本単元之間的對(duì)準(zhǔn)軸的步驟包括以下之一:Ca)使所述第一激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)到安裝在所述第二基本單元的第二反射器，并且使所述第二激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)到安裝在所述第一基本単元的第一反射器，從而手動(dòng)地建立所述對(duì)準(zhǔn)軸；以及(10使所述第一激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)安裝到所述第二基本単元的第二零位激光接收器，并且將所述第二激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)到安裝在所述第一基本單元的第一零位激光接收器，并且將來自所述第一激光接收器和所述第二激光接收器的信號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)端單元以命令所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器各自旋轉(zhuǎn)它們的方位角瞄準(zhǔn)位置，直到達(dá)到相対的激光接收器的零位，從而自動(dòng)地建立所述對(duì)準(zhǔn)軸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述第一組方位角角度和所述第二組方位角角度的所述步驟包括以下之一:Ca)手動(dòng)地讀取安裝在所述第一基本単元上的第一光學(xué)角度標(biāo)尺，并且手動(dòng)地讀取安裝在所述第二基本単元上的第二光學(xué)角度標(biāo)尺；以及(b)自動(dòng)地從安裝在所述第一基本単元上的第一角度編碼器讀取第一信號(hào)，并且自動(dòng)地從安裝在所述第二基本單元上的第二角度編碼器讀取第二信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，用于指示已知的受關(guān)注的點(diǎn)，所述方法包括步驟: (a)提供至少二維的虛擬的施工現(xiàn)場平面圖； (b)提供包括存儲(chǔ)器電路、顯示器和輸入感測裝置的遠(yuǎn)端單元，該輸入感測裝置允許用戶將命令輸入到所述遠(yuǎn)端単元，所述遠(yuǎn)端単元與所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖通信； (C)將所述第一基本単元和所述第二基本単元布置在物理的施工現(xiàn)場表面上的兩個(gè)不同位置，并且確定所述第一基本単元和所述第二基本単元之間的對(duì)準(zhǔn)軸； (d)確定所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，并且確定針對(duì)所述兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的每ー個(gè)的所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的方位角角度，從而將所述第一基本単元和所述第二基本単元的位置登記在所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖上； (e)選擇預(yù)先登記在所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖中的第一受關(guān)注的點(diǎn)的第一坐標(biāo)，并且按方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器以貓準(zhǔn)所述第一坐標(biāo)；以及(f)通過指示所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工現(xiàn)場表面上產(chǎn)生交叉的激光線的位置，直觀地確定所述第一受關(guān)注的點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述提供虛擬的施工現(xiàn)場平面圖的步驟包括以下至少之一:(a)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在所述遠(yuǎn)端單元的所述存儲(chǔ)器電路中；(b)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在便攜式存儲(chǔ)器裝置中，并且將所述便攜式存儲(chǔ)器裝置安裝到所述遠(yuǎn)端單元的輸入/輸出端口 ；以及(C)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在通過使用在所述遠(yuǎn)端單元和分離的計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)的通信電路與所述遠(yuǎn)端單元通信的所述分離的計(jì)算機(jī)中。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述按方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器以瞄準(zhǔn)所述第一坐標(biāo)的步驟通過以下之一發(fā)生:(a)手動(dòng)瞄準(zhǔn)過程，通過使用所述第一基本單元和所述第二基本單元上的方位角角度標(biāo)尺來瞄準(zhǔn)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器；以及(b)自動(dòng)瞄準(zhǔn)過程，通過使用所述第一基本單元和所述第二基本單元上的方位角電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和方位角編碼器來瞄準(zhǔn)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟:通過找到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述天花板表面上產(chǎn)生第二交叉的激光線的第二位置來將所述第一受關(guān)注的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到天花板表面，其中所述第二位置相對(duì)于重力方向在所述第一受關(guān)注的點(diǎn)的基本上垂直的上方。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括步驟:生成相對(duì)于重力方向的隱含的垂直線，其中:(a)所述隱含的垂直線存在于所述第一受關(guān)注的點(diǎn)和所述第二位置之間，并且(b)如果基本上垂直的實(shí)體表面鄰近于所述物理的施工現(xiàn)場表面上的所述第一受關(guān)注的點(diǎn)，則所述隱含的垂直線沿著所述基本上垂直的實(shí)體表面可見。