测绘仪器及其测量方法

专利名称：测绘仪器及其测量方法
技术领域：
本发明涉及测绘仪器以及操作测绘仪器的方法。特别地，涉及一种测绘仪器，其包 括测量系统，其中测量系统的倾角是可调节的。
背景技术：
为了使用测绘仪器进行测量，在使用之前有必要实现测绘仪器测量系统的水准测 量。也就是说，测量系统的预定轴要沿着或垂直重力矢量的方向对齐。测绘仪器例如可能 是经纬仪，视距仪(全站仪，特别是视频视距仪)，水准仪器或者是激光扫描器。然而，本发 明并不限于这样的装置。
通常地，气泡水准仪用于执行水准测量的过程。这些气泡水准仪包括由玻璃或塑 料制成的空心体或气泡瓶，其中充满着液体以及气泡。空心体或气泡瓶中提供能确定在空 心体或气泡瓶里气泡位置的标记。在水准测量的过程中，调整测量系统的倾斜直到气泡位 于特定的位置。可以使用不同形状的气泡水准仪，例如圆水准仪或牛眼水准仪，管型水准仪 以及跨水准仪。测绘仪器中可能具有几个气泡水准仪，用于在不同精度水准仪中水准测量 的过程。例如，使用圆水准仪执行近似的水准测量过程，但是使用管型水准仪进行精确的水 准测量过程。精确的水准测量过程可以使用电子传感器执行。发明内容
本发明的目的是提供一种测绘仪器以及一种操作测绘仪器的方法，其可使得测绘 仪器的测量装置的水准测量过程更快且更有效。
在本发明中，术语“测地学”以及“测地学的”并不限于地球表面包括海底的测量 以及制图领域，而应该从物体的尺寸以及位置测量的意义上宽泛地理解。
根据本发明的实施例，提供了一种测绘仪器，包括具有元件的测量系统，支座，设 置在所述支座上的安装单元，其中所述元件设置在所述安装单元上，并且所述支座以及所 述安装单元设计成为使得安装单元相对于支座是可以调节的，还包括设置在所述测量系统 的元件上的精确倾斜度传感器，其设计用于测量所述测量系统元件的倾角，并且输出与倾 角相对应的精确倾斜度数据，还包括设置在所述测量系统元件上的近似倾斜度传感器，其 设计用于测量倾角并输出与倾角相对应的近似的倾斜度数据，所述近似倾斜度传感器包括 电子加速度传感器，其中，所述测绘仪器还包括评估单元，其设计用于从所述近似倾斜度 数据和精确倾斜度数据中选择所述测量系统的倾斜度数据，以及输出单元，其设计用于输 出倾斜度数据。
测绘仪器包括测量系统，例如经纬仪，视距仪(诸如全站仪，特别是视频视距仪)，水准仪器或者是激光扫描器。然而，测量系统并不限于这种类型的装置。
此外，水准仪器包括支座以及安装单元，其中所述测量系统设置在安装单元上。例 如，安装单元可被设计成平板，在其上使用螺钉安装测量系统。也可以设想，在安装单元上 将测量系统设置或可以设置成，例如对于大体上垂直的轴是可旋转的、可转动的或者可转 体的。
通过相对于支座移动安装单元，测量系统的元件的倾角是可以调节的。所述测量 系统可包括一个或多个元件。所述测量系统可包括至少两个元件，该元件相对于彼此的位 置以及取向是可以调节的。例如，测量系统可包括设置有测距仪的支座，测距仪可设置为另 一个元件例如相对于倾斜轴是可转动的。
支座可包括支架。支架可包括多个腿，其中每个腿的长度可以单独调节。例如，支 架可设计成三脚架。另外或者可选择的，支座可包括夹紧支架。所述夹紧支架能通过螺钉 与另一物体进行紧固。
测量系统的元件的倾角可以定义为，形成在测量系统的元件的规定轴以及重力矢 量之间的角。为了减小倾角，测量系统的规定轴要沿着重力矢量对齐。测量系统的所述元 件因此被调平了。
测绘仪器还包括精确倾斜度传感器和近似倾斜度传感器。精确倾斜度传感器设计 用于测量所述倾角。精确的倾斜度数据由与倾角相对应的精确倾斜度传感器输出。也就是 说，精确的倾斜度数据代表了包括有精确倾斜度传感器的精确度的倾角值。
近似倾斜度传感器设计用于测量所述倾角并且输出近似的倾斜度数据。近似的倾 斜度数据由与倾角相对应的近似倾斜度传感器输出。也就是说，近似的倾斜度数据代表了 包括有近似倾斜度传感器的精确度的倾角值。
精确的倾斜度数据可以定义为，与近似的倾斜度数据相比具有更高准确性的数 据。也就是说，精确倾斜度传感器的精确度要比近似倾斜度传感器的精确度更高。
