專利名稱：走道測(cè)量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量系統(tǒng)，更具體而言，涉及用于測(cè)量走道(runway)尺寸的測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
走道在這里是指物體可以行進(jìn)的表面。在垂直方向上，走道因此包括與環(huán)境重力(ambient gravitational force)基本垂直的平面。走道典型地還包括消除可能的側(cè)向力以允許物體沿著走道前進(jìn)的某種機(jī)制。走道的眾所周知的例子是軌道系統(tǒng)，其可包括一條、兩條或更多條安裝于地面上的軌道，從而其頂部表面與環(huán)境重力基本垂直。軌道系統(tǒng)被周期性地檢查，以確保軌道的尺寸位于設(shè)立的幾何值(標(biāo)準(zhǔn))以內(nèi)。如果存在任何偏差，在檢查期間生成的數(shù)據(jù)于是被用來校正軌道的定位。傳統(tǒng)上，使用應(yīng)用經(jīng)緯儀或激光器的手動(dòng)裝置來進(jìn)行走道檢查。近年來引入使用了視距儀，該視距儀可以被固定到一個(gè)位置，而目標(biāo)沿著軌道縱向地移動(dòng)到預(yù)定的測(cè)量位置。通過測(cè)量目標(biāo)的坐標(biāo)和距離，可以直接確定走道標(biāo)準(zhǔn)中定義的軌道尺寸特征(例如跨度、軌道到軌道高程(rail-to-rail elevation)、仰角(elevation)和平直度)。最近，引入了若干自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。文獻(xiàn)US 2005/0111012公開了一種激光檢查裝置，其使用遠(yuǎn)程操作的激光來執(zhí)行軌道檢查。該激光檢查裝置包括固定部分，其包括自安平(self-leveling)激光器，以及移動(dòng)部分，其包括屏幕和圖像捕獲裝置。在操作時(shí)，當(dāng)移動(dòng)部分沿著吊車軌道的長(zhǎng)度行進(jìn)時(shí)，固定的自安平激光器向移動(dòng)部分的屏幕發(fā)射一束激光。當(dāng)移動(dòng)屏幕沿著吊車軌道的長(zhǎng)度行進(jìn)時(shí)，激光作用在移動(dòng)屏幕上的位置依賴于移動(dòng)屏幕在與固定的自安平激光儀所發(fā)射的穩(wěn)定激光束垂直的平面內(nèi)的移動(dòng)而發(fā)生改變。圖像捕獲裝置捕獲與激光作用在移動(dòng)屏幕上的位置相關(guān)的信息并將它發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)使用接收到的信息來評(píng)估吊車軌道的對(duì)準(zhǔn)。美國(guó)專利號(hào)6，415，208描述了一種基于激光的檢查裝置，其在設(shè)計(jì)和操作上都非常類似，但被配置為采集用于頂軌(top rail)吊車軌道配置的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)WO 2007/087317描述了一種通過使用被橋式吊車交替推拉的檢查設(shè)備來執(zhí)行橋式吊車走道系統(tǒng)檢查的方法和裝置。文獻(xiàn)EP 2017574公開了一種用于測(cè)量軌道的包括固定的視距儀和移動(dòng)的反射平面的裝置。測(cè)量包括確定移動(dòng)元件的位置，以及將測(cè)量結(jié)果通過空中接口(air interface)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。這些自動(dòng)解決方案的任一個(gè)的問題是結(jié)果的準(zhǔn)確性不足。軌道可能具有局部結(jié)構(gòu)，其會(huì)干擾軌道的本來基本線性的尺寸。隨著時(shí)間和使用軌道也會(huì)磨損，且移動(dòng)目標(biāo)所行進(jìn)的表面開始包含變形。由變形所引起的這些結(jié)構(gòu)和/或局部結(jié)構(gòu)在下面被共同稱為缺陷，并且它們會(huì)使得測(cè)量元件偏離其初始規(guī)劃的空間配置。但該空間配置是確定被檢查的結(jié)果值時(shí)所使用的計(jì)算公式和算法的基礎(chǔ)。當(dāng)單獨(dú)的元件之間的空間配置改變時(shí)，結(jié)果變得被扭曲。測(cè)量值的可靠性因此不可控地依賴于被測(cè)量路徑(track)的狀態(tài)，這是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)因此是提供一種方法和裝置，用于實(shí)現(xiàn)提高走道測(cè)量準(zhǔn)確性的方法。本發(fā)明的目標(biāo)通過由獨(dú)立權(quán)利要求中記載的內(nèi)容所表征的移動(dòng)單元、測(cè)量系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用固定單元和攜帶反射器的移動(dòng)單元，來自固定單元的測(cè)量信號(hào)由該反射器來反射。路徑中的缺陷是指攜帶目標(biāo)的平面和與環(huán)境重力垂直的平面不是平行的而是互相偏離的。在本發(fā)明中，這些偏差被測(cè)量，且所確定的偏差的影響被消除。這有助于更準(zhǔn)確的結(jié)果，并將結(jié)果的準(zhǔn)確性與被測(cè)量路徑的局部結(jié)構(gòu)或狀態(tài)分離。將通過示出本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述來更詳細(xì)地討論該優(yōu)勢(shì)或其他可能的優(yōu)勢(shì)。


