用于校准激光扫平仪的系统

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系统。

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水平轴精度检验及校准系统，都是要求人工对激光扫平仪进行水平面四个轴向的旋转，并对激光扫平仪的精度偏差进行校准。

US10684129B2专利中提及了一种激光扫平仪的水平面精度校准方式，专利中描述了系统内各部件的操作及计算过程，但并未从自动化的角度对激光扫平仪水平轴精度检验及校准技术进行提升，而整个操作及计算过程耗时且容易出错，同时对人员的专业程度有较高要求。而且这样的校准基本上都是手动进行的，其校准效率较低而且存在着手动校准所不可避免引入的误差。

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、用于校准激光扫平仪的装置和/或探测装置之间建立通信连接，从而能够实现激光扫平仪校准的全程自动化。由于用自动化取代了传统的人工操作，所以在增加了校准精度的同时也增加了校准操作的效率。

具体而言，本公开内容提出了一种用于校准激光扫平仪的系统，所述系统包括：

旋转装置，所述旋转装置被构造用于旋转所述激光扫平仪；

通信模块，所述通信模块被构造用于分别建立所述旋转装置与探测所述激光扫平仪的激光的探测装置以及所述激光扫平仪之间的通信连接；以及

控制装置，所述控制装置与所述通信模块通信连接并且被构造为基于探测装置探测到的所述激光扫平仪在旋转第一角度前后分别在所述探测装置上的位置变化信息确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。

由于借助于所述通信模块在所述装置与探测所述激光扫平仪的激光的探测装置以及所述激光扫平仪之间的通信连接，从而能够自动地控制激光扫平仪转动第一角度，确定转动第一角度前后在探测装置上的激光高度，进而确定探测装置上的高度差，最终全程自动化地实现激光扫平仪的校准。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述探测装置探测到的位置变化信息为高度变化信息或角度变化信息。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述控制装置基于激光扫平仪和探测装置之间的第一距离以及经由所述通信模块接收到的所述激光扫平仪在旋转第一角度前后分别在所述探测装置上的位置所确定的第二距离确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述通信模块被构造用于将与所述激光扫平仪在旋转所述第一角度前后分别在所述探测装置上的位置相关联的信号或者表示所述第二距离的信号从所述探测装置传输至所述控制装置。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：

底座，所述底座被构造用于支撑待安放在其上的激光扫平仪，所述旋转装置设置在所述底座上并基于从所述控制装置所探测到的控制命令将所述激光扫平仪旋转所述第一角度。以这样的方式能够通过控制装置来控制所述激光扫平仪旋转所述第一角度，而不用通过手动控制激光扫平仪的转动角度，其精度得到进一步提高。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述控制装置设置在所述底座内。且所述底座上设置有感应模块，用于检测所述底座上是否安放有所述激光扫平仪，所述感应模块与所述控制模块电性连接。

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。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：

探测装置，所述探测装置被构造用于确定所述激光扫平仪所发射的激光在所述探测装置上的位置。

在依据本公开内容的一个实施例之中，在所述控制装置确定需要对所述激光扫平仪进行校准的情况下，所述控制装置基于所述位置变化信息确定校准信号，并且将所述校准信号经由所述通信模块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，所述通信模块包括：

设置在所述底座中的第一通信模块；

设置在所述激光扫平仪中的第二通信模块；以及

设置在所述探测装置中的第三通信模块。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述第一通信模块与所述第二通信模块之间为有线连接或无线连接，所述第二通信模块与所述第三通信模块之间为无线连接。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。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：

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。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：

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探测所述激光扫平仪发射的激光的探测装置之间的第一距离。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：

测距单元，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探测装置之间的第三距离，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。

本公开内容的发明人创新地想到例如在激光扫平仪、用于校准激光扫平仪的装置和/或探测装置之间建立通信连接，从而能够实现激光扫平仪校准的全程自动化。由于用自动化取代了传统的人工操作，所以在增加了校准精度的同时也增加了校准操作的效率。

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；以及

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底座的示意图。

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需要人工确定探测装置上的位置，或者手动调整激光扫平仪所转动的角度，这将使得所测得的精度不够准确。

激光扫平仪对水平轴精度检验及校准时，操作和计算步骤繁琐，对人员的专业能力较高。而精度校准操作错误或者不规范则容易导致激光扫平仪完全失去精度，如果继续使用可能在工程上造成大额的破坏。

