[發明專利]用于對環境進行光學掃描和測量的裝置

有效

• 申請號: 201310359334.3
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103592644A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·沃洛許恩
• 申請（專利權）人: 法羅技術股份有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 田軍鋒;魏金霞

技術領域

本發明涉及一種具有權利要求1的通用術語的特征的裝置。

背景技術

借助例如從文獻DE?10?2010?032?725?A1中已知并且被設計為激光掃描器的裝置，可以對激光掃描器的環境進行光學掃描和測量。激光掃描器具有樞軸模塊，該樞軸模塊作為預組裝組件一方面設置有擱置在激光掃描器的靜止參考系中的基座，另一方面設置有要與能夠相對于該基座旋轉的測量頭的支撐結構固定的部件。設置有用于驅動該測量頭的馬達，所述馬達布置在樞軸模塊的外側。借助水平布置的蝸桿，該馬達作用于樞軸模塊的蝸輪上。

發明內容

本發明基于改善在引言中提及的類型的裝置的目的、特別是基于減少所需的安裝空間的目的。根據本發明，該目的借助具有權利要求1的特征的裝置來實現。從屬權利要求涉及有利的構造。

借助行星齒輪，測量頭的驅動器能夠以更緊湊的方式構造。尤其是，節省安裝空間的構造是可能的，例如，通過豎直的馬達軸以及通過行星齒輪的平行于馬達軸的旋轉軸和/或通過樞軸模塊中的馬達的集成而實現，如在已知裝置中使用的。與蝸輪相比，借助兩個不同構造的中空輪獲得了更大的傳動比。由于該更大的傳動比，還能夠使用更低功率的馬達，這種更低功率的馬達減輕重量、節省安裝空間、節約能量并且節省成本，并且通過更高的轉速來補償較低的功率。太陽輪、行星輪和中空輪各自可以由塑性材料制成，使得行星齒輪也能夠減輕重量和節省成本。

術語“水平的”、“豎直的”與激光掃描器的幾何形狀相關地進行使用。假定重量方向對應于“豎直的”方向，即，假定激光掃描器在水平面上。然而，激光掃描器也可以是略微傾斜的，例如，相對于水平方向和/或豎直方向傾斜多達15°（即，測量頭的旋轉軸以及鏡相應地傾斜）而不會在執行掃描或其估算的過程中發生問題。因此，術語“水平的”和“豎直的”意在是廣義的。

附圖說明

基于附圖中示出的示例性實施方式更詳細地說明本發明，附圖中：

圖1示出激光掃描器的局部剖視圖；

圖2示出處于操作中的激光掃描器的示意圖；

圖3示出行星齒輪的示意圖；

圖4示出行星齒輪的仰視圖；

圖5示出不帶有行星架的行星齒輪的立體圖；以及

圖6示出帶有行星架的行星齒輪的另外的立體圖。

具體實施方式

激光掃描器10設置為用于對激光掃描器10的環境進行光學掃描和測量的裝置。激光掃描器10具有測量頭12和基座14。測量頭12安裝在基座14上作為能夠繞豎直軸線Z旋轉的單元。測量頭12具有鏡16，鏡16能夠繞水平軸線旋轉。兩個接收槽軸線的交點被指定為激光掃描器10的中心C₁₀。

測量頭12還設置有用于射出發射光束18的光發射器17。發射光束18優選為大約300至1600nm波長范圍內例如790nm、905nm或小于400nm的激光束，然而原則上也可以使用具有例如更長波長的其他電磁波。發射光束18通過調制信號進行幅值調制。發射光束18由光發射器17發射到旋轉鏡16上，發射光束18在旋轉鏡16上偏轉并發射到環境中。在環境中被物體O反射的或以別的方式散射的接收光束20被旋轉鏡16再次捕獲、偏轉并導向到光接收器21上。發射光束18的方向以及接收光束20的方向由旋轉鏡16的角位置和測量頭12的角位置產生，該角位置取決于與旋轉鏡16和測量頭12對應的旋轉驅動器的位置，每個對應的旋轉驅動器的位置又是由一個編碼器記錄的。

控制和估算單元22具有與測量頭12中的光發射器17和光接收器21的數據連接，由此，控制和估算單元22的一部分——例如連接至基座14的計算機——也能夠布置在測量頭12的外部。控制和估算單元22構造為根據發射光束18和接收光束20的傳播時間針對多個測量點X確定激光掃描器10與物體O（處的照射點）之間的距離。出于此目的，可以確定并估算例如兩個光束18和20之間的相移。

掃描借助旋轉鏡16的（快速）旋轉沿著圓周進行。依靠測量頭12相對于基座14的（慢速）旋轉，通過該圓周逐步掃描整個空間。這種測量的測量點X的實體稱為掃描。對于這種掃描，激光掃描器10的中心C₁₀限定局部靜止參考系的原點。基座14擱置在該局部靜止參考系中。