精确倾斜度传感器的工作范围与近似倾斜度传感器的工作范围不同。特别地，精 确倾斜度传感器的工作范围比近似倾斜度传感器的工作范围要更窄。精确倾斜度传感器的 工作范围可以在近似倾斜度传感器的工作范围之内。
精确倾斜度传感器的工作范围可以与近似倾斜度传感器的工作范围相重叠。
因此，可以与高精确度结合为测量倾斜度数据提供增大的工作范围。精确的倾斜 度数据只可以在预定的工作范围中进行确定，其中对于调整测量系统的倾角需要高的准确 度。特别地，精确倾斜度传感器的工作范围可位于倾角“零度”周围的角度范围。测量系统 的元件的水准测量因而可高准确性进行执行。
例如，近似倾角的工作范围可从-10度到+10度。在另一个实施例中，近似倾斜度 传感器可包括从-20度到+20度或者从-30度到+30度的工作范围。
近似倾斜度的准确性可以是士6分钟。也就是说，在近似倾斜度数据以及倾斜度 之间的绝对差可以是小于6分钟。
在另一个实施例中，精确倾斜度传感器的准确性可以是士0. 5分钟或者士0. 3分钟。
本发明并不限于带有两个倾斜度传感器的实施例。例如，可以设想所述测绘仪器 包括多于两个，特别是三或四个倾斜度传感器。这些倾斜度传感器在准确度以及工作范围的至少一个方面互相不同。
测绘仪器还包括评估单元，其设计用于从确定的近似倾斜度数据和精确倾斜度数 据中选择倾斜度数据。
根据一个实施例，评估单元设计用于根据近似倾斜度数据和精确倾斜度数据中的 至少一个，从近似倾斜度数据和精确倾斜度数据中来选择倾斜度数据。
所述选择是基于标准执行的。所述标准可以是预先确定的或者预先否定的。例 如，所述标准可以是取决于由近似倾斜度传感器输出的近似倾斜度数据以及由精确倾斜度 传感器输出的精确倾斜度数据中的至少一个。也就是说，评估单元可以读取近似倾斜度数 据和精确倾斜度数据，并且可以基于精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中的至少一个，决 定是否从近似倾斜度数据或者从精确倾斜度数据中选择倾斜度数据。
根据一个实施例，评估单元设计用来将近似倾斜度数据和精确倾斜度数据中的至 少一个，与至少一个预先确定的或者预先选择的阈值进行比较。举例来说，阈值可以代表精 确倾斜度传感器工作范围的限值。还可以设想评估单元设计用来基于精确倾斜度数据和近 似倾斜度数据中的至少一个，进行平均、积分或者计算时间导数。
根据一个实施例，评估单元可设计用来从精确倾斜度数据和近似倾斜度数据之间 选择与相同的时间点相对应的倾斜度数据。也就是说，评估单元可设计用于或者从与某个 时间点的倾角相对应的近似倾斜度数据来选择倾斜度数据，或者从与该相同时间点的倾角 相对应的精确倾斜度数据来选择倾斜度数据。因而从近似倾斜度数据或者精确倾斜度数据 中选择出来的倾斜度数据与该时间点是相对应的。因此，倾斜度数据与该时间点的倾角是 相对应的。
举例来说，当近似倾斜度数据值和精确倾斜度数据值中的至少一个位于精确倾斜 度传感器工作范围之外时，评估单元可以从近似倾斜度数据中来选择倾斜度数据。也就是 说，当近似倾斜度数据值和/或精确倾斜度数据值位于精确倾斜度传感器的工作范围之外 时，评估单元可以选择近似倾斜度数据。当近似倾斜度数据值和精确倾斜度数据值中的至 少一个位于精确倾斜度传感器的工作范围之内时，评估单元还可以从精确倾斜度数据中选 择倾斜度数据。也就是说，当近似倾斜度数据值和/或精确倾斜度数据值位于精确倾斜度 传感器的工作范围之内时，评估单元可以选择精确倾斜度数据。精确倾斜度传感器的工作 范围可以被定义为这样一种范围，在该范围中由精确倾斜度传感器输出的精确倾斜度数据 代表了具有预定准确度的倾斜度数据。
根据一个实施例，评估单元设计用于当近似倾斜度数据位于精确倾斜度传感器的 工作范围之中时，从精确倾斜度数据中选择倾斜度数据，以及用于当精确倾斜度数据位于 工作范围之外时，从近似倾斜度数据中选择倾斜度数据。
根据一个实施例，评估单元设计成可在操作模式“选择近似倾斜度数据”以及操作 模式“选择精确倾斜度数据”之间进行转换。评估单元可包括转换开关。用户可以通过操 作开关在这些操作模式之间进行转换。
