[发明专利]用于跟踪隐藏点的回射器探头适配器

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月18日提交的标题为“RETROREFLECTOR PROBE ADAPTOR”的61/295,848号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用包含在本申请中。

技术领域

本发明涉及回射器测量，更具体地，涉及使球形安装的回射器能够与激光跟踪器一起用来测量隐藏点的设备和方法。

背景技术

有一类仪器通过向与物体上的点接触的回射器（retroreflector）目标发送激光束来测量点的坐标。该仪器通过测量相对于该目标的距离和两个角度来确定该点的坐标。该距离是利用距离测量装置如绝对距离计或干涉仪来测量的。该角度是利用角度测量装置如角编码器来测量的。该仪器内万向节式光束转向机构使激光束指向感兴趣点。

激光跟踪器是一种具体类型的坐标测量装置，其利用其发射的一个或多个激光束跟踪回射器目标。被称为全站仪或视距仪的另一种仪器在一些情形中可以测量回射器。在本申请中通篇使用包含全站仪的宽泛定义的激光跟踪器。

通常，激光跟踪器向回射器目标发送激光束。常见类型的回射器目标是球形安装的回射器（spherically mounted retroreflector，SMR），其包括嵌入在金属球内的角锥回射器。角锥回射器包括三个相互垂直的反射镜。作为这三个反射镜的公共交点的顶点位于该球的中心。由于角锥在球内的这种放置，即使当SMR旋转时，从该顶点到SMR所安置于的任何表面的垂直距离也保持恒定。因此，激光跟踪器可通过当SMR在表面上移动时跟随SMR的位置来测量该表面的3D坐标。换言之，激光跟踪器只需要测量三个自由度（一个径向距离和两个角度）来充分地表征表面的3D坐标。

为了使激光跟踪器测量相对于回射器目标的距离和两个角度，来自跟踪器的激光束必须能够到达回射器而不遇到阻挡该光束的任何障碍物。在实践中，有时候，测量不在来自跟踪器的激光束的视线上的物体上的位置是有必要的或方便的。这种测量有时候被称为“隐藏点”测量。

已设计出两种不同的方法来测量隐藏点。第一种方法是使用称为回射探头的装置。回射探头将反射镜与回射器相结合使用以在物理探头尖端的位置处产生回射器的虚像。通过将该探头尖端放置在被阻碍的（隐藏的）点处并且将反射镜对回射器的反射放置在激光跟踪器的视线内，可测量隐藏点的坐标。回射探头的缺点是：在一些情形中，回射探头不能以所需的几何来定向。

用于测量隐藏点的第二种方法是使用合起来具有测量六个自由度的能力的跟踪器和探头。这六个自由度（6-DOF）包括前面提到的三个自由度-距离和两个角度-以及探头取向的另外三个角度-例如，俯仰、摇摆和偏航。通过将具有探头尖端的触针附接到探头，可以测量隐藏点的坐标。这种6-DOF激光跟踪器的缺点是：它们比只测量一个距离和两个角度的激光跟踪器更昂贵。

所需要的是一种使激光跟踪器能够测量隐藏点的设备和方法。

发明内容

一些示例性的实施例包括一种球杆探头设备，其包括：保持器、设置在所述保持器中的回射器、具有第一端和第二端的构件，其中，第一端附接到保持器，且第二端具有曲率半径R，并且其中，从回射器的中心到第二端的距离等于曲率半径R。

另一些示例性实施例包括一种球杆探头设备，其包括：球形安装的回射器（SMR）、被配置成保持SMR的窝、具有附接到窝的第一端的杆；且杆的第二端具有曲率半径R，其中，从SMR的中心到杆的第二端的距离是R。

又一些示例性实施例包括一种利用激光跟踪器测量点的方法，该方法包括：标识相对于来自激光跟踪器的直接视线而言隐藏的感兴趣点；在感兴趣点处提供球杆探头设备，球杆探头设备包括：保持器、设置在保持器中的回射器、具有第一端和第二端的构件，其中，第一端附接到保持器，且第二端具有曲率半径R，并且其中，从回射器的中心到第二端的距离等于R；利用激光跟踪器测量点；以及从每个测得的点中减去偏移。

附图说明

现在仅以举例的方式参照附图描述实施例，附图意在是示例性的而不是限制性的，并且其中，在各个图中对同样的元件同样地编号，其中：

图1是根据一个实施例的激光跟踪器的立体图；

图2是根据一个实施例的由激光跟踪器使用的计算系统的框图；

图3是根据一个实施例的球杆探头的立体图；

图4示出了图3的球杆探头的另一个视图；

图5示出了球杆探头的另一个示例性实施例；

图6示出了球杆探头的另一个示例性实施例；