本公开内容的发明人结合诸如蓝牙的无线通信技术，实现激光扫平仪水平轴各部件之间的通信、计算及自动控制，减少操作步骤、避免计算，能够解决用户校准的可靠性问题。

参考图1及图2，概括地说，本公开内容提出了一种用于校准激光扫平仪的系统，所述系统包括：旋转装置6，所述旋转装置6被构造用于旋转所述激光扫平仪1；通信模块，所述通信模块被构造用于分别建立所述旋转装置6与探测所述激光扫平仪1的激光的探测装置3以及所述激光扫平仪1之间的通信连接；以及控制装置5，所述控制装置5与所述通信模块通信连接并且被构造为基于探测装置3探测到的所述激光扫平仪1在旋转第一角度前后分别在所述探测装置3上的位置变化信息确定是否需要对所述激光扫平仪进行校准。在此，所述探测装置3探测到的位置变化信息为高度变化信息或角度变化信息，例如，该探测装置3能够是激光探测器，此时，控制装置5基于激光扫平仪1和探测装置3之间的第一距离4以及经由所述通信模块探测到的所述激光扫平仪1在旋转第一角度前后分别在所述探测装置3上的位置(高度信息)所确定的第二距离确定是否需要对所述激光扫平仪1进行校准。可选地或者替代地，该探测装置3例如也能够是其他结构，例如该探测装置3能够是平行光管，此时在激光水平仪1和探测装置3的位置相对彼此固定的情况下，通过平行光管来直接检测所述激光扫平仪1在旋转第一角度前后分别在所述探测装置3上的位置所确定的角度变化信息，此时，能够将该角度变化信息直接通过蓝牙模块通信地传输至控制装置5，控制装置5便能够判断是否需要对激光扫平仪进行校准了。

由于借助于所述通信模块在所述装置与探测所述激光扫平仪1的激光的探测装置3以及所述激光扫平仪1之间的通信连接，从而能够自动地控制激光扫平仪1转动第一角度，确定转动第一角度前后在探测装置3上的激光高度，进而确定探测装置3上的高度差，最终全程自动化地实现激光扫平仪1的校准。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：底座2，所述底座2被构造用于支撑待安放在其上的激光扫平仪1，所述旋转装置6设置在所述底座2上并基于从所述控制装置5所探测到的控制命令将所述激光扫平仪1旋转所述第一角度。以这样的方式能够通过控制装置来控制所述激光扫平仪1旋转所述第一角度，而不用通过手动控制激光扫平仪1的转动角度，其精度得到进一步提高。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。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述装置还包括：探测装置3，所述探测装置3被构造用于确定所述激光扫平仪1所发射的激光在所述探测装置3上的位置。在依据本公开内容的实施例中，所述控制装置5设置在所述底座2内。且所述底座2上设置有感应模块(图中未示出)，用于检测所述底座2上是否安放有所述激光扫平仪1，所述感应模块与所述控制模块5电性连接。所述感应模块可以是压力传感器、红外传感器等。通过设置感应模块，可以实现激光扫平仪1的全自动校准过程，全程无需人工介入。当底座2感应到激光扫平仪1已安放在上面时，即可以唤醒底座2开始工作，并通过通信模块发送信息给探测装置3及激光扫平仪1，建立通信连接。之后进行一系列的校准步骤。

在依据本公开内容的一个实施例之中，在所述控制装置5确定需要对所述激光扫平仪1进行校准的情况下，所述控制装置5基于所述位置变化信息确定校准信号，并且将所述校准信号经由所述通信模块发送至所述激光扫平仪1。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述通信模块包括：设置在所述底座中的第一通信模块；设置在所述激光扫平仪中的第二通信模块；以及设置在所述探测装置中的第三通信模块。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述第一通信模块与所述第二通信模块之间为有线连接或无线连接，所述第二通信模块与所述第三通信模块之间为无线连接。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。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述通信模块被构造用于将与所述激光扫平仪1在旋转所述第一角度前后分别在所述探测装置3上的位置相关联的信号或者表示所述第二距离的信号从所述探测装置3传输至所述控制装置5。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：显示单元(图中未示出)，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1的最大允许误差所确定的最大高度差值。

在依据本公开内容的一个实施例之中，所述系统还包括：测距单元(图中未示出)，所述测距单元被构造用于确定所述激光扫平仪1与探测所述激光扫平仪1发射的激光的探测装置3之间的第一距离。

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2的第一位置与所述探测装置3之间的第三距离，其中，所述激光扫平仪1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。

具体地，继续参考图1及图2，作为本公开内容的激光扫平仪水平轴精度检验及校准系统的一个实施例，将激光扫平仪1安放在一个集成蓝牙功能的底座2上，底座2支持受电机驱动进行360度旋转。同时激光扫平仪1的探测装置3集成读取当前激光位置的功能，同时集成蓝牙功能，即探测装置3能够将所读取的激光位置通过诸如蓝牙功能的无线传输技术发送给与之相匹配的激光扫平仪1或者驱动激光扫平仪1的底座2。激光扫平仪1检验和校准水平面的4个轴向时，底座2通过蓝牙技术从探测装置3获取4个轴向的激光位置，并计算4个轴向的精度偏差。底座2可以通过有线接口对激光扫平仪1的精度偏差进行重新配置，达到校准的目的。而激光扫平仪1也可以内置蓝牙，底座2通过蓝牙接口，对激光扫平仪1进行上述步骤所述的重新配置，达到校准的目的。在激光扫平仪1内置蓝牙的情况下，上述校准偏差的计算及配置操作也可以在激光扫平仪1或者激光扫平仪1的探测装置中3进行。

