[發明專利]通過激光跟蹤儀對維度數據的自動測量

無效

• 申請號: 201410483841.2
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN104251663A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 肯尼斯·斯特菲;尼爾斯·P·斯特芬森;羅伯特·E·布里奇斯
• 申請（專利權）人: 法羅技術股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01S17/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;韓煒

本發明申請是國際申請日為2012年3月14日、國際申請號為“PCT/US2012/028984”、國家申請號為“201280013306.X”、發明名稱為“通過激光跟蹤儀對維度數據的自動測量”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請要求2011年3月14日提交的美國臨時專利申請No.61/452,314的優先權，其全部內容通過參考合并于此。本申請還要求2011年12月30日提交的美國專利申請No.13/340,730的優先權，該美國專利申請No.13/340,730要求2011年4月20日提交的美國專利申請No.13/090,889的優先權，該美國專利申請No.13/090,889要求2010年4月21日提交的美國臨時專利申請No.61/326,294的優先權，這些申請的全部內容通過參考合并于此。此外本申請要求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，其全部內容通過參考合并于此。此外本申請要求2012年1月30日提交的美國臨時專利申請No.61/592,049的優先權，其全部內容通過參考合并于此。此外本申請要求2012年2月29日提交的美國專利申請No.13/407,983的優先權，該美國專利申請No.13/407,983要求2011年3月3日提交的美國臨時專利申請No.61/448,823的優先權，這兩個申請的全部內容通過參考合并于此。

技術領域

本公開涉及例如像激光跟蹤儀這樣的計量裝置，尤其涉及利用一個或多個與激光跟蹤儀相關聯(例如，作為激光跟蹤儀的部件)的定位器相機來自動識別物體上放置的多個回射器(retroreflector)目標中每個目標的激光跟蹤儀。

背景技術

有一種稱為激光跟蹤儀的儀器，通過向與點接觸的回射器目標發出激光束，來測量該點的坐標。該儀器通過測量到目標的距離和兩個角度，確定該點的坐標。距離通過諸如絕對距離計量儀或干涉儀這樣的測距裝置測量。角度通過諸如角度編碼器這樣的測角裝置測量。儀器中的萬向束控機構將激光束引導到感興趣的點。

激光跟蹤儀是通過它發射的一個或多個激光束跟蹤回射器目標的特殊類型的坐標測量裝置。另一種稱為全站儀或視距儀的儀器可測量擴散的散射面上的回射器或點。通常精度為千分之一英寸并且在某些情況下差不多為一或兩個微米量級的激光跟蹤儀一般比全站儀精確得多。本申請全部采用包括全站儀的激光跟蹤儀的廣義定義。

一般而言，激光跟蹤儀向通常位于待測物體表面上的回射器目標發出激光束。普通類型的回射器目標是球面安裝的回射器(SMR)，它包括嵌入金屬球中的立方隅角回射器。立方隅角回射器包括三個相互垂直的鏡子。頂點是三個鏡子的公共交點，位于球心附近。因為球中立方隅角的這種布置，從頂點到SMR所在物體的任一表面的垂直距離都保持幾乎恒定，即使在SMR旋轉時。因此，當SMR在表面上移動時，激光跟蹤儀可以通過跟隨SMR的位置，測量該表面的3D坐標。換言之，激光跟蹤儀只需要測量三個自由度(一個徑向距離和兩個角度)就能表現表面的3D坐標的特征。

有些激光跟蹤儀具有測量六個自由度(DOF)的能力，六個自由度可包括三個平移，例如x、y和z，以及三個旋轉，例如俯仰、翻滾和偏轉。通過參考合并于此的授予Bridges等的美國專利No.7,800,758(‘758)中描述了示例性的六-DOF激光跟蹤儀系統。‘758專利公開了一種保持立方隅角回射器的探針，回射器上放有標志。放有這種標志的回射器被稱為六DOF回射器。通過來自激光跟蹤儀的激光束照亮立方隅角回射器，且通過激光跟蹤儀中的相機捕捉立方隅角回射器上的標志。基于相機獲得的圖像計算三個方位自由度，例如俯仰角、翻滾角和偏轉角。激光跟蹤儀測量到立方隅角回射器頂點的距離和兩個角度。當給出頂點的三個平移自由度的距離和兩個角度與通過相機圖像獲得的三個方位自由度組合時，可以找到相對于立方隅角回射器的頂點布置在預定位置的探針頂端的位置。這種探針頂端例如可用于測量來自激光跟蹤儀的激光束的視線之外的“隱藏”特征的坐標。

激光跟蹤儀的一種通常應用是測量較大的物體，看它的實際尺寸與設計尺寸(例如，如同CAD數據給出的)相比怎么樣。在特定應用中可能使用這些物體中的若干物體，并且通常希望這些物體在幾何結構上相同。物體的幾何結構中最初或者隨時間發展的任何變形都會影響該物體作為其一部分的整個系統中的其他操作。例如，如果物體以任何方式彎曲或扭曲，都會導致制造缺陷和不良的產品質量。