以下將參考附圖通過優(yōu)選實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出了表示實(shí)體互連以便創(chuàng)建所實(shí)施的測(cè)量系統(tǒng)的安排；圖2提供了輪廓表面(contoured surface)中的移動(dòng)單元的側(cè)視圖；圖3示出了測(cè)量系統(tǒng)的固定和移動(dòng)單元元件之間的典型測(cè)量配置的頂視圖；圖4在側(cè)視圖中示出了移動(dòng)單元的反射器的兩個(gè)空間定向；圖5示出了測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例；圖6A和6B示出了測(cè)量系統(tǒng)的另一實(shí)施例；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例；圖8示出了通過所發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的一種測(cè)量安排。
具體實(shí)施例方式下列實(shí)施例是示例性的。盡管說明書可能在若干個(gè)位置提及“一個(gè)”、“一”或“某個(gè)”實(shí)施例，這并不意味著該引用是指同一實(shí)施例或者該特征僅用于單個(gè)實(shí)施例。不同實(shí)施例的單個(gè)特征也可以被組合來提供其他實(shí)施例。下面，將使用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的例子來描述不同的實(shí)施例，但不會(huì)將本發(fā)明限制于所公開的術(shù)語和結(jié)構(gòu)。圖1示出了表示實(shí)體互連以便創(chuàng)建所實(shí)施的測(cè)量系統(tǒng)100的安排。圖1是簡(jiǎn)化的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖，其僅示出了描述本實(shí)施例中的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)所必須的元件和功能實(shí)體。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯，測(cè)量系統(tǒng)還可以包括圖1中未明確示出的其他功能和結(jié)構(gòu)。示出的實(shí)體表示可以具有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說公知的各種物理實(shí)現(xiàn)的邏輯單元和連接。通常，需要注意，用于創(chuàng)建實(shí)施例的上下文的某些功能、結(jié)構(gòu)、元件和協(xié)議本身與實(shí)際的發(fā)明是無關(guān)的。下列描述中的詞語和表述旨在示出而不是要限制本發(fā)明或?qū)嵤├y(cè)量系統(tǒng)100包括固定測(cè)量單元101。在該上下文中，固定是指該單元在測(cè)量期間保持固定。在測(cè)量之間，固定單元101可以被移動(dòng)到另一位置，并被固定到那兒用于另一測(cè)量序列。固定測(cè)量單元101包括測(cè)量信號(hào)單元102，其被配置為向反射目標(biāo)生成直線前進(jìn)的信號(hào)，當(dāng)反向信號(hào)返回時(shí)檢測(cè)該反射信號(hào)，并且基于發(fā)出和進(jìn)入的信號(hào)的時(shí)間和/或位置信息確定表示目標(biāo)位置的值。直線前進(jìn)的信號(hào)可以以例如激光或紅外線信號(hào)的形式來提供。但是，其他波長(zhǎng)或其他類型的信號(hào)也可以在請(qǐng)求保護(hù)的范圍內(nèi)應(yīng)用。固定測(cè)量單元101還包括固定裝置103，其允許固定測(cè)量單元101被可分離地固定到規(guī)定的位置。在其最簡(jiǎn)單的形式中，固定裝置103可以應(yīng)用重力。例如，包含測(cè)量信號(hào)單元102的機(jī)架104的某個(gè)部分可以具有由于固定測(cè)量單元101的重量而壓在基礎(chǔ)表面(underlying surface)上的底部表面，從而它在整個(gè)測(cè)量期間中保持不動(dòng)。但典型地，固定裝置103還包括某種調(diào)整裝置，例如三腳架，其也允許將信號(hào)源定位到所需的高度和位置?；趹?yīng)用，固定測(cè)量單元101例如其調(diào)整裝置可以配備有夾鉗裝置，該夾鉗裝置將固定測(cè)量單元101固定到相對(duì)于被測(cè)量表面的規(guī)定的位置。其他已知的固定方法可以被應(yīng)用，而不偏離保護(hù)的范圍。固定測(cè)量單元101還包括處理器單元105。處理器單元105是基本包含一個(gè)或更多個(gè)算術(shù)邏輯單元、若干特殊寄存器和控制電路的元件。連接到處理器單元105的是存儲(chǔ)器單元106，計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)或程序所在的數(shù)據(jù)媒介。存儲(chǔ)器單元10可以包括易失性或非易失性存儲(chǔ)器，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可編程邏輯等。固定測(cè)量單元101還包括接口單元107，其具有至少一個(gè)輸入單元，用于將數(shù)據(jù)輸入到固定測(cè)量單元101的內(nèi)部過程，以及至少一個(gè)輸出單元，用于輸出來自固定測(cè)量單元101的內(nèi)部過程的數(shù)據(jù)。如果有線接口(line interface)被應(yīng)用，接口單元典型地包括插入式(plug-in)單元，作為提交給其外部連接點(diǎn)的信息和/或提供給連接到外部連接點(diǎn)的線路107的信息的通道。如果無線接口被應(yīng)用，接口單元典型地包括無線電收發(fā)器單元，其包括發(fā)送器和接收器，且也電連接到處理單元105。基于應(yīng)用，接口單元107還可以支持多于一種的接口。接口單元107還可以包括用戶界面，其具有鍵盤、觸摸屏、麥克風(fēng)或用于輸入數(shù)據(jù)的等價(jià)物，以及屏幕、觸摸屏、揚(yáng)聲器或用于輸出數(shù)據(jù)的等價(jià)物。