DE10226329A1 - Mobile telephone with distance, angle or speed measuring functions has evaluation unit for measuring propagation time of received laser beam and calculates associated distance - Google Patents
Mobile telephone with distance, angle or speed measuring functions has evaluation unit for measuring propagation time of received laser beam and calculates associated distanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mobiles Telekommunikationsendgerät, welches die Messung von Längen, Winkeln und/oder Geschwindigkeiten ermöglicht. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Mobiltelefon, welches gegebenenfalls neben der Messung der vorgenannten Größen deren Überprüfung im Hinblick auf einen Vergleich der Größen mit vorgegebenen Sollwerten ermöglicht. The invention relates to a mobile telecommunications terminal, which Measurement of lengths, angles and / or speeds enables. This is preferably a mobile phone, which if necessary in addition to the measurement of the aforementioned variables, their verification with regard to allows a comparison of the sizes with predetermined target values.
Im Rahmen von Hoch- und Tiefbauprojekten sind auf Baustellen mit unterschiedlichen örtlichen Gegebenheiten zumeist umfangreiche Vermessungsarbeiten durchzuführen. Dies betrifft zum einem die Messung von Längen und Winkeln während der eigentlichen Bauphase und zum anderen ihre Überprüfung bzw. ihren Vergleich mit den Bauplänen während und nach der Bauphase. Die Messungen erfolgen auch heute noch teilweise mit klassischen Hilfsmitteln, wie zum Beispiel dem Zollstock oder dem Maßband. Es werden aber bereits im umfangreichen Maße elektronische Hilfsmittel zur Messung eingesetzt. Am häufigsten werden dabei Lasermessgeräte, sogenannte Theodoliten bzw. Tachymeter eingesetzt. Mit diesen Messgeräten kann man sowohl Richtungswinkel und Entfernungen, als auch Höhenunterschiede messen. Die Messung basiert auf der Bestimmung der Laufzeit eines von dem Theodoliten ausgesandten und von ihm nach Reflektion an einem Objekt wieder empfangenen Laserstrahls und der möglichen Ableitung der Entfernung aus der Laufzeit. As part of civil engineering projects are involved in construction sites Different local conditions mostly extensive surveying work perform. On the one hand, this concerns the measurement of lengths and angles during the actual construction phase and on the other hand their review or their comparison with the construction plans during and after the construction phase. The Even today, measurements are still partially carried out using classic tools such as for example the ruler or the tape measure. But already in extensive dimensions of electronic aids are used for measurement. At the Laser measuring devices, so-called theodolites or Tachymeter used. With these measuring devices you can both Measure directional angles and distances, as well as height differences. The Measurement is based on determining the running time of one of the theodolites emitted and by him after reflection on an object again received laser beam and the possible derivation of the distance from the Running time.
Die Geräte ermöglichen sehr exakte Messungen. Allerdings werden die erfassten Daten in der Regel zumeist handschriftlich festgehalten und anschließend in die Bauzeichnungen übertragen oder manuell in einen Computer zur Übernahme in eine weiterverarbeitende Software eingegeben. Bei der Übertragung der Messdaten kommt es häufiger zu Fehlern. Hierdurch entstehen teilweise nicht unerhebliche Mehrkosten bei der Beseitigung dieser Fehler. Erschwerend kommt hinzu, dass häufiger auch Messungen an nur sehr schwer zugänglichen Stellen erforderlich sind, für welche die gegenwärtig verfügbaren Geräte oft nur bedingt geeignet und an denen die Geräte nur schwer ablesbar sind, so dass hierdurch bei einer manuellen Übertragung der Messwerte auf Papier oder in einen Computer das Risiko für Fehler weiter steigt. The devices enable very precise measurements. However, the captured As a rule, data is usually recorded by hand and then into the Transfer architectural drawings or manually into a computer for adoption entered further processing software. When transferring the Measured data, errors occur more frequently. This does not result in part insignificant additional costs in eliminating these errors. To make matters worse in addition, measurements more often in places that are very difficult to access are required, for which the currently available devices are often only conditional suitable and where the devices are difficult to read, so that this with a manual transfer of the measured values on paper or in one Computer the risk of errors continues to increase.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein handliches Gerät bereitzustellen, welches eine einfache Messung von Längen, Winkeln und/oder gegebenenfalls auch von Geschwindigkeiten ermöglicht und insbesondere eine manuelle Übertragung der mit dem Gerät erfassten Messwerte zu ihrer Weiterverarbeitung entbehrlich macht. The object of the invention is to provide a handy device which a simple measurement of lengths, angles and / or possibly also of Speeds and in particular a manual transmission of the Measured values recorded with the device can be dispensed with for further processing makes.
