[发明专利]用于追踪参考激光的系统和方法

说明书

一种用于保持照射在激光检测器组件上的激光的系统和方法，包括确定来自旋转激光发射器的激光照射在激光传感器上的位置。确定激光传感器沿激光检测器组件的杆的当前位置，并且基于激光照射在激光传感器上的位置和激光传感器的当前位置来确定激光传感器沿杆的新位置。然后将激光传感器移动到新位置。该系统和方法通过沿激光检测器组件的杆移动激光传感器来提供激光检测器组件的有效较长工作范围。惯性测量单元用于计算激光入射之间的时间段中的位置信息。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月8日提交的美国临时专利申请NO.62/803,152和2019年12月20日提交的美国实用专利申请NO.16/721,981的权益，两者的全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明一般涉及机器控制和操作，以及更具体地涉及追踪参考激光。

背景技术

用于施工的机器可以使用旋转激光系统以确定机器和/或机器的器具的高程(例如，相对于参考的高度)。图1A描绘了一种旋转激光系统，其包括输出激光束128(也称为“激光”)的激光发射器140，该激光束绕激光发射器140的竖向轴线旋转。激光发射器的镜、光学部件和/或机械部件使激光在具有已知高程132的激光参考平面中旋转。激光检测器112附接到杆114。激光检测器112在激光束128照射激光检测器112的多个激光检测器元件(图1B和图1C中所示的116)中之一时检测该激光束，如现有技术中所公知的。激光检测器元件可以是光感受器、光电二极管或可以检测激光束128的其他类型的传感器。杆114被附接至机器110的器具120，诸如图1A所示的推土机。激光检测器112的高程相对于激光128是确定的，并且机器的器具的高程可以基于激光检测器112的高程来确定，因为从器具120到激光检测器112的距离是已知的。

机器控制激光接收器通常具有固定的工作范围，其通常为150mm到250mm。激光检测器的工作范围是可以检测到激光束内的竖向长度。在现有技术系统中，激光检测器的工作范围基于竖向长度118，激光检测器元件116可以沿着该竖向长度检测激光束128。如图1B所示，激光检测器112的竖向长度118是固定的。器材操作者必须定位激光检测器112，使得激光束128照射多个激光检测器元件116中之一，以便在使用前建立坡度高程。激光检测器112可移动地附接到杆114，这允许操作者沿着杆114竖向移动激光检测器。由于激光束128肉眼不可见，操作者必须通过沿着杆114竖向移动激光检测器112直到激光检测器112在激光128的路径中来手动搜索旋转的激光束128。一些制造商提供机动化杆，以经由远程控制将激光接收器移动到范围中。虽然这比手动定位接收器更方便，但它仍然需要大量时间并且不便于定位来自发射器的激光输出。

图1C描绘了激光束128照射位于激光检测器112的下端部附近的多个激光检测器元件116中之一。在该示例中，这种情况发生在激光检测器112已经相对于激光束128向上移动时。类似地，当激光检测器112相对于激光束128已经向下移动时，位于激光检测器112的上端部附近的激光检测器元件116中之一将检测到激光束128。从图1B和图1C中可以看出，只有当激光128照射到多个激光检测器元件116中之一上时才能检测到激光束128。因此，激光检测器112的工作范围受其长度限制。如果激光检测器112向上或向下移动使得激光束128不照射在激光检测器元件116中之一上，则不能确定激光检测器112的高程。例如，如果激光检测器112向上移动(例如，由操作者向上移动器具120)，使得激光束128不再照射激光检测器112，而是照射杆114或器具120，激光检测器112的高程不能被确定。如果激光检测器112向下移动(例如由操作者向下移动器具120)，使得激光束128不再照射激光检测器112，而是照射机器110的驾驶室或者行进而不照射机器110的任何部分，激光检测器112的高程不能被确定。