處理器單元105、存儲(chǔ)器單元106和接口單元107被電互連接，以根據(jù)固定測(cè)量單元101的預(yù)定的基本被編程的過程，對(duì)接收和/或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的操作執(zhí)行。這些操作包括匯編(compile)表示目標(biāo)的確定位置的值，并將這些值轉(zhuǎn)發(fā)到規(guī)定的外部或集成單元來計(jì)算。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說眾所周知的是，這些值可以作為原始測(cè)量數(shù)據(jù)被發(fā)送，或者固定單元可以被配置為將這些值預(yù)處理為規(guī)定類型的坐標(biāo)值，并/或用規(guī)定的元數(shù)據(jù)來補(bǔ)充這些值。通常，這些操作包括測(cè)量過程中的固定測(cè)量單元的部分，其在本描述中將在后面更詳細(xì)地描述。在一個(gè)例子中，固定測(cè)量單元101還可以通過視距儀來實(shí)現(xiàn)。視距儀是一種已知的裝置，其允許在距離測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行測(cè)角(goniometric)測(cè)量，并基于接收到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行工程計(jì)算，而保持所有存在的信息。在測(cè)量期間通過具有后續(xù)處理的計(jì)算機(jī)中的特殊接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(data picking)的傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)，使得視距儀成為多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中最受歡迎的測(cè)量裝置之一。但是，可以使用應(yīng)用來自目標(biāo)的直線前進(jìn)信號(hào)的反射的其他測(cè)量解決方案，而不偏離保護(hù)的范圍。測(cè)量系統(tǒng)100還包括移動(dòng)單元110。移動(dòng)單元110包括平面基底(base) 111和移動(dòng)裝置112。移動(dòng)裝置112被附著到平面基底111，并允許基底沿著表面113移動(dòng)，從而基底114的空間定向與表面116的當(dāng)前接觸部分的空間定向115基本一致。
在圖2A和2B中更詳細(xì)示出空間定向的概念?；?11具有基本剛性的形式，并且在其與移動(dòng)裝置112的接口中的任何改變或移動(dòng)被傳送(carry)到整個(gè)基底。其特征在于，基底111是平面裝置，其與移動(dòng)裝置112的接口不是單支持點(diǎn)，而包括兩個(gè)或更多個(gè)接觸點(diǎn)，或接觸表面，由此表面113和移動(dòng)裝置112之間的接觸產(chǎn)生的力被傳遞到基底主體。因此，移動(dòng)裝置與接觸表面作用的力通過多于一個(gè)接觸點(diǎn)對(duì)基底111的主體產(chǎn)生作用?；?11的空間定向因此是所有接觸點(diǎn)或整個(gè)接觸表面向基本剛性的基底主體移動(dòng)的結(jié)果。為了示出和測(cè)量基底111的空間定向，相對(duì)于主體位置固定、優(yōu)選地與基底111的主體交叉的平面114被認(rèn)為代表基底的空間定向。當(dāng)移動(dòng)單元110在表面上移動(dòng)時(shí)，該平面114的空間定向表示傳遞到附著于移動(dòng)單元110的任何元件119、122的定向改變。在圖1中，移動(dòng)單元110位于水平表面上。圖2提供了輪廓表面中的移動(dòng)單元110的側(cè)視圖。在該例子中，移動(dòng)裝置112包括附著到基底111的輪。當(dāng)移動(dòng)單元110運(yùn)行時(shí)，輪接觸基礎(chǔ)表面，該表面相對(duì)于水平面的空間定向113現(xiàn)在在該視角下是α。輪傳遞(mediate)空間定向，因此基底114的空間定向也是α。在輪相等且于是在接觸平面和基底111之間沒有初始偏差的例子中是這種情形。在存在某些初始偏差的情況下，基底114的空間定向是該初始偏差和α的和。在任何情形下，不管初始偏差是否存在，基礎(chǔ)表面113從水平面115的偏離被直接傳遞到基底114的空間定向。很清楚，附著到基底111的任何元件119、122經(jīng)歷相應(yīng)的偏差或傾斜α。移動(dòng)單元還包括反射器118，以及固定到基底111和反射器118的提升元件119。反射器118被配置為反射從固定單元101發(fā)送的信號(hào)?；谛盘?hào)的類型，反射可以以多種方式引起，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的。在視距儀的示例情形下，信號(hào)是光波且反射器通過由棱鏡造成的全反射返回該信號(hào)。反射器118附著到提升元件119，其進(jìn)一步附著到移動(dòng)單元110的基底111。在圖1中，提升元件119相對(duì)于平面114垂直地附著，該平面示出基底111的空間定向。但是，只要提升元件119將反射器118附著到相對(duì)于基底111的固定位置，任何互相定向(即初始偏離)可以在基底111和提升元件119之間被應(yīng)用。移動(dòng)單元有利地是自推進(jìn)的，由此能夠移動(dòng)而不用外部驅(qū)動(dòng)裝置。這可以通過任何集成的驅(qū)動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)，所述驅(qū)動(dòng)裝置本身通常對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。