Die Aufgabe wird durch ein mobiles Kommunikationsgerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben. The task is carried out by a mobile communication device with the features of the main claim solved. Advantageous training and development of Invention are given by the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Gerät handelt es sich um ein mobiles Telekommunikationsendgerät, vorzugsweise um ein Mobiltelefon, welches neben den Funktionsgruppen für die Telekommunikation zumindest über eine Sende- und Empfangseinheit für Laserstrahlung (LSE), über eine Auswerteeinheit sowie über eine mit der Auswerteeinheit gekoppelte Funktionsgruppe zur Übergabe der in der Auswerteeinheit aufbereiteten Messdaten an eine Einheit zur Übertragung der Messdaten über ein Mobilfunknetz an eine Gegenstelle verfügt. Dabei umfasst die LSE eine Laserstrahlungsquelle, eine Optik zur Auskopplung der von der Laserstrahlungsquelle emittierten Laserstrahlung und einen Empfänger für Laserstrahlung. Die Auswerteeinheit umfasst Mittel zur Messung der Laufzeit eines von der LSE ausgesandten und von ihr nach der Reflektion an einem Objekt wieder empfangenen Laserstrahls, sowie Mittel zur Berechnung der dieser Laufzeit entsprechenden Entfernung zu dem reflektierenden Objekt. The device according to the invention is a mobile device Telecommunications terminal, preferably a mobile phone, which in addition to the Functional groups for telecommunications at least via a transmission and Receiver unit for laser radiation (LSE), via an evaluation unit and via a function group coupled to the evaluation unit for transferring the in the evaluation unit processed measurement data to a unit for transmission the measurement data has a mobile network to a remote site. there the LSE comprises a laser radiation source, an optical system for decoupling the from the laser radiation source emitted laser radiation and a receiver for Laser radiation. The evaluation unit includes means for measuring the transit time one emitted by the LSE and by it after reflection on one Object received laser beam again, and means for calculating it Time corresponding distance to the reflecting object.
Zur Nutzung der Messfunktionen des mobilen Telekommunikationsendgerätes können an diesem gesonderte Bedienelemente vorhanden sein. Allerdings ist es auch bei Mobiltelefonen herkömmlicher Bauart so, dass deren Tasten Mehrfachfunktionen haben. Durch eine intelligente Steuerung wird dabei vermieden, dass der Benutzer für den Zugriff auf die unterschiedlichen Funktionen unnötig viele Tasten drücken muss. Um trotz der funktionellen Erweiterung des erfindungsgemäßen Gerätes kompakte Abmessungen beibehalten zu können, ist dieses entsprechend einer vorteilhaften Ausbildung so ausgeführt, dass zur Auslösung der Messfunktionen dessen übliche, auch zur eigentlichen Telekommunikation dienenden Bedienelemente mit einer für diesen Zweck ausgelegten Mehrfachfunktion genutzt werden. To use the measurement functions of the mobile telecommunications terminal there may be separate controls on this. However it is also with mobile phones of conventional design so that their buttons Have multiple functions. Intelligent control prevents the user unnecessarily many to access the different functions Must press keys. In spite of the functional expansion of the To be able to maintain compact dimensions according to the invention, this is According to an advantageous embodiment, designed to trigger the measurement functions of its usual, also for actual telecommunications serving controls with a designed for this purpose Multiple functions can be used.
