本发明提供了一种包括旋转激光器和激光接收器的建筑激光系统。建筑激光系统至少包括：具有激光单元和可连续地旋转的偏折装置的旋转激光器；具有激光束检测器的激光接收器；以及用于确定所述激光接收器在所述旋转激光器视野中所位于的激光接收器方向的评估单元。该建筑激光系统进一步包括存储器，其存储有：与偏折装置的旋转相关的多个定义的旋转角度范围，以及分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码；以及控制单元，用于进行控制，使得生成对应于各旋转角度范围的与激光束相关的状态的序列。评估单元形成为：生成连续生成的输出信号的输出信号序列，识别对应于所述输出信号序列的状态值序列，以及根据旋转角度范围来确定激光接收器方向。
包括旋转激光器和激光接收器的建筑激光系统
技术领域
[0001] 本发明涉及在建筑物和/或内部建筑中使用的建筑激光系统，其包括旋转激光器和激光接收器，并且具有关于准备开销和操作速度的改进的功能，用于根据旋转激光器确定激光接收器所位于的方向。本发明还涉及利用旋转激光器和激光接收器的对应方法，其根据以改进的方式操作的旋转激光器来确定激光接收器所位于的方向，并且本发明还涉及一种用于执行该方法的计算机程序产品。
背景技术
[0002] 已知的是，在（例如建筑物的）建筑工地处或道路建筑中和/或土方工程中使用旋转激光器。旋转激光器特别地用处在于由激光器单元发射的（可见光或红外波长范围内的）激光束经由旋转偏转棱镜的偏转而生成基准表面，这从而提供了精确的平面基准（特别地，在水平面的情况下提供了高度基准）。
[0003] 在该情况下的很多当前现有的旋转激光器具有光束自定水平功能（也已知为自调平）。已知各种技术方案用于满足这样的光束自水平功能，虽然这可以属于单纯的机械本质，但是目前不管怎样还是主要基于光学类型的传感器。例如，特别地包括激光器单元和可旋转偏折棱镜的旋转激光器的中心部件（即，激光器核心模块）可以以摆动方式悬挂使得能够通过采用重力来实现水平准确性。然而，激光器核心模块在该情况下可以有利地被以机动化方式在装置的外壳上围绕两个轴可倾斜地精确地悬挂（至少略微在例如±5°的范围内），并且配备有倾斜传感器或定水平传感器，其信号或显示能够被读出并且用作用于主动地修改激光器核心模块的倾斜位置的起始值。
[0004] 根据开发的程度，在该情况下目前已知的旋转传感器还具有用于在一个或两个方向上控制激光面相对于水平的想要的倾斜的功能（利用对应的机构、传感器和控制）。为此，特别地包括激光器单元和可旋转偏折棱镜的旋转激光器的中心部件可以围绕一个轴或两个轴以受控的机动化方式倾斜并且处于想要的倾斜位置，从而旋转轴以及相应的横跨面从而也以想要的方式倾斜。用于该目的的对应的机制、传感器和控制在现有技术中是已知的并且在例如下述专利文献公开中进行了描述：US5485266A、US2004/0125356A1、EP1790940A2、EP1901034A2、EP2327958A1和EP2522954A1。
[0005] 如果由旋转激光器发射的旋转激光束在该情况下被在可见光谱中发射，并且射入到建筑的表面（例如，墙壁、地板或天花板），则在该处可见到作为进一步测量的基准的基准线。
[0006] 为了准确地将由旋转激光束定义的基准面或基准高度发送到例如墙壁或地上，已知手持激光接收器，其能够高度准确地确定并且指示相对于由旋转激光所横跨的基准面的位置。
[0007] 现有技术中已知的用于确定相对于基准面的位置的手持激光接收器可以在该情况下具有激光束检测器，其包括多种感光元件，该激光束检测器用于在激光束遇到激光束检测器时生成输入信号。详细地，激光束检测器通常在该情况下被构造为使得能够额外地推导激光束在激光束检测器表面上的入射位置，为此，当在装置的上下操作位置中考虑时，感光元件可以在竖直取向的传感器行中顺序地排列，使得激光束检测器因此在激光接收器上至少在一维区域上延伸。此外，通常在激光接收器装置中集成有用于在激光束检测器的输出的辅助下确定激光接收器相对于由旋转激光束限定的基准高度的位置的评估单元以及用于所确定的位置的指示器（例如，可视显示器）（特别地用于指示激光接收器是否精确地与基准面完全匹配）。例如，在该情况下可以在多个输出信号的比率（例如，作为由激光束照亮的激光束检测器行的子区域的中点）的辅助下确定该位置。
[0008] 特别是在通过旋转激光束在墙壁上成像的线仅靠眼睛难于辨别或者不够精确时，可以使用这种能够手持的激光接收器。这例如是这样的情况，例如，当旋转激光器与墙壁之间存在相对较大的距离时（例如，由于激光束的发散性[->成像线变得太宽]或者低光功率（其出于眼睛安全理由而这样设置）[->成像线变得过于弱可见]和/或高环境亮度）或者当使用处于不可见光波长范围的激光时。
[0009] 在这种情况下，在这种类型的激光接收器的辅助下，现在能够寻找激光束，并且指示和读取由旋转激光束限定的激光面（或基准高度）并且将高度信息发送到地面或墙壁上（等等）。例如，可以将由激光接收器指示的对应标记施加在基准高度处。
[0010] 为此，对用户而言，激光接收器例如在竖直方向按搜索方式上下移动，最终达到指示器显示了与基准表面一致的位置。例如，作为指示器，可以提供可视显示器，其（例如通过发光箭头或不同颜色的LED）给出关于激光接收器的所定义的零点（例如，检测器表面的表面中点）的下述信息，即，该零点是否：
[0011] °精确地位于所述基准表面的高度处，
[0012] °位于所述基准表面上方，或者
[0013] °位于所述基准表面下方。
[0014] 在文献EP2199739Al和US4240208中公开这种激光接收器的示例。
