[发明专利]测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法

说明书

本发明涉及测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法。该装置包括底座、支撑结构、光发射单元和光接收单元。旋转单元安装在支撑结构上以提供测量信号在规定方向上的发射和接收，旋转单元包括具有扫描镜的旋转体。装置包括用支撑结构固定布置的至少一个投影仪，其规定特定光轴并被配置成在场景处引导光图案，图案的位置和形状可由控制和处理单元控制。旋转体包括至少一个偏转面，至少一个投影仪和旋转体被设计并相对于彼此布置成使得在旋转体的预定对准范围内：至少一个投影仪的光轴被至少一个偏转面偏转；至少一个投影仪的视场通过光轴的偏转被偏转并规定成使得视场包括围绕旋转轴的规定的场角，可利用测量装置提供基本无视差的光图案投影。

技术领域

本发明涉及测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法。

背景技术

激光扫描用于测量许多不同的场景，诸如建筑工地、建筑立面、工业设施、房屋内部或任何其它适用场景。以此实现的激光扫描可以用于获得场景的准确三维(3D)模型，其中，模型由点云构成。这种云的点通过坐标系中的坐标来存储，该坐标系可以由已经记录该点云的激光扫描装置来规定。通常，激光扫描仪由发出扫描束的单元(尤其是由扫描仪的节点)构成坐标系的原点。通过将利用扫描束(例如，利用飞行时间方法)测量的距离与测量距离时的对准关联起来以测量点。通常，坐标系是球坐标系，以使得点可以用相对于坐标系的原点的距离值、仰角以及方位角来表示。

常用激光扫描仪包括用于发出扫描射束并接收所反射的光信号的单元，以便测量该射束所指向的点的距离。通常，这些扫描仪此外还包括可旋转地改变射束的方向(通常为垂直旋转轴(扫描轴)和水平旋转轴(底座轴))的装置，在这两个轴中，一个可以为慢轴，并且另一个可以为快轴，其中，两个轴都可以利用角度传感器来感测。垂直轴的旋转可以与方位角相关联，并且水平轴的旋转可以与仰角相关联。

可以通过观察发出与接收信号之间的时间利用行进时间测量(飞行时间)方法来计算距离。其它可能的方法可以是测量所发送的信号与所接收到的信号之间的相位延迟。可以利用布置在垂直轴和水平轴处的所述角度传感器来实现对准角度。其它可能的方法可以是根据轴的已知恒定转速、参考点以及距离测量的采样率来导出角度。

提供环境信息的另一个手段是获取场景的全景或全穹顶图像。这种图像可以在图像传感器捕获与例如利用热照相机获得的可视光谱不同的光谱时提供比点云更直观的可视化或环境的不同可视化。通常，这种全景或全穹顶图像用于数字地彩色化点云，以便更符合人体工程学可视化。因此，在各种应用中，通过在激光扫描仪仪器中包括照相机和激光扫描仪或将它们安装在与激光扫描仪相同的平台上，来由与激光扫描仪组合的照相机的成像数据支持地面激光扫描。

现有技术中已知这一点，并且例如在US20140063489A1、US2016061954A1以及US20120070077A1中描述了这一点。

尤其是，在建筑工地处，设计者和建筑工人越来越依赖增强现实设备形式或投影装置形式的视觉支持。

这样的视觉支持功能通常由独立的装置来提供，这些装置需要相对于工地或其它工作装置来手动对准、定位和/或参考。此外，从现有技术已知的这样的装置仅提供简单的放映信息。这样的信息可以是光点或光线形式的等级信息，它们分别被手动指在期望的点处。

信息的投影通常限于相应投影仪的较窄视场。而且，准确位置投影在整个视场上的可靠性可能由于扫描装置的投影轴与测量轴之间的给定偏移(视差)而变成问题。由此，无法保证所测量的点与所投影的点之间的一致性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有扩展应用领域的改进激光扫描仪。

本发明的另一目的是提供一种具有改善的用户友好性和精度的激光扫描仪。

本发明的还一目的是提供一种被使得能够解决可能的偏移误差的集成激光扫描仪。