Eine darüber noch hinaus gehende Verbesserung wird durch eine für den praktischen Einsatz besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung erreicht. Entsprechend dieser Weiterbildung ist das mobile Telekommunikationsendgerät mit einer Sprachsteuerung ausgestattet, vermittels welcher die Bedienung der Messfunktionen und gegebenenfalls auch der Telekommunikationsfunktionen sprachgesteuert erfolgen kann. A further improvement is provided by a for the practical use particularly preferred development of the invention achieved. The mobile telecommunications terminal is in accordance with this development equipped with a voice control, by means of which the operation of the Measuring functions and possibly also the telecommunications functions can be voice controlled.
Im Hinblick auf einen möglichst vielseitigen Einsatz verfügt das erfindungsgemäße mobile Telekommunikationsendgerät entsprechend einer weiteren Ausgestaltung über Mittel zur Montage an einer Nivelliereinrichtung. Das an der Einrichtung montierte Gerät kann auf diese Weise als eine Art elektronische Wasserwaage mit einer Prüfmöglichkeit über große Distanzen hinweg genutzt werden. With regard to the most versatile possible use, mobile telecommunications terminal according to the invention according to another Design via means for mounting on a leveling device. That at the Device-mounted device can be used in this way as a kind of electronic Spirit level used for testing over long distances become.
In Weiterbildung der Erfindung sind noch einige vorteilhafte Zusatzfunktionen vorgesehen, um welche das Gerät optional erweitert sein kann. Eine dieser Weiterbildung betrifft die Möglichkeit, zwei Geräte mit vergleichbarer Funktionalität für eine Highspeed-Datenübertragung zu nutzen. Dies ist möglich, wenn beide Geräte entsprechend der erfinderischen Grundüberlegung mit einer Laser-Sende/Empfangseinheit (LSE) ausgestattet sind und darüber hinaus über eine mit der LSE zusammenwirkende Modulations- und Demodulationseinheit zur Modulation des Laserstrahls verfügen, deren Bestandteil Schaltungsteile für die Codierung bzw. Decodierung von Daten zu ihrer Übertragung nach einem der gebräuchlichen Übertragungsstandards ist. Aus dem Stand der Technik sind Mobiltelefone bzw. Handys mit einer Infrarotschnittstelle zur Datenübertragung bereits bekannt. Insoweit sind die dabei zum Einsatz gelangenden Schaltungen bzw. Schaltungselemente lediglich an die Verwendung eines Lasers anstelle einer herkömmlichen IR-Strahlungsquelle anzupassen. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass mit einem solchermaßen ausgebildeten mobilen Telekommunikationsendgerät eine Highspeed-Datenübertragung auch über große Entfernungen erfolgen kann. Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist die Anordnung einer zusätzlichen Lampe am Gerät vorgesehen. Diese kann genutzt werden um gegebenenfalls schlecht zugängliche Messorte und insoweit häufig auch schlecht ausgeleuchtete Messorte zu beleuchten. In a further development of the invention, there are still some advantageous additional functions provided by which the device can optionally be expanded. One of these Continuing education concerns the possibility of two devices with comparable Use functionality for high-speed data transmission. This is possible, if both devices with a Laser transmitter / receiver unit (LSE) are equipped and beyond a modulation and demodulation unit that interacts with the LSE Have modulation of the laser beam, part of which are circuit parts for the Coding or decoding of data for their transmission according to one of the common transmission standards. Are from the prior art Mobile phones or cell phones with an infrared interface for data transmission already known. In this respect, the circuits used here or circuit elements only to the use of a laser instead to adapt to a conventional IR radiation source. The result is Advantage that with such a trained mobile Telecommunications terminal a high-speed data transmission even over large Distances can be made. As a further advantageous embodiment, the Arrangement of an additional lamp provided on the device. This can be used are often difficult to access measurement locations and so far to illuminate poorly lit measuring locations.
