[发明专利]用于光学地扫描和测量目标物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的方法。

背景技术

例如借助于诸如从US 7,430,068 B2中已知的激光扫描器，可以光学地扫描和测量激光扫描器的周围环境。用于此的一个已知的、被称为“过零”的方法确定发射光束和接收光束的调制的过零点。时间差对应于距离。因此仅估计少量的位置——即，过零点。

发明内容

本发明是基于改进背景技术中提到的类型的方法的目的的。根据本发明、借助于一种包括权利要求1的特征的方法实现了该目的。从属权利要求涉及有利的配置。

根据本发明的方法可以首先不用校正地进行扫描，然后通过校正相移来校正样本。可以被看作是时间或频率域的失真的相移随着对应于距离的相角波动。可以确定虚拟速度，以用于相移的校正，所述虚拟速度提供近似相移。迭代地确定虚拟速度是优选的。可以整体上利用时间信号，而不是利用个别位置。在实际中可以基本上校正相移。在样本与数据简化相结合形成测量点之前，在线地执行校正。

附图说明

下面基于附图中示出的示例性实施例，更详细地说明本发明，其中：

图1示出带有目标物的激光扫描器的示意图，

图2示出时间信号的示意图，

图3示出具有频移(阴影部分)的谱的示意图，

图4示出校正之前(虚线)和之后(实线)取决于相角的相移，以及

图5示出激光扫描器的部分剖视图。

具体实施方式

激光扫描器10被提供为用于光学地扫描和测量该激光扫描器10的周围环境的装置。激光扫描器10具有测量头12和基座14。测量头12作为可以绕垂直轴线旋转的单元安装在基座14上。测量头12具有可以绕水平轴线旋转的反射镜16。两条旋转轴线的交点被称为激光扫描器10的中心C_i。

测量头12还具有用于发射光束18的发射的光发射器17。发射光束18优选地是波长在约300nm至1000nm可见范围内的激光光束，诸如790nm的激光光束。但是，原则上，也可以使用具有例如更长波长的其他电磁波。发射光束18例如采用正弦或方形波形调制信号进行幅度调制。发射光束18从光发射器17发射到反射镜16上，在反射镜16处被偏转并被发射到周围环境中。从周围环境中的目标物O以某种方式散射或者反射的接收光束20又被反射镜16捕获、被偏转并被传递到光接收器21上。发射光束18和接收光束20的方向由反射镜16和测量头12的角位得到，反射镜16和测量头12的角位取决于其各自的旋转驱动装置的位置，各自的旋转驱动装置的位置又由各自的编码器检测。控制和评估装置22具有到测量头12中的光发射器17和光接收器21的数据链路连接，由此也可以在测量头12的外面布置部分控制和评估单元22，例如作为连接到基座14的计算机。对于多个测量点X，控制和评估单元22被设计为由发射光束18和接收光束20的传播时间来确定从目标物O(上的照射点)到激光扫描器10的距离d。为此目的，确定和评估两束光束18和20之间的相移。

借助于反射镜16的(快速)旋转，沿着圆周线来实现扫描。借助于测量头12相对于基座14的(慢速)旋转，以圆周线逐步扫描整个空间。这种测量的测量点X的整体将被称为扫描。对于这样的扫描，激光扫描器10的中心C_i定义了其中基座14静止的激光扫描器10的静止坐标系。例如在US 7,430,068 B2和DE 20 2006 005 643 U1中描述了关于激光扫描器10尤其是测量头12的结构的进一步细节，其公开文本的内容在这方面被特别地并入本文中。

由于激光扫描器10与目标物O之间(以及回向)的传播时间，在发射光束18和接收光束20之间引起移相角Φ，所述相角Φ根据时间信号(随着时间t的光接收器21的信号)确定。在数字化解决方式中，时间信号包括个体样本，在每种情况下，大约2000个个体样本与测量周期关联，并且之后采用数据简化来整合(integrate)这些个体样本以形成测量点X，例如通过矩构造(moment formation)或其他类型的整合。指定给个体样本的、合起来产生测量周期的时间间隔定义了测量时钟f_M，也就是生成样本的频率。测量时钟f_M与对应于发射光束18的调制频率的目标频率ω₀同步，以此方式使得测量以相同的相角Φ周期性地进行，例如每2π测量25次。