[发明专利]机器人测绘仪和包括自准直目标的用于测绘仪的望远镜的自动自准直的方法

说明书

本发明涉及机器人(robotic)测绘仪和用于确定具有反射表面的自准直目标的空间对准或者用于测绘仪的望远镜与该目标的自准直的方法。

已知的是，被称为自准直的方法用于首先确定自准直目标的倾斜，其次确定自准直目标的朝向。术语倾斜通常表示竖直角与期望位置的偏差，而术语朝向表示水平角与期望位置的偏差。

平面反射镜通常被用作自准直目标，所述反射镜被装配到要确定倾斜和朝向的对象上。对象例如可以是要精确地连接到生产厂房中的其它部件的部件。一个示例是机动车车门，其在生产厂房中必须被非常精确地对准以便组装到机动车车身上，从而能够被精确装配，而无需装配线停止。

自准直处理的第二个目的是生产垂直于自准直目标的光学基准线。在此情况下，必须设置用于自准直的望远镜而不是目标自身，使得所述望远镜的光轴精确准确地垂直于所述自准直目标。

迄今为止，这种自准直都是人工进行的。为此目的，望远镜(其构造可以从图1示意地看到)在自准直目标的方向上对准。接着，通过在望远镜的光轴上可移动地设置的聚焦透镜4的位移，望远镜被设定到“无穷远”。

用户接着能够标识被照明装置3经由分束器2照明的十字线1，以及所述十字线在图像平面中的镜像，所述镜像在自准直目标6处反射。在理想情况下，自准直目标6相对于望远镜的光轴垂直地精确对准，这时十字线1与其镜像重合，不必要进行更多测量。

图2示意地示出自准直目标相对于望远镜的光轴没有精确对准的情况。在此，用户看到了十字线1a与其镜像1b之间的偏差，该偏差依赖于自准直目标6的倾斜和朝向并且在图3a中通过示例的方式例示。为了校正这种偏差，用户改变望远镜的水平角和竖直角，直至十字线与其镜像重合，如图3b所示。接着从望远镜的水平角和竖直角确定自准直目标的倾斜和朝向。图2示出了自准直目标的竖直倾斜角是α的情况。光束5被反射的反射角因此是2xα。为了简化例示，在图2中省去了水平偏差的例示。

因此，为了使得望远镜的光轴垂直地入射在自准直目标上，必须在竖直方向上将望远镜旋转α，或者在竖直方向上将自准直目标旋转α角。望远镜或者自准直目标在水平方向上的类似旋转则具有使得望远镜的光轴垂直于自准直目标的效果。

图3a例示了不完整的十字线1a。十字线1被装配在自准直目标上的反射镜反射而得到十字线1a的镜像1b。如前面段落中描述的望远镜或者自准直目标的调节得到了镜像的位移直至与自准直目标6精确垂直对准的十字线1a与其镜像1b一起产生完整十字线的图像为止，如图3b所例示。

需要一种可以自动进行自准直的望远镜，以及一种自动进行自准直的方法。

根据本发明的望远镜被设置为用于测绘仪。所述望远镜包括：光源；十字线，所述十字线可以被所述光源照明；以及第一分束器。第一分束器设置在所述望远镜的近端，以将从所述光源发射的光束沿着所述望远镜的光轴偏折。在所述望远镜的远端设置有聚焦透镜，其可以沿着所述光轴往复移动。望远镜的朝着目标的端部被指定为望远镜的远端。从目标或者望远镜的目镜离开的端部被在此指定为近端。

另外，在第一分束器和所述可移动聚焦透镜之间设置有第二分束器，所述第二分束器被设计为使从自准直目标反射的光偏折到偏差确定装置，通过该偏差确定装置确定光束与望远镜的光轴的偏差。

由于偏差确定装置，可以有利地能够自动识别发射到自准直目标的光束，具体地，沿着望远镜的光轴发射的光束是否以不平行于或者不沿着光轴的方式反射。通过确定偏差，随即能够确定自准直目标的倾斜和朝向。

在本发明的含义中光束还可以是激光束。如果使用激光束，则可以省略被照明的十字线。

优选地，从自准直目标反射的光束可以被偏折到图像获取装置。可以接着从图像获取装置获取的图像中确定光束与望远镜的光轴的偏差。

有利地，望远镜可以附加地具有用于与外部装置通信的接口。外部装置的示例包括PC、便携式计算机、蜂窝电话、PDA。接口例如可以是有线连接、WLAN连接。蓝牙连接或者红外连接。

优选的是，所述可照明十字线可以被布置在望远镜的光轴上所述第一分束器与所述可移动聚焦透镜之间和/或所述第一分束器与所述第二分束器之间。

另选地，所述可照明十字线可以被布置在所述光源与所述第一分束器之间，并且所述第二十字线可以被布置在所述望远镜的近端与所述第一分束器之间。