專利名稱：具有自動目標(biāo)檢測的坐標(biāo)測量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)相應(yīng)獨立權(quán)利要求的前序部分的坐標(biāo)測量設(shè)備以及用于操作坐標(biāo)測量設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
為了測量移動目標(biāo)點的位置，使用坐標(biāo)測量設(shè)備，即通常所謂的激光跟蹤器。術(shù)語“激光跟蹤器”意指包含至少一個使用聚焦的激光射束(在以下的描述中，將其稱為測量射束)工作的測距儀的設(shè)備。例如，借助能夠圍繞兩個軸旋轉(zhuǎn)的鏡子，可以把測量射束的方向調(diào)整至目標(biāo)點，并且由分配給旋轉(zhuǎn)軸的角度傳 感器加以檢測。向待測量的目標(biāo)點提供反向反射器(尤其是，立方角棱鏡或者3個互相垂直放置的鏡子的裝置)，其中反向反射器把激光跟蹤器入射在其上的測量射束反射回該激光跟蹤器。在這一情況下，當(dāng)測量射束恰好在中心觸及反射器時，所反射的測量射束與所發(fā)射的測量射束同軸延伸，并且當(dāng)測量射束未在中心觸及反射器時，所反射的測量射束與所發(fā)射的測量射束具有平行位移地延伸。依據(jù)跟蹤器的實施方式(絕對測距儀或者干涉儀)，通過將所發(fā)射的和所反射的激光進(jìn)行比較，推斷激光跟蹤器和目標(biāo)點之間的絕對距離和/或這一距離的變化。根據(jù)角度傳感器所檢測的角度和測距儀所檢測的距離，計算反射器相對跟蹤器的位置或者目標(biāo)點相對跟蹤器的位置。通常，把所反射的測量射束的一部分引導(dǎo)至PSD (位置感應(yīng)設(shè)備)。根據(jù)所反射的測量射束觸及PSD的光敏面的位置，推斷所反射的測量射束相對所發(fā)射的測量射束的平行位移。由此確定的測量數(shù)據(jù)限定了所反射的測量射束的平行偏移量，并且用于按這樣的方式控制測量射束方向當(dāng)目標(biāo)點移動時，測量射束跟隨(跟蹤)目標(biāo)點。也就是說，通過測量射束方向的相應(yīng)變化或者對準(zhǔn)測量射束的鏡子的取向的相應(yīng)變化，確保減小所發(fā)射的測量射束和所反射的測量射束之間的平行偏移量，或者保持這一平行偏移量盡可能地小。這樣的PSD具有小的孔徑角，為此，例如，如WO 2007/079600 AUEP 2 071283 A2或者WO 2009/046763 Al中所公開的，還可以提供目標(biāo)檢測單元。目標(biāo)檢測單元包含具有圖像傳感器的圖像檢測設(shè)備，該圖像檢測設(shè)備隨測量設(shè)備一起移動，并且具有比用于使用PSD跟蹤的光學(xué)設(shè)備更大的視角。如果跟蹤器(或坐標(biāo)測量設(shè)備)未能與反射器對準(zhǔn)，例如由于反射器過快地移動，或者由于測量射束被障礙物阻斷，則目標(biāo)檢測單元可以檢測反射器，并且重新把跟蹤器對準(zhǔn)到反射器。為此，圖像檢測設(shè)備可以具有自己的光源。也能夠裝備無PSD并且僅有(至少)一個目標(biāo)檢測單元的設(shè)備。對于具有較大測量距離(例如，在8(Γ160米的范圍內(nèi))的設(shè)備，把用于圖像檢測設(shè)備的這樣的光源選擇為激光二極管。由此，在這樣大的距離上也可以達(dá)到所反射的測量光射束所要求的光強度。然而，出現(xiàn)了這樣的問題在激光二極管中將激發(fā)多個橫模。由此在激光二極管或者光波導(dǎo)管的光射出位置處產(chǎn)生非對稱、高粒狀強度分布(?；?。這一粒狀強度分布被成像至圖像傳感器，并且不利于通過圖像傳感器對測量光射束的位置檢測。當(dāng)反向反射器僅把一部分照明射束成像至PSD時，將進(jìn)一步加劇這種不精確性。其原因在于，在這一情況下，不僅由于在各種模式中自發(fā)地改變的能量分布會使光強度的重心經(jīng)歷強的變化，而且在所述一部分移動時，例如在反射器移動時，也會使光強度的重心經(jīng)歷強的變化。例如，已知的用于抵消這一影響的手段是