此外，测绘仪器还包括输出单元。输出单元可包括显示器。
因此，提供一种测绘仪器，从精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中选择倾斜度数 据，并且将倾斜度数据显示给用户。因此所述倾斜度数据是自动选择的，不需要用户去留意 多个倾斜度传感器。因而该测绘仪器使得调整测量系统中元件倾斜度的过程更快并且更加有效。
此外，由于近似倾斜度传感器包括了电子加速度传感器，从而可以省略圆水准仪。 圆水准仪通常为顶部可见并且因此使得用户很难读数。另外，圆水准仪的工作范围通常小 于三脚台的调节范围。通常，圆水准仪的工作范围从-30分钟到+30分钟，即在士0.5度之 间。也就是说，圆水准仪的移动覆盖范围在士30分钟，S卩士0.5度。另一方面，三脚台的典 型调节范围是从-3度到+3度，因而超出了圆水准仪的工作范围。然而，通过使用电子加速 度传感器增大了工作范围，例如达到了 士 10度。因而，电子加速度传感器的工作范围覆盖 了三脚台的调节范围。
因此，用户能够在水准测量的过程中，甚至是距水平位置有大的偏差时确定调节 方向。此外，电子加速度传感器由于不含液体而更稳定以及更便宜。另外还能电子地校准 加速度传感器。因此不需要再执行复杂的机械校准程序。所以，所述测绘仪器对于处理测 量系统中元件的调平将更快并且更容易。另外该测绘仪器也很容易制造。
根据一个实施例，支座还包括支撑板、调平螺钉、以及通过调平螺钉设置在支撑 板上的三脚台，其中安装单元设置在三脚台上，以使得通过转动调平螺钉可以调节安装单兀。
根据另一个实施例，精确倾斜度传感器包括光源、透镜、光敏传感器、液体、以及 容纳液体的容器，其中精确倾斜度数据通过由光敏传感器检测在液体中反射的光源光束来 确定。
关于光源、透镜、容器以及光敏传感器的示范性设置，可以参考Glimm的美国专利 US No. 7，388，658，作为引用将其内容全部结合于此。在Glimm的美国专利US No. 7，388，658 中描述的精确倾斜度传感器的实例可于本发明描述的测绘仪器结合起来。
根据另一个实施例，近似倾斜度传感器设计成通过沿着近似倾斜度传感器的至少 两个不平行的轴测量加速度，以确定近似倾斜度数据。
根据另一个实施例，精确倾斜度传感器设计成通过沿着精确倾斜度传感器的至少 两个不平行的轴测量加速度，以确定精确倾斜度数据。
加速度可能由重力引起。通过沿着近似加速度传感器的轴测量加速度，可测出与 重力矢量沿着该轴的投影相对应的加速度。因此，通过沿着近似倾斜度传感器的两个不平 行的轴测量加速度，可测出加速度矢量在平面上的投影，其中该平面由所述两个不平行的 轴限定。这也相应地适用于沿着精确倾斜度传感器的两个不平行的轴测量加速度。
近似倾斜度传感器的两个不平行轴可取向为互相垂直。这也相应地适用于精确倾 斜度传感器的两个不平行的轴。
根据一个实施例，测绘仪器还包括自动调节单元，其中所述自动调节单元设计成 根据近似倾斜度数据、精确倾斜度数据以及倾斜度数据中的至少一个，相对于支座调节安 装单元。因而可以相对于支座执行安装单元的自动调节。
自动调节单元可包括一个或多个步进电机。
通过依据精确倾斜度数据、近似倾斜度数据以及选择出的倾斜度数据中的至少一 个的自动调节，用户将能通过操作开关执行测绘仪器的自动水准测量。
根据另一个实施例，精确倾斜度传感器和近似倾斜度传感器中的至少一个包括 MEMS芯片，其中MEMS芯片包括可偏转的质量块。
根据一个实施例，评估单元还设计成，根据精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中 的至少一个确定标度，其中输出单元还设计成图形显示相对于该标度的倾斜度数据。
标度可定义为，将值分配给一段距离和显示器表面上的若干像素点中的至少一 个。显示器的表面可以是屏幕。所述值可以是倾角值。输出单元设计成显示表征倾角值的 刻度。因此，所述标度就可以通过输出单元可视化的呈现给用户。然而也可以设想，所述标 度由圆、椭圆、多个同心圆以及多个同心椭圆中的至少一个进行显示。
