[发明专利]跟踪方法以及配有激光跟踪仪的测量系统

说明书

本发明适用于测量技术领域，涉及根据相应权利要求的前序部分所述的跟 踪方法和配有激光跟踪仪的测量系统。所述跟踪方法可利用激光跟踪仪的测量 光束来自动跟踪目标点、尤其是运动的目标点。配有激光跟踪仪的测量系统可 被配备用来执行该方法。

可使用多个所述的激光跟踪仪来测量运动目标点的位置。激光跟踪仪是具 有利用聚焦激光束(在以下描述中称作测量光束)进行工作的至少一个距离测 量仪的装置。例如，借助于可以围绕两个轴旋转的镜来调整朝向目标点的测量 光束的方向，并且利用分配给旋转轴的角度传感器(Winkelgeber)来检测。给 待测量的目标点配置后向反射器(Retroreflektor)(尤其是立方角棱镜或者三个 相互垂直的镜的装置)，其中后向反射器将激光跟踪仪的射来的测量光束反射 回所述激光跟踪仪。在此，如果测量光束正好居中地射到反射器，则所反射的 测量光束与所发射的测量光束同轴；如果测量光束不是居中地射到反射器，则 所反射的测量光束与所发射的测量光束平行。视跟踪仪的实施形式而定，根据 所发射的与所反射的激光的比较，推断出激光跟踪仪与目标点之间的绝对距离 以及/或者该距离的变化。根据由角度传感器所检测的角度以及由距离测量仪所 探测的距离，算出反射器或者目标点相对于跟踪仪的位置。

通常将所反射的测量光束的一部分导向PSD(位置敏感器件)。根据所反 射的测量光束射在PSD光敏面上的位置，推断出反射的测量光束相对于发射的 测量光束的平行位移。由此得出的测量数据定义所反射的测量光束的平行偏 差，并且用来控制测量光束方向，使得测量光束在目标点运动时对其进行跟随 (跟踪(tracking))。这就是说，通过相应地改变测量光束方向，或者改变对 准测量光束的镜的定向(Ausrichtung)，减小所发射的测量光束与所反射的测 量光束之间的平行偏差，或者保持尽可能小。

显而易见，根据所发射的测量光束与所反射的测量光束之间的平行偏差来 控制测量光束方向，产生虽然很小但却不可忽略的延迟，所述延迟使速度受到 限制，其中目标点可以以所述速度运动并且在此可被跟踪。如果目标点以较快 速度运动，则在可以相应地修正测量光束的方向之前，测量光束不再射到反射 器上，由此跟踪与位置测量均被中断。当障碍物进入跟踪仪和目标点之间使得 测量光束中断时，也会发生同样的情况。当激光跟踪仪或者激光跟踪仪的测量 光束“丢失”反射器时，提醒操作人员注意，并且在相应地配备跟踪仪的情况下， 可以启动搜索例程。

一旦重新“找到”目标点，也就是测量光束重新照射到反射器上，并且被所 述反射器反射，就可重新开始测量目标点的位置和通过测量光束对其进行跟踪， 对此必要时必须重新初始化距离测量。检查目标点运动越少，且所使用的反射 器以及测量光束的直径越小，则跟踪中断就会越频繁。如果跟踪仪还没有被调 准到目标点，通常也在测量过程开始之时出现与上述跟踪中断一样的状况。

在自动运动的目标点的情况下，通过使目标点的运动准确地匹配于激光跟 踪仪的跟踪能力，能相对简单地防止上述跟踪中断。但在用手操作目标点的测 量系统中，也就是在由人移动目标点或者目标点所在的对象的测量系统之中， 这比较困难，使得不仅不能完全避免跟踪中断，甚至可能会频繁发生跟踪中断。 对于承载反射器的对象例如是用手操作的触摸工具或者是用手操作的扫描器的 测量系统而言，尤其是这种情况，其中，测量人员在待测量的对象上方引导触 摸工具(Tastwerkzeug)或者扫描器，并且由激光跟踪仪来跟踪触摸工具或者扫 描器的位置和取位，且基本上以连续方式进行记录。尤其对于这种系统希望能 够以自动方式(也就是在不包括测量人员的情况下)迅速克服上述跟踪中断。 也已知的是，给激光跟踪仪配置环视装置。具有尽可能 大的视角(例如在所有方向均为±20°)的这种摄像机被安装在跟踪仪上，并且 如此被对准，使得测量光束能够对准在摄像机图像上已被识别的目标点。通过 观察摄像机图像的操作人员对目标点所映射到的图像区域进行标识，由所述操 作人员初始化测量光束对该目标点的对准。

本发明的任务在于，提出一种跟踪方法以及一种为该跟踪方法所配置的具 有激光跟踪仪的测量系统，利用其可以以简单的方式自动克服上述跟踪中断。

该任务可通过如在专利权利要求中所定义的跟踪方法以及具有激光跟踪仪 的测量系统加以解决。