專利名稱：測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)(surveying system )，本發(fā)明特別涉及一 種用于跟蹤目標(biāo)的測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為用于測量距離、水平角和垂直角的測量裝置，已知過去有一種 具有跟蹤功能的測量裝置。在這種類型的測量裝置中，通過在該測量裝 置上配備的準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(collimating telescope )對(duì)諸如角隅棱鏡(corner cube)之類的物體反射器(目標(biāo))進(jìn)行準(zhǔn)直。跟蹤光(tracking light)從 準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡投射，并且當(dāng)移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，來自目標(biāo)的反射光被接收，從而 能夠自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。
通常，在配備有跟蹤功能的測量裝置中，在安裝測量裝置的側(cè)上不 指派操作員，測量操作員在所述目標(biāo)的一側(cè)上執(zhí)行操作。例如，測量操 作員握持安裝在桿(pole)等上的目標(biāo)，由遠(yuǎn)處的控制者來執(zhí)行操作。 再者，測量操作員針對(duì)每個(gè)測量點(diǎn)移動(dòng)該目標(biāo)，而在測量裝置中，通過 探測來自目標(biāo)的反射光來跟蹤目標(biāo)。
或者，目標(biāo)可安裝在桿上，該桿豎立在諸如推土機(jī)之類的施工機(jī)械 上需要的位置處。操作員操作諸如推土機(jī)之類的該施工機(jī)械，由施工機(jī) 械根據(jù)測量裝置所形成的基準(zhǔn)面(reference plane)或者根據(jù)測量結(jié)果來 執(zhí)行諸如地面找平(ground leveling)之類的操作。該測量裝置與施工機(jī) 械的移動(dòng)相結(jié)合來跟蹤目標(biāo)。
然而，當(dāng)目標(biāo)的移動(dòng)速度超過測量裝置的跟隨速度以及當(dāng)目標(biāo)移出 準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的視野時(shí)，或者當(dāng)測量裝置和目標(biāo)之間暫時(shí)出現(xiàn)諸如樹木、 車輛、人等障礙物而使得準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光路被該障礙物遮斷時(shí)，該測量 裝置不能夠收到目標(biāo)的反射光，跟蹤可能會(huì)中斷。
出現(xiàn)這種情況的原因在于，在通常使用的準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡中，視場角 (fieldangle)(視角)就象約為1。那么小，這是由于為了跟蹤的目的 而探測反射光的范圍太窄的原因所致。當(dāng)對(duì)目標(biāo)的跟蹤中斷時(shí)，測量裝置開始搜索該目標(biāo)的操作。在搜索 操作中，在投射跟蹤光，執(zhí)行掃描，探測目標(biāo)時(shí)，沿從上到下和從左到 右方向在預(yù)定范圍之內(nèi)旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡。
如上所述，準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的視場角小。為了重新探測目標(biāo)，具有更精 細(xì)的掃描間距和增加掃描操作的次數(shù)是必要的。
為此，當(dāng)跟蹤中斷時(shí)，為了再次發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并開始跟蹤操作，需要花 費(fèi)大量的時(shí)間。此外，在光路被障礙物頻繁遮斷的工作條件下，存在的 問題在于測量操作的工作效率被極大降低了 。
日本JP-A-07-198383、 JP-A-2000-346645和JP-A-2004-170354 4皮露