激光二極管所發(fā)射的光在發(fā)射之前經(jīng)由多模光纖引導(dǎo)，所述多模光纖實現(xiàn)了在所述模式上生成光能的預(yù)定分布的擾頻器。·通過在MHfGHz的范圍內(nèi)對激光二極管進(jìn)行高頻調(diào)制實現(xiàn)所反射的光的脫散。在WO 2007/079600 Al中所描述的坐標(biāo)測量設(shè)備中，不會出現(xiàn)具有?；绊懙膯?題，因為與單模玻璃纖維組合使用的HeNe激光器相應(yīng)于具有波長以及對稱的、高斯分布的射束輪廓的理想的輻射器。由于對稱的射束輪廓，能夠可靠地檢測射束的位移，并且能夠借助PSD將所述位移轉(zhuǎn)換為位置信息。所述照明射束已被準(zhǔn)直。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)旨在提供一種開頭所提到的類型的坐標(biāo)測量設(shè)備以及用于操作坐標(biāo)測量設(shè)備的方法，它們允許低成本的實現(xiàn)以及無論如何精確的測量。通過具有相應(yīng)獨立權(quán)利要求的特性的坐標(biāo)測量設(shè)備以及用于操作坐標(biāo)測量設(shè)備的方法解決所述任務(wù)。坐標(biāo)測量設(shè)備包含能夠相對基座圍繞至少兩個軸旋轉(zhuǎn)的托架，其中所述托架通過圍繞所述至少兩個軸旋轉(zhuǎn)而能夠借助調(diào)節(jié)裝置自動地與可在空間中移動的測量輔助裝置對準(zhǔn)，其中，下列單元的至少一個射出和/或入射光學(xué)設(shè)備可一起移動地分別設(shè)置在托架上
至少一個用于測量至可在空間中移動的測量輔助裝置的距離的光距離測量裝置；
至少一個用于直接或者經(jīng)由光部件發(fā)射光的光源，其中當(dāng)由測量輔助裝置加以反射時該光作為目標(biāo)點可見；
至少一個用于把一個位置確定為所述目標(biāo)點在位置檢測傳感器上的成像的位置的目標(biāo)檢測單元；
其中所述調(diào)節(jié)裝置適用于根據(jù)精細(xì)位置和粗糙位置，通過圍繞托架的至少兩個軸旋轉(zhuǎn)把托架與測量輔助裝置對準(zhǔn)；以及
其中所述光源為超級發(fā)光二極管(SLED)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，坐標(biāo)測量設(shè)備包含下列部件
作為光源的第一光源，呈SLED形式，優(yōu)選處于紅外范圍；以及光部件，用于發(fā)射來自第一光源的光作為第一目標(biāo)射束，其中當(dāng)由測量輔助裝置加以反射時，所述目標(biāo)射束作為第一目標(biāo)點可見；
精細(xì)目標(biāo)檢測單元，用于把精細(xì)位置確定為第一目標(biāo)點在第一位置檢測傳感器上的成像的位置，其中精細(xì)目標(biāo)檢測單元和距離測量裝置包含共同的射出光學(xué)設(shè)備。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式中，坐標(biāo)測量設(shè)備還包含或者替換地包含下列部件
作為光源的第二光源，呈SLED形式，其優(yōu)選至少在紅外范圍內(nèi)發(fā)射光，其中當(dāng)由測量輔助裝置加以反射時，該光作為第二目標(biāo)點可見； 粗糙目標(biāo)檢測單元，用于把粗糙位置確定為第二目標(biāo)點在第二位置檢測傳感器上的成像的位置。由此，精細(xì)目標(biāo)檢測單元的光源和/或粗糙目標(biāo)檢測單元的光源為超級發(fā)光二極管(SLD或者SLED)。這樣的光源在相對寬的頻帶(與激光器相比)中發(fā)射不連貫的光。頻帶的寬度(3dB)優(yōu)選是3nnT50nm,特別是5nnT35nm,以及特別是大約20nm。與用于目標(biāo)檢測設(shè)備的照明的常見結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明使用了寬頻帶源，其中，為了達(dá)到高功率而有目的地使用了激光光源。可以發(fā)現(xiàn)，明顯簡化了照明的結(jié)構(gòu)取消了到目前所使用的用于生成激光脫散的裝置。盡管不能夠以像激光二極管那樣高的光功率操作SLED，然而以例如最高達(dá)160米的測量距離進(jìn)行操作是可行的。盡管SLED在成本上是激光二極管的數(shù)倍(例如四十倍)，但是總的來說值得采用。
此外還令人驚異地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用SLED時，即使所提供的光能量少于使用激光器的情況，也能夠達(dá)到較高的測量精度。其原因在于，一方面是光點中的較低的?；?，另一方面是不像使用激光器的情況那樣出現(xiàn)?；瘓D案的依賴于溫度的變化或者跳躍。SLED的光譜是連續(xù)的，并且是相對寬的。因此，在所連接的多模波導(dǎo)管中，與傳統(tǒng)的激光二極管的情況相比，激發(fā)了明顯更多的橫模。由此，盡管在波導(dǎo)管的輸出端的空間照明輪廓仍為粒狀的，但明顯比激光二極管的情況弱。因此，當(dāng)溫度變化時，也僅會發(fā)生照明圖像的微小變化。在具有較精細(xì)?