[發(fā)明專利]激光跟蹤器、測量遠程點的坐標的方法和坐標測量系統

有效

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• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN105352436B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設計）人: B·伯克姆;D·莫澤;S·富克斯
• 申請（專利權）人: 萊卡地球系統公開股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

激光跟蹤器、測量遠程點的坐標的方法和坐標測量系統。坐標測量裝置包括：支承部，緊固在基部上并圍繞第一旋轉軸旋轉；光束偏轉單元，緊固在支承部上并圍繞正交于第一旋轉軸的第二旋轉軸旋轉；第一軸承，在支承部上旋轉安裝光束偏轉單元；第二軸承，在基部上旋轉安裝支承部，光束偏轉單元包括光學測距裝置，其測量到測量輔助物的距離，第一軸承包括第一角編碼器，第二軸承包括第二角編碼器，在基部上設置第一傾斜傳感器，包括：支承部上的第二傾斜傳感器，第一和第二傾斜傳感器捕捉至少兩個正交方向上的相對于重力方向的傾斜并輸出傾斜數據；分析與控制單元，為了自監(jiān)測和/或自校準坐標測量裝置而捕捉并分析兩個傾斜傳感器的傾斜數據。

技術領域

本發(fā)明涉及用于測量目標物體的表面上的坐標的坐標測量裝置，其具體實施為激光跟蹤器。

背景技術

被設計用于目標點的漸進跟蹤和該點的坐標位置確定的測量裝置通常可以總結為激光跟蹤器，特別是在結合工業(yè)測量的情況下。在這種情況下，目標點可以用后向反射單元(例如，立方體棱鏡)表示，其被用測量裝置的測量光束(具體為激光束)瞄準。激光束被平行反射回測量裝置，其中，所反射的激光束利用該測量裝置中的捕捉單元來捕捉。激光束的發(fā)射或接收方向在這種情況下例如借助于用于角度測量的傳感器來查明，所述傳感器與系統的偏轉鏡或瞄準單元相關聯。另外，從測量裝置至目標點的距離利用激光束的捕捉而查明，例如，借助于運行時或相差測量或者借助于Fizeau原理。

根據現有技術的激光跟蹤器另外可以被具體實施成具有：光學圖像捕捉單元，光學圖像捕捉單元具有二維光敏陣列，例如，CCD或CID相機或基于CMOS陣列的相機，或者具有像素陣列傳感器；以及具有圖像處理單元。在這種情況下，激光跟蹤器和相機可以按照一個位于另一的頂部上的方式安裝，具體來說，采用其彼此的相關位置不可改變的方式安裝。相機例如可與激光跟蹤器一起圍繞其基本垂直的軸旋轉，但可獨立于激光跟蹤器在向上和向下方向上繞軸旋轉，并特別因此與激光束的光學系統分離設置。而且，相機(例如，取決于相應的應用)可以被具體實施為僅圍繞一個軸繞軸旋轉。在另選實施方式中，相機可以按照集成構造與激光光學部件一起安裝在共用外殼中。

在借助于圖像捕捉和圖像處理單元捕捉并分析具有標記的所謂測量輔助儀器的圖像的情況下，獲知其彼此的相對位置，可以斷定設置在測量輔助儀器上的物體(例如，探針)在空間中的取向。與所確定的目標點的空間位置一起，還可以精確地確定該物體關于激光跟蹤器的絕對和/或相對的空間位置和取向。

被利用所提到的測量裝置測量了位置和取向的物體因此例如不必是測量探針本身，相反，可以是測量輔助物。作為用于測量的測量系統的一部分，測量輔助物被帶到以機械方式關于目標物體限定或者可在測量期間確定的位置，其中，測量探針的位置以及例如可選的取向可以經由其測量位置和取向斷定。

這種測量輔助儀器可以通過所謂的掃描工具來具體實施，其被定位成使得其具有位于目標物體的一點上的接觸點。所述掃描工具包括標記(例如，光點)和反射器，反射器表示掃描工具上的目標點，并且可以利用跟蹤器的激光束來瞄準，其中，標記和反射器關于掃描工具的接觸點的位置被精確地獲知。按本領域技術人員已知的方式，測量輔助儀器還可以是被配備用于距離測量的手持式掃描儀，例如用于非接觸式表面測量，其中，精確地獲知用于距離測量的掃描儀測量光束相對于設置在掃描儀上的光點和反射器的方向和位置。例如在EP 0553266中描述了這種掃描儀。

現有技術的激光跟蹤器包括用于距離測量的至少一個測距儀，其中，其例如可以被設計為干涉儀。因為這種測距單元僅可測量相對距離變化，所以除了干涉儀以外，在當前的激光跟蹤儀中還安裝了所謂的絕對測距儀。在這種情況下用于距離測量的干涉儀因為長相干長度和由此使能的測量距離主要使用HeNe氣體激光器作為光源。HeNe激光器的相干長度在這種情況下可以是幾百米，使得在工業(yè)計量方面所需的距離可以利用相對簡單的干涉儀結構來實現。用于利用HeNe激光器進行距離確定的絕對測距儀和干涉儀的組合例如從WO2007/079600 A1獲知。