了該具有跟蹤功能的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于跟蹤目標(biāo)的測量系統(tǒng)，通過該測量系 統(tǒng)，當(dāng)測量裝置未見到目標(biāo)而跟蹤操作中斷時(shí)，使測量裝置快速返回到 能夠進(jìn)行跟蹤的狀態(tài)是可能的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括 具有用于跟蹤目標(biāo)的功能的測量裝置和用于在目標(biāo)側(cè)遠(yuǎn)程控制該測量 裝置的遠(yuǎn)程控制裝置，所述測量裝置包括測量單元、圖像拍攝單元、第 一無線電單元和第一控制算術(shù)單元，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括第二無線電 單元、第二控制算術(shù)單元、第二顯示單元和第二操作輸入單元；當(dāng)探測 結(jié)果在跟蹤范圍內(nèi)時(shí)，第一控制算術(shù)單元根據(jù)來自目標(biāo)的反射光的探測 結(jié)果經(jīng)由第 一無線電單元將測量單元的測量數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程控制裝置， 而當(dāng)探測結(jié)果在跟蹤范圍之外時(shí)，第 一控制算術(shù)單元經(jīng)由第 一無線電單 元傳送由圖像拍攝單元采集的圖像數(shù)據(jù)；所述第二控制算術(shù)單元經(jīng)由第 二無線電單元接收測量數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，并在第二顯示單元上顯示所述 測量數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)。
再者，本發(fā)明提供了如上述的測量系統(tǒng)，其中，在當(dāng)顯示第二顯示 單元的圖像時(shí)的情況下，根據(jù)該圖像的顯示狀況，第二操作輸入單元經(jīng) 由第二無線電單元將在準(zhǔn)直方向的修正數(shù)據(jù)傳送到所述測量裝置，第一 控制算術(shù)單元經(jīng)由第 一 無線電單元接收經(jīng)校正的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行該校正
以使準(zhǔn)直方向在跟蹤范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明提供了上述測量系統(tǒng)，其 中，所述第二顯示單元具有觸摸板，該觸摸板具有作為操作單元來操作的功能，通過標(biāo)明顯示在第二顯示單元上的目標(biāo)的位置，能夠獲取用以 將準(zhǔn)直方向指向所述光的準(zhǔn)直方向的修正數(shù)據(jù)。再者，本發(fā)明提供了上 述測量系統(tǒng)，其中，當(dāng)在第二顯示單元上沒有顯示所述目標(biāo)時(shí)，從第二 操作單元輸入的用于放大率改變的命令被傳送給測量裝置，以使得能夠 改變圖像拍攝單元所獲取的圖像數(shù)據(jù)的放大率。此外，本發(fā)明提供了上 述測量系統(tǒng)，其中，測量單元能夠以棱鏡測量模式和非棱鏡測量模式測 量距離，在非棱鏡測量模式下圖像拍攝單元所采集的圖像顯示在第二顯 示單元上，并且通過在所述圖像中標(biāo)明所需要的位置能夠測量出至標(biāo)明 的位置的距離。再者，本發(fā)明提供了上述測量系統(tǒng)，其中，第二操作輸 入單元通過標(biāo)明顯示在第二顯示單元上的目標(biāo)的位置能夠獲得用以將 準(zhǔn)直方向引向所述目標(biāo)的準(zhǔn)直方向的修正數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提供了 一種測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括具有用于跟蹤目標(biāo)的 功能的測量裝置和用于在目標(biāo)側(cè)遠(yuǎn)程控制該測量裝置的遠(yuǎn)程控制裝置， 所述測量裝置包括測量單元、圖像拍攝單元、第一無線電單元和第一控 制算術(shù)單元，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括第二無線電單元、第二控制算術(shù)單
元、第二顯示單元和第二操作輸入單元；當(dāng)探測結(jié)果在跟蹤范圍內(nèi)時(shí)， 所述第一控制算術(shù)單元根據(jù)來自目標(biāo)的反射光的探測結(jié)果經(jīng)由第一無 線電單元將測量單元的測量數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程控制裝置，而當(dāng)探測結(jié)果在 跟蹤范圍之外時(shí)，第一控制算術(shù)單元經(jīng)由第一無線電單元傳送由圖像拍 攝單元獲得的圖像數(shù)據(jù)，第二控制算術(shù)單元經(jīng)由笫二無線電單元接收測 量數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)顯示在第二顯示單元上。 結(jié)果是，操作員可以迅速發(fā)現(xiàn)測量裝置的跟蹤操作中斷，并根據(jù)圖像的 狀況能夠判斷關(guān)于跟蹤操作是在什么條件下被中斷的。于是能夠采取恰 當(dāng)動(dòng)作。
