用于校准激光扫平仪的装置和方法

技术领域

本公开内容涉及智能测绘领域，更为具体地涉及一种用于校准激光扫平仪的装置和一种用于校准激光扫平仪的方法。

背景技术

激光扫平仪的水平轴精度是指激光扫平仪正常安平之后进行水平面扫描时，水平面的前后左右四个方向中的每一个方向上，扫平仪激光面与绝对水平面的夹角大小的范围，比如±20arcsec。根据几何原理，水平轴的精度还经常表示为某特定距离外的高度值范围，比如30米处高度在±3mm的范围之内。

市面上常见的激光扫平仪的水平轴精度的检验及校准系统都是要求激光扫平仪安置在距离某目标板(或者激光接收器)之外某个已知距离的固定位置上。同时考虑到精度换算以及精度比较的便捷需求以及考虑到激光线的辨识难易程度等因素，通常采取5米之外的整数的距离位置，比如5米、10米或者30米。

现有的激光扫平仪需要安置在已设定的某个距离上，即某已知距离上，如10米。激光扫平仪对水平轴精度进行检验及校准时，对激光扫平仪自身到激光检测设备(包括墙和标靶以及激光接收器)的距离精度要求较高，如果激光检测设备没有精准地摆放在设定的位置上，将会产生距离偏差，从而导致检验不准确，影响校准。

发明内容

有鉴于对于背景技术中所存在的问题的深刻理解，本公开内容的发明人在提高精度的同时也考虑到如何提高检测和校准过程的效率。本公开内容的发明人创新地想到例如在激光扫平仪这一侧添加一个激光测距单元，从而一方面克服了传统的固定距离所带来的精度方面不利影响，同时也借助于激光测距单元的帮助进一步提高了测量精度。

具体而言，本公开内容提出了一种用于校准激光扫平仪的装置，其特征在于，所述装置包括：

旋转单元，所述旋转单元被构造用于旋转所述激光扫平仪；

测距单元，所述测距单元被构造用于确定所述激光扫平仪与接收所述激光扫平仪发射的激光的接收单元之间的第一距离；以及

控制单元，所述控制单元被构造为接收所述第一距离、所述激光扫平仪发射的激光在旋转第一角度前后分别在所述接收单元上的位置所确定的第二距离，并且基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。

依据本公开内容的装置能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪在接收单元处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述装置还包括：

底座，所述底座被构造用于支撑待安装在其上的激光扫平仪，所述旋转单元设置在所述底座上并基于从所述控制单元所接收到的控制命令将所述激光扫平仪旋转所述第一角度。

以这样的方式能够例如通过旋转单元来控制与底座物理连接的激光扫平仪的旋转角度，从而能够和控制单元联动并用于确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准，以及在需要对所述激光扫平仪进行校准的情况下，确定校准参数。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述第一角度为180度、90度或者270度之中的一个角度值。本领域的技术人员应当了解，此处的这三个角度是示例性的而非限制性的，也能够例如是60度、120度等其他的角度，只要能够通过该第一角度来确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准即可。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述测距单元被构造用于测量所述底座的第一位置与所述接收单元之间的第三距离，其中，所述激光扫平仪的激光发射位置和所述第一位置之间的连线在所述测距单元的激光发射方向上的投影具有第四距离，所述第一距离由所述第三距离及所述第四距离计算得出。本领域的技术人员应当了解，此处的利用测距装置进行两段式测量也仅仅是一个示例性的，也能够例如将激光测距单元的激光发射位置设置成激光扫平仪的中心位置，从而只需要通过激光测距单元便能够直接测量出激光扫平仪和接收单元之间的距离。可选地，接收单元可以是激光接收器、靶板、电子靶、标尺、用户界面、墙面中的任意一种。