所述标度可从一组预定标度中选出。也可以设想，所述标度根据精确倾斜度数据 和近似倾斜度数据中的至少一个自动的计算得出。
所述标度可基于与当前时间点相对应的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中至 少一个的值来确定。附加的或可选择的，所述标度能基于与之前时间点相对应的精确倾斜 度数据和近似倾斜度数据中的至少一个的值来确定。
确定所述标度也可以包括对平均时间段内的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据 中至少一个进行平均。此外可以设想，确定精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中至少一个 值的时间导数，其中根据确定的变化进行对标度的确定。例如，确定近似倾斜度数据和精确 倾斜度数据中至少一个值的快速增长，并且确定较宽的标度，以阻止显示单元上标度的频 繁改变。这将为用户提供倾斜度数据的一种易于读取的显示。
根据一个实施例，输出单元还设计成显示相对于标度的圆以及椭圆中的至少一 个。
相对于标度的圆或者椭圆的显示可使用户能感知到圆水准仪或者管型水准仪中 的气泡。从而获得测量出的倾斜度数据的一种易于读取的示出。
根据一个实施例，评估单元还设计成基于测量系统预先确定或预先可选择的倾角 精度，确定倾斜度数据以及标度中的至少一个。
倾角精度可以定义为角的范围，其表征了测量系统中可以获得的元件倾角的准确 性。举例来说，倾角精度可以是士 1分钟，即在倾斜度数据以及倾角之间的绝对差值小于1 分钟。倾角精度可以例如是取决于测量系统或者取决于使用由测量系统测量出的数据的目 的。例如，为了决定是否执行具有更高精度的测量，初步的测量可以由用户实施，其中所述 具有更高精度的测量需要先进的且更耗费时间的水准测量过程。
通过调整倾斜度的精度，倾角的调节可以采用要求的期望倾斜度精度的有效的方 式进行。
根据另一个实施例，输出单元包括具有背光的显示器。
显示器的背光使得倾角的调节可以在光线差的情况下进行。因此，与圆水准仪相 比倾斜度数据的可读性得到了改善。
根据实施例，提供了一种调节测绘仪器的测量系统中元件倾角的方法，其中测量 系统中的元件设置在测绘仪器的安装单元上，该方法包括通过相对于测绘仪器的支座移 动安装单元来调节所述元件的倾角，通过近似倾斜度传感器确定与倾角相对应的近似倾斜 度数据，通过精确倾斜度传感器确定与倾角相对应的精确倾斜度数据，通过评估单元从所 述确定的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中选择倾斜度数据而确定测量系统的倾斜度 数据，并且输出所述倾斜度数据。
根据一个实施例，从所述确定的精确倾斜度数据选择倾斜度数据的步骤包括根据所述确定的精确倾斜度数据以及所述确定的近似倾斜度数据中的至少一个，从精确倾斜 度数据和近似倾斜度数据中选择倾斜度数据。
根据另一个实施例，确定倾斜度数据的步骤包括当所述确定的近似倾斜度数据 位于精确倾斜度传感器的工作范围之内，从所述精确倾斜度数据中选择倾斜度数据，以及 当所述确定的精确倾斜度数据位于工作范围之外，从所述近似倾斜度数据中选择倾斜度数 据。


本发明的前述以及其他的优势将通过以下对发明附图的示例实施例的详细描述 中得到。需要指出的是，并不是本发明的所有可能的具体实施例都必须具备这里描述的所 有优点。
下面将通过附图对本发明的示例实施例进行解释。
图1示出了根据示例实施例的测绘仪器的简图2示出了根据示例实施例的精确倾斜度传感器；
图3a示出了可用于测绘仪器的实施例中的具有支撑板和三脚台的支座的示意 图北示出了根据示例实施例的测绘仪器的透视图4示出了根据示例实施例的确定以及输出测绘仪器倾斜度数据的流程图；以及
图5示出了根据示例实施例的确定标度的流程图。
具体实施方式
在下述的示例实施例中，将使用相同的附图标记来代表功能和结构相同的部件。 因此为了理解每个特定实施例中各自部件的特征，也将涉及对其他实施例以及本
发明内容
的描述。