再者，本發(fā)明提供了上述測量系統(tǒng)，其中，在當(dāng)顯示第二顯示單元 的圖像時(shí)的情況下，根據(jù)該圖像的顯示狀況，第二操作輸入單元經(jīng)由第 二無線電單元將在準(zhǔn)直方向的修正數(shù)據(jù)傳送到測量裝置，所述第一控制 算術(shù)單元經(jīng)由第一無線電單元接收所校正的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行校正以使準(zhǔn)直 方向在跟蹤范圍內(nèi)。這使向測量裝置發(fā)出用以恰當(dāng)校正準(zhǔn)直方向的命令 使得測量裝置能夠迅速返回到能夠進(jìn)行跟蹤的狀態(tài)是可能的。
此外，本發(fā)明提供了如上所述的測量系統(tǒng)，其中第二顯示單元具有 觸摸板，該觸摸板具有可作為操作單元來操作的功能，并且通過標(biāo)明顯示在笫二顯示單元上的目標(biāo)的位置能夠獲取用于將準(zhǔn)直方向引向所述 光的準(zhǔn)直方向的校正數(shù)據(jù)。這使得向測量裝置發(fā)出用以恰當(dāng)校正準(zhǔn)直方 向的命令使得該測量裝置能夠迅速返回到能夠執(zhí)行跟蹤的狀態(tài)是可能的。
再者，本發(fā)明提供了上述測量系統(tǒng)，其中，當(dāng)?shù)诙@示單元上沒有 顯示所述目標(biāo)時(shí)，從第二操作單元輸入的放大率改變的命令被傳送給測 量裝置，使得能夠改變由圖像拍攝單元獲取的圖像數(shù)據(jù)的放大率。結(jié)果 是，當(dāng)目標(biāo)極其偏離跟蹤范圍時(shí)，容易地識(shí)別目標(biāo)的位置是可能的。
此外，本發(fā)明提供了上述測量系統(tǒng)，其中，測量單元能夠以棱鏡測 量模式和非棱鏡測量模式來測量距離，在非棱鏡測量模式下圖像拍攝單 元所采集的圖像顯示在第二顯示單元上，并且通過在所述圖像中標(biāo)明所 需位置而能夠測量至標(biāo)明的位置的距離。因此，甚至在非棱鏡測量下在 所需位置處執(zhí)行距離測量操作也是可能的。


圖1是要用在根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)中的測量裝置的示例透視圖2是示出要用在該測量系統(tǒng)上的遠(yuǎn)程控制裝置和目標(biāo)的透視圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施例的方框示意圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例的操作的流程圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例的操作的流程圖6 (A)是示出圖像與目標(biāo)準(zhǔn)直的狀態(tài)的顯示圖像的圖畫；圖6 (B)是示出目標(biāo)超出跟蹤范圍的狀態(tài)的顯示圖像的圖畫；
圖7是解釋本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖畫；以及
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，圖8 (A)示出了顯示對(duì)目標(biāo)進(jìn)行了 準(zhǔn)直的狀態(tài)所在處的顯示圖像，而圖8 (B)是示出目標(biāo)超出跟蹤范圍 的狀態(tài)的顯示圖像的圖畫。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明最佳實(shí)施方式。
根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)包括提供在目標(biāo)側(cè)上的遠(yuǎn)程控制裝置和測 量裝置。該測量裝置配備有跟蹤功能，測量裝置和遠(yuǎn)程控制裝置通過諸 如無線電通信裝置之類的通信裝置能夠彼此傳送和接收數(shù)據(jù)。首先，參照圖1,將描述要用在根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)中的測量裝 置的示例。
圖1所示的測量系統(tǒng)1是全站儀(total station )。脈沖激光光束投 射到測量點(diǎn)(目標(biāo))上。通過接收來自測量點(diǎn)的脈沖反射光，對(duì)于每個(gè) 脈沖距離可被測量。對(duì)距離測量的結(jié)果求平均。從而能夠非常精確地測 量出距離。