[0015] 为了向用户提供由激光接收器确定和指示的基准高度的简单发送，可以在定义的零点的高度处，在激光接收器的外壳上设置高度标记（例如，外壳上横向设置槽口或印记线）。
[0016] US7394527公开了一种包括激光发射器和激光接收器的系统，其中，希望确定激光接收器与激光发射器之间的距离。为此，提出了按旋转方式发射两个相互平行的激光束，并且根据这两个激光束的直接连续接收的激光脉冲的旋转速度和时间偏差来确定该距离。与此类似的是，假设在接收器上存在彼此平行的多个检测器带偏差（具有彼此相对检测器带的精确获知的平行偏差），另选的是，还可以按旋转方式发射单个激光束，在该情况下，根据相应接收器带连续接收到的激光脉冲的时间偏差，来确定接收器与激光发射器之间的距离。
[0017] US5953108公开了一种包括旋转激光器和激光接收器的系统，其中，如果没有向激光接收器传送消息，则激光束按第一速度旋转，而按与第一旋转速度不同的第二速度旋转，以便由此传送有关旋转激光器的状况状态的预定消息（例如，“电池电量不足”）。
发明内容
[0018] 对于包括旋转激光器（特别是两级旋转激光器）和激光接收器的系统的已知功能和应用的范围，关于激光接收器方向的了解（有时是大致了解）可以是额外需要或至少是有帮助的，也就是说，了解关于激光接收器在旋转激光器的视野中（例如，相对于旋转激光器内部的坐标系）所位于的方向。
[0019] 这样的功能和应用的示例在该情况下是：
[0020] a）等级捕获（也已知为平面或斜率捕获），例如，当接收器没有处于锁定状态（参见b））时：
[0021] 通过改变由旋转激光束扫描的基准面的倾斜度并且根据从接收器发射的到达旋转器的入射信号来进行寻找来执行接收器的搜索。
[0022] 该功能与激光接收器方向的联系在于：
[0023] 如果相对于接收器的方位角方向已知（例如，根据之前的锁定状态），则能够利用该激光接收器方向的辅助来加速搜索处理（对于搜索处理的进行减少了不确定性）。如果进一步了解激光接收器是否在向上或向下方向上从锁定状态离开了平面，则在激光接收器方向的辅助下，能够更加方便地再次执行搜索处理。
[0024] b）等级锁定（也已知为平面锁定或斜率锁定，可选地具有追踪），其能够仅在基准面已经（或至少在某种程度上）在接收器的检测器区域上受到侵害时（即，特别地就在等级捕获之后（也就是说，在“找到”接收器之后））执行。
[0025] 基准面被锁定在接收器的零点处（也就是说，控制基准面的倾斜使得其与接收器的零点相交），并且该状态可选地连续保持（例如，即使在接收器移动（这被已知为追踪）的情况下），这通过控制基准面倾斜度的再调整使得接收器的零点接触基准面或者切割基准面来持续地确保该状态。
[0026] 该功能与激光接收器方向的联系在于：
[0027] 在接收器的动态移动的情况下，能够在直接了解在接收器侧测量的当前基准面倾斜点与激光接收器的零点之间的偏离的情况下仅足够快速地执行追踪，需要利用倾斜调整来进行应对。为此，关于激光接收器方向的了解能够对于稳定该追踪处理并且使得其更直接，并且因此允许更快速且更动态的追踪是非常有帮助的。
[0028] c）轴对齐/轴寻找：
[0029] 虚拟x’和y’轴（也就是说，核心模块的实际x倾斜和y倾斜轴的由设置和设计指定的没有对应于取向的虚拟轴），希望激光面围绕该虚拟轴根据用户的输入而倾斜，该虚拟轴可以由用户定义。可以利用当前到接收器的方向（将在下面确定）的辅助来执行虚拟x’和y’轴的想要的取向的用户侧输入（从而，例如，虚拟x’轴能够被放置在相对于接收器的该方位角方向上）。
[0030] 此外，为了轴对齐的目的，还可以以下述方式来实施帮助功能，即例如通过用户侧进行的辅助激光核心模块的取向的显示来执行倾斜轴的取向量相关的信令（例如，值指示或左/右/中信息）。这特别对于由于设计而使得倾斜系统不允许提供虚拟x’和y;轴的情况是特别有利的，例如在专用于定水平功能（自调整）的低开发程度的旋转激光器系统（其不具有用于机械旋转倾斜轴的装置）中的情况。
[0031] 该功能与激光接收器方向的联系在于：
[0032] 对于该功能（至少在借助于相对于接收器的当前方向定义虚拟x’和y’轴时），需要了解激光接收器方向。
[0033] 例如在专利文献公开US6055046A、US6314650B1和US6693706B2中描述了与这些功能相关的特殊方面和实施方式。
[0034] 此外，在该情况下，在现有技术中已知下述方法（根据上面部分中体积的公开已知）用于在包括旋转激光器和激光接收器的系统中确定激光接收器方向：
[0035] 1)评估在接收器侧检测到光束之后直接（实时）生成的信号，该信号是从接收器发送给旋转器（例如，借助于无线电），并且评估入射时旋转激光束可能处于的发射角的偏离。
[0036] 2)利用已知的倾斜角和读数在激光接收器侧限定基准面的倾斜，从而使得入射在激光接收器的检测器上的光束的高度偏差（这些步骤对于两个倾斜轴都执行）以及在各倾斜角差与接收器上的各高度偏差的给定关系的辅助下推导接收器的方向。
[0037] 3）能够在入射光束的辅助下添加能够在接收器的部分上读取的连续的相关变化的角度信息的激光辐射的束参数，并且此外，使得能够确定相对于接收器的方向。
[0038] 4）根据各当前角度范围窗口中激光接收器的击中或未击中来迭代地对窗口进行二等分（例如，仅处于0°至180°角度范围内的光束发射，如果接收器显示为击中，则：光束的发射仅处于0-90°的角度范围内，如果接收器没有显示击中，则：光束的发射仅处于180°-270°的角度范围内，等等）。
[0039] 在专利文献公开WO2006/070009A2中涉及了在该情况下的激光接收器方向确定相关的主题。