如图1所示的测绘仪器1包含精确倾斜度传感器10和近似倾斜度传感器20。精 确倾斜度传感器10包含传感元件11。近似倾斜度传感器20包含传感元件21，该传感器元 件是电子加速度传感器。可以设想，精确倾斜度传感器10中的传感元件11也是电子加速 度传感器。精确倾斜度传感器10中的传感元件11或近似倾斜度传感器20中的传感元件 21之中的至少一个可能是1轴、2轴或3轴加速度传感元件。精确倾斜度传感器10和近似 倾斜度传感器20中的每个都和测绘仪器1的评估单元30信号连接。
精确倾斜度传感器10为评估单元30提供精确倾斜度数据。精确倾斜度数据与待 测的倾角相对应。近似倾斜度传感器20为评估单元30提供近似倾斜度数据。近似倾斜度 数据与待测的倾角相对应。
评估单元30决定了选择精确倾斜度数据还是近似倾斜度数据来确定倾角。换句 话说，评估单元30从提供给其的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中做出选择。选出的数 据代表了倾角。
测绘仪器1的输出单元40与评估单元30信号通信。倾斜度数据从评估单元30 传送到输出单元40。输出单元40设计成向用户输出倾斜度数据。
评估单元30可包括电子电路，该电子电路被配置成从由精确倾斜度传感器10和近似倾斜度传感器20提供的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据之中做出选择。该电路例 如可以是比较电路，用来将精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中的至少一个与至少一个预 定或预先可选的阈值进行比较。该阈值可代表精确倾斜度传感器工作范围的限制。另外或 可选择的，该阈值可代表测绘仪器1中测量系统执行测量的准确度。
另外或可选择地，评估单元30可包含微处理器和存储器。评估单元还可包括存储 在存储器中的计算程序。通过微处理器执行所述程序，将使得微处理器从精确倾斜度数据 和近似倾斜度数据中选择倾斜度数据。举例来说，计算程序可设置成将精确倾斜度数据和 近似倾斜度数据中的至少一个与至少一个阈值进行比较。
精确倾斜度传感器10中的传感元件11和近似倾斜度传感器中的传感元件21中 的至少一个可以是基于芯片的传感器。所述基于芯片的传感器可以是MEMS芯片。MEMS芯 片可包括质量块，其中该质量块从静止位置的偏转是可以被芯片测出的。质量块从静止位 置的偏转是由重力引起的。精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中的至少一个可由质量块从 静止位置偏转的量及方向中的至少一个进行确定。
例如，STMicroelectronics出产的3轴商用加速仪芯片LIS3LV02DQ，可用作电子 加速传感器。
图2示出了用于测绘仪器的典型实施例中的精确倾斜度传感器10的装配。
关于该示例实施例的其它变化，可参阅美国专利US 7，388，658，作为引用将其内 容全部结合于此。
精确倾斜度传感器10包含容纳有液体13的容器12。液体13在容器12中具有自 由液面14。自由液面14可以是液体13的上表面。当测绘仪器1处于非倾斜状态时，自由 液面14大体上位于透镜16的焦平面15上。精确倾斜度传感器10还包括光敏传感器11。 光源17，透镜16和光敏传感器11设置成使得光源17发射出的光束能穿过透镜16到达自 由液面14。光束经自由液面14的反射，穿过透镜16到达光敏传感器11上。
图3a示出了支座50的透视图，其可以用于测绘仪器1的示例实施例中。支座50 设计成具有支撑板60以及三脚台70的支架。所述三脚台70通过调平螺钉81，82，83设置 在支撑板60上。用于将测量系统(图3a中没有示出)安装到支座50的安装单元71设置 在三脚台70上。三脚台70，调平螺钉81，82和83以及支撑板60设计成使得安装单元71 的倾角通过转动调平螺钉81，82和83是可以调节的。此外，支座50包括设置在支座50每 个支脚上的紧固螺钉51，52以及53。通过调节紧固螺钉51，52和53，支架的每个支脚的长 度是可以调节的。通过调节支脚的长度，安装单元71的倾角也是近似可以调节的。
