[發明專利]具有投影器的激光掃描器或激光跟蹤器

有效

• 申請號: 201180035061.6
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN103003713A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 克拉克·H·布里格斯
• 申請（專利權）人: 法羅技術股份有限公司
• 主分類號: G01S7/51
• 分類號: G01S7/51;G01S17/89
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郎曉虹;李春暉

相關申請的交叉引用

本申請要求在2010年9月8日提交的美國臨時申請No.61/380,869的優先權、在2011年1月14日提交的美國非臨時申請No.13/006,507的優先權、在2011年1月14日提交的美國非臨時申請No.13/006,468的優先權和在2011年1月14日提交的美國非臨時申請No.13/006,524的優先權，各個申請的全部內容以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及坐標測量設備，例如，激光掃描器、激光跟蹤器和全站儀，并且更具體地涉及具有將圖像和/或數據形式的視覺信息（例如，CAD數據或掃描的點云數據）投射到各種表面上的一個或更多個相對小的投影器的激光掃描器和激光跟蹤器。所述投影器通過例如安裝在激光掃描器和激光跟蹤器上來集成到或增加至激光掃描器和激光跟蹤器。所投射的視覺信息可以例如是諸如為操作者提供指導等類型的信息，諸如，書面指示、將被測量的突出顯示的點、將要獲取數據的指示區域以及數據質量的實時反饋等。

背景技術

激光掃描器是通常用于許多不同類型的相對大的封閉或開放的空間或物體（例如，建筑物、工業裝置和隧道的內部空間，或飛機、汽車或船的外部形狀）的非接觸式光學掃描的一種坐標測量設備。激光掃描器可被用于許多不同的目的，包括工業應用和事故再現。激光掃描器通常通過發射旋轉的激光光束并且當該激光光束沿其路徑從各種不同的物體反射回來時檢測該激光光束，來光學地掃描和測量在激光掃描器周圍的環境。激光掃描器通常收集關于該環境的各種數據點，包括每一物體在其周圍的環境中的距離信息，每一距離測量值的灰度等級值（即，光強度的度量）和每一距離測量值的坐標（例如，x、y和z）。所述掃描數據被收集，存儲和發送到通常遠離激光掃描器的處理器，在該處理器中，處理該數據以使用測量結果生成被掃描的環境的三維（3D）掃描圖像。為了生成3D掃描的圖像，為每一掃描的數據點至少收集四個值（x，y，z坐標和灰度等級值）。

許多當前的激光掃描器還包括安裝在激光掃描器上的用于收集環境的數字圖像和將該數字圖像呈現給激光掃描器的操作者的攝像機。圖像可與被掃描的數據一起被定向，以提供正被掃描的物體的更逼真的圖像。通過觀察圖像，掃描器的操作者可以確定被掃描數據的視場，并且在視場需要調整的情形下可調整在激光掃描器上的設置。此外，可將數字圖像傳送到處理器，以為3D掃描的圖像增加色彩。為了生成3D彩色掃描圖像，為每一數據點收集至少六個值（x，y，z坐標和紅色值、綠色值、藍色值或“RGB”）。在Ossig等人的美國專利No.7,193,690、Becker等人的美國專利No.7,430,068以及Becker的已公開美國專利申請No.US2010/0134596中公開了激光掃描器的實例。各個文獻通過引用的方式被并入本文中。

另一種類型的坐標測量設備是激光跟蹤器，激光跟蹤器通過發送激光束到某個點（在該點，回射器目標通常截獲該激光束）來測量該點的3D坐標。激光跟蹤器通過測量到目標的距離和兩個角度來找出點的坐標。使用諸如絕對測距計(absolute?distance?meter，ADM)或干涉計等距離測量設備來測量距離。使用諸如角度編碼器等角度測量設備來測量角度。在儀器內的萬向束調向機構將激光束引導到感興趣的點。可在物體的表面上自動地移動或用手手動地移動回射器。激光跟蹤器跟隨回射器的運動，以測量該物體的坐標。在通過引用并入本文的Brown等人的美國專利No.4,790,651以及Lau等人的美國專利No.4,714,339中公開了示例性的激光跟蹤器。在勘測應用中通常使用的全站儀可被用于測量漫散射或回射的目標的坐標。全站儀與激光跟蹤器和激光掃描器兩者密切相關。

一種普通類型的回射器目標是球安裝的回射器（spherically?mounted?retroreflector，SMR），SMR包括嵌入金屬球內的立體角回射器。立體角回射器包括三個相互垂直的反射鏡。立方體角的頂點（其是這三個反射鏡的公共交點）位于該球的中心。通常，將SMR的球表面放置成與被測試的物體相接觸，并且然后在正被測量的物體的表面上移動SMR。由于在球內的立方體角的放置，盡管SMR旋轉，但從立方體角的頂點到所測試物體的表面的垂直距離保持不變。因此，可以通過使跟蹤器跟隨在表面上移動的SMR的3D坐標，來找出物體表面的3D坐標。可在SMR的頂部放置玻璃窗，以阻止灰塵或污垢污染玻璃表面。在通過引用并入本文的Raab等人的美國專利No.7,388,654中示出了所述玻璃表面的實例。