更具体的，从图1之中可以看出，依据本公开内容所公开的用于校准激光扫平仪的装置包括底座2，在底座2上可以放置有激光扫平仪1，在与激光扫平仪1相配合的距离激光扫平仪1为间距4处放置有探测装置3，在图1所示出的示例之中，激光扫平仪1和探测装置3上具有无线通信模块，当激光扫平仪1处于第一角度位置时，探测装置3上所探测到的激光位于第一高度h1处，而当激光扫平仪1旋转第一角度至第二角度位置处时，探测装置3上所探测到的激光位于第一高度h2处，探测装置3能够分别读取两个高度的值h1和h2，并通过例如蓝牙的无线通信模块将h1和h2传输至激光扫平仪1，此时激光扫平仪1能够基于高度差h1-h2、所旋转的第一角度、激光扫平仪1和探测装置3之间的距离4以及激光扫平仪1所允许的最大误差计算是否需要对激光扫平仪1进行校准操作。

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底座的示意图。从图2之中可以看出，底座2能够例如包括第一通信模块7、控制装置5以及驱动放置在其上的激光扫平仪1进行旋转的旋转装置6。在此，控制装置5被示出为用于校准激光扫平仪1的装置的一部分，本领域的技术人员应当了解，该控制装置也能够例如集成在探测装置3之中或者集成在激光扫平仪1之中，或者利用某个独立的智能设备，例如手机来实现。

在具体的校准操作之中，首先将激光扫平仪1安放在激光扫平仪1的底座2上，然后将包括激光扫平仪1和底座2的整体放置在激光扫平仪1的探测装置3外间距为4处，实际的激光扫平仪1激光发射位置到探测装置3的距离D(即间距4)的位置上，接下来，将激光扫平仪1的X轴正向方向对准激光扫平仪1的探测装置3，开启激光扫平仪1、激光扫平仪1的底座2和激光扫平仪1的探测装置3，并使激光扫平仪1和激光扫平仪1的探测装置3进入校准模式。

接下来，激光扫平仪1的底座2例如作为蓝牙中心设备，激光扫平仪1和激光扫平仪1的探测装置3作为蓝牙外设。激光扫平仪1的底座2搜索并与激光扫平仪1和激光扫平仪1的探测装置3建立蓝牙连接。激光扫平仪1的探测装置3等待激光读数稳定之后，记录当前扫平仪激光位置与探测装置3零点之间的偏移量DX+。并通过蓝牙接口向激光扫平仪1的底座2发送进行下一步校准触发命令。

再接下来，激光扫平仪1的底座2收到进行下一步校准触发命令后，激光扫平仪1的底座2的控制装置5驱动底座2的旋转装置6使激光扫平仪1例如旋转180度的第一角度，此时X轴负向朝向激光扫平仪1的探测装置3。此时，激光扫平仪1的探测装置3也将等待激光读数稳定之后，记录当前激光扫平仪1的激光位置与探测装置3零点之间的偏移量DX-。然后，激光扫平仪1的探测装置3计算X轴精度偏差DX＝((DX+)–(DX-))/2。

再接下来，激光扫平仪1的探测装置3将上述计算结果DX与精度门限进行比较，如果DX小于等于精度门限，则说明X轴精度合格，激光扫平仪1的探测装置3通过蓝牙接口向激光扫平仪1的底座2发送进行下一步校准触发命令。如果DX大于精度门限，说明X轴精度不合格。此时，激光扫平仪1的探测装置3通过激光扫平仪1的底座2将DX转发给激光扫平仪1，激光扫平仪1针对DX对精度进行修正。激光扫平仪1的探测装置向激光扫平仪1的底座2发送重新校准当前轴向命令。

激光扫平仪1的底座2收到重新校准当前轴向命令后，将激光扫平仪1的X轴正向方向对准激光扫平仪1的探测装置3，并重复上述步骤，直到X轴精度小于等于精度门限。

再然后，激光扫平仪1的底座2收到重新校准当前轴向命令后，将激光扫平仪1例如旋转90度，将Y轴正向方向对准激光扫平仪1的探测装置3，并重复上述步骤，直到Y轴精度小于等于精度门限。

最后，可选地，能够将激光扫平仪1的探测装置3对校准结果进行显示，表示精度检验和校准完成。

上述激光扫平仪1的底座2能够作为蓝牙中心设备，激光扫平仪1和激光扫平仪1的探测装置3能够作为蓝牙外设，三者建立蓝牙通信。同样，激光扫平仪1或者激光扫平仪1的探测装置3都可以作为蓝牙中心设备，而剩余两者作为外设，三者建立蓝牙通信。

可选地，由于激光扫平仪1和激光扫平仪1的底座2的距离比较近，二者也可以通过有线的方式进行连接。

本公开内容的发明人创新地想到例如在激光扫平仪、用于校准激光扫平仪的装置和/或探测装置之间建立通信连接，从而能够实现激光扫平仪校准的全程自动化。由于用自动化取代了传统的人工操作，所以在增加了校准精度的同时也增加了校准操作的效率。

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。