[0040] 然而，实际上，已知的用于确定方向的方法已经被发现是非常慢的，不是非常稳定，不是非常可靠的，并且/或者实际实施起来比较复杂或困难。
[0041] 在上面的点1）中描述的方法基于依赖于激光接收器上击中的时间的信号从激光接收器到旋转激光器的传输以及在其之后直接执行（也就是说，实时观察）的方向信息的偏离，是非常不准确的（这是由于信号传输时间依赖于接收器与旋转器之间的各自距离）并且是不可靠的。
[0042] 在上面的点2）和4）中描述的方法相对难以执行并且要求各种不同的步骤和/或决定，从而它们因此也导致了相对高的错误率。此外，上面的点2）中描述的方法仅利用直立的接收器来进行（接收器倾斜导致无效的结果）。
[0043] 上面的点3）中描述的方法执行起来是非常复杂的，这是因为其需要将连续变化的信息与激光辐射关联，并且此外，在接收器侧，还要求入射的激光束的特殊获取（也就是说，关联的信息没有丢失）并且需要执行对于信息的评估。另外，在评估在检测到激光辐射时生成的信号期间，激光辐射的连续的角度相关地变化的束参数能够导致最终的角度确定的不准确（例如，当发生角度相关地改变的其值的参数的全局偏移（例如，由于装置的冲击或老化）时）。
[0044] 因此，本发明的目的在于提供一种建筑激光系统，其包括旋转激光器和激光接收器，其改进了用于确定激光接收器方向的功能。
[0045] 特别地，确定激光接收器方向的功能希望是更加鲁棒的，更快速的，更可靠的和/或实际实施时较不复杂的。
[0046] 这些目的通过实现独立权利要求书的特征化特征来实现。按另选或有利方式开发本发明的特征可以根据相关专利权利要求书来得到。
[0047] 根据本发明的建筑激光系统至少包括旋转激光器，其具有激光单元和可旋转偏折装置，用于发射旋转激光束，旋转激光束限定基准表面；以及激光接收器，其具有激光束检测器，该激光束检测器在激光接收器上至少在一维区域上延伸并且形成为根据激光束检测器上激光束的入射生成输出信号。进一步提供了一种评估单元，其用于确定激光接收器在旋转激光器视野中所位于的激光接收器方向。
[0048] 在该情况下本发明与现有技术的不同之处在于，现在使用依赖于旋转角度范围的多轨道数字码图案用于确定激光接收器方向，在这里利用一系列多个旋转轨迹（pass）来生成并形成多个轨道，并且在每个旋转轨迹中，通过修改激光束（例如切换为开和关）来生成对应于关联的轨道的角度范围图案。
[0049] 在接收器侧，现在能够对于激光束的每次击中来生成信号并且将其发送给评估单元。在了解多轨道码图案的情况下，能够利用所述一系列接收信号的处理来获得接收器可能位于其中的对应旋转角度范围，并且能够因此确定想要的激光接收器方向。
[0050] 换言之，为此，根据本发明，关于下述内容的信息被存储在存储器中：
[0051] 多个与偏折装置的旋转相关的定义的旋转角度范围，以及
[0052] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，并且数字码包括基于所定义的与激光束相关的状态的序列的状态值序列，所述状态是从与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态的组获得的。
[0053] 此外，提供了一种控制单元，其用于激光单元的与偏折装置旋转同步的与至少两个不同分立状态的生成相关的控制，使得在各旋转角度范围中，借助于连续地发生的各旋转角度范围的交叉在偏折装置的一系列旋转轨迹中分别生成对应于各旋转角度范围的与激光束相关的状态的序列。
[0054] 最后，在评估单元侧，能够获取连续接收的输出信号的输出信号序列，能够识别所存储的状态值序列中对应于输出信号序列的状态值序列，并且能够根据指派给对应于所识别的状态值序列的码的旋转角度范围来确定激光接收器方向。
[0055] 因此，根据本发明，能够在方向确定期间避免处理期间利用各种决定的易于出错的实时调整（例如，参见在点2）和点4）中描述的方法）以及装置侧的激光接收器的特殊构造（例如，参见在点3）中描述的方法）。
[0056] 此外，根据本发明的用于方向确定的处理能够完全自动地运行；其能够根据预定方案始终严格地在全部范围内进行并且因此在所需时间方面以及预计结果方面（例如，关于方向确定的精度）是恒定和可靠的。
[0057] 因此，在根据本发明的过程中，在系统的功能单元之间不需要交互（仅通信），并且系统的各功能单元能够根据准确预定的方案执行其操作。特别地，每个方向确定原则上持续等长的时间并且以一致的精确地系统已知的最大偏差（即使在装置老化等等的情况下）可靠地、鲁棒地且基本上与外部影响无关地进行方向确定。
[0058] 此外，根据本发明，现在实际上能够避免可实现的结果依赖于各事件彼此在时间上的关系的精确程度的实时评估（例如，参见在点1）中描述的方法）。根据本发明的实施方式，仅需要利用时间信息存储装置获取接收器上的各击中，并且最多仅利用这样的时间准确性/相关性（其程度为将所记录的输出信号序列的输出信号指派给所述一系列预定旋转轨迹的对应的旋转轨迹所要求的程度）。仅借助于示例，在每秒10转的转速下，对于实际在某种程度上要求时间信息存储的本发明的这些实施方式来说，十分之一秒的时间分辨率将因此是足够的。
[0059] 因此，本发明提供了一种建筑激光系统，其包括旋转激光器和激光接收器，其改进了确定激光接收器方向的功能。此外，用于确定激光接收器方向的功能因此即使在有噪声/干扰的环境中也能够以改进的方式，从而在实际实施中能够更加鲁棒、更加快速、更加可靠和/或更加容易。