在依据本公开内容的一个实施例之中，在所述控制单元确定需要对所述激光扫平仪进行校准的情况下，所述控制单元基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定校准信号，并且将所述校准信号发送至所述激光扫平仪。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述底座和所述激光扫平仪之间具有有线连接或者无线连接，所述有线连接或者所述无线连接被构造用于将所述校准信号从所述控制单元传输至所述激光扫平仪。更为优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述无线连接包括红外连接、蓝牙连接或者WiFi连接中的至少一种连接方式。

此外，可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光接收单元和所述控制单元之间具有无线连接，所述无线连接被构造用于将由所述激光扫平仪在旋转所述第一角度前后分别在所述激光接收上的位置所确定的第二距离从所述激光接收单元传输至所述控制单元。

进一步优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述装置还包括：显示单元，所述显示单元被构造用于显示基于所述第一距离和所述第二距离以及所述激光扫平仪的最大允许误差所确定的最大高度差值。

此外，本公开内容的第二方面提出了一种用于校准激光扫平仪的方法，其特征在于，所述方法包括：

借助于测距单元确定所述激光扫平仪与接收所述激光扫平仪发射的激光的接收单元之间的第一距离；

接收根据所述激光扫平仪发射的激光在旋转第一角度前后分别在所述接收单元上的位置所确定的第二距离；以及

基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。

依据本公开内容的方法能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪在接收单元处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法还包括：

基于从所述控制单元所接收到的控制命令将所述激光扫平仪旋转所述第一角度。

在依据本公开内容的一个实施例之中，借助于测距单元确定所述激光扫平仪与接收所述激光扫平仪发射的激光的接收单元之间的第一距离进一步包括：

借助于所述测距单元测量所述底座的第一位置与所述接收单元之间的第三距离，其中，所述激光扫平仪的激光发射位置和所述第一位置之间的连线在所述测距单元的激光发射方向上的投影具有第四距离；以及

由所述第三距离及所述第四距离计算得出所述第一距离。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法还包括：

在所述控制单元确定需要对所述激光扫平仪进行校准的情况下，所述控制单元基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定校准信号；以及

将所述校准信号由所述控制单元发送至所述激光扫平仪。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法还包括：

将由所述激光扫平仪在旋转所述第一角度前后分别在所述接收单元上的位置所确定的第二距离从所述接收单元传输至所述控制单元。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法还包括：

显示基于所述第一距离和所述第二距离以及所述激光扫平仪的最大允许误差所确定的最大高度差值。

依据本公开内容的装置以及方法能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪在接收单元处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。

附图说明

参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置的示意图；

图2示出了依据本公开内容的另一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置的示意图；

图3示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置所包括的底座的结构示意图；

图4示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置的示意图；以及

图5示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的方法的流程图。

本公开内容的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本公开内容一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本公开内容的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本公开内容的所有实施例。可以理解，在不偏离本公开内容的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本公开内容的范围由所附的权利要求所限定。

现有技术中存在的如下技术问题，即现有技术中的用于校准激光扫平仪的装置的结构固定，其中激光扫平仪和激光接收器之间的距离必须是固定的，其对于校准的场地要求较高，无法保障检验精度，影响校准效果。

针对以上技术问题，本公开内容的发明人在提高精度的同时也考虑到如何提高检测和校准过程的效率。本公开内容的发明人创新地想到例如在激光扫平仪这一侧添加一个激光测距单元，从而一方面克服了传统的固定距离过小所带来的精度方面不利影响，同时也借助于激光测距单元的帮助进一步提高了测量精度。

具体而言，本公开内容提出了一种用于校准激光扫平仪的装置。如图1所示。所示出的装置包括以下部分：

旋转单元，所述旋转单元被构造用于旋转所述激光扫平仪1；

测距单元6，所述测距单元6被构造用于确定所述激光扫平仪1与接收所述激光扫平仪1发射的激光的接收单元4之间的第一距离；以及

控制单元(图1中未示出)，所述控制单元被构造为接收所述第一距离、所述激光扫平仪1发射的激光在旋转第一角度前后分别在所述接收单元4上的位置所确定的第二距离，并且基于所述第一距离3、所述第二距离以及所述第一角度确定是否需要对所述激光扫平仪1进行校准。

