[发明专利]具有目标寻找功能的激光跟踪仪

说明书

本发明涉及一种用于连续跟踪反射目标并且用于确定目标的位置的激光跟踪仪(12)，该激光跟踪仪包括限定垂直轴(41)的基座(40)，并包括用于发射测量辐射(17、21)的射束偏转单元(20a)，其中，射束偏转单元(20a)可以按机动方式相对于基座(40)围绕垂直轴(41)和倾斜轴(31)枢转，并且根据测量辐射(17、21)的发射方向限定测量轴(57)。而且，所述激光跟踪仪具有：用于精确地确定到所述目标(65、81、101)的距离的精细测距单元；用于确定射束偏转单元(20a)相对于基座的取向的角测量功能；以及目标寻找单元。所述目标寻找单元具有：用于照射目标(65、81、101)的照明装置(25、25a‑f)；具有位置敏感检测器的相机(24)，该相机用于按位置确定方式来检测被目标(65、81、101)反射的照明辐射(28、28a、28b)；以及具有用于寻找目标(65、81、101)的寻找功能的控制与估计单元。在执行寻找功能方面，通过基于反射的照明辐射(28、28a、28b)的检测到的位置来确定明确的目标位置信息来发现目标(65、81、101)，根据该实施方式，按可以将测量辐射(17、21)直接定向在目标(65、81、101)的这种方式来考虑附加目标位置信息。

技术领域

本发明涉及用于连续跟踪反射目标并且用于确定到该目标的距离的坐标测量设备特别是激光跟踪仪以及用于寻找目标的方法。

背景技术

设计用于连续跟踪目标点和对该点的位置进行坐标确定的测量装置可以在术语激光跟踪仪特别是在工业测量背景下进行概述。在这种情况下，目标点可以通过被利用测量设备的光学测量束特别是激光束瞄准的回复反射单元(例如，立方体棱镜)来表示。激光束被平行反射至测量设备，并且反射的射束利用该装置的获取单元获取。在这种情况下，分别确定射束的发射和接收方向，例如，借助于被分配给系统的分束镜或瞄准单元的用于角测量的传感器。而且，在获取该射束时确定了从测量设备至目标点的距离，例如，借助于飞行时间或相位差测量或者利用Fizeau原理。

现有技术的激光跟踪仪可以另外设计有光学图像获取单元(具有二维光敏阵列，例如，CCD或CID相机、或者基于CMOS阵列的相机、或者像素阵列传感器)和图像处理单元。在这种情况下，激光跟踪仪和相机可以具体按不能改变彼此相对的位置的这种方式而叠加地安装。例如，相机可以与激光跟踪仪一起围绕激光跟踪仪的大致垂直的轴枢转，而且可以向上和向下枢转，与激光跟踪仪无关地绕轴转动，并由此特别地与激光束的透镜分开地设置位。而且，相机例如根据相应的应用，可以按照仅可以围绕单一轴枢转的这种方式来设计。在另选实现中，相机可以按照集成设计，与激光器透镜一起安装在公共外壳中。

利用标记(已知关于彼此的相对长度)的所谓辅助测量设备借助于图像获取和图像处理单元来获取并解释图像的过程指示设置在该辅助测量设备处的物体(例如，探针)的空间取向。与目标点的所确定的空间位置一起，还可以按绝对方式和/或相对于激光跟踪仪来精确地确定该物体的位置和取向。

这种辅助测量设备可以通过设置目标物体的一个点上的具有触摸点的所谓接触工具来具体实现。该接触工具的特征在于标记，例如，光点以及表示该接触工具处的目标点并且可被跟踪仪的激光束瞄准的反射器，标记和反射器相对于接触工具的接触点相对的位置是精确已知的。按照本领域技术人员已知的方式，该辅助测量设备例如还可以是被配备用于针对非接触表面测量的距离测量的手持式扫描仪，并且用于距离测量的扫描仪测量射束的相对于位于扫描仪上的光点和反射器的的方向和位置是精确已知的。例如，在EP0553266中描述了这种扫描仪。

出于距离测量的目的，现有技术的技术激光跟踪仪配备有至少一个测距单元，并且其例如可以呈现为干涉仪。因为这种测距单元仅能够测量有关距离的相对变化，所以除了干涉仪以外，还在现今的激光跟踪仪中安装所谓的绝对测距单元。用于这种情况下的距离测量的干涉仪主要使用HeNe气体激光器作为光源，归因于大的相干长度和通过该长度促进的测量范围。在这种情况下，HeNe激光器的相干长度可以是几百米，使得在工业测量技术领域所需的范围可以利用相对简单的干涉仪结构来实现。例如，用于利用HeNe激光器确定距离的绝对测距单元和干涉仪的组合从WO 2007/079600 A1已知。