Als Laserstrahlungsquelle wird, wie zumeist auch bei Theodoliten üblich, vorzugsweise eine im Infrarotbereich emittierende Quelle zum Einsatz kommen. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante findet jedoch ein Laser Verwendung, welcher im Bereich des sichtbaren Lichtes, vorzugsweise bei einer Wellenlänge zwischen 620 nm und 690 nm emittiert. Da Licht dieser Wellenlänge, im Gegensatz zur Infrarotstrahlung nahezu an jedem Objekt mehr oder weniger gut reflektiert wird, kann beim Einsatz eines in dieser Weise ausgebildeten Gerätes bei der Entfernungsmessung auf die Verwendung eines sonst vielfach benötigten zusätzlichen Reflektors zumeist verzichtet werden. Es ergibt sich der positive Nebeneffekt, dass das mit einem im sichtbaren Bereich emittierenden Laser bestückte Gerät als Laser-Pointer für Präsentationen nutzbar ist. As is usually the case with theodolites, the laser radiation source preferably a source emitting in the infrared range is used. According to one embodiment variant, however, a laser is used, which is in the range of visible light, preferably at a wavelength emitted between 620 nm and 690 nm. Because light of this wavelength, in In contrast to infrared radiation, almost every object is more or less good is reflected when using a device designed in this way when measuring the distance to the use of an otherwise often required additional reflector are mostly dispensed with. The positive results Side effect that that with a laser emitting in the visible range equipped device can be used as a laser pointer for presentations.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnung zeigen: In the following, the invention is intended to be repeated using an exemplary embodiment are explained in more detail. In the accompanying drawing:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Gerätes in seiner Anwendung zur Längenmessung Fig. 1 shows a schematic diagram of the device designed according to the invention in its application for length measurement
Fig. 2 das Gerät nach Fig. 1 in einer etwas detalierteren Darstellung Fig. 2 shows the device of FIG. 1 in a somewhat more detailed representation
Fig. 3 und 4 weitere Anwendungsmöglichkeiten des Gerätes entsprechend vorgesehener Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen. FIGS. 3 and 4 further possible applications of the device correspondingly provided embodiments or further developments.
In der Fig. 1 ist das Prinzip der Längenmessung bzw. Abstandsmessung mittels des erfindungsgemäß ausgebildeten mobilen Telekommunikationsendgerätes 1 (im weiteren auch MTEG) in einer Prinzipdarstellung wiedergegeben. Durch eine das Gerät bedienende Person 11 wird mittels eines an dem MTEG 1 vorgesehenen Bedienelementes 8 der Messvorgang ausgelöst. Die Optik der Laser- Sende/Empfangseinheit (LSE) 2 wird auf das Objekt 6 bzw. gegebenenfalls auf einen an diesem angebrachten Reflektor gerichtet, zu welchem der Abstand zu bestimmen ist. Die reflektierte Laserstrahlung 7 wird durch die LSE 2 des mobilen Telekommunikationsendgerätes 1 empfangen und mittels einer in diesem angeordneten Auswerteeinheit 3 die Laufzeit des Laserstrahls 7 gemessen. Hieraus wird in bekannter Weise der Abstand also die Distanz bestimmt. Die Entfernungsmessdaten werden vorzugsweise in dem mobilen Telekommunikationsendgerät 1 zwischen gespeichert und schließlich über das Mobilfunknetz an eine Gegenstelle 10, im Beispiel ein Rechner bzw. PC, übertragen. Auf dem PC 10 läuft beispielsweise eine Bauzeichnungssoftware, in welcher die eingehenden Daten unmittelbar weiterverarbeitet werden können. Gemäß der Zeichnung kann das System auch bidirektional ausgelegt sein. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, in einer Datenbank bzw. im Speicher des PCs 10 zum Bauplan hinterlegte Daten an das MTEG 1 zu übermitteln. Der Benutzer 11 kann nun unter Einsatz des MTEG 1 unmittelbar vor Ort überprüfen, ob die Vorgaben des Bauplans eingehalten werden. Er kann die entsprechenden Abmessungen mit den MTEG 1 nachmessen, die Differenz zu den Daten gemäß Bauplan ermitteln und mittels einer Auswertungsfunktion feststellen, ob sich die gemessen Ist-Daten innerhalb des Toleranzbereiches bewegen. In Fig. 1 the principle of length measurement or distance measurement (in the further MTEG) reproduced by means of the inventively embodied mobile telecommunications terminal 1 in a principle representation. The measuring process is triggered by a person 11 operating the device by means of an operating element 8 provided on the MTEG 1 . The optics of the laser transmitter / receiver unit (LSE) 2 are directed at the object 6 or, if applicable, at a reflector attached to it, to which the distance is to be determined. The reflected laser radiation 7 is received by the LSE 2 of the mobile telecommunications terminal 1 and the transit time of the laser beam 7 is measured by means of an evaluation unit 3 arranged therein. From this, the distance, ie the distance, is determined in a known manner. The distance measurement data are preferably temporarily stored in the mobile telecommunications terminal 1 and finally transmitted to a remote station 10 , in the example a computer or PC, via the mobile radio network. For example, construction drawing software runs on the PC 10 , in which the incoming data can be further processed immediately. According to the drawing, the system can also be designed bidirectionally. This makes it possible, for example, to transmit data stored in a database or in the memory of the PC 10 to the MTEG 1 for the construction plan. Using the MTEG 1, the user 11 can now check directly on site whether the specifications of the construction plan are being met. He can measure the corresponding dimensions with the MTEG 1 , determine the difference to the data according to the construction plan, and use an evaluation function to determine whether the measured actual data is within the tolerance range.
Das von der Vermessungskraft 11 verwendete MTEG 1 ist in der Fig. 2 nochmals in etwas detaillierterer Form dargestellt. Allerdings handelt es sich auch hier lediglich um eine Prinzipdarstellung. Das MTEG 1, im Beispiel ein Mobiltelefon, verfügt neben den für diese Geräte typischen Funktionsgruppen für die Telekommunikation erfindungsgemäß über eine Sende- und Empfangseinheit für Laserstrahlung 2. Diese LSE 2 umfasst eine Laserstrahlungsquelle eine Optik zur Auskopplung der von dieser Strahlungsquelle emittierten Strahlung und einen Empfänger zum Empfang reflektierter Laserstrahlung (in der Zeichnung nicht im Detail dargestellt). Weiterhin sind Bestandteile des Gerätes eine Auswerteeinheit 3 mit einem Arithmetikteil und eine mit dieser Einheit gekoppelte Funktionsgruppe 4, welche es ermöglicht, gemessene oder bereits in geeigneter Form aufbereitete Messdaten an die Einheiten zur Telekommunikation zu übergeben, um diese über ein Mobilfunknetz 12 an die Gegenstelle 10 (hier den PC 10) zu übertragen. Neben diesen Einheiten 2, 3, 4 verfügt das im Beispiel dargestellte Gerät noch über eine zusätzliche Beleuchtungsquelle bzw. Lampe 9, also eine Taschenlampenfunktion. Hierdurch ist es möglich, Messungen auch an schwer zugänglichen Orten, welche durch das Tageslicht nicht erhellt werden, durchzuführen. Bei der Laserstrahlungsquelle kann es sich um eine im Infrarotbereich emittierende Quelle handeln. Es ist aber auch denkbar einen in einem Wellenlängebereich von 620 nm bis 690 nm arbeiteten Laser zu verwenden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Licht dieser Wellenlänge nahezu an jedem Objekt 6 reflektiert wird. Es ist daher möglich eine Entfernungsmessung ohne zusätzliche Reflektoren durchzuführen. The MTEG 1 used by the measuring force 11 is shown again in somewhat more detailed form in FIG. 2. However, this is only a basic illustration. The MTEG 1 , in the example a mobile phone, has, in addition to the functional groups for telecommunications typical of these devices, according to the invention a