图北显示了根据示例实施例的测绘仪器1的透视图。测量系统90通过安装单元 (图北中没有示出)安装在三脚台70上。所述测量系统包括输出单元40，其包括显示器 100。显示器100设置在测量系统90上。用户可以容易的读出显示在显示器100上的倾斜 度数据，而不需要同时观察位于不同位置上的多个传感器。此外，显示器100可包括背光， 使得在光线不好的情况下能够调节测量系统90的倾角。测量系统90设计成使其可以关于 绕沿垂直方向取向的第一轴A进行转动或者转体。此外，测量系统90包括测量系统支座 92，其设计成使得测量系统90的测定计91关于朝向沿着水平方向的第二轴B可倾斜的支 撑。
图4示出的是根据如图1所示实施例的确定以及输出测绘仪器1的倾斜度数据的流程图。
在启动测绘仪器1 (Si)之后，近似倾斜度传感器20测量(S》测绘仪器1的测量 系统中元件的倾角，并且输出近似倾斜度数据到评估单元30。如果近似倾斜度数据位于精 确倾斜度传感器10 (S3 =NO)的工作范围之外，评估单元30将根据近似倾斜度数据确定标度 (S8)。评估单元30还将测出的近似倾斜度数据选择为倾斜度数据，并且输出单元40在测 绘仪器1的显示器上显示(S9)所选的近似倾斜度数据。
显示器将倾斜度数据与确定的标度一起显示。标度包括两个未填充的同心圆120， 121。这两个未填充的同心圆120，121表征指示倾斜度数据值的刻度。显示相对于标度的 倾斜度数据包括显示与未填充的同心圆120，121有关的填充圆122。与同心未填充圆120， 121有关的填充圆122的位置指示了与重力矢量有关的倾斜平面。用户可以将未填充的同 心圆120，121以及填充同心圆122理解为圆水准仪。
如果确定的近似倾斜度数据位于测绘仪器1的精确倾斜度传感器10的工作范围 之内(S3 =YES)，由精确倾斜度传感器10测出的数据(S4)被评估单元30选做确定倾斜度 数据以及确定显示倾斜度数据的标度(S5)。
精确倾斜度数据在显示器上与确定的标度一起显示(S6)。输出精确倾斜度数据 包括显示第一标度IlOA以及第二标度110B，其表示互相垂直的两个轴。第一标度IlOA以 及第二标度IlOB各自包括表征倾斜度数据值的刻度111A，111B。此外，输出精确倾斜度数 据包括显示与第一标度IlOA有关的第一椭圆112A，以及与第二标度IlOB有关的第二椭圆 112B。与第一标度IlOA有关的第一椭圆112A的位置表示了沿着第一标度IlOA的轴的所 述元件的倾斜度。与第二标度IlOB有关的第二椭圆112B的位置表示了沿着第二标度IlOB 的轴的所述元件的倾斜度。椭圆112A，112B以及标度110A，IlOB表示与重力矢量有关的倾 斜平面，其中所述平面由第一以及第二标度110A，110B的轴限定。用户可以将椭圆112A， 112B以及标度110A，IlOB理解为两个互相垂直取向的管型水准仪。
如果精确倾斜度数据位于精确倾斜度传感器10的工作范围之内(S7 =YES)，由精 确倾斜度传感器测出的倾斜度数据(S4)将用于确定新的标度(S5)，并且将精确倾斜度数 据选做用于显示的精确倾斜度数据(S6)。如果精确倾斜度数据位于精确倾斜度传感器10 的工作范围之外(S7 :N0)，由近似倾斜度传感器20测出的近似倾斜度数据(S2)则被评估 单元30选做用于显示的倾斜度数据(S9)。
因此，在确定的近似倾斜度数据位于精确倾斜度传感器10的工作范围之内的情 况下，选择精确倾斜度数据。此外，当确定的精确倾斜度数据位于精确倾斜度传感器10的 工作范围之外时，选择近似倾斜度数据。
图5示出了根据实施例确定标度的流程图。特别的，流程图所示的该方法可以在 图4中的步骤(S5)以及(S9)中实施。