測量系統(tǒng)1主要包括安裝在三腳架(圖中未示)上的找平單元 (leveling unit) 2、安裝在找平單元2上的底座單元(base unit)3、圍繞垂 直軸旋轉(zhuǎn)安裝在底座單元3上的框架單元(frame unit) 4和圍繞水平軸 旋轉(zhuǎn)安裝在框架單元4上的望遠(yuǎn)鏡單元5。
框架單元4上配備有第一顯示單元6和第一操作輸入單元7。望遠(yuǎn) 鏡單元5具有用于準(zhǔn)直目標(biāo)的望遠(yuǎn)鏡8和用于通過望遠(yuǎn)鏡8的光學(xué)系統(tǒng) 在準(zhǔn)直方向獲取圖像的圖像拍攝(pickup)單元23 (后面描述)。提供 在圖像拍攝單元23上的光電探測元件(photodetection element )是像 素的裝配(assembly),例如CCD、 CMOS等，能夠識(shí)別接收光的每個(gè) 像素的位置，并根據(jù)該像素的位置能夠獲得視場角。圖像拍攝單元23 不僅可以設(shè)計(jì)成單個(gè)光電探測元件，而且，沿準(zhǔn)直方向獲取圖^f象的光電 探測元件和跟蹤用的另 一個(gè)光電探測元件可以分開設(shè)置。
圖2示出了要用在根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制裝置16和 目標(biāo)13。
圖2示出了目標(biāo)13安裝在桿14上端的情形。目標(biāo)13配備有多個(gè) 棱鏡15以使得來自測量裝置1的跟蹤光能夠沿所有圓周方向被接收并 被反射。
遠(yuǎn)程控制裝置16通過固定夾具17安裝在桿14上，當(dāng)測量操作員 在握持桿14時(shí)能夠單手操縱遠(yuǎn)程控制裝置16。
遠(yuǎn)程控制裝置16具有設(shè)計(jì)有觸摸板(touch panel)的第二顯示單元 18和配備有操作按鈕19等的第二操作輸入單元20等。測量裝置1和遠(yuǎn) 程控制裝置16通過諸如無線電通信裝置之類的通信裝置相互傳送和接 收數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，參照圖3，將描述該系統(tǒng)的近似布置。 首先將描述測量裝置1。
望遠(yuǎn)鏡單元5與具有測距光光學(xué)系統(tǒng)的距離測量單元21合并在一起，該測距單元21投射測距光22并接收來自目標(biāo)13的反射光22'。因 此，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)13的電光(electro-optical)(光波)距離測量。另 外，望遠(yuǎn)鏡單元5為圖像拍攝單元23提供光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)與測 距光光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)是共同的。
框架單元4配備有用于沿水平方向旋轉(zhuǎn)該框架單元4的水平傳動(dòng) (drive)單元24。它還配備有水平角測量單元25,該水平角測量單元 25可以探測相對(duì)于框架單元4上的底座單元3的水平旋轉(zhuǎn)角，而且還可 探測沿準(zhǔn)直方向的水平角。再者，框架單元4配備有用于圍繞水平軸旋 轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡單元5的垂直傳動(dòng)單元26，而且它還配備有垂直角測量單元 27，該垂直角測量單元27可以探測望遠(yuǎn)鏡單元5的垂直角，并可測量 沿準(zhǔn)直方向的垂直角。測距單元21、水平角測量單元25和垂直角測量 單元27 —起構(gòu)成測量單元。
框架單元4包括控制裝置28。該控制裝置28控制水平傳動(dòng)單元24 和垂直傳動(dòng)單元26的傳動(dòng)，并通過旋轉(zhuǎn)框架單元4和望遠(yuǎn)鏡單元5在 預(yù)定方向準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡單元5，在預(yù)定范圍上掃描光，并轉(zhuǎn)換望遠(yuǎn)鏡8的 光學(xué)放大率(optical magnification ),或者通過圖像拍攝單元23在準(zhǔn)直 方向上獲取圖像。另外，控制裝置28控制所獲取的圖像的電氣處理放 大率的轉(zhuǎn)換，獲得具有所需放大率的圖像。再者，控制裝置28控制測 距單元21。因此，測量出至目標(biāo)13的距離。
控制裝置28主要包括第一控制算術(shù)單元29、距離測量控制單元30、 圖像拍攝控制單元31、第一存儲(chǔ)單元32、第一無線電單元33、第一顯 示單元6以及第一操作輸入單元7等。