；恼彰鲌D案的情況下，照明圖案的不同部分在PSD上的成像不像粗糙?；那闆r那樣對強度分布的重心產(chǎn)生大的破壞。這是重要的，因為SLED發(fā)射強烈發(fā)散的光。在較精細(xì)?；那闆r下，照明圖案的哪一部分觸及反射器，即光學(xué)設(shè)備把哪一部分成像在反射器上，并不十分重要。SLED除了就功率而言原則上不適合較長的距離之外，其相對于LED光源的優(yōu)點在于，SLED的發(fā)射特征類似于激光二極管的發(fā)射特征，因此可以在測量設(shè)備的光學(xué)設(shè)備中使用與激光二極管的情況相同的入射部件。基本上可以任意選擇SLED光源的頻率(與所分配的圖像傳感器的光譜靈敏度協(xié)調(diào))，從而可以使用各種類型的超級發(fā)光二極管(例如，具有650、750、795、800、830、840、850、905、1270、1300、1400、1480或者1550nm波長的)。優(yōu)選的，借助冷卻部件對SLED進(jìn)行冷卻,例如基于Peltier原理。當(dāng)在粗糙目標(biāo)檢測單元中使用SLED時，例如在托架的前側(cè)設(shè)置SLED，并且經(jīng)由發(fā)射光學(xué)設(shè)備發(fā)射該SLED的光。發(fā)射光學(xué)設(shè)備擴展所述光或者對其進(jìn)行準(zhǔn)直。通過例如當(dāng)接近目標(biāo)點時從借助粗糙位置的調(diào)節(jié)切換到精細(xì)位置，調(diào)節(jié)裝置可交替地考慮精細(xì)位置和粗糙位置。然而，提供這樣的調(diào)節(jié)也是可行的該調(diào)節(jié)首先同時處理兩個值并在此過程中僅選擇一個值或者兩個值并用于調(diào)節(jié)。通過所有單元的射出和/或入射光學(xué)設(shè)備的設(shè)置，提供了能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能并且無論如何具有簡單機械結(jié)構(gòu)(僅有兩個驅(qū)動軸)的緊湊的單元。把所有單元相互與測量輔助裝置或者目標(biāo)對準(zhǔn)。使用兩個目標(biāo)檢測單元，可以在較大的范圍內(nèi)檢測、捕獲以及跟蹤尚未檢測到的測量輔助裝置。優(yōu)選的，精細(xì)目標(biāo)檢測單元的光軸在坐標(biāo)測量設(shè)備之外與距離測量裝置的光軸同軸地在公共測量軸上延伸。這樣做的先決條件是，精細(xì)目標(biāo)檢測單元和距離測量裝置具有公共射出光學(xué)設(shè)備。兩個光程的公共射出光學(xué)設(shè)備(或者入射光學(xué)設(shè)備)意味著兩個通過同樣的光部件的光程，例如通過透鏡或者盤從設(shè)備出現(xiàn)到該設(shè)備的環(huán)境中，或者從設(shè)備的環(huán)境進(jìn)入該設(shè)備。一般在此這些光路至少近似同軸。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元的光軸和粗糙目標(biāo)檢測單元的光軸在托架之外不同軸延伸。因此，于是這些光軸通過相同的射出光學(xué)設(shè)備，但不同軸地延伸，或者通過單獨的射出光學(xué)設(shè)備延伸。典型地，精細(xì)目標(biāo)檢測單元具有小于1°或者小于2°或者小于3°的孔徑角或者視角。優(yōu)選的，粗糙目標(biāo)檢測單元具有大于3°或者大于10°或者大于15°并且優(yōu)選最多達(dá)大約30° (即，±15°)的孔徑角。 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元和粗糙目標(biāo)檢測單元在紅外光譜的相互分離的范圍內(nèi)為敏感的(即，分別為相應(yīng)的傳感器或者傳感器與濾波器的組合)。在這一情況下，精細(xì)目標(biāo)檢測單元對紅外光源的光敏感，而粗糙目標(biāo)檢測單元對第二光源的光敏感。因此，精細(xì)目標(biāo)檢測單元不拾取第二光源的光，而精細(xì)目標(biāo)檢測單元不拾取紅外光源的光。優(yōu)選的，各種單元的所有光部件與電部件均位于托架上。然而也可行的是，一或多個單元的各個部件位于一個基座上或者位于一個中間單元中，并且通過光纖導(dǎo)管與托架連接。這樣的部件例如為激光源或者射束分離器和檢測器。優(yōu)選的，在本發(fā)明的另一個實施方式中提供了至少在可見范圍內(nèi)敏感的觀測攝像機，用于借助可見范圍的光對測量輔助裝置進(jìn)行粗糙定位。優(yōu)選的，所述觀測攝像機具有大于粗糙目標(biāo)檢測單元的視角。