根据如图5中示例的方法，根据所选的倾斜度数据所在的范围，从一组预定的标 度中选择标度。如果倾斜度数据的值超出10度(Sll :YES)，则显示器显示信息“超出工作 范围”。如果倾斜度数据的值小于等于10度且大于1度(S12 :YES)，则选择具有标签“近似 标度1”的预定标度并在显示器上显示。在该标度中，显示的一像素对应于0.2度。如果倾 斜度数据不在该范围之内(S12:N0)，但是其值大于0.4度且小于等于1度(S13:YES)，则 选择具有标签“近似标度2”的标度并在显示器上显示。在该标度中，显示的一像素对应于0.012度的角。如果倾斜度数据不在该范围之内(S13:N0)，但是其值大于0. 1度且小于等 于0. 4度(S14 =YES)，则选择具有标签“精确标度1”的标度并在显示器上显示。在该标度 中，显示的一像素对应于0.006度的角。如果倾斜度数据不位于该范围之内(S14:N0)，但 是其值小于等于0. 1度(S15 ，则选择具有标签“精确标度2”的标度。在该标度中，显 示的一像素对应于0. 002度的角。
虽然本发明是关于特定实施例的描述，但对于本领域技术人员来说可以进行一些 明显的选择，改变以及变换。本发明中描述的实施例仅用作示例说明而不意在对某方面进 行限制。在不偏离如权利要求所述的本发明中心以及保护范围的前提下可以进行各种的变型。
权利要求
1.一种测绘仪器，包括 具有元件的测量系统， 支座，设置在所述支座上的安装单元，其中所述元件被设置在所述安装单元上，并且所述支 座以及所述安装单元被设计成使得所述安装单元相对于所述支座是可以调节的，精确倾斜度传感器，其被设置在所述测量系统的元件上，并被设计用于测量所述测量 系统的元件的倾角，并且输出与所述倾角相对应的精确倾斜度数据，近似倾斜度传感器，其被设置在所述测量系统的元件上，并被设计用于测量倾角并输 出与所述倾角相对应的近似倾斜度数据，其中所述近似倾斜度传感器包括电子加速度传感 器，其中，所述测绘仪器还包括评估单元，其被设计用于从所述近似倾斜度数据和精确倾斜度数据中选择所述测量系 统的倾斜度数据，以及输出单元，其被设计用于输出所述倾斜度数据。
2.如权利要求1所述的测绘仪器，其中所述评估单元被设计成根据所述近似倾斜度数 据和所述精确倾斜度数据中的至少一个，从所述近似倾斜度数据和所述精确倾斜度数据中 选择倾斜度数据。
3.如权利要求1或2所述的测绘仪器，其中所述评估单元被设计成，当所述近似倾斜度 数据位于所述精确倾斜度传感器的工作范围之中时，从所述精确倾斜度数据中选择倾斜度 数据，以及用于当所述精确倾斜度数据位于工作范围之外时，从所述近似倾斜度数据中选 择倾斜度数据。
4.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述支座还包括 支撑板，调平螺钉，以及三脚台，其通过所述调平螺钉被设置在所述支撑板上，其中，所述安装单元被设置在所 述三脚台上，以使得通过转动调平螺钉能够调节所述安装单元。
5.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述精确倾斜度传感器包括 光源，透镜，光敏传感器， 液体，以及容纳液体的容器，其中所述精确倾斜度数据通过由所述光敏传感器检测在液体处反射 的光源光束来确定。
6.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述近似倾斜度传感器被设计成通 过沿着所述近似倾斜度传感器的至少两个不平行的轴测量加速度，以确定所述近似倾斜度 数据。
7.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述精确倾斜度传感器被设计成通 过沿着所述精确倾斜度传感器的至少两个不平行的轴测量加速度，以确定所述精确倾斜度 数据。
8.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述测绘仪器还包括自动调节单 元，其中所述自动调节单元被设计成，使得根据所述近似倾斜度数据、精确倾斜度数据以及 倾斜度数据中的至少一个，相对于所述支座调节所述安装单元。
9.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述精确倾斜度传感器和近似倾斜 度传感器中的至少一个包括MEMS芯片，其中所述MEMS芯片包括可偏转的质量块。