[0060] 根据本发明，借助于减少了对于无线电数据传输延迟的依赖性，现在即使在激光接收器与旋转激光器之间距离较大的情况下也能够执行激光接收器方向的确定。
[0061] 根据本发明的一个方面，可以与偏折装置的旋转相关地在至少180°的圆周范围上定义存储器中存储的旋转角度范围。然而，特别地，这些可以在旋转的整个圆周上进行定义，也就是说，与偏折装置的旋转相关地在360°的圆周范围上进行定义。
[0062] 在该情况下，例如，可以在圆周范围上定义至少30，特别地至少100，特别地至少500个旋转角度范围。根据提供了多少个旋转角度范围，考虑想要的与激光束相关的不同状态的数目，还需要对应数目的码轨道或状态值序列的长度（并且因此还需要对应数目的旋转轨迹以及在该情况下发生的各旋转角度范围的交叉）。
[0063] 如果例如根据与激光束相关的两个精确限定的不同分立状态的组获得可产生状态，则需要至少七个码轨道（也就是说，包括至少七个状态值的码）用于产生100个旋转角度范围，这是因为这对应于覆盖数字100的2的最小幂（即，底数2的幂）。
[0064] 特别地，旋转角度范围可以在该情况是相等的宽度并且在圆周范围上均等地分布并且彼此紧邻地限定。
[0065] 根据本发明的另一方面，存储器中存储的码可以被以下述方式来限定，即分别指派给紧邻的旋转角度范围的码的状态值序列的相邻对仅相差一个值。
[0066] 这对应于也可以用于旋转开关的原理，并且能够具有下述优点，即，在偏折检测/考虑来自码的状态（也就是说轨道）的情况下，方向确定没有完全错误而是可能仅具有一个紧邻旋转角度范围的误差。
[0067] 然而，作为替选，也可以随机地或者根据另一特殊指派方案来执行针对各旋转角度范围的码的指派或定义，需要的是，确保唯一指派（并且因此，在识别码的辅助下能够唯一地获得对应的旋转角度范围）。
[0068] 如上所述，所要求的码轨道数（根据激光束的想要的可分辨状态的组）依赖于想要的角度分辨率或者依赖于在码中将覆盖或提供的旋转角度范围的数目。有利地，例如，存储器中存储的码被以下述方式限定，即状态值序列分别包括至少五个状态值（也就是说，码具有至少五个轨道）的状态值序列成员数。
[0069] 在最简单的情况下，控制单元可以然后形成为，根据想要的码轨道的数目控制激光单元，使得利用在数目上对应于状态值序列成员数（也就是说码轨道数）的一系列旋转轨迹来生成各状态序列。
[0070] 在最简单的示例中，码轨道数在该情况下等于利用激光束对码进行成像的一系列旋转轨迹的旋转轨迹数，从而（换言之），在该示例中，各状态序列因此被利用一系列在数目上等于状态值序列成员数（也就是说码轨道数）的旋转轨迹来生成。
[0071] 然而，作为替选，预定状态值序列的每个状态可以例如分别利用两个旋转轨迹（或分别利用旋转角度范围的两个连续交叉）连续两次地精确生成，并且可以最终在了解该事实（例如，仅考虑每隔一个的输出信号或者可以从而建立评估的冗余）的情况下来执行所获取的输出信号序列的评估。在该示例中，生成与激光束相关的状态的各序列所借助的所述一系列旋转轨迹的旋转轨迹数将是状态值序列成员数（即，码轨道数）的两倍。
[0072] 根据本发明的另一方面，可以出于情况或要求的原因，根据各情况分别定义码和角度范围，从而例如根据可用于测量的时间、根据精度的要求以及根据故障安全性的要求，采用对应的码图案（也就是说，最佳地覆盖要求的角度范围的数目、最佳地覆盖要求的码轨道（即，每个码的状态值）的数目以及最佳地覆盖要求的旋转轨迹的数目，并且由此生成码图案（使得可选地存在冗余，增加了针对各路径的错误容差并且降低了故障概率））。
[0073] 例如，如果几乎不存在或没有时间限制，则可以定义大数目和高分辨率的角度范围以及具有大数目的轨道的码，在该情况下，可选地借助于具有冗余的更高数目的旋转轨迹来生成码图案。
[0074] 例如，如果执行激光接收器方向的快速（粗略）测量，则可以定义相对较低数目和分辨率的角度范围并且可以采用具有相对较低数目的轨道的码，在该情况下，精确地利用每轨道一个旋转轨迹来生成码图案。
[0075] 根据可相对自由地配置（特别地可重配置的码）的情况的本发明的优点在于，根据要求，能够在速度或准确性方面调整方向测量而无需执行硬件改变。特别地，例如，可以预先存储五个不同的编码，其中的每一个被针对不同的需求进行了优化，并且可以由用户或应用选择最适合于当前情况的编码，使得能够在不同模式（速度模式、准确模式、妥协模式等等）中执行方向测量。
[0076] 根据本发明的另一方面，可以通过开启和关闭激光束来给出与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态中的至少两个。作为替选或额外地，（可选地进一步地），例如可以通过下述内容来给出定义的不同分立状态：
[0077] 激光束的不同分立强度值和/或
[0078] 激光束的不同分立调制频率。
[0079] 对于本发明来说重要的是，并且也是本发明的有之处的是，状态是分立的并且彼此明显而不连续地区分开，从而不需要对于激光束参数的连续变化敏感的获取（这会在其它情况下是易于出错的）。
[0080] 特别地，与激光束相关的不同状态被选择为是距离相关的并且在获取和评估时是简单且明确地彼此区分的。
[0081] 为此，根据本发明使用的码将被称为数字码，也就是说，不使用束参数的连续变化，而是替代地使用不连续地区分并且彼此明确地分离的与激光束相关的分立状态。
[0082] 例如，可以使用两个不同波长的激光束（在交替或叠加地开关的两个激光源的辅助下，其发射可明确区分的颜色，或者在可调谐激光二极管的辅助下，其交替地发射具有不同波长的光）。作为替选或额外地，激光束可以以彼此可明确区分的两个分立调制频率等等来发射。