可选地，依据本公开内容的用于校准激光扫平仪的装置还能够包括底座2，所述底座2被构造用于支撑待安装在其上的激光扫平仪1；上述的旋转单元设置在所述底座2上并基于从控制单元所接收到的控制命令将所述激光扫平仪1旋转。

更为具体而言，首先需要将激光扫平仪1安装在激光扫平仪1所在的底座2上，并将这个整体一起放置在接收单元4之外的任意位置。然后将设置激光扫平仪1的X轴正向朝向激光接收单元4，接着开机。接下来，诸如用于激光测距的测距单元6进行测量，获得结果D1，在附图中以标号8进行标记，即激光测距单元6的激光发射口和对侧的接收单元4之间的距离，本领域的技术人员应当了解，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述测距单元6被构造用于测量所述底座2的第一位置(例如图1所示出的右侧边缘位置)与所述激光接收单元4之间的第三距离8(D1)，其中，所述激光扫平仪1的激光发射位置和所述第一位置(例如图1所示出的右侧边缘位置)之间的连线在所述测距单元6的激光发射方向上的投影具有第四距离7(d)，所述第一距离3由所述第三距离8及所述第四距离7计算得出，在图1所示出的实施例之中，所述第一距离3(D)由所述第三距离8及所述第四距离7之和计算得出。本领域的技术人员应当了解，此处的利用测距装置6进行两段式测量也仅仅是一个示例性的，也能够例如将激光测距单元6的激光发射位置设置成激光扫平仪1的中心位置，从而只需要通过激光测距单元6便能够直接测量出激光扫平仪1和激光接收单元4之间的距离。在此，该接收单元4例如是墙面。也就是说，在图1所示出的实施例之中，激光扫平仪1到激光接收单元4之间的距离通过计算可得：D＝D1+d。接下来，激光扫平仪1的精度指标可以由角度转换为高度需求，tan(A)＝H/D，即H＝tan(A)*D，其中，角度A在图1之中以标记10进行标记，其表示激光水平仪1所发射出的激光与水平面5之间的夹角，此时高度差以标记11进行标记。例如，最大允许的倾角是0.2度，那么其在例如旋转180度后在接收单元4表面所允许的最大高度差为D*tan(0.2度)，其中，D为激光扫平仪1和激光接收单元4之间的距离。依据本公开内容的装置能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪1在接收单元4处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。底座2的旋转单元被构造用于基于从所述控制单元所接收到的控制命令将所述激光扫平仪1旋转所述第一角度。以这样的方式能够控制与底座2物理连接的激光扫平仪1的旋转角度，从而能够和控制单元联动并用于确定是否需要对所述激光扫平仪1进行校准，以及在需要对所述激光扫平仪1进行校准的情况下，确定校准参数。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述第一角度为180度、90度或者270度之中的一个角度值。本领域的技术人员应当了解，此处的这三个角度是示例性的而非限制性的，也能够例如是60度、120度等其他的角度，只要能够通过该第一角度来确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准即可。

此外，图2示出了依据本公开内容的另一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置的示意图，从图中可以看出，与图1的区别在于图2的装置具有额外的显示单元12，所述显示单元12被构造用于显示基于所述第一距离和所述第二距离以及所述激光扫平仪1的最大允许误差所确定的最大高度差值H。具体而言，在图2所示出的实施例之中，激光扫平仪1到激光接收单元4之间的距离通过计算可得：D＝D1+d，其中，D1在附图2中以标号8进行标记。接下来，激光扫平仪1的精度指标可以由角度转换为高度需求，tan(A)＝H/D，即H＝tan(A)*D，其中，角度A在图1之中以标记10进行标记，其表示激光水平仪1所发射出的激光与水平面5之间的夹角，此时高度差以标记11进行标记。例如，最大允许的倾角是0.5度，那么其在例如旋转180度后在激光接收单元4表面所允许的最大高度差为H等于D*tan(0.5度)，其中，D为激光扫平仪1和激光接收单元4之间的距离。即将上面求得的H能够在显示单元12上进行显示。