10.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述评估单元还被设计成，根据所 述精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中的至少一个确定标度，其中所述输出单元还被设计 成图形显示相对于该标度的倾斜度数据。
11.根据权利要求10所述的测绘仪器，其中所述输出单元还设计成显示相对于标度的 圆以及椭圆中的至少一个。
12.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述评估单元还被设计成基于所 述测量系统的预先确定或预先可选择的倾斜度精度，确定所述倾斜度数据和所述标度中的 至少一个。
13.如前述权利要求中任一项所述的测绘仪器，其中所述输出单元包括具有背光的显不器。
14.一种调节测绘仪器的测量系统中的元件的倾角的方法，其中所述测量系统中的元 件被设置在所述测绘仪器的安装单元上，该方法包括通过相对于所述测绘仪器的支座移动所述安装单元来调节所述元件的倾角，通过近似倾斜度传感器确定与倾角相对应的近似倾斜度数据，通过精确倾斜度传感器确定与倾角相对应的精确倾斜度数据，通过由评估单元从所述确定的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中选择倾斜度数据 而确定所述测量系统的倾斜度数据，以及输出所述倾斜度数据。
15.如权利要求14的方法，其中从所述确定的精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中选 择倾斜度数据的步骤包括根据所述确定的精确倾斜度数据和所述确定的近似倾斜度数据中的至少一个，从所述 精确倾斜度数据和近似倾斜度数据中选择倾斜度数据。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中从所述确定的精确倾斜度数据和近似倾斜度 数据中选择倾斜度数据的步骤包括当所述确定的近似倾斜度数据位于所述精确倾斜度传感器的工作范围之内，从所述精 确倾斜度数据中选择倾斜度数据，以及当所述确定的精确倾斜度数据位于工作范围之外，从所述近似倾斜度数据中选择倾斜 度数据。
17.如权利要求14至16中任一所述的方法，还包括根据所述精确倾斜度数据、近似倾斜度数据以及倾斜度数据中的至少一个确定标度，其中输出所述倾斜度数据包括图形显示相对于该标度的倾斜度数据。
18.如权利要求17所述方法，其中确定标度包括从一组预定标度中选出标度。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中图形显示相对于标度的倾斜度数据包括图形 显示相对于标度的圆和椭圆中的至少一个。
20.如权利要求14至19中任一项所述的方法，还包括设置测量系统的倾斜度精度，其中基于设置的倾斜度精度确定倾斜度数据和标度中的 至少一个。
全文摘要
本发明涉及一种测绘仪器，包括具有元件的测量系统，支座，设置在所述支座上的安装单元，其中所述元件设置在所述安装单元上，并且所述支座以及所述安装单元设计成为使得安装单元相对于支座是可以调节的，还包括设置在所述测量系统的元件上的精确倾斜度传感器，其设计用于测量所述测量系统元件的倾角，并且输出与倾角相对应的精确倾斜度数据，还包括设置在所述测量系统元件上的近似倾斜度传感器，其设计用于测量倾角并输出与倾角相对应的近似倾斜度数据，所述近似倾斜度传感器包括电子加速度传感器，其中，所述测绘仪器还包括评估单元，其设计用于从所述近似倾斜度数据和精确倾斜度数据中选择所述测量系统的倾斜度数据，以及输出单元，其设计用于输出倾斜度数据。
文档编号G01C9/00GK102032899SQ20101053719
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月18日
发明者T·克卢达斯, U·拜尔 申请人:特里伯耶拿有限公司