[0083] 使用可明确区分的分立且不连续的状态的优点在于没有对于从激光接收器到旋转激光的距离的依赖性，并且即使在由于激光束参数改变的其它原因导致的绝对偏移或老化的情况下，为了生成分立状态，它们也能够如之前一样彼此唯一地可区分地识别（例如，在了解，由一个激光束参数以明显高于另一状态的值提供某一状态，从而通过在获取侧/评估侧彼此比较信号（不管与该参数相关的绝对值偏移如何），状态也能够如之前那样被提供为在获取侧/评估侧彼此区分并且被唯一地识别，从而方向确定的结果的质量最终保持为如之前一样不受影响）。
[0084] 根据本发明的另一方面，评估单元和/或激光接收器形成为对在输出信号序列的范围中获取的与至少两个定义的不同分立状态相关的输出信号进行评估并且以便于将对应信息添加到输出信号（特别是在输出信号本身没有固有地使得各状态是可获得的，或者本身固有地使得其信息是可获得的时）。评估单元可以然后形成为通过使用添加到各输出信号的信息来识别对应的状态值序列。如果关于至少两个定义的不同分立状态的信息被通过其生成直接添加到各输出信号（即，在借助于其激光束检测器由激光接收器生成期间），则评估单元可以使用直接添加到各输出信号的信息来识别对应的状态值序列。
[0085] 在本发明的一个实施方式中，通过开关激光束来给出与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态中的至少两个，激光接收器可以用于利用添加的与激光束入射到激光束检测器上的入射时间相关的信息生成输出信号（例如，可以分别实施时间戳入射的信号；或者，例如，在连续入射之间分别流逝的时间段也可以实施为信号）。作为替选或另外地，评估单元也可以将与接收时间相关的信息添加到各发送的输出信号，使得可以从其获得其中激光束分别开启或关闭的激光接收器所位于的旋转角度范围中的关于一系列旋转轨迹的旋转轨迹的信息。
[0086] 换言之，借助于示例描述的这些测量确保了输出信号序列的各输出信号分别具有根据激光束在激光束检测器上的入射而添加的时间信息。评估单元能够从而通过使用添加到输出信号的时间信息来识别对应于所获取的输出信号序列的状态值序列。
[0087] 根据本发明的另一方面，为了获取输出信号序列，为了识别状态值序列并且为了确定激光接收器方向，评估单元使用对于所存储的定义旋转角度范围和所存储的指派给其的分别包括状态值序列的码的了解（即，评估单元参考所存储的信息）。
[0088] 也就是说，输出信号序列的获取、状态值序列的识别以及激光接收器方向的确定是基于存储器中存储的信息（例如，所定义的旋转角度范围以及指派给其的码）。
[0089] 特别地，输出信号序列的获取、状态值序列的识别以及激光接收器方向的确定可以进一步基于：
[0090] 触发信号（例如，用于开始输出信号序列的接收），
[0091] 一系列旋转轨迹的旋转轨迹的数目（例如，为了设置输出信号序列的结束）和/或[0092] 对于偏折装置的定义的恒定转速的了解（例如，用于将添加有时间信息的输出信号序列的下一成员指派给该系列的各旋转轨迹）。
[0093] 然而，作为替选，码本身也可以以下述方式来定义和选择，即，利用状态值序列本身的辅助，能够建立的是，码现在开始或已经开始（例如，在第一轨道中具有均一特殊建立的状态的各码）。类似地，例如以另一方式指定的码的结束可以能够借助于已知的码轨道号来建立或者反过来利用每个码在最后的轨道中具有均一的特殊建立的状态的事实来建立。
[0094] 将输出信号序列的输出信号指派给该系列的各旋转轨迹（或码的状态值序列的各状态值）也可以在接下来的成员序列或接下来的成员号/位置的辅助下进行。
[0095] 根据本发明的另一方面，特定方向（特别地对应于各旋转角度范围等分线的方向）可以分别针对各旋转角度范围存储在存储器中。评估单元可以然后获取对应的方向（也就是说，针对对应于所识别出的码的旋转角度范围存储的方向），并且将该获取的方向设置或确定或输出为激光接收器方向。
[0096] 然而，作为替选，还可以存储来自旋转角度范围的另一特定方向（例如，对应于左或右旋转角度范围限制等等的方向），其然后被确定和输出为激光接收器方向。
[0097] 对于与偏折装置旋转同步的根据本发明的控制，可以在旋转激光器中提供特定的装置以使得与偏折装置的各当前旋转位置相关的连续角度信息可用。
[0098] 这些装置可以例如：
[0099] 形成为角度编码器，其用于连续地测量偏折装置的各当前旋转位置，和/或[0100] 具有用于偏折装置的旋转的定义的零角度标记和零角度标记传感器，从而能够借助于零角度标记传感器的输出以及关于偏折装置的所定义的恒定转速的了解来连续地获得偏折装置的各当前旋转位置。
[0101] 因此，与偏折装置旋转同步的控制单元的控制可以基于：
[0102] 存储的定义的旋转角度范围和指派给其并且分别包括状态值序列的存储的码，[0103] 与偏折装置的各当前旋转位置相关的被使得可用的连续角度信息，或者关于其中偏折装置关于其各当前旋转位置所位于的定义的旋转角度范围的当前可连续地从其获得的了解，以及
[0104] 计数偏折装置的一系列旋转轨迹中的各旋转轨迹以及关于偏折装置分别当前位于其中的一系列旋转轨迹的旋转轨迹的与其关联的可获得的了解，其中,控制单元能够进行该计数。
[0105] 根据本发明的另一方面，旋转激光器
