[發明專利]光接收器、位置測量系統、位置和/或方位確定方法

有效

• 申請號: 201810474265.3
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108955656B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: P·塞茨;T·阿默爾;馬丁·溫尼斯托菲爾
• 申請（專利權）人: 萊卡地球系統公開股份有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 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;楊薇

光接收器、位置測量系統、位置和/或方位確定方法。用于位置參照的光接收器。一種光接收器(1)，該光接收器被設計成確定相對于基準光(51)的位置和/或方位，其中，光接收器(1)包括具有兩個端部(e1、e2)、光耦合件(8)、光導(7)的細長桿狀受光器(2)；在一個端部或兩端部(e1、e2)處的光檢測裝置(6、6a?6c)，該光檢測裝置用于檢測被引導的基準光(51g、51a、51b)；以及信號處理器(12)，該信號處理器處理檢測裝置(6、6a?6c)的至少一個檢測信號(I、Ia?Id、Sa、Sb、S1、S2)，并且通過評估檢測信號(Ia?Id、Sa、Sb、S1、S2)來確定位置。光耦合件(8)包括例如熒光或磷光材料的光吸收和發射材料(9、9a?9d)。

技術領域

本發明涉及確定相對于基準光的位置和/或方位的光接收器、位置測量系統以及位置確定方法。

背景技術

在實踐中經常發生的測量任務是確定點或物體在空間中的絕對或相對位置。例如在建筑工程、測繪任務、重型機械的建造和操作、或建筑物、橋梁、隧道、大壩等的相對位移的監測中，這是需要的。傳統上，這種測量問題用已知儀器諸如調平板、測繪員標尺、測量桿或標尺來解決。這些儀器依賴人類觀察員來確定基準點或物體相對于測量桿的相對位置。

該測量過程可以在發光裝置和主動測量桿的幫助下來自動化，該發光裝置和主動測量桿能夠確定激光束或一片光的入射的絕對距離(還被稱為激光調平)。在光調平或定位的技術領域中，通常使用激光旋轉器或線激光器來跨越可以為水平、豎直或傾斜期望角度的調平平面。激光接收器檢測激光平面，該激光接收器檢測激光在檢測窗口內的打擊位置，以確定接收器相對于激光平面的位置。位置確定的精度必須在毫米范圍內或更低，其中，位置讀出的線性度也是重要的方面。光片例如可以用激光束和在激光束路徑中的柱面透鏡來產生。如上所述，使用激光旋轉器或線激光器來跨越可以為水平、豎直或傾斜期望角度的調平平面。光接收器檢測激光平面，該光接收器檢測激光在檢測窗口內的打擊位置，以確定接收器相對于激光平面的位置。檢測窗口或接收器窗口是光接收器裝置處的區域，其被實施為檢測光束，特別是光束在檢測窗口內的打擊點的位置，以確定激光束的軸線和接收器裝置在至少一個方向上的相對位置。在許多實施方式中，長度一半的中心是激光束的期望水平，并且接收器通過指示或量化單元指示從該理想位置的偏差。激光束的電子接收允許擴展激光調平的范圍、在陽光條件下的可用性等。已知許多類型的激光接收器，這些激光接收器，與它們的競爭者相比具有許多不同的功能、性能以及成本優勢。旋轉或掃描激光束發射器產生掃過接收器并且產生在檢測窗口中具有短持續時間但具有高帶寬的激光脈沖的光束。相相反，連續激光發射器在調制頻率下產生具有窄帶寬的連續激光輻射。盡管接收器的傳感器元件對于兩種類型的激光器級別可以是相同的，但接收器中的信號調節和評估是不同的。

這種激光調平實施方案的一些示例是示出了一種旋轉單束激光發射器的US6435283、或示出了一種通過將激光指向錐形表面而產生的連續360°激光平面，其中通常使用振幅調制的激光源。投射激光線的這兩個原理還被稱為具有掃描線的線激光器或具有連續激光線的線激光器，其中，光可以被調制。

已知有不同技術來確定光在接收器窗口中的打擊位置。確定光束位置的一種方法是通過使用光電二極管或光電二極管陣列。US 7,372,011描述了一種具有關聯的加權電路的(平行)光電二極管的線性陣列。加權電路用于確定接收器是否被激光束或閃光擊中。