[發明專利]具有測量儀和掃描模塊的測量系統

有效

• 申請號: 201380007112.3
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN104081157B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 克努特·西爾克斯;伯恩哈德·麥茨勒
• 申請（專利權）人: 赫克斯岡技術中心
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01S17/89
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的具有測量儀和掃描模塊的測量系統、根據權利要求8所述的根據本發明的掃描模塊、根據權利要求13所述的測量儀、根據權利要求14所述的掃描方法以及根據權利要求15所述的計算機程序產品。

為了采集物體或表面，通常采用以下方法，其連續掃描并同時記錄下結構(如建筑)的形貌。這樣的形貌此時構成相關聯的描繪物體的表面的一系列點或者相應的模型或表面描繪。通常做法是借助激光掃描器進行掃描，該激光掃描器總是如此采集表面點的空間位置，即，通過激光來測量至所瞄準的表面點的距離并且使測量結果與激光發射的角度信息相關聯。根據該距離信息和角度信息，可以確定所采集的點的空間位置并且能夠連續地測量所述表面。在許多情況下，與單純的幾何形狀采集并行地還執行借助照相機的圖像拍攝，該照相機除了可視總體視圖之外還提供例如關于表面紋理的其它信息。

因此，例如在WO97/40342中描述了以下方法，其通過以位置固定的方式設立的掃描系統來記錄形貌。為這些系統選擇固定的設立點，并且這些固定的設立點用作由馬達所引起的掃描過程的基準。各表面點的三維位置信息可通過至測量點的距離、測量時的角度位置和掃描裝置的已知設立地點被推導出來。在此，該掃描系統專門設計為用于形貌采集任務并通過掃描系統的運動或光路的變化來掃描表面。

此外，掃描功能可以作為附加功能被集成到各種不同的儀器中。例如WO2004/036145公開了一種大地測量儀，該測量儀從其位于所采集區域內的位置起發射出距離測量用激光束。這樣的測量儀也可被改動或無需改動地被操作以用掃描的方式采集表面。其一個例子是機動化的經緯儀或全站儀。

其它方法采用了可移動系統，該可移動系統通過掃描系統的運動來掃描待采集的結構或者支持或補充所述掃描。這樣的系統尤其適用于采集線性結構或可線性操縱的結構，例如軌道系統、道路、隧道系統或飛機場。

通過這種現有技術的采集過程來提供圖像或形貌數據，所述數據基本上代表關于表面點的空間分布或布置關系的信息。如果需要，拍攝圖像或許還可以推導出其它信息。借此可以比較好地重建表面的結構和走向。但不利的是沒有從性質上表示表面的類型和構造，尤其就內部結構或組成而言。因此，與掃描并行地獲得的圖像通常允許不同亮度值的識別。另外，EP1759172描述了一種掃描系統和一種用于以光譜分辨的形式采集表面的方法，其提供了從由此獲得的信息推導出表面性能。

這種根據現有技術的激光掃描器能允許使用者利用較短的時間支出來全面且必要時帶有附加表面信息地采集大的表面和物體(根據期望的點對點分辨率)，但此時推導出的點坐標的精度不足以獲得例如像針對現代的測量儀且尤其是全站儀或經緯儀所創立的高的大地測量一樣的精度標準。

現代的全站儀一般具有緊湊的整體式設計，在這里，在一個儀器內通常具有大多同軸的測距元件以及計算、控制和存儲單元。另外，根據全站儀的擴展階段，可以附加地集成機動化的瞄準裝置或對準裝置以及在使用回歸反射器(如全方位棱鏡)作為瞄準目標的情況下附加地集成用于自動目標搜索和跟蹤的裝置。作為人機界面，全站儀可以具有帶有顯示器和輸入裝置(如鍵盤)的電子顯示控制單元(一般是具有電子數據存儲裝置的微型處理器計算單元)。為顯示控制單元提供以電子傳感方式獲得的測量數據，從而使得目標點的位置可通過顯示控制單元來確定、光學地顯示和存儲。現有技術所已知的全站儀還可以具有無線電數據接口，用于建立與諸如手持式數據采集裝置的外圍部件的無線鏈接，該手持式數據采集裝置尤其是能以數據記錄器或場計算機的形式構成。

為了對準或瞄準待測目標點，一般類型的大地測量儀具有望遠瞄準鏡(如光學望遠鏡)作為對準裝置。望遠瞄準鏡一般可繞豎向軸線和水平傾轉軸線相對于測量儀的基座轉動，從而使得望遠瞄準鏡可通過樞轉和傾轉對準待測點。現代儀器可以除了光學觀察通道外還具有用于以角秒精度對準的照相機，所述照相機集成到望遠瞄準鏡中且例如同軸地或以平行的方式對準。此時可采集的圖像或圖像序列，尤其是實況圖像可以在顯示控制單元的顯示器和/或用于遙控的外圍裝置(如數據記錄儀)的顯示器上被示出。對準裝置的光學系統此時可以具有手動聚焦機構，例如用于改變聚焦光學系統的位置的調節螺釘，或者具有自動聚焦機構，其中焦點位置的變化例如通過伺服馬達來實現。

例如EP2219011中描述了一種大地測量儀的瞄準裝置。用于大地測量儀的望遠瞄準鏡的自動聚焦裝置例如由DE19710722、DE19926706或DE19949580公開。