移動(dòng)單元還可以是自導(dǎo)航的，即，根據(jù)預(yù)定的內(nèi)部移動(dòng)方案來移動(dòng)。但是，有利地，移動(dòng)單元包括控制元件121，其連接到驅(qū)動(dòng)裝置，并包括用于外部連接的接口。控制元件結(jié)構(gòu)可以包含處理器單元、存儲(chǔ)器單元和接口單元，其電互連接以對(duì)接收和/或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的操作執(zhí)行，如在固定單元的情形中所述的。接收的數(shù)據(jù)可以包括從授權(quán)外部源發(fā)送的驅(qū)動(dòng)指令。因?yàn)橐苿?dòng)單元是移動(dòng)的，外部連接優(yōu)選地通過無線電接口來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于無線電通信，移動(dòng)單元110有利地包括無線電收發(fā)器112，其包含發(fā)送器和接收器。測(cè)量系統(tǒng)100還包括計(jì)算單元130。計(jì)算單元130可以是能夠提供一個(gè)或多個(gè)接口、并處理接收的和可能存儲(chǔ)的信息的任何結(jié)點(diǎn)或主機(jī)，固定單元和/或移動(dòng)單元可以通過所述接口來與它交換信息，如以下所討論的。該裝置還可以是用戶終端，它是一件儀器或設(shè)備，其將用戶終端及其用戶與定閱(subscription)關(guān)聯(lián)或被布置為將用戶終端及其用戶與定閱關(guān)聯(lián)，并允許用戶與通信系統(tǒng)交互。用戶終端向用戶展示信息，并允許用戶輸入信息。換句話說，用戶終端可以是能夠從網(wǎng)絡(luò)接收并/或向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息、無線地或通過固定連接可連接到網(wǎng)絡(luò)的任何終端。用戶終端的例子包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)、膝上型計(jì)算機(jī)(筆記本)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)站(移動(dòng)電話)以及有線電話。通常，計(jì)算單元裝置的各種實(shí)施例可以以硬件或?qū)Ｓ秒娐?、軟件、邏輯及其任何組合來實(shí)現(xiàn)。某些方面可以以硬件來實(shí)現(xiàn)，而其他一些方面可以通過固件或軟件來實(shí)現(xiàn)，所述軟件可以通過控制器、微處理器或其他計(jì)算設(shè)備來執(zhí)行。軟件例程(routine)，也被稱為程序產(chǎn)品，是制造品并可以被存儲(chǔ)在任何裝置可讀的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介中，且它們包括程序指令來執(zhí)行特定任務(wù)。于是本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可被計(jì)算機(jī)讀取，并編碼指令，用于執(zhí)行圖1的測(cè)量系統(tǒng)中的表面測(cè)量過程。在例子中，計(jì)算單元可以用個(gè)人計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該個(gè)人計(jì)算機(jī)提供與固定單元101和/或移動(dòng)單元110的無線連接。局部或蜂窩式無線電技術(shù)可以在無線電連接中應(yīng)用。圖3示出了測(cè)量系統(tǒng)100的固定單元101和移動(dòng)單元110元件之間的典型測(cè)量配置的頂視圖。在一個(gè)測(cè)量中，固定單元101測(cè)量并至少記錄移動(dòng)單元110的規(guī)定點(diǎn)(在該實(shí)施例中是反射器118)的水平坐標(biāo)X、垂直坐標(biāo)y (未示出)和的距離D。規(guī)定的算法被用來從這些測(cè)量值計(jì)算任何進(jìn)一步的結(jié)果值。圖4在側(cè)視圖中示出了移動(dòng)單元的反射器118的兩個(gè)空間定向118’和118”。當(dāng)移動(dòng)單元在基本水平的平面上移動(dòng)時(shí)，與水平方向χ平行的基底114的空間定向是0，且提升元件119從基底111提升到高度L的反射器118’的坐標(biāo)是(χ’，y’)。但是，在表面有缺陷并因此不是水平的情形下，基底111傾斜從而基底114的空間定向是α。由于該偏差，被測(cè)量的位置坐標(biāo)(x”，y”)從原始值(x’，y’)相應(yīng)地偏離ΔΧ和Ay。通常，所應(yīng)用的算法基于提升元件119所處的基底111與選擇的水平方向χ平行這一假設(shè)。這意味著，由于被測(cè)量的平面與和環(huán)境重力垂直的平面不平行所帶來的偏差Δχ和Ay造成用該算法計(jì)算的測(cè)量結(jié)果的誤差。在實(shí)際中，這些誤差對(duì)于結(jié)果的可靠性是有害的，特別是水平方向的誤差Δχ。于是，為了提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)100還包括傾斜測(cè)量裝置123(圖1和圖3)，用于確定基底與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差。傾斜測(cè)量裝置可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)現(xiàn)中，偏差以傾斜角α的方式展示和測(cè)量，且移動(dòng)單元110可以包括傾角計(jì)(inclinometer或clinometer)，它是用于測(cè)量物體關(guān)于重力的傾斜角(或傾斜)、仰角或斜度的工具。