測量的結(jié)果從分別測量距離、水平角和垂直角的測距單元21、水平 角測量單元25和垂直角測量單元27被輸入到第一控制算術(shù)單元29。測 量的結(jié)果經(jīng)由第一控制算術(shù)單元29存儲(chǔ)到第一存儲(chǔ)單元32,并顯示在 第一顯示單元6上。
第一存儲(chǔ)單元32具有用于存儲(chǔ)不同類型程序的程序存儲(chǔ)區(qū)和用于 存儲(chǔ)諸如測量結(jié)果之類的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。在程序存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ)了各 種類型的程序。這些程序包括測量所必需的計(jì)算程序、用于執(zhí)行圖像 處理的圖像處理程序(后面描述)、用于從經(jīng)處理的圖像中選擇測量點(diǎn) 并在所選測量點(diǎn)(目標(biāo))上執(zhí)行距離測量的棱鏡測量程序、用于在點(diǎn)而 不是在所述目標(biāo)執(zhí)行測量的非棱鏡測量程序、用于在適合于已改變的模式的測量條件下實(shí)現(xiàn)測量才莫式的測量才莫式轉(zhuǎn):換程序(measurement mode changeover program )、用于跟蹤測量點(diǎn)的序歹'J ( sequence )程序、用于 當(dāng)測量開始或者當(dāng)目標(biāo)丟失時(shí)搜索目標(biāo)13的搜索程序、用于在第一顯 示單元6上顯示圖像的圖像顯示程序以及其它程序。
圖像拍攝控制單元31控制圖像拍攝單元23的圖像的獲取，并且處 理由此而獲取的圖像數(shù)據(jù)。再者，當(dāng)反射光22'進(jìn)入圖像拍攝單元23的 光電探測元件時(shí)，圖像拍攝控制單元31能夠根據(jù)來自光電探測元件的 光電探測信號(hào)計(jì)算目標(biāo)的位置。
圖像拍攝控制單元31能夠?qū)碜怨怆娞綔y元件的光電探測信號(hào)轉(zhuǎn) 換成視頻信號(hào)并將由此拍攝的圖像實(shí)時(shí)顯示在第一顯示單元6上。
第一無線電單元33被設(shè)計(jì)成用來將諸如距離測量數(shù)據(jù)、角測量數(shù) 據(jù)等測量數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)傳送到遠(yuǎn)程控制裝置16,它還被 設(shè)計(jì)成用以接收來自遠(yuǎn)程控制裝置16的操作命令。
接下來將描述遠(yuǎn)程控制裝置16。
遠(yuǎn)程控制裝置16主要包括第二控制算術(shù)單元35、第二存儲(chǔ)單元36、 第二無線電單元37、第二顯示單元18、第二操作輸入單元20等。
第二存儲(chǔ)單元36中存儲(chǔ)了下列程序用于執(zhí)行與測量裝置1的無 線電通信的通信程序、用于將來自第二操作輸入單元20的操作或來自 第二顯示單元(觸摸板)18的操作聚合為(converging)控制命令信號(hào) 并將該控制命令信號(hào)經(jīng)由第二無線電單元37傳送到測量裝置1的控制 命令程序、用于在第二顯示單元18上顯示來自測量裝置1的測量數(shù)據(jù) 或視頻信號(hào)的圖像顯示程序、用于計(jì)算第二顯示單元18上的位置的坐 標(biāo)位置計(jì)算程序以及其它程序。第二存儲(chǔ)單元36在其一部分上具有數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元，測量數(shù)據(jù)和與該測量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)單元中。如果需要的話，還可存儲(chǔ)測量進(jìn)度表、測量地形數(shù)據(jù)和測 量操作輔助數(shù)據(jù)-諸如測量點(diǎn)。當(dāng)操作員經(jīng)由第二操作輸入單元20調(diào) 用(call)時(shí)，足夠的操作輔助信息就會(huì)顯示在第二顯示單元18上。
現(xiàn)在參照圖4和圖5，將描述本發(fā)明的操作。
目標(biāo)13安裝在測量點(diǎn)處，測量裝置l接通電源。 (步驟1 )作為接通電源后的初始設(shè)置，選擇測量模式是棱鏡測量 模式還是非棱鏡測量模式。如果未設(shè)置測量模式，則進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置，例 如，自動(dòng)設(shè)置成棱鏡測量^t式(步驟02 )。下面將描述首先設(shè)置成棱鏡測量模式的情況。在初始狀態(tài)下，將圖像拍攝單元23所采集的場景(圖