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟:生成相對(duì)于重力方向的隱含的垂直線，其中:(a)所述隱含的垂直線存在于所述的第一受關(guān)注的點(diǎn)之上，并且(b)如果基本上垂直的實(shí)體表面鄰近于所述物理的施工現(xiàn)場表面上的所述第一受關(guān)注的點(diǎn)，則所述隱含的垂直線沿著所述基本上垂直的實(shí)體表面可見。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，用于將未知的受關(guān)注的點(diǎn)輸入到虛擬的平面圖中，所述方法包括步驟: (a)提供至少二維的虛擬的施工現(xiàn)場平面圖； (b)提供包括存儲(chǔ)器電路、顯示器和輸入感測裝置的遠(yuǎn)端單元，該輸入感測裝置允許用戶將命令輸入到所述遠(yuǎn)端單元，所述遠(yuǎn)端單元與所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖通信； (c)將所述第一基本單元和所述第二基本單元布置在物理的施工現(xiàn)場表面上的兩個(gè)不同位置，并且確定所述第一基本單元和所述第二基本單元之間的對(duì)準(zhǔn)軸； (d)確定所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，并且確定針對(duì)所述兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的每一個(gè)的所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的方位角角度，從而將所述第一基本單元和所述第二基本單元的位置登記在所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖上； (e)選擇所述物理的施工現(xiàn)場表面上的未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)，并且按方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器以瞄準(zhǔn)所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工現(xiàn)場表面上在所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)處產(chǎn)生了交叉的激光線為止；(f)將所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的方位角瞄準(zhǔn)角度輸入到所述遠(yuǎn)端単元，從而相對(duì)于所述第一基本単元和所述第二基本單元確定所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)的角度坐標(biāo)；以及 (g)使用逆計(jì)算，將所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)標(biāo)注到所述虛擬的施工現(xiàn)場平面圖上，從而登記所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述提供虛擬的施工現(xiàn)場平面圖的步驟包括以下至少之一:(a)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在所述遠(yuǎn)端単元的所述存儲(chǔ)器電路中；(b)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在便攜式存儲(chǔ)器裝置中，并且將所述便攜式存儲(chǔ)器裝置安裝到所述遠(yuǎn)端単元的輸入/輸出端ロ ；以及(C)將計(jì)算機(jī)文件存儲(chǔ)在通過使用在所述遠(yuǎn)端単元和分離的計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)的通信電路與所述遠(yuǎn)端単元通信的所述分離的計(jì)算機(jī)中。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述按方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器以瞄準(zhǔn)所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)的步驟通過以下之ー發(fā)生:Ca)手動(dòng)地調(diào)整所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器發(fā)射所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面的方位角方向，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工現(xiàn)場表面上在所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)處產(chǎn)生交叉的激光線為止，這樣所述用戶直觀地確定所述交叉的激光線何時(shí)被正確地布置；以及(b)將命令輸入到所述遠(yuǎn)端単元，使得安裝在所述第一基本単元和所述第二基本単元中的方位角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)調(diào)整所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器發(fā)射所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面的方位角方向，直到所述第一基本上垂直的激光平面和所述第二基本上垂直的激光平面在所述物理的施工現(xiàn)場表面上在所述未知的物理的受關(guān)注的點(diǎn)處產(chǎn)生交叉的激光線為止，這樣所述用戶直觀地確定所述交叉的激光線何時(shí)被正 確地布置。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括步驟:在將所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的方位角瞄準(zhǔn)角度輸入到所述遠(yuǎn)端単元之前，通過以下之ー確定所述第一激光發(fā)射器和所述第二激光發(fā)射器的所述方位角瞄準(zhǔn)角度:Ca)通過使用所述第一基本単元和所述第二基本単元上的方位角角度標(biāo)尺來手動(dòng)地進(jìn)行視覺讀??；以及(b)通過使用所述第一基本単元和所述第二基本単元上的方位角編碼器自動(dòng)地進(jìn)行方位角位置讀取。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK103604424SQ201310388544
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2010年6月28日
【發(fā)明者】J·N·海斯, C·W·辛德 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司