傾角計(jì)的例子包括傾斜計(jì)(ti 1 tmeter)、傾斜指示器(tilt indicator)、傾斜警報(bào)(slope alert)、測(cè)坡水尺(slope gauge)、梯度計(jì)(gradient meter)、重力梯度儀(gradiometer)、7jC準(zhǔn)儀(level gauge)、7_K平儀(level meter)、磁偏計(jì)(declinometer)以及縱橫搖指示儀(pitch&roll indicator)。在另一實(shí)現(xiàn)中，移動(dòng)單元110可以被配置為在基底111的不同的規(guī)定部分包含若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)。通過測(cè)量這些測(cè)量點(diǎn)的位置并使用它們?cè)诨?11中的互相間隔的知識(shí)，基底111相對(duì)于計(jì)算水平面的傾斜α可以被容易地計(jì)算。本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)100還包括傾斜消除裝置，用于消除確定的偏差的影響?；趹?yīng)用，可以在測(cè)量過程中或之后實(shí)現(xiàn)消除。圖5示出了一實(shí)施例，其中傾斜消除在測(cè)量過程中實(shí)現(xiàn)，且傾斜消除裝置包括集成到移動(dòng)單元Iio的平衡裝置。在圖5中，移動(dòng)單元的移動(dòng)裝置112用來提供軌道跟蹤器，其允許移動(dòng)單元基本上沿著由軌道的頂部表面的中間線所構(gòu)成的路徑移動(dòng)。本實(shí)施例的軌道跟蹤器包括凹槽(recess) 140，其截面被確定尺寸來包含軌道的頂部表面和軌道的側(cè)面的至少一部分。凹槽140的側(cè)壁與側(cè)向力相對(duì)，并提供側(cè)面跟蹤器，以確保其在向前方向移
8動(dòng)時(shí)軌道保持在凹槽內(nèi)。軌道跟蹤器還包括輪裝置141，其附著到基座111，從而至少某些輪從凹槽的底部突起，以提供與軌道的頂部表面的滾動(dòng)接觸。至少另一個(gè)輪，側(cè)輪142，可以被包含到輪裝置141，以通過相對(duì)于軌道的參考側(cè)的滾動(dòng)來提高側(cè)面跟蹤器。軌道的參考側(cè)有利地是與由軌道頂表面的中間線形成的軌道最佳對(duì)準(zhǔn)的一側(cè)。輪裝置141被調(diào)整，從而當(dāng)側(cè)輪與軌道的參考側(cè)相對(duì)時(shí)，反射器與軌道的頂部表面的中間線基本垂直對(duì)齊。在某些情形下，軌道的參考側(cè)還會(huì)受正常磨損的影響。為了補(bǔ)償這樣的磨損對(duì)測(cè)量的影響，側(cè)輪142可以是垂直可調(diào)整的。這允許測(cè)量操作者從參考表面中選擇高度看來最少被磨損影響的路徑。需要注意該軌道跟蹤器的構(gòu)造僅是示例。使用不同跟蹤表面和滾動(dòng)或滑動(dòng)裝置的若干個(gè)軌道跟蹤裝置可以被應(yīng)用，而不偏離保護(hù)的范圍。傾斜測(cè)量裝置123和控制元件121互相連接，從而傾斜測(cè)量裝置的測(cè)量值被輸入到控制元件121。控制元件也與驅(qū)動(dòng)裝置120互相連接，該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)輪裝置141中的輪。除了控制輪轉(zhuǎn)動(dòng)的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置120還包括垂直控制裝置124，輪裝置141中的平行輪可以通過該垂直控制裝置來互相獨(dú)立地提升或降低。因此，移動(dòng)單元能夠被定位以至少臨時(shí)調(diào)整基底114的空間定向以消除確定的偏差的影響。這可以通過將基底114的空間定向調(diào)整為與和環(huán)境重力垂直的平面基本平行來實(shí)現(xiàn)。在本例子中，控制元件121存儲(chǔ)定義用于觸發(fā)傾斜消除裝置操作的閾值的傾斜值。當(dāng)從傾斜測(cè)量裝置123接收到的值超過該傾斜值時(shí)，控制元件121指示驅(qū)動(dòng)裝置123提升一個(gè)輪并/或降低另一個(gè)輪，來補(bǔ)償傾斜的軌道表面的影響。測(cè)量系統(tǒng)100可以被配置為連續(xù)或離散地進(jìn)行測(cè)量。在離散測(cè)量時(shí)，移動(dòng)單元110至少在測(cè)量進(jìn)行的時(shí)間被停止在測(cè)量點(diǎn)上。在連續(xù)測(cè)量時(shí)，測(cè)量可以在移動(dòng)單元110移動(dòng)時(shí)進(jìn)行。兩種測(cè)量類型都產(chǎn)生與規(guī)定的測(cè)量時(shí)間值相關(guān)的多個(gè)離散測(cè)量值，但典型地連續(xù)測(cè)量生成大量結(jié)果?；谙到y(tǒng)中應(yīng)用的測(cè)量裝置，基底114的空間定向也可以被離散或連續(xù)地調(diào)整。離散調(diào)整可以在規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)和/或規(guī)定的測(cè)量路徑的位置進(jìn)行。對(duì)于離散測(cè)量，移動(dòng)單元Iio可以包括測(cè)量計(jì)時(shí)單元150，用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào)落到反射器上的時(shí)間。有利地，在實(shí)際測(cè)量之前，即在測(cè)量信號(hào)落到反射器上之前，傾斜被測(cè)量且偏差的影響被消除。如果基于時(shí)間的調(diào)整被應(yīng)用，測(cè)量計(jì)時(shí)單元150可以是時(shí)鐘單元，其與固定單元101中的處理器105同步，并識(shí)別在離散測(cè)量信號(hào)從固定單元101發(fā)送時(shí)的測(cè)量時(shí)間。時(shí)鐘單元可以例如被移動(dòng)單元121的控制單元121控制，并用一組測(cè)量時(shí)間或間隔來預(yù)編程。