[发明专利]用于光学地扫描环境的具有旋转镜的勘测设备

说明书

技术领域

本发明涉及勘测设备，尤其用于光学地扫描环境的激光扫描器，以及用于这种勘测设备的旋转单元。勘测设备具有旋转单元，旋转单元具有：旋转镜，其用于偏转发射光束以及接收光束；以及旋转主体，其实施为具有斜面自由端的缸体。

背景技术

使用这种勘测设备来记录三维对象或者表面。在该情况下，它们使用激光脉冲连续地扫描这种三维结构，例如，建筑物的三维结构，然后从接收到的返回的反射脉冲计算描述对象的表面的对应三维模型。

设备实施为用于光学地扫描环境的激光扫描器，其典型地包括安装在基座上的测量头，测量头能够相对于该基座绕基座旋转轴线旋转。激光光源以及用于接收所反射的激光脉冲的光传感器以及收发器光学器件和出口开口分别收纳在测量头的一侧，出口开口允许辐射相应地离开或者进入壳体。在测量头的与出口开口相对的另一侧，测量头具有用于偏转发射光束以及接收光束的旋转镜，其能够绕垂直于基座轴线的旋转轴线旋转。两个轴线的交叉点大致对应于发射光束在旋转镜上的入射点，其中，旋转镜相对于旋转轴线大致倾斜45°角度布置。通过使测量头绕基座旋转轴线旋转以及使旋转镜绕旋转轴线旋转能够实施三维扫描。

实施为激光扫描器的用于光学地扫描环境的这种设备例如公知于DE102009057101A1。该设备还具有用于偏转发射光束以及接收光束的旋转镜，旋转镜在该情况下是旋转单元的一部分，旋转单元构建为混合结构，即是由不同材料制成的多部件式形成，其中，旋转单元除了旋转镜以外还具有由金属制成的保持件以及由塑料制成的壳体。在质量上占主要的保持件能够实现平衡，同时壳体用作触摸安全设施。保持件具有柱形基本形状，具有45°表面以及各种凹槽，在凹槽之间具有材料部件以用于平衡转子，材料部件例如呈翼、阶梯或者突起的形式。旋转镜由粘着剂固定在保持件的45°表面上，其中，在45°表面内为粘着剂设置专用固定表面。壳体具有以45°切割的中空缸体的形式。其至少封闭保持件，但也能够可选地在边缘处封闭旋转镜。

在该类型的构造中不利的是，如果例如在安装期间或者安装之后显示出稍微的转矩不平衡和/或重心偏移的话，通过材料部件具有预定平衡的保持件的预定结构不允许任何后续对不平衡的精细校正。粘着剂点在保持件的端侧上以特定方式不规则分布，用于固定旋转镜，在快速旋转期间由于产生的离心力粘着剂点会对粘结键、镜面的应力状态以及旋转镜的平整度产生负面效应，这会导致镜面脱离保持件或者镜面碎裂。该类型的胶粘以及旋转镜与保持件之间的不同热膨胀还会导致在温度变化情况下在旋转镜内部的应力风险增加。如果应力不变得过度大并且这不导致镜面的碎裂和脱离，在对应应力的情况下仍会导致旋转镜的平整度会受到威胁，这对发射光束以及接收光束的偏转具有负面影响，因此对测量精度具有负面影响。系统的动态平衡以及刚度对测量精度也起重大作用，在该构思中看起来并未对此进行考虑。

发明内容

本发明的目的是提供用于光学地扫描环境的勘测设备，其具有旋转镜作为旋转单元的一部分，并且提供具有旋转镜的这种旋转单元，使用它们可克服现有技术中描述的至少一些缺点。

本发明的目的尤其是提供用于这种类型的用于勘测设备的旋转单元，其是轻质的，能够更好地避免镜面中的应力。

本发明的目的还尤其是提供这种旋转单元，其中温度改变和/或快速的旋转运动不会影响镜面的平整度。

这些目的中的至少一个通过以下勘测设备或者旋转单元来实现。

勘测设备的旋转单元尤其实施为激光扫描器，用于光学地扫描环境，这种用于勘测设备的旋转单元是这样的旋转单元：其具有实施为缸体的旋转主体，缸体具有缸体轴线以及斜面自由端，在斜面自由端的区域中，相对于缸体轴线倾斜地设置有旋转镜，用于偏转发射光束以及接收光束。根据本发明，旋转主体实施为具有腔室的中空缸体，其中，腔室在横向于轴向方向上由缸底定界，以及在径向上由从缸底基本沿轴向突出的缸壁定界。此外，腔室在与缸底相对的一侧由旋转镜界定，旋转镜在缸壁的斜面自由端的区域中固定在斜面自由端上。中空缸体又优选经由其缸底以可旋转固定的方式相对于其缸体轴线共轴地连接至电动机驱动轴。旋转镜因此被固定在还以可旋转地固定的方式连接至驱动轴的部件上。因此根据本发明的旋转单元不具有实际的镜保持件并且不具有实际的壳体。这使得安装更容易以及缩短安装时间。尺寸能够保持得非常紧凑，使得旋转单元是非常刚性以及节约空间的，并且由于旋转主体实施为中空缸体其还是非常轻质的。