此外，图3示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置所包括的底座2的结构示意图。从图3之中可以看出，在所述控制单元13确定需要对所述激光扫平仪(图3中未示出)进行校准的情况下，所述控制单元13基于所述第一距离D、所述第二距离H以及所述第一角度确定校准信号，并且将所述校准信号发送至所述激光扫平仪1。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述底座2和所述激光扫平仪1之间具有有线连接或者无线连接，所述有线连接或者所述无线连接被构造用于将所述校准信号从所述控制单元13传输至所述激光扫平仪1。更为优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述无线连接包括红外连接、蓝牙连接或者WiFi连接中的至少一种连接方式。可选地，接收单元4可以是激光接收器、靶板、电子靶、标尺、用户界面、墙面中的任意一种。当选用靶板、标尺、墙面时，需要手动或配合其他装置来实现激光位置的记录。在本公开内容中，优选为激光接收器，从而可以实现激光接收器和控制单元13之间的通信连接，例如无线连接，所述无线连接被构造用于将由所述激光扫平仪1在旋转所述第一角度前后分别在所述激光接收器上的位置所确定的第二距离从所述激光接收器传输至所述控制单元13，以用于确定是否需要校准。需要说明的是，本实施例的控制单元13设置在底座2内，可以理解的，控制单元13也可以设置在激光扫平仪1端，或者设置在激光接收器端，或者为单独的设备，例如是智能手机来实现；同样的，激光测距单元6可以设置在底座2，也可以设置在激光扫平仪1上。激光扫平仪1与激光接收器、底座2之间可以相互通信。

此外，图1所示出的实施例中提到的激光扫平仪1的控制，例如可以配合有无线通信功能的与激光扫平仪1配合的激光接收器来实现。

图4示出了依据本公开内容的一个实施例的用于校准激光扫平仪的装置的示意图，采用了激光接收器15作为接收单元。所述装置在激光扫平仪1的精度检验和校准过程中，直接给出判定结果，具体步骤如下：

首先，激光扫平仪1安装在激光扫平仪1的底座2上，并将这个整体一起放置在激光接收器15之外的任意位置。接下来，设置激光扫平仪1的X轴正向朝向激光接收器15，接着开机。然后，利用激光测距单元6进行测量，获得结果D1，即激光测距单元6至激光接收器15之间的距离。接着，激光扫平仪1到激光接收器15之间的距离D通过计算可得，D＝D1+d，其中，D1在附图4中以标号8进行标记，其中，d为所述激光扫平仪1的激光发射位置和所述第一位置(例如图4所示出的右侧边缘位置)之间的连线在所述测距单元6的激光发射方向上的投影具有第四距离7(d)。

然后，激光扫平仪1的精度指标可以由角度转换为高度需求，tan(A)＝H/D，即H＝tan(A)*D，其中，角度A在图1之中以标记10进行标记，其表示激光水平仪1所发射出的激光与水平面5之间的夹角，此时高度差以标记11进行标记。例如，最大允许的倾角是0.3度，那么其在例如旋转180度后在激光接收器15表面所允许的最大高度差为H等于D*tan(0.3度)，其中，D为激光扫平仪1和激光接收器15之间的距离。即将上面求得的H能够在显示单元12上进行显示。再接下来，等待激光扫平仪1的激光接收器15读数稳定之后，记录当前激光扫平仪1的激光位置与激光接收器15零点之间的偏移量DX+。接下来，例如将激光扫平仪1旋转180度，使得X轴负向朝向激光接收器15，等待激光扫平仪1的激光接收器15读数稳定之后，记录当前激光扫平仪1的激光位置与激光接收器15零点之间的偏移量DX-。再接下来，计算X轴精度偏差DX＝((DX+)–(DX-))/2。