在剛好測(cè)量時(shí)間之前的規(guī)定時(shí)間，控制元件觸發(fā)傾斜測(cè)量裝置123，響應(yīng)于此，傾斜消除裝置IM可以基于測(cè)量的傾斜值而被觸發(fā)。如果基于位置的調(diào)整被應(yīng)用，測(cè)量計(jì)時(shí)單元150或控制測(cè)量計(jì)時(shí)單元150操作的控制單元121被配置為例如從輪裝置141接收輪的全程旋轉(zhuǎn)的指示，并在每次接收到指示時(shí)遞增計(jì)數(shù)器。定時(shí)器值直接轉(zhuǎn)為經(jīng)過的距離，并可以被用來同步固定單元101和移動(dòng)單元110的操作。例如，令固定單元被配置為具有在被測(cè)量路徑的規(guī)定位置觸發(fā)測(cè)量信號(hào)的外部裝置。再次地，剛好在這樣的測(cè)量進(jìn)行之前，控制元件觸發(fā)傾斜測(cè)量裝置123，響應(yīng)于此，傾斜消除裝置1 可以基于測(cè)量的傾斜值被觸發(fā)。在連續(xù)測(cè)量時(shí)，調(diào)整被有利地盡可能地快和頻繁地進(jìn)行，從而來自被測(cè)量的表面的影響被有效消除。有利地，傾斜消除裝置1 在所有這些情形下將基底的空間定向調(diào)整為與和環(huán)境重力垂直的平面基本平行。需要注意，用于在測(cè)量時(shí)計(jì)時(shí)和同步單元的其他裝置可以被應(yīng)用，而不偏離保護(hù)的范圍。圖6A到6B示出了另一實(shí)施例，其中回溯地對(duì)已生成的測(cè)量結(jié)果來實(shí)現(xiàn)傾斜消除。如圖6A所示，傳統(tǒng)的計(jì)算單元130至少與固定單元接口連接，并連續(xù)或批量運(yùn)行地從固定單元接收與規(guī)定路徑的測(cè)量關(guān)聯(lián)的多個(gè)測(cè)量記錄計(jì)算單元130包括至少一個(gè)算法Ak(A)，其基于測(cè)量值ri來計(jì)算表示被測(cè)量路徑的尺寸的結(jié)果&。基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算單元可以包含一個(gè)或多個(gè)算法Ak (r,)，k=l，…，K。如圖6B所示，本實(shí)施例的計(jì)算單元還被配置為連續(xù)或批量運(yùn)行地從移動(dòng)單元110接收多個(gè)被測(cè)量的偏差值ti;這些偏差值ti表示移動(dòng)單元110的基底111與和移動(dòng)單元周圍的環(huán)境重力垂直的平面之間的被測(cè)量的偏差。每個(gè)偏差值ti可以與規(guī)定路徑的規(guī)定測(cè)量記錄A隱式或顯式地關(guān)聯(lián)。在隱式的關(guān)聯(lián)中，算法將測(cè)量記錄和偏差值配對(duì)，而不用附加到測(cè)量值的顯式的關(guān)聯(lián)信息。例如，在時(shí)間同步的測(cè)量中，兩個(gè)輸入流A和ti的中的結(jié)果的數(shù)量應(yīng)匹配，從而計(jì)算單元可以根據(jù)它們的輸入順序來將值配對(duì)。在顯式的關(guān)聯(lián)中，任一個(gè)或兩個(gè)輸入流^、ti中的輸入記錄攜帶額外的配對(duì)或同步值(例如，測(cè)量時(shí)間)，由此計(jì)算單元130可以將值配對(duì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，偏差值、也可以作為原始測(cè)量數(shù)據(jù)被發(fā)送，或者移動(dòng)單元可以被配置為將這些值預(yù)處理為規(guī)定類型的坐標(biāo)值并/或用更多元數(shù)據(jù)來補(bǔ)充這些值。圖6B的計(jì)算單元130包括至少一個(gè)算法Ak (ri; t,)，其基于被測(cè)量的值、來計(jì)算傾斜校正的結(jié)果Rk*，該結(jié)果表示被測(cè)量的路徑的尺寸，但其中由被測(cè)量表面的缺陷所引起的偏差Δχ和Ay被消除。計(jì)算偏差Δχ和Ay并在L和α已知時(shí)恢復(fù)值(X’，t’)是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已知的簡(jiǎn)單的三角法(trigonometry)。很明顯Rk*比&要準(zhǔn)確地多。基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算單元可以包括一個(gè)或多個(gè)算法AkO^tiLk=I,…，K。在另一實(shí)施例中，移動(dòng)單元可以進(jìn)一步配備有包含相機(jī)的照相單元160 (圖2)，該相機(jī)在沿著路徑的規(guī)定點(diǎn)上的至少一個(gè)視圖中生成圖像。有利地，照相單元160還包含圖像跟蹤器，其被配置為將相機(jī)所拍攝的圖像與跟蹤信息關(guān)聯(lián)，所述跟蹤信息允許將圖像關(guān)聯(lián)到拍攝圖像所在的移動(dòng)單元110的位置。因此，在該實(shí)施例中，在多個(gè)被測(cè)量的偏差值、(圖6B)之外，移動(dòng)單元110還將多個(gè)照相記錄Ii發(fā)送到計(jì)算單元130，所述照相記錄至少包括圖像和用于該圖像的跟蹤信息。通過圖像跟蹤器，缺陷可以進(jìn)一步被映射到規(guī)定的圖像，并且缺陷的類型然后可以被視覺地驗(yàn)證，以用于高效的修復(fù)規(guī)劃。例如，由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)引起的偏差典型地不需要進(jìn)一步的行動(dòng)，因此修復(fù)行動(dòng)可以集中在其他異常，例如由磨損或損耗引起的變形。另一方面，圖像還可以在傾斜測(cè)量本身沒有對(duì)軌道中的缺陷進(jìn)行反應(yīng)的某些特殊情形下被用來驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，如果軌道包括短路(short cut)，它可以被基底主體的水平延伸來補(bǔ)償，且沒有傾斜被檢測(cè)或測(cè)量。