[发明专利]使用手势控制激光跟踪器的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年4月20日提交的美国非临时专利申请No.13/090,889的优先权，该美国非临时专利申请No.13/090,889要求于2010年4月21日提交的美国临时专利申请No.61/326,294的优先权，这两件申请通过引用合并在本文中。

背景技术

本公开涉及一种坐标测量设备。一组坐标测量设备属于通过将激光束发送到点来测量该点的三维(3D)坐标的一类仪器，其中激光束由回射器目标截取。仪器通过测量到目标的距离和两个角度来求出点的坐标。利用距离测量设备(如绝对测距仪(ADM)或干涉仪)来测量距离。利用角度测量设备(如角度编码器)来测量角度。仪器内的万向节式射束调向机构将激光束导向感兴趣的点。激光跟踪器是这种设备的示例。通过引用合并于此的Brown等人的美国专利No.4,790,651和Lau等人的美国专利No.4,714,339描述了示例性激光跟踪器。

与激光跟踪器最密切相关的坐标测量装置是全站仪。在测量应用中最常用的全站仪可以用于测量漫散射目标或回射目标的坐标。在下文中，广义上使用的术语激光跟踪器包括全站仪。

通常，激光跟踪器将激光束发送到回射器目标。常见类型的回射器目标是球形安装的回射器(SMR)，其包括嵌入在金属球体内的立方体角回射器。立方体角回射器包括三个相互垂直的镜。立方体角的作为三个镜的公共交点的顶点位于球体的中心。通常的做法是放置SMR的球形表面与测试中的对象接触，然后使SMR在被测量的表面上移动。由于立方体角在球体内的这种布局，所以不论SMR怎么旋转，从立方体角的顶点到测试中的对象的表面的垂直距离都保持恒定。因此，可以通过使跟踪器跟随在表面上移动的SMR的3D坐标来得到该表面的3D坐标。可以将玻璃窗放置在SMR的顶部，以防止灰尘或污垢污染玻璃表面。在Raab等人的美国专利No.7,388,654中示出了这种玻璃表面的示例，上述专利通过引用合并到本文中。

可以使用激光跟踪器内的万向节机构将来自跟踪器的激光束导向SMR。由SMR回射的光的一部分进入激光跟踪器并传递到位置检测器上。跟踪器控制系统使用光击中位置检测器的位置来调整激光跟踪器的机械方位轴和天顶轴的旋转角，以保持激光束以SMR为中心。以此方式，跟踪器能够跟随(跟踪)SMR。

附接到跟踪器的机械方位轴和天顶轴的角度编码器可以测量激光束(相对于跟踪器坐标系)的方位角和天顶角。由激光跟踪器进行的一个距离测量和两个角度测量足以完全地指定SMR的三维位置。

如前所述，在激光跟踪器中可以找到两种类型的测距仪：干涉仪和绝对测距仪(ADM)。在激光跟踪器中，干涉仪(如果存在)可以通过对回射器目标在两点之间移动时通过的已知长度(通常为激光的半波长)的增量的数量进行计数来确定从开始点到结束点的距离。如果射束在测量期间中断，则不能够精确地知道计数的数量，使得距离信息丢失。相比之下，激光跟踪器中的ADM在不用考虑射束中断的情况下确定到回射器目标的绝对距离，这也使得能够在目标之间进行切换。由此，ADM被称为能够进行“傻瓜式(point and shoot)”测量。起初，绝对测距仪仅能够测量静止目标，因此总是与干涉仪一起使用。然而，一些现代的绝对测距仪可以进行快速测量，从而消除了对于干涉仪的需要。在Bridges等人的美国专利No.7,352,446中描述了这种ADM，上述专利通过引用合并到本文中。

在激光跟踪器的跟踪模式下，激光跟踪器在SMR处于该跟踪器的捕捉范围时会自动地跟随SMR移动。如果激光束中断，则跟踪停止。可以通过以下手段中的任何手段中断射束：(1)仪器与SMR之间的障碍物；(2)SMR的快速移动太快以致仪器不能够跟随；或者(3)SMR被转动的方向超出SMR的可接受角度。默认地，在射束中断后，射束仍固定在射束中断的点处或者在最后被命令的位置处。操作者可能需要视觉地搜索以跟踪射束并且将SMR放置在该射束中以便将仪器锁定到SMR上从而继续跟踪。

一些激光跟踪器包括一个或更多个照相机。照相机轴线可以与测量射束同轴或者从测量射束偏移固定的距离或者角度。照相机可以用于提供宽视场以定位回射器。放置在照相机光轴线附近的调制光源可以照射回射器，从而使其更容易识别。在该情况下，回射器以与该照射同相的方式闪烁，而背景对象不闪烁。这种照相机的一个应用是检测视场中的多个回射器并且以自动化的顺序来测量每个回射器。在Pettersen等人的美国专利No.6,166,809和Bridges等人的美国专利No.7,800,758中描述了示例性系统，上述专利通过引用合并到本文中。