[0106] 可以形成为自调平旋转激光器，并且特别地双等级旋转激光器，和/或[0107] 可以配备有等级捕获功能、等级锁定功能（特别是利用追踪功能）、轴对齐功能和/或用于自调平的场校准功能（例如，在下述欧洲专利申请中描述了这样的功能，该申请的申请人为Leica Geosystems AG，CH-Heerbrugg，由Kaminski Harmann代表，专利律师为AG（Amalgamation204），在2013年3月19日提交，律师引用号为KAP-52920-EP），并且形成为用于在所指示的功能中的至少一个的范围内使用可确定的激光接收器方向。
[0108] 根据本发明的系统的范围中物理地装配或提供评估单元的地方或位置可以在该情况下根据需要/要求并且根据想要的设计，例如在旋转激光器中，在接收器中或者在第三方组件（例如，在机器上的处理和控制单元中）中不同地选择，或者甚至使其分布在多个物理单元上，例如分布在接收器与旋转激光器之间的部分中，即在接收器中执行的评估（例如，预处理）以及进一步的处理的第一部分以及在旋转激光器中执行的根据预处理后的数据的最终的方向确定。
[0109] 根据装配评估单元的位置，可以额外地提供利用对应的通信接口的各种类型的通信装置，其用于将输出信号发送给评估单元，或者，如果形成并装配有评估单元，则物理地分布在多个单元之间，以在评估单元的各部分之间发送数据。例如，可以为此使用无线电链路或其它无线或有线数据链路，如现有技术中公知的那样。
[0110] 本发明还涉及一种用于用作上述建筑激光系统中的部件的旋转激光器。旋转激光器在该情况下因此配备有至少一个激光单元以及可连续地旋转的偏折装置，以发射旋转激光束，使得旋转激光束限定基准面。
[0111] 根据本发明，在该情况下的旋转激光器具有存储器，其中存储有：
[0112] 多个与偏折装置的旋转相关的定义的旋转角度范围，以及
[0113] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，该数字码包括基于与激光束相关的状态的定义的序列的状态值序列，状态是从与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态的组获取的。
[0114] 此外，根据本发明，旋转激光器具有控制单元，其用于激光单元中与偏转装置旋转同步的与至少两个不同分立状态的生成相关的控制，使得，在各旋转角度范围中，借助于连续发生的各旋转角度范围的交叉在偏折装置的一系列旋转轨迹中分别生成对应于各旋转角度范围的与激光束相关的状态的序列。
[0115] 进一步地，能够在旋转激光器中确定激光接收器方向（其中，旋转激光束击中的激光接收器位于旋转激光器的视野中），旋转激光器进一步配备有通信接口，用于接收依赖于激光束入射并且由旋转激光束所击中的激光接收器生成的输出信号；以及评估单元，用于确定激光接收器方向，评估单元特别地形成为，
[0116] 获取连续地到达的输出信号的输出信号序列，
[0117] 识别所存储的状态值序列中对应于输出信号序列的状态值序列，以及[0118] 根据指派给对应于所识别的状态值序列的码的旋转角度范围确定激光接收器方向。
[0119] 上述建筑激光系统的范围中提及的特殊方面、实施方式和细化可以可选地以类似的方式应用于旋转激光器。
[0120] 本发明还涉及用于用作上述建筑激光系统中的部件的激光接收器。
[0121] 激光接收器在该情况下因此至少配备有
[0122] 激光束检测器，其在激光接收器上至少在一维区域上延伸，从而根据激光束在激光束检测器上的入射获得输出信号，以及
[0123] 评估单元，用于确定与建筑激光系统中的激光接收器交互的旋转激光器的视野中激光接收器所位于的激光接收器方向。
[0124] 根据本发明，激光接收器在该情况下具有存储器，在该存储器中存储有：
[0125] 多个与旋转激光器的偏折装置的旋转相关的定义的旋转角度范围，该旋转激光器与建筑激光系统中的激光接收器交互，以及
[0126] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，该数字码包括基于与能够由与建筑激光系统中的激光接收器交互的旋转激光器发射的激光束相关的状态的定义的序列的状态值序列，状态是从与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态的组获取的。
[0127] 此外，根据本发明，激光接收器的评估单元现在形成为
[0128] 生成连续生成的输出信号的输出信号序列，
[0129] 识别所存储的状态值序列中对应于输出信号序列的状态值序列，以及[0130] 根据指派给对应于所识别的状态值序列的码的旋转角度范围确定激光接收器方向。
[0131] 上述建筑激光系统的范围中提及的特殊方面、实施方式和细化可以可选地以类似的方式应用于激光接收器。
[0132] 此外，本发明还涉及一种用于利用下述装置进行激光接收器方向确定的方法：
[0133] 旋转激光器，其具有激光单元和可连续旋转的偏折装置，用于发射旋转激光束，使得旋转激光束限定基准面，以及
[0134] 激光接收器，其具有激光束检测器，该激光束检测器在激光接收器上至少在一维区域上延伸，使得激光接收器形成为根据激光束在激光束检测器上的入射生成输出信号。
[0135] 根据本发明，对于该方法定义下述内容：
[0136] 多个与偏折装置的旋转相关的旋转角度范围，以及
[0137] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，该数字码包括基于与激光束相关的状态的定义的序列的状态值序列，状态是从与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态的组获取的。
[0138] 此外，根据本发明，在该方法的范围内执行下述内容：
