[發明專利]激光跟蹤器和確定到目標的距離變化的方法

有效

• 申請號: 201611137656.3
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN107037441B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: T·魯斯
• 申請（專利權）人: 萊卡地球系統公開股份有限公司
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S17/36;G01S17/66;G01S7/481;G01S7/497
• 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;楊薇

激光跟蹤器和確定到目標的距離變化的方法。本發明涉及一種激光跟蹤器(1)，該激光跟蹤器(1)具有：距離測量單元，被構造成干涉儀(21)；激光束源(20)，被構造成激光二極管；底座(40)，限定豎軸線；束引導單元(43)，用于發出測量輻射且用于接收在目標上反射的測量輻射(22)的至少一部分，可圍繞豎軸線和傾斜軸線通過馬達樞轉；以及角度測量功能，激光束源(20)集成到熱電溫度穩定室(2)中，至少以下部件設置在TEC室(2)內：激光二極管(3)，準直光學器件(4)，光學微型隔離器單元(5)，至少一個偏振保持光纖耦合器(7)，該至少一個偏振保持光纖耦合器(7)用于針對干涉儀(21)的測量輻射(22)。

技術領域

本發明涉及用于確定相對于目標的距離變化的激光跟蹤器，該激光跟蹤器具有干涉儀和位于熱電溫度穩定室中的激光束源，該激光束源被構造成激光二極管，該熱電溫度穩定室下文中被稱為TEC室；位于TEC室中的激光二極管在相應干涉儀中的用途；以及用于確定到目標的相對距離的方法。

背景技術

被構造成用于漸進跟蹤目標點和確定該點的坐標位置的測量裝置通常可以概括在術語激光跟蹤器下。目標點在這種情況下可以由回射單元(retroreflective unit)(例如，立方體棱鏡)來表示，其通過使用該測量裝置的光測量束來瞄準，光測量束具體為激光束。激光束被平行地反射回測量裝置，其中，所反射束使用裝置的捕捉單元來捕捉。束的發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確定，該傳感器與系統的偏折鏡或瞄準單元關聯。另外，從該測量裝置到目標點的距離隨著束的捕捉而被確定，例如借助于運行時間或相位差測量，或借助于斐索原理來確定，此外越來越多地作為現代系統中的標準特征的是在傳感器上確定所接收束與零位置的偏移。

借助于由此可測量的該偏移，可以確定回射器的中心與激光束在反射器上的入射點之間的位置差，并且隨著該偏差的變化可以校正和/或跟蹤激光束的對準，使得傳感器上的偏移減小，具體地為“零”，因此束沿反射器中心的方向對準。以跟蹤激光束對準的方式，可以執行目標點的漸進目標跟蹤(跟蹤)，并且可以相對于測量裝置漸進確定目標點的距離和位置。跟蹤在這種情況下可以借助于偏折鏡的對準變化來實現，該偏折鏡可由馬達移動并且被設置為使激光束偏折，和/或可通過使具有束引導激光光學單元的瞄準單元樞轉來移動。

根據現有技術的激光跟蹤器可以被另外具體實施為具有光學圖像捕捉單元，具體地為具有二維光敏感傳感器，該二維光敏感傳感器具有圖像處理單元，具體地為具有照相機，其光學單元與激光束的光學單元分開設置。借助于圖像捕捉單元和圖像處理單元，利用對具有標記的所謂測量輔助儀器的圖像的捕捉和分析，其中，該標記相對于彼此的相對位置已知，可以得出設置在測量輔助儀器上的對象(例如，探針)在空間上的方位。此外，連同所確定的目標點的空間位置，可以絕對和/或相對于激光跟蹤器精確地確定對象在空間上的位置和方位。

在例如歐洲專利申請14179319.2中描述了這種激光跟蹤器和用于進行六自由度確定的方法，該方法具體地借助于對應的測量輔助儀器進行。

現有技術的激光跟蹤器至少具有用于距離測量的測距儀，其中，該測距儀可以被構造成例如干涉儀。因為這種距離測量單元僅能夠測量相對距離變化，所以除了干涉儀之外，在當前的激光跟蹤器中還安裝所謂的絕對測距儀。例如，WO2007/079600A1中描述了用于距離確定的測量裝置的這種組合。

用于距離測量的干涉儀在此環境中將HeNe氣體激光器用作光源，因為長相干長度和由此支持的測量范圍。HeNe激光器的相干長度在這種情況下可以為數百米，使得使用較簡單的干涉儀結構可以實現工業計量中所需的范圍。絕對測距儀和使用HeNe激光器用于距離測量的干涉儀例如從WO2007/079600A1已知。