[發明專利]與遠程投射器協作以輸送信息的六自由度激光追蹤器

有效

• 申請號: 201280018621.1
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103492870A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 羅伯特·E·布里奇斯;大衛·H·帕克
• 申請（專利權）人: 法羅技術股份有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;陳煒

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年1月30日提交的美國臨時專利申請No.61/592,049和2011年4月15日提交的美國臨時專利申請No.61/475,703的優先權，在此通過引用并入這兩個申請的全部內容。

背景技術

本公開涉及坐標測量裝置。一組坐標測量裝置屬于通過向點發送激光束來測量該點的三維(3D)坐標的一類儀器。該激光束可能直接照射在該點上或照射在與該點相接觸的回射器目標上。在任一情況下，該儀器通過測量到該目標的距離和兩個角來確定該點的坐標。該距離是利用諸如絕對距離儀或干涉儀的測距裝置來測量的。這些角是利用諸如角編碼器的角測裝置來測量的。該儀器內的萬向光束轉向機構使激光束指向關注點。

激光追蹤器是利用其發射的一個或多個激光束追蹤回射器目標的特定類型的坐標測量裝置。與激光追蹤器緊密相關的坐標測量裝置是激光掃描儀和全能測量儀。激光掃描儀使一個或多個激光束移動（step）至表面上的點。激光掃描儀拾取從表面散射的光并且根據該光確定到各點的距離和兩個角。勘測應用中最常使用的全能測量儀可以用來測量漫反射或回射目標的坐標。在下文，在廣義上使用術語激光追蹤器以包括激光掃描儀和全能測量儀。

通常，激光追蹤器向回射器目標發送激光束。回射器目標的常用類型是包括嵌入金屬球體內的立方隅角回射器的球形安裝的回射器(SMR)。立方隅角回射器包括三個相互垂直的鏡。作為這三個鏡的共同交叉點的頂點位于球體的中心。由于球體內立方隅角的該配置，即使在SMR轉動時，從頂點到保持SMR的任何表面的垂直距離保持恒定。結果，激光追蹤器可以通過隨著SMR在表面上移動而跟蹤SMR的位置來測量表面的3D坐標。換言之，激光追蹤器僅需要測量三個自由度(一個徑向距離和兩個角)以完全表征表面的3D坐標。

一種類型的激光追蹤器僅包括干涉儀(IFM)而不包括絕對距離儀(ADM)。在對象阻斷了來自這些追蹤器之一的激光束的路徑的情況下，IFM丟失其距離參考。于是，操作員必須將回射器追蹤至已知位置以在繼續測量之前重置至參考距離。繞過這種限制的方式是將ADM置于追蹤器中。如以下更詳細地所述，ADM可以以對準即拍（point-and-shoot）的方式測量距離。一些激光追蹤器僅包含ADM而不具有干涉儀。Bridges等人的美國專利No.7,352,446(‘446)(其內容通過引用并入于此)描述了僅具有能夠精確地掃描移動目標的ADM(且無IFM)的追蹤器。在‘446專利之前，絕對距離儀過慢而無法準確地找出移動目標的位置。

激光追蹤器內的萬向機構可以用來將來自追蹤器的激光束指向SMR。由SMR回射的光的一部分入射到激光追蹤器中并且傳遞至位置檢測器上。激光追蹤器內的控制系統可以使用光在位置檢測器上的位置來調整激光追蹤器的機械軸的轉動角，以保持激光束在SMR上居中。這樣，追蹤器能夠跟隨(追蹤)在關注對象的表面上移動的SMR。

將諸如角編碼器的角度測量裝置附接至追蹤器的機械軸。由激光追蹤器所進行的一個距離測量和兩個角度測量足以完全指定SMR的三維位置。

可利用或提出了用以測量六自由度而非普通的三自由度的幾種激光追蹤器。Bridges等人的美國專利No.7,800,758(‘758)(其全部內容通過引用并入于此)和Bridges等人的美國公開專利申請No.2010/0128259(其全部內容通過引用并入于此)描述了示例性的六自由度(六DOF)系統。

需要新型的六DOF組件，其在用于六DOF激光追蹤器時提供各種性能。

發明內容