但是，平行視覺分析允許也檢測(cè)和定位沿著路徑的這樣的點(diǎn)。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。在圖7中，該方法在圖2-6中描述的測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)算單元130中實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)圖7的描述可以用那些圖中描述的任何部分來補(bǔ)充，反之亦然。該過程在計(jì)算單元130被開啟并運(yùn)行這一階段中開始。首先用至少一個(gè)算法Ak(I^ti)來配置該單元(步驟70)。該算法輸入移動(dòng)單元110的被測(cè)量的坐標(biāo)值并基于這些坐標(biāo)值計(jì)算表示路徑的尺寸的至少一個(gè)結(jié)果，移動(dòng)物體沿著該路徑移動(dòng)。此外，該算法使用被測(cè)量的偏差值、來從結(jié)果中消除由被測(cè)量的表面中的缺陷所引起的偏差Δχ和Ay的影響，并由此提供偏差校正的結(jié)果Rk*。因此，在固定單元101和移動(dòng)單元110的測(cè)量過程期間和之后，單元接收(步驟71)測(cè)量記錄該記錄關(guān)聯(lián)到規(guī)定路徑的測(cè)量。此外，該單元接收(步驟72)測(cè)量值ti;所述值用于移動(dòng)單元與和移動(dòng)單元周圍的環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差。該單元通過如圖4所示計(jì)算偏差Δχ和Ay并恢復(fù)值(x’，t’)，來消除(步驟73)由被測(cè)量的表面中的缺陷引起的偏差Δχ和Ay的影響。然后該單元輸出(步驟74)傾斜校正的結(jié)果Rk*，用于例如評(píng)估被測(cè)量路徑的狀態(tài)。由于測(cè)量了支持提升元件的基底與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差，并消除了確定的偏差的影響，輸出結(jié)果Rk*明顯比通過傳統(tǒng)裝置獲得的結(jié)果更為準(zhǔn)確。還需要注意，被測(cè)量的傾斜值本身可以被用來指示軌道的坡度。同時(shí)，如上所述，被測(cè)量的偏差值流、可以用照相記錄流Ii來補(bǔ)充，以有助于高效的修復(fù)規(guī)劃。圖8示出了通過發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要的測(cè)量安排。被測(cè)量的路徑包括兩條平行的軌道Tl、T2，其構(gòu)成移動(dòng)重物的吊運(yùn)車(trolley)的車道。初始地，軌道Tl、T2被安裝，從而軌道的頂部表面與和環(huán)境重力垂直的表面平行。在使用時(shí)，軌道的表面磨損。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)在于保證車道的安全性和可操作性，并因此提供了單獨(dú)的和互相定位上的軌道尺寸的嚴(yán)格要求。由于發(fā)明的解決方案，移動(dòng)單元110可以單獨(dú)沿著每條軌道Tl、T2移動(dòng)，固定單元101可以保持在一個(gè)固定的位置，并可以快速接收用于軌道的單獨(dú)尺寸和互相定位的結(jié)果。沿著軌道移動(dòng)的移動(dòng)單元的傾斜的影響被消除，因此結(jié)果的準(zhǔn)確性不依賴于軌道的狀態(tài)，于是軌道可能存在的任何磨損不會(huì)使測(cè)量或狀況評(píng)估變壞。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可以被計(jì)算機(jī)讀取，并編碼了指令的計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)過程，該過程用于控制圖2的測(cè)量系統(tǒng)中的功能。盡管本發(fā)明的各個(gè)方面可以被示出和描述為框圖、消息流圖、流程圖和邏輯流圖，或使用其他圖形表示，完全可以理解所示出的單元、框、設(shè)備、系統(tǒng)元件、過程和方法可以用例如硬件、軟件、固件、專用電路或邏輯、計(jì)算設(shè)備或其組合來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯，隨著技術(shù)進(jìn)步，本發(fā)明概念可以以各種方式來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于上述例子，而可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)單元，包括平面基底；反射器；提升元件，其固定到基底和反射器，并將反射器附著到相對(duì)于基底的固定位置；移動(dòng)裝置，用于使基底沿著表面移動(dòng)，從而基底的空間定向與表面的當(dāng)前基礎(chǔ)部分的空間定向基本一致；其特征在于傾斜測(cè)量裝置，用于確定基底的空間定向與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差；傾斜消除裝置，用于消除確定的偏差的影響。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述傾斜消除裝置包括定位裝置，其響應(yīng)于確定的偏差，并被配置為至少臨時(shí)將基底的空間定向調(diào)整為與和環(huán)境重力垂直的平面基本平行。
3.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述移動(dòng)單元包括測(cè)量計(jì)時(shí)單元，用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào)落到反射器的時(shí)間；定位裝置被配置為至少在測(cè)量信號(hào)落到反射器時(shí)的檢測(cè)時(shí)段中調(diào)整基底的空間定向。