最后，比较DX与上述步骤中计算得到的H从而判断X轴精度是否合格。

依据上述方法步骤重复便能校准另一个周向，即例如将激光扫平仪1旋转90度，重复上述步骤描述的方法，获得DY，并判断Y轴精度是否合格。如果需要校准操作，则通过激光扫平仪1支持的校准方式，对扫平仪进行校准，直到按照上述步骤检验的X轴和Y轴精度为合格。

除了上述的装置结构之外，本公开内容的第二方面提出了一种用于校准激光扫平仪的方法500。如图5所示，用于校准激光扫平仪的方法500包括：

首先，在方法步骤510之中，借助于测距单元确定所述激光扫平仪与接收所述激光扫平仪发射的激光的接收单元之间的第一距离；

接下来，在方法步骤520之中，接收根据所述激光扫平仪发射的激光在旋转第一角度前后分别在所述接收单元上的位置所确定的第二距离；以及

最后，在方法步骤530之中，基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。

依据本公开内容的方法能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪在接收单元处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法500还包括：

基于从所述控制单元所接收到的控制命令将所述激光扫平仪旋转所述第一角度。

在依据本公开内容的一个实施例之中，借助于测距单元确定所述激光扫平仪与接收所述激光扫平仪发射的激光的接收单元之间的第一距离的方法步骤510进一步包括：

借助于所述测距单元测量所述底座的第一位置与所述接收单元之间的第三距离，其中，所述激光扫平仪的激光发射位置和所述第一位置之间的连线在所述测距单元的激光发射方向上的投影具有第四距离；以及

由所述第三距离及所述第四距离计算得出所述第一距离。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法500还包括：

在所述控制单元确定需要对所述激光扫平仪进行校准的情况下，所述控制单元基于所述第一距离、所述第二距离以及所述第一角度确定校准信号；以及

将所述校准信号由所述控制单元发送至所述激光扫平仪。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法500还包括：

将由所述激光扫平仪在旋转所述第一角度前后分别在所述接收单元上的位置所确定的第二距离从所述接收单元传输至所述控制单元。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述方法500还包括：

显示基于所述第一距离和所述第二距离以及所述激光扫平仪的最大允许误差所确定的最大高度差值。

依据本公开内容的装置以及方法能够借助于自身所集成的测距单元实现对于所述激光扫平仪在接收单元处于任意非固定位置处的校准，能够在确保校准精准度的同时确保校准操作的高效。

概括地讲，本公开内容可以实现用户在任意距离进行激光扫平仪的水平轴精度检验及校准，降低安装要求，提高精度检验和校准的效率。在传统激光扫平仪水平轴精度检验及校准系统中，将激光扫平仪安装在一个集成激光测距功能的底座上。将激光扫平仪及上述底座，放置在激光接收器(包括标靶和墙面)之外的任意位置。开始检验或者校准时，上述底座首先对激光扫平仪与激光接收器之间的距离进行测定并计算出精度要求。上述计算所得的精度要求可以通过LCD进行显示，并作为后续检验及校准的精度指标参照。上述计算所得的精度要求，也可以配合数字接收器，直接获得精度检验结果，或者直接计算出精度补偿值以满足精度校准需求。

尽管已经描述了本公开内容的不同示例性的实施例，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够进行不同的改变和修改，其能够在并未背离本公开内容的精神和范畴的情况下实现本公开内容的优点中的一个或一些优点。对于那些在本领域技术中相当熟练的技术人员来说，执行相同功能的其他部件可以适当地被替换。应当了解，在此参考特定的附图解释的特征可以与其他附图的特征组合，即使是在那些没有明确提及此的情况中。此外，可以或者在所有使用恰当的处理器指令的软件实现方式中或者在利用硬件逻辑和软件逻辑组合来获得同样结果的混合实现方式中实现本公开内容的方法。这样的对根据本公开内容的方案的修改旨在被所附权利要求所覆盖。