[0139] 与偏转装置旋转同步地控制与至少两个不同分立状态相关的激光束的发射，使得，在各旋转角度范围中，借助于连续发生的各旋转角度范围的交叉在偏折装置的一系列旋转轨迹中分别生成对应于各旋转角度范围的与激光束相关的状态的序列，[0140] 获取连续地到达的输出信号的输出信号序列，
[0141] 识别所存储的状态值序列中对应于输出信号序列的状态值序列，以及[0142] 根据指派给对应于所识别的状态值序列的码的旋转角度范围确定旋转激光器的视野中激光接收器所位于的激光接收器方向。
[0143] 上述建筑激光系统的范围中提及的特殊方面、实施方式和细化可以可选地以类似的方式应用于该方法。
[0144] 此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，其具有程序代码，该程序代码存储在机器可读介质上并且包括根据本发明所存储的与下述内容相关的信息：
[0145] 多个与偏折装置的旋转相关的旋转角度范围，以及
[0146] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，该数字码包括基于与激光束相关的状态的定义的序列的状态值序列，状态是从与激光束相关的至少两个定义的不同分立状态的组获取的。
[0147] 计算机程序产品包括程序代码，使得其用于特别是在程序在电子数据处理单元上运行时执行上述方法，电子数据处理单元特别地用作上述建筑激光系统的控制和评估单元，用作上述旋转激光器的控制和可选的评估单元或者用作上述激光接收器的评估单元。
[0148] 上述建筑激光系统的范围中提及的特殊方面、实施方式和细化可以可选地以类似的方式应用于该计算机程序产品。
附图说明
[0149] 下面，基于附图中示意性地例示的具体示例性实施方式，完全通过示例的方式，对根据本发明的方法和根据本发明的装置进行更详细描述，还讨论了本发明的进一步优点。具体在图中：
[0150] 图1示出了根据本发明的建筑激光系统的示意性示例性实施方式；
[0151] 图2示出了解释根据本发明的编码的视图；
[0152] 图3示出了用于激光单元的控制的结构的示例的视图（也就是说，用于激光图案编码器原理的示例性解释的视图）；
[0153] 图4示出了在建筑激光系统的范围中激光接收器例如能够采取的功能的视图；以及
[0154] 图5示出了解释评估单元的结构的示例的视图（也就是说，用于激光团解码器原理的示例性解释的视图）。
具体实施方式
[0155] 图1示出了根据本发明的建筑激光系统的示例性实施方式，其包括具有激光单元11和可旋转偏折装置12的用于发射旋转激光束14的旋转激光器10，旋转激光束限定基准面；以及激光接收器20，其具有激光束检测器21，该激光束检测器21在激光接收器上至少在一维区域上延伸并且用于根据激光束在激光束检测器上的入射来生成输出信号24。还提供了评估单元16，其用于确定旋转激光器10的视野中激光接收器20所位于的激光接收器方向。
[0156] 根据本发明，如图2中更详细地示出的，使用依赖于多轨道数字码图案的旋转角度范围来确定激光接收器方向。
[0157] 为此，根据本发明，关于下述内容的信息存储在存储器17中：
[0158] 多个与偏折装置12的旋转相关的旋转角度范围，以及
[0159] 分别唯一地指派给各旋转角度范围的数字码，该数字码包括基于与激光束14相关的状态的定义的序列的状态值序列，状态是从与激光束14相关的至少两个定义的不同分立状态的组获取的。
[0160] 此外，现在提供了控制单元18，用于激光单元11中与偏转装置旋转同步的与至少两个不同分立状态的生成相关的控制，使得，在各旋转角度范围中，借助于连续发生的各旋转角度范围的交叉，在偏折装置12的一系列旋转轨迹中分别生成对应于各旋转角度范围的与激光束14相关的状态的序列。
[0161] 在评估单元侧，最后，能够获取连续地到达的输出信号24的输出信号序列，识别所存储的状态值序列中对应于输出信号序列的状态值序列，以及根据指派给对应于所识别的状态值序列的码的旋转角度范围确定激光接收器方向。
[0162] 在与评估单元16、存储器17和控制单元18的空间装配相关的实施方式中，可以提供无线通信装置，其具有在旋转激光器侧至少接收数据的通信接口19以及在激光接收器侧至少发送数据的通信接口29（特别地，分别为无线电模块），该无线通信装置用于将输出信号24发送给评估单元19。
[0163] 特别地，这使得能够以直接的方式进行激光接收器方向确定而无需为此需要的两个彼此交互的装置的各种组件中的预定硬件调整（这使得模块化不可能）（例如，在波长方面或者发送器侧的激光源或者接收器侧的激光束检测器的利用对应硬件配置进行的激光束的调制方法），并且无需为此不可避免地需要使用的激光接收器的任何专用特殊构造（以及功能因此能够与激光接收器装置构造无关）。此外，还能够对于两个或更多激光接收器并行地进行激光接收器方向确定。
[0164] 对于旋转激光器10（这里设置在台15上），在用于激光单元11的激光源的详细不同实施方式中，特别是二极管激光器是现有技术中已知的。沿着其束路径，由激光单元11发射的激光照射击中激光照射偏折单元12，其在所示的示例中将激光束偏折90°。激光照射偏折单元12例如用作相对于入射的激光照射倾斜45°的镜子，但是优选地用作五棱镜或五面镜，其始终将激光照射偏折90°而与入射角无关。激光照射偏折单元12以激光照射偏折单元12能够围绕旋转轴13可马达驱动地旋转的方式主动地连接到旋转诱发单元。旋转单元例如形成为安装有球的套筒，其封闭激光照射的束路径并且利用电动马达经由带驱动来驱动。激光照射14的发射因此在旋转发射方向α上进行，使得生成了所示的准激光面。该准激光面与旋转轴13的交叉点被定义为旋转中心。旋转中心可以由透明的出射窗封闭使得激光照射穿过出射窗。例如为角度检测器的形式的装置使得能够获取激光照射偏折单元12的各当前角度取向（也就是说，与偏折装置21的各当前旋转位置相关的角度信息），并且因此，激光照射5的当前发射方向α可以间接地布置在旋转单元3上。
