[发明专利]激光跟踪器、提供附加测量功能的方法以及计算机可读存储介质

说明书

激光跟踪器、提供附加测量功能的方法以及计算机可读存储介质。检测包括回射器的空间可移动测量辅助设备的位置和对准的坐标测量机器，该坐标测量机器至少包括：底座；支撑件；光束引导单元；用于检测支撑件相对于底座的旋转角的装置；以及用于检测光束引导单元相对于支撑件的旋转角的装置，光束引导单元包括激光发射和接收光学单元以及第一光学距离测量单元，第一光学距离测量单元具有通过第一测量辐射测量到回射器的距离的至少一个第一距离测量设备，该光束引导单元包括：第二光学距离测量单元，其包括用于发射第二测量辐射的第二束源；检测器；以及控制和处理单元，通过第二测量辐射测量到测量辅助设备或者到目标对象的漫散射表面的距离。

技术领域

本发明涉及具有集成到目标单元中的至少两个距离测量设备的激光跟踪器，其中，第一距离测量设备被设计用于连续地跟踪目标点，并且第二距离测量设备被设计用于通过脉冲或者频率调制光或者激光束进行距离测量，特别是被设计用于通过波形数字化(WFD)或者作为频率调制(特别是相干)的连续波激光(FMCW激光雷达)进行距离测量。

背景技术

被设计用于连续地跟踪目标点并且协调确定所述点的位置的测量装置通常可以在特别是与工业测量相关的术语激光跟踪器下被结合。在该情况下，目标点可以由后向反射单元(例如，立方棱镜)表示，目标点由测量装置的光学测量光束(特别是激光束)瞄准。激光束以平行方式被反射回测量装置，所反射的光束由装置的检测单元检测。在该情况下，例如通过用于被分配给系统的偏转镜或者瞄准单元的用于角测量的传感器，分别确定光束的发射方向和接收方向。另外，通过光束的检测，例如通过飞行时间或者相位差测量或者通过Fizeau原理，确定从测量装置到目标点的距离。

根据现有技术的激光跟踪器可以另外通过具有二维光敏阵列的光学图像检测单元(例如，CCD或CID相机或者基于CMOS阵列的相机)或者通过像素阵列传感器或者通过图像处理单元被具体实现。在该情况下，激光跟踪器和相机可以以它们的位置不能相对另一个改变的方式将一个被安装在另一个顶部上。相机例如以能够绕其基本上垂直的轴与激光跟踪器一起旋转的方式但是以独立于激光跟踪器可枢轴向上和向下从而特别是独立于激光束的光学单元的方式来布置。而且，例如，根据各个应用，相机可以被具体实现为仅绕一个轴可枢轴旋转。在另选实施方式中，相机可以与激光光学单元一起以集成设计被安装在公共壳体中。

通过具有其相对位置已知的标记的所谓的辅助测量仪器的图像的检测和评估(利用图像检测和图像处理单元)，从而可以推导在空间中布置在辅助测量仪器上的对象(例如，探针)的方位。与所确定的目标点的空间位置一起，还可以精确地确定对象在空间中绝对地和/或相对于激光跟踪器的位置和方位。

从而，通过所述测量仪器测量其位置和方位的对象不需要例如是测量探针本身，而是测量辅助设备。作为测量系统的一部分，用于测量的测量辅助设备到达相对于目标对象机械定义或者在测量期间可以确定的位置，其中，通过所测量的其位置和方位，可以推导该位置，并且在适当时，例如推导测量探针的方位。

这样的辅助测量仪器可以由所谓的接触感测工具具体实现，接触感测工具在目标对象的点上定位它们的接触点。接触感测工具具有例如光点的标记和反射器，反射器表示接触感测工具上的目标点并且可以由跟踪器激光束瞄准，标记和反射器相对于接触感测工具的接触点的位置被精确知晓。辅助测量仪器还可以以本领域技术人员已知的方式为例如被装配用于距离测量、用于无接触表面测量的手持扫描仪，用于距离测量的扫描仪测量光束相对于布置在扫描仪上的光点和反射器的方向和位置被精确知晓。该类型的扫描仪例如在EP 0 553 266中描述。