4.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述定位裝置被配置為將基底的空間定向連續(xù)調(diào)整為與和環(huán)境重力垂直的平面基本平行。
5.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述傾斜消除裝置包括輸出元件，用于將測(cè)量的偏差值輸出到數(shù)據(jù)處理單元。
6.如權(quán)利要求5所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述傾斜消除裝置包括記錄元件，用于存儲(chǔ)測(cè)量的偏差值；且所述輸出裝置被配置為在預(yù)定的時(shí)間將存儲(chǔ)的測(cè)量值輸入到數(shù)據(jù)處理單元。
7.如權(quán)利要求5所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述傾斜消除裝置包括記錄元件，用于存儲(chǔ)被測(cè)量的偏差值，所述輸出裝置被配置為應(yīng)請(qǐng)求將存儲(chǔ)的測(cè)量值輸入到數(shù)據(jù)處理單元。
8.如權(quán)利要求1到7中的任一個(gè)所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述移動(dòng)裝置包括軌道跟蹤器，其允許基底沿著由軌道的頂部表面的中間線構(gòu)成的路徑移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述軌道跟蹤器包括凹槽，其截面被確定尺寸來包含軌道的頂部表面和軌道的側(cè)面的至少一部分；附著到基底的輪裝置，輪從凹槽突起，以提供與軌道表面的接觸。
10.如權(quán)利要求8或9所述的移動(dòng)單元，其特征在于所述輪裝置包括從凹槽突起的側(cè)輪，以提供與軌道的規(guī)定側(cè)面的接觸；且該側(cè)輪是垂直可調(diào)整的。
11.如權(quán)利要求1到10中的任一個(gè)所述的移動(dòng)單元，其特征在于包含包括相機(jī)的照相單元，以及圖像跟蹤器，其被配置為將相機(jī)拍攝的圖像與跟蹤信息關(guān)聯(lián)，所述跟蹤信息允許將圖像關(guān)聯(lián)到拍攝圖像所在的移動(dòng)單元的位置。
12.一種測(cè)量系統(tǒng)，包括固定測(cè)量單元；數(shù)據(jù)處理單元；以及如權(quán)利要求1-11中任一個(gè)所述的移動(dòng)單元。
13.一種用于根據(jù)權(quán)利要求12的測(cè)量系統(tǒng)的方法，其特征在于通過下列方式來測(cè)量包含兩條軌道的走道將移動(dòng)單元沿著第一軌道移動(dòng)規(guī)定的距離；將移動(dòng)單元沿著第二軌道移動(dòng)規(guī)定的距離；在移動(dòng)時(shí)記錄反射器相對(duì)于固定測(cè)量單元的位置；在移動(dòng)時(shí)確定移動(dòng)單元的基底與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差；消除確定的偏差的影響；使用反射器在第一軌道中和第二軌道中的記錄的位置來確定第一軌道和第二軌道的單獨(dú)尺寸和/或互相定位。
14.一種方法，包括從固定單元接收表示移動(dòng)單元相對(duì)于固定單元的位置的坐標(biāo)信息；從移動(dòng)單元接收偏差信息，該偏差信息表示當(dāng)基底的空間定向與該位置附近的表面的空間定向基本一致時(shí)，移動(dòng)單元的空間定向與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差；從坐標(biāo)信息消除偏差的影響；使用坐標(biāo)信息來計(jì)算表示表面的尺寸的值，移動(dòng)單元在該表面上移動(dòng)。
15.一種方法，包括操作移動(dòng)單元，其包括平面基底、反射器以及固定到基底和反射器的提升元件；將反射器附著到相對(duì)于基底的固定位置；使基底沿著表面移動(dòng)，從而基底的空間定向與該表面的當(dāng)前基礎(chǔ)部分的空間定向基本一致；其特征在于確定基底的空間定向與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差；消除確定的偏差的影響。
16.一種計(jì)算機(jī)程序，包含程序代碼裝置，所述程序代碼裝置適于當(dāng)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13、14或15的方法。
全文摘要
一種測(cè)量系統(tǒng)，包括固定的測(cè)量單元(101)、數(shù)據(jù)處理單元(130)和移動(dòng)單元(120)。移動(dòng)單元包括平面基底(111)、反射器(118)、固定到基底和反射器并將反射器固定到相對(duì)于基底的固定位置的提升元件(119)。移動(dòng)單元也包括用于沿著表面(130)移動(dòng)基底的移動(dòng)裝置(112)，這樣基底(114)的空間定向與該表面的當(dāng)前基礎(chǔ)部分的空間定向基本一致。此外，移動(dòng)單元還包括傾斜測(cè)量裝置123，用于確定基底與和環(huán)境重力垂直的平面之間的偏差，以及傾斜消除裝置，用于消除所確定的偏差的影響。測(cè)量結(jié)果由此更準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)B61K9/08GK102597697SQ200980162382
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者J·蘇尼奧, J·諾思艾恩, M·佩克里寧 申請(qǐng)人:科恩起重機(jī)有限公司