[0165] 激光接收器20的激光束检测器21可以进一步（其在现有技术中是已知的）形成为使得能够额外地获得激光束在激光束检测器线或面上的入射位置，为此，在装置的直立操作位置中考虑的感光元件可以在竖直取向的传感器行中彼此顺序地布置，从而激光束检测器21因此在激光接收器20上至少在竖直线（作为一维区域）上延伸。此外，在激光接收器20中，例如用于通过激光束检测器20的输出确定激光接收器相对于由旋转激光束限定的基准高度的位置的单独的评估单元以及特别地用于指示激光接收器20是否与基准面完全地一致的用于所确定的位置的指示器（例如可视显示器）可以集成在激光接收器装置中。例如在该情况下可以例如将位置确定为由激光束照亮的激光束检测器行上的区域的中点。
[0166] 图2示出了解释根据本发明的角度范围相关绝对多轨道数字编码的视图。
[0167] 在该情况下利用一系列多个旋转轨迹31-34生成并且成像多个轨道，并且在各旋转轨迹中，在该情况下，通过修改激光束（例如，切换为开和关）生成对应于关联的轨道的角度范围图案。
[0168] 为此，包括具有四个组成部分的状态值序列（其对应于四个码轨道）的数字码35基于与激光束相关的状态的定义的序列，并且分别唯一地指派给各旋转角度范围36，该情况下，状态是从该情况下与激光束相关的两个定义的不同分立状态的组获得的（例如，被切换为开的激光束[在图案中表示为白色或未填充的]，以及被切换为关闭的激光束[表示为深色阴影]）。
[0169] 这里由圆周区域38定义与偏折装置的旋转相关的旋转角度范围36，其表示为形象地视为铺开或是平面的。
[0170] 在这里使用两个状态和四个轨道的集合的情况下，能够生成16个唯一码（2的四次幂）。16个码中的一个被唯一地指派给这16个定义的角度范围中的每一个。
[0171] 此外，在所示的示例中，以下述方式定义码：分别指派给紧邻的旋转角度范围的码的状态值序列的相邻对分别仅相差一个成员（也就是说，分别仅相差一个状态值）。
[0172] 此外，在该情况下，旋转角度范围被定义为均具有相等的宽度并且在圆周范围38上均等地分布并且彼此直接相邻。
[0173] 在接收器侧，能够在每次激光束入射（即，每次击中）时生成信号并且将其发送给评估单元。在了解多轨道码图案的情况下，能够利用一系列接受信号的处理来获得接收器很可能位于的对应的旋转角度范围，并且因此能够确定想要的激光接收器方向。
[0174] 图3示出了解释激光单元的控制的结构的示例的视图（也就是说，用于激光图案编码器原理的示例性说明的视图）。
[0175] 由电动马达41以已知的转速A驱动的作为偏折装置12的旋转五棱镜机械地耦接到旋转换能器42（特别地，旋转角度换能器）。由激光单元发射的穿过五棱镜的激光束14能够由激光驱动器43（其是控制单元的一部分）控制。旋转换能器42提供关于五棱镜的当前旋转角位置的信息。
[0176] 作为控制单元的一部分的状态机44包括旋转轨迹计数器和用于外部触发信号B（用于开始利用一系列旋转轨迹中连续发生的各旋转角度范围的交叉的状态序列的生成）的输入以便于生成下述信号：
[0177] 用于开始码图案发射的信号C，
[0178] 用于五棱镜位于其中的当前角度范围的信号，以及
[0179] 用于当前旋转轨迹的信号。
[0180] 码在该情况下存储在查找表45中。该查找表45然后根据前述来自状态机44的信号生成用于激光驱动器43的开启/关闭信号。与激光束相关的开启/关闭状态可以在该情况下在触发信号B施加之后对于各角度范围和各旋转轨迹单独地定义。
[0181] 图4示出了仅借助于示例的在建筑激光系统的范围中激光接收器能够具有的功能的视图。
[0182] 激光接收器在该情况下用于测量激光束在激光束检测器46上两个连续的入射之间的时间t0，为此激光束检测器46的原始输出信号由触发器47和计数器电路48来馈送。时间t0被经由接收器内部的无线电模块50发送给旋转激光器作为基本时间单位（例如，1ms）的倍数。
[0183] 图5示出了解释评估单元的结构的示例的视图（也就是说，用于激光图案解码器原理的示例性解释的视图）。
[0184] 旋转激光器的无线电模块51接收并记录来自激光接收器的击中时间间隔的序列。符号生成器52利用所获取的击中时间间隔的序列并且利用已知的转速A计算各状态。符号在该情况下是作为旋转轨迹的倍数的分立值，如下所述：
[0185] 符号A：两个击中之间存在一个旋转轨迹
[0186] 符号B：在两个击中之间存在两个旋转轨迹
[0187] 符号C：在两个击中之间存在三个旋转轨迹，等等。
[0188] 用于旋转角度范围的以该方式编译的符号的序列独立于偏折装置的旋转周期。解码器53将符号的序列转换为有效的对应码数（指派给激光接收器因此位于其中的角度范围）。
[0189] 根据本发明，因此不是绝对需要激光接收器与旋转激光器之间的实时通信。
[0190] 在本发明中，相反地，由于能够独立地执行激光图案编码并且如果对于想要的方向的解码而需要是异步的，因此无线电通信的传输时间可以是未知的。
[0191] 此外，在激光接收器的部分上不需要关于使用的码的预先了解。
[0192] 将理解的是，这些例示图仅示意性地例示了可能示例性实施方式。不同方法同样可以彼此组合和与根据现有技术的方法向组合。