transmitting and receiving unit for laser radiation 2 . This LSE 2 comprises a laser radiation source, optics for coupling out the radiation emitted by this radiation source and a receiver for receiving reflected laser radiation (not shown in detail in the drawing). Furthermore, components of the device are an evaluation unit 3 with an arithmetic part and a function group 4 coupled to this unit, which makes it possible to transfer measured data or data that has already been prepared in a suitable form to the telecommunications units in order to transmit them to the remote station 10 via a mobile radio network 12 (here the PC 10 ) to transfer. In addition to these units 2 , 3 , 4 , the device shown in the example also has an additional lighting source or lamp 9 , ie a flashlight function. This makes it possible to carry out measurements even in places that are difficult to access and which are not illuminated by daylight. The laser radiation source can be a source emitting in the infrared range. However, it is also conceivable to use a laser operating in a wavelength range from 620 nm to 690 nm. This has the advantage that light of this wavelength is reflected on almost every object 6 . It is therefore possible to carry out a distance measurement without additional reflectors.
Selbstverständlich eröffnet die Möglichkeit der Entfernungsmessung bei Verwendung einer entsprechenden Software im MTEG 1 zusätzlich die Möglichkeit einer Geschwindigkeitsmessung. Hierzu muss bekanntermaßen lediglich bei einem sich bewegenden Objekt die Entfernung zwei Mal aufeinanderfolgend bestimmt und die sich hieraus ergebene Differenz durch die Zeitspanne zwischen den Messungen dividiert werden. Der erste gemessene Entfernungswert wird dabei in einer vorzugsweise vorzusehenden bzw. im Zusammenhang mit den Telekommunikationsfunktionen ohnehin vorhandenen Speichereinheit zwischengespeichert. Of course, the possibility of distance measurement when using the corresponding software in MTEG 1 also opens up the possibility of speed measurement. For this purpose, it is known that, for a moving object only, the distance has to be determined twice in succession and the resulting difference divided by the time span between the measurements. The first measured distance value is temporarily stored in a memory unit which is preferably to be provided or which is present anyway in connection with the telecommunication functions.
Die Verwendung eines im Bereich des sichtbaren Lichtes emittierenden Lasers
macht es möglich, das Gerät bei Präsentationen auch als Laserpointer
einzusetzen. Auch ist es denkbar unabhängig von der Wellenlänge des Lasers zwei
erfindungsgemäß ausgebildete Geräte miteinander in Kontakt zu bringen und
diese für eine Highspeed Datenübertragung mittels des Lasers zu nutzen. Die
beiden letzt genannten Möglichkeiten sind durch die Fig. 3 und 4 skizziert.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Mobiles Telekommunikationsendgerät (MTEG)
2 Laser-Sende/Empfangseinheit (LSE)
3 Auswerteeinheit
4 Funktionsgruppe
5 Einheit zur Funkübertragung
6 Objekt
7 Laserstrahl
8 Bedienelement(e)
9 Lampe
10 Gegenstelle, PC
11 Benutzer bzw. Vermessungskraft, Person
12 Mobilfunknetz
The use of a laser that emits in the visible light range makes it possible to use the device as a laser pointer in presentations. It is also conceivable, regardless of the wavelength of the laser, to bring two devices designed according to the invention into contact with one another and to use them for high-speed data transmission by means of the laser. The last two options are outlined by FIGS. 3 and 4. List of reference numerals used 1 Mobile telecommunications terminal (MTEG)
2 laser transmitter / receiver unit (LSE)
3 evaluation unit
4 functional group
5 unit for radio transmission
6 object
7 laser beam
8 control element (s)
9 lamp
10 remote station, PC
11 user or measuring force, person
12 cellular network
Claims (7)
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