像數(shù)據(jù))顯示在笫一顯示單元6上。視頻數(shù)據(jù)還被傳送到遠(yuǎn)程控制裝置 16,于是，相同的場景便顯示在第二顯示單元18上。在某些情況下， 并不顯示所述相同的場景，而可以顯示測量屏幕(諸如測量點(diǎn)信息)。 在這樣的情況下，所述相同場景能夠通過操作員的輸入操作予以顯示。
(步驟03 )通過望遠(yuǎn)鏡8與目標(biāo)13保持準(zhǔn)直，確信目標(biāo)13在望遠(yuǎn) 鏡8的視場中能夠被跟蹤的范圍之內(nèi)(例如在準(zhǔn)直點(diǎn)周圍預(yù)定半徑內(nèi))。 然后，開始測量和跟蹤。圖6示出了初始屏幕。在該屏幕上，能夠被跟 蹤的范圍用虛線圈41表示，或者該范圍由缺少目標(biāo)線42的中心部分的
才示T己來才示明。
(步驟04和步驟05 )基于來自圖像拍攝單元23的圖像信號(hào)，目標(biāo) 13被探測到，根據(jù)在目標(biāo)13的圖像上的位置來確定視場角。根據(jù)由此 獲得的視場角，判斷目標(biāo)13的方向是否在目標(biāo)能夠被跟蹤的范圍中。
(步驟06 )如果目標(biāo)在能夠被跟蹤的范圍之內(nèi)，則在第一顯示單元 6和第二顯示單元18之中的至少第二顯示單元18纟皮改變?yōu)槔忡R測量屏 幕，與所述測量有關(guān)的信息(測量數(shù)據(jù))顯示在第二顯示單元18上， 所述信息諸如測量位置、距離測量數(shù)據(jù)、角測量數(shù)據(jù)等。
(步驟07)校正準(zhǔn)直方向，開始測量和跟蹤。
(步驟08)跟蹤目標(biāo)，并連續(xù)執(zhí)行距離測量和角測量。第一無線電 單元33將測量結(jié)果實(shí)時(shí)傳送到第二無線電單元37,測量數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在 第二存儲(chǔ)單元36上并顯示在第二顯示單元18上。
(步驟09和步驟10 )當(dāng)從遠(yuǎn)程控制裝置16發(fā)出停止跟蹤的命令時(shí)， 確信是否需要將測量模式改變?yōu)榉抢忡R測量模式。如果不需要改變測量 才莫式，則終止測量操作。
(步驟11)根據(jù)在步驟04對(duì)目標(biāo)位置的探測，如果目標(biāo)13的方向 在目標(biāo)能夠被跟蹤的范圍之外，或者目標(biāo)的移動(dòng)速度超過測量裝置的追 趕速度，以及在步驟09連續(xù)跟蹤情況下障礙物遮斷了準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光 路從而自動(dòng)跟蹤中斷的情況下，顯示屏幕就凈皮轉(zhuǎn)換(change over)。
當(dāng)顯示屏幕被轉(zhuǎn)換時(shí)，由圖像拍攝單元23采集的場景被顯示在第 二顯示單元18上。在跟蹤中斷的情況下，目標(biāo)在偏離于圖6所示的虛 線圏41的位置處。
(步驟12)如果即使在顯示屏幕已經(jīng)轉(zhuǎn)換而目標(biāo)13還沒有出現(xiàn)的情況下，改變顯示圖像的放大率以使能夠顯示較寬范圍中的場景。為了 改變放大率，可以改變光學(xué)系統(tǒng)的放大率或者可以通過圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 處理來電氣改變放大率。或者，可以同時(shí)進(jìn)行光學(xué)放大率的改變和通過 數(shù)據(jù)處理的放大率的改變。
可以通過測量操作員在第二顯示單元18上使用觸摸筆來操作用于
放大率改變的按鈕43的操作或者將放大率改變的命令傳送到測量裝置 l來進(jìn)行放大率的改變?；蛘?，如果借助圖像拍攝控制單元31通過圖像 處理不能在圖像數(shù)據(jù)中探測到目標(biāo)13，那么可以設(shè)計(jì)成以使放大率能夠 一皮自動(dòng)改變。
(步驟13 )當(dāng)在第二顯示單元18內(nèi)已經(jīng)確認(rèn)了目標(biāo)13時(shí)，可用觸 摸筆觸碰圖像上的目標(biāo)13。第二顯示單元18上的^C觸碰的位置^^皮傳送 到第二控制算術(shù)單元35。在第二控制算術(shù)單元35,計(jì)算測距單元21的 準(zhǔn)直中心或準(zhǔn)直方向與虛線圈41的偏差，計(jì)算的結(jié)果作為準(zhǔn)直方向校 正數(shù)據(jù)經(jīng)由第二無線電單元37被發(fā)送到第一無線電單元33。
在第二顯示單元18沒纟支設(shè)計(jì)成觸摸板的情況下，在觀看來自第二 操作輸入單元20的圖像時(shí)可以進(jìn)行沿準(zhǔn)直方向的遠(yuǎn)程控制。第二操作 輸入單元20包括有按鈕、指點(diǎn)裝置(鼠標(biāo))等。
(步驟14 )第一控制算術(shù)單元29經(jīng)由第一無線電單元33接收準(zhǔn)直 方向的偏差?；谠撈?，驅(qū)動(dòng)水平傳動(dòng)單元24和垂直傳動(dòng)單元26， 并才交正望遠(yuǎn)4竟8的準(zhǔn)直方向。
(步驟15 )當(dāng)判斷通過準(zhǔn)直方向的校正目標(biāo)被定位于跟蹤范圍之內(nèi) 時(shí)，測量裝置則轉(zhuǎn)換為棱鏡測量屏幕(步驟06)，并繼續(xù)測量和跟蹤。 接下來將描述在執(zhí)行上述棱鏡測量時(shí)期期間，要執(zhí)行的非棱鏡測量 的情況。
(步驟10)當(dāng)通過觸摸板操作遠(yuǎn)程控制裝置16的第二顯示單元18 上的才莫式轉(zhuǎn)4奐4姿4丑44時(shí)，就會(huì)發(fā)出棱4覔測量中止(suspension )命令并 向測量裝置1發(fā)出測量模式改變命令。
(步驟25)將測量模式改變?yōu)榉抢忡R測量^t式。
(步驟26和步驟27)在第二顯示單元18上顯示場景。調(diào)整顯示圖 像的放大率，并顯示非棱鏡測量所必需范圍之內(nèi)的圖像。
(步驟28)通過觸摸筆在第二顯示單元18上標(biāo)明測量位置。第二 控制算術(shù)單元35計(jì)算在準(zhǔn)直方向上與所標(biāo)明的測量位置和準(zhǔn)直中心的
12偏差或與虛線圏41的偏差，將計(jì)算結(jié)果經(jīng)由第二無線電單元37傳送到 第一無線電單元33。根據(jù)由此傳送的偏差，第一控制算術(shù)單元29驅(qū)動(dòng) 水平傳動(dòng)單元24和垂直傳動(dòng)單元26，使望遠(yuǎn)鏡8指向所標(biāo)明的點(diǎn)，執(zhí) 行非棱鏡測量。測量放入結(jié)果從第一無線電單元33傳送到遠(yuǎn)程控制裝 置16并顯示在第二顯示單元18上。當(dāng)要存儲(chǔ)測量結(jié)果時(shí)，如果非棱鏡 測量的圖像與這些測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)并且這些數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)時(shí)，那么將更易 于隨后識(shí)別測量的結(jié)果。
在要從非棱鏡測量模式返回棱鏡測量模式的情況下，通過在測量后 改變模式而轉(zhuǎn)到步驟02的所述棱鏡測量。在要在非棱鏡測量坤莫式下終 止測量的情況下，通過發(fā)出不改變模式的命令而終止測量操作。
圖7和圖8均表示了把本發(fā)明應(yīng)用于諸如使用施工機(jī)械(例如圖中 所示的推土機(jī)46)的地面找平作業(yè)之類的土木工程的情況。
遠(yuǎn)程控制裝置16安裝在推土機(jī)46的駕駛室內(nèi)，操作員可以在識(shí)別 第二顯示單元18所顯示的信息時(shí)進(jìn)行操作，并且它^f皮如此設(shè)計(jì)以使控 制命令能夠從遠(yuǎn)程控制裝置16被傳送到測量裝置1。
支撐目標(biāo)13的桿14豎立在推土機(jī)鏟刀(推土鏟)47上。已知目標(biāo) 13和推土機(jī)伊刀47邊緣之間的距離。通過跟蹤和測量目標(biāo)13的位置， 能夠確定推土機(jī)鏟刀47邊緣的高度，即地面找平表面的高度。
存儲(chǔ)在測量裝置1的第一存儲(chǔ)單元32中或第二存儲(chǔ)單元36中。
施工工程數(shù)據(jù)充分地顯示在第二顯示單元18上，圖像拍攝單元23 所采集的場景以復(fù)制形式顯示在第二顯示單元18上。另外，通過以不 同顏色對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行分類能夠確定工程操作中間的狀況與操作完成 時(shí)的狀況之間的差異，這有助于操作員工作效率的提高。當(dāng)操作員選擇 了非棱鏡狀況并標(biāo)明圖像上周圍某預(yù)定點(diǎn)時(shí)，能夠容易地獲得在該預(yù)定 點(diǎn)處的測量結(jié)果，并且能夠容易地識(shí)別操作員位置和周圍情況。
圖8 ( A)示出了測量裝置1與目標(biāo)13準(zhǔn)直的狀態(tài)(能夠進(jìn)行跟蹤 的狀態(tài))，而圖8 (B)示出了測量裝置1未見到目標(biāo)13的狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種測量系統(tǒng)包括，提供有用于跟蹤目標(biāo)的功能的測量裝置和用于在目標(biāo)側(cè)遠(yuǎn)程控制所述測量裝置的遠(yuǎn)程控制裝置，其中，所述測量裝置包括測量單元、圖像拍攝單元、第一無線電單元和第一控制算術(shù)單元，以及其中，所述遠(yuǎn)程控制裝置包括第二無線電單元、第二控制算術(shù)單元、第二顯示單元和第二操作輸入單元，其中，當(dāng)探測結(jié)果在跟蹤范圍之內(nèi)時(shí)，所述第一控制算術(shù)單元根據(jù)來自目標(biāo)的反射光的探測結(jié)果經(jīng)由所述第一無線電單元把所述測量單元的測量數(shù)據(jù)傳送給所述遠(yuǎn)程控制裝置，而當(dāng)所述探測結(jié)果在跟蹤范圍之外時(shí)，所述第一控制算術(shù)單元經(jīng)由所述第一無線電單元傳送由所述圖像拍攝單元采集的圖像數(shù)據(jù)，以及其中，所述第二控制算術(shù)單元經(jīng)由所述第二無線電單元接收所述測量數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)，并在所述第二顯示單元上顯示所述測量數(shù)據(jù)或所述圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中，在當(dāng)顯示所述第二顯 示單元的圖像時(shí)的情況下，所述第二操作輸入單元根據(jù)所述圖像的顯示 狀況經(jīng)由所述第二無線電單元將在準(zhǔn)直方向的校正數(shù)據(jù)傳送到所述測 量裝置，其中，所述第 一控制算術(shù)單元經(jīng)由所述第一無線電單元接收所校正 的數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行所述校正以使所述準(zhǔn)直方向在所述跟蹤范圍之內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量系統(tǒng)，其中，所述第二顯示單元具 有觸摸板，所述觸摸板具有作為操作單元來操作的功能，通過標(biāo)明顯示 在所述第二顯示單元上的目標(biāo)的位置能夠獲得用以把所述準(zhǔn)直方向引 向目標(biāo)的所述準(zhǔn)直方向的校正數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述目標(biāo)沒有顯示 在所述第二顯示單元上時(shí)，從所述第二操作單元輸入的放大率改變的命 令被傳送給所述測量裝置，從而能夠改變所述圖像拍攝單元所獲取的圖 像數(shù)據(jù)的放大率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中，所述測量單元能夠以 棱鏡測量模式和非棱鏡測量模式測量距離，在所述非棱鏡測量模式下，所述圖像拍攝單元所采集的圖像顯示在所迷第二顯示單元上，以及通過在所述圖像中標(biāo)明需要的位置能夠測量至標(biāo)明的位置的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量系統(tǒng)，其中，通過所述第二操作輸 入單元標(biāo)明顯示在所述第二顯示單元上的目標(biāo)的位置能夠獲得用以把
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中，所述測量裝置還包括 圖像拍攝控制單元，當(dāng)通過圖像處理在圖像數(shù)據(jù)之內(nèi)沒有探測到所述目 標(biāo)的圖像時(shí)，所述圖像拍攝控制單元改變顯示圖像的放大率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)，包括測量裝置(1)和遠(yuǎn)程控制裝置(16)，測量裝置包括測量單元(21)、圖像拍攝單元(23)、第一無線電單元(33)和第一控制算術(shù)單元(29)，遠(yuǎn)程控制裝置包括第二無線電單元(37)、第二控制算術(shù)單元(35)、第二顯示單元(18)和第二操作輸入單元(20)，當(dāng)探測結(jié)果在跟蹤范圍內(nèi)時(shí)，第一控制算術(shù)單元根據(jù)來自目標(biāo)的反射光的探測結(jié)果經(jīng)由第一無線電單元將測量單元的測量數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程控制裝置，而當(dāng)探測結(jié)果超出跟蹤范圍時(shí)，第一控制算術(shù)單元經(jīng)由第一無線電單元傳送由圖像拍攝單元采集的圖像數(shù)據(jù)，第二控制算術(shù)單元經(jīng)由第二無線電單元接收所述測量數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，其被顯示在第二顯示單元上。
文檔編號(hào)G01C15/00GK101451836SQ20081017981
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者宮尾芳克, 小林正明, 永島輝一, 矢作和義 申請人:株式會(huì)社拓普康