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一種用于定位和跟隨測量輔助裝置的3個階段的方法，其方式是首先通過觀測攝像機搜尋測量輔助裝置，然后把托架與測量輔助裝置對準(zhǔn)，接下來使用粗糙目標(biāo)檢測單元以及然后使用精細(xì)目標(biāo)檢測單元捕獲測量輔助裝置。在用于操作坐標(biāo)測量設(shè)備的方法中，根據(jù)精細(xì)位置、粗糙位置以及可選地還根據(jù)觀測攝像機的測量值，通過圍繞托架的至少兩個軸旋轉(zhuǎn)，把托架與測量輔助裝置對準(zhǔn)。在從屬權(quán)利要求中給出其它優(yōu)選實施方式。在此可以適當(dāng)?shù)匕逊椒?quán)利要求的特性與裝置權(quán)利要求相組合，反之亦然。


以下將借助優(yōu)選的實施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的主題，附圖中示出了所述優(yōu)選的實施例。圖I示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的坐標(biāo)測量設(shè)備中的主要部件和光路；以及 圖2示意性地示出了坐標(biāo)測量設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記列表中概括地列出了圖中所使用的附圖標(biāo)記以及它們的含義。原則上，在各圖中向相同的部分提供相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式圖I示意性地示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中的坐標(biāo)測量設(shè)備I中的光路。在托架6中或者在托架6上，優(yōu)選在公共外殼中，設(shè)置坐標(biāo)測量設(shè)備I的主要部件。精細(xì)目標(biāo)檢測單元2生成第一目標(biāo)射束，優(yōu)選為紅外目標(biāo)射束24，并且距離測量裝置4生成測量光射束44。兩個射束通過公共射出光學(xué)設(shè)備63射出，并且優(yōu)選同軸地沿測量軸60延伸。設(shè)置在托架上的還有包含第二光源33的粗糙目標(biāo)檢測單元3、以及觀測攝像機9。調(diào)節(jié)和控制裝置7檢測和處理各種傳感器的測量值，并且控制用于使托架6對準(zhǔn)的軸位置馬達(dá)。顯示裝置8顯示有關(guān)測量和設(shè)備狀態(tài)的信息，并且還能夠顯示現(xiàn)有圖像傳感器之一的圖像，特別是觀測攝像機9的圖像。在測量模式或者跟蹤模式中，把坐標(biāo)測量設(shè)備I或者托架6與測量輔助裝置5對準(zhǔn)，測量輔助裝置5例如為諸如三垂面鏡或者立方角棱鏡的反向反射器。兩個射束被其反射，而且分別作為針對坐標(biāo)測量設(shè)備I的紅外目標(biāo)點或者第一目標(biāo)點25以及作為針對距離測量裝置4的第二目標(biāo)點35可見。第二目標(biāo)點35在幾何結(jié)構(gòu)上以及從測量設(shè)備I來看至少與第一目標(biāo)點25相近或者還恰好在與第一目標(biāo)點25相同的空間位置上可見。然而，從概念上講以及就波長范圍而言，把兩個點25、35視為互不相同。在所示出的實例中，距離測量裝置4為絕對距離測量設(shè)備， 但其也可以為干涉儀或者兩者的組合。在其中，測量光源43發(fā)射測量光射束44。該測量光射束穿過用于分離所發(fā)射的光的第一射束分離器451和用于使返回光偏轉(zhuǎn)的第二射束分離器455地延伸。兩個射束分離器451、455為傳感器單元45的一部分。所發(fā)射的光的偏轉(zhuǎn)的部分通過射束擴展器452擴展，并且被引導(dǎo)至兩個強度傳感器453、454。按已知的方式把這兩個強度傳感器之一 453用于測量光源43的振幅調(diào)節(jié)，把另一個強度傳感器454用作檢測不允許的高強度的附加的安全部件。第二射束分離器455所偏轉(zhuǎn)的返回光被引導(dǎo)至檢測器456。按已知的方式使用在那里所檢測的強度來確定絕對距離，例如，根據(jù)Fizeau原理。為此，引出的與返回的測量光44穿過電光調(diào)制器46、四分之一波長板47、射束擴展器48、偏轉(zhuǎn)鏡49以及射束分離器41延伸，它們分別把測量光射束44與精細(xì)目標(biāo)檢測單元2的紅外目標(biāo)射束24相組合，并且在返回路徑上再次將它們分離。精細(xì)目標(biāo)檢測單元2包含紅外光源23，紅外光源23生成第一目標(biāo)射束，即，優(yōu)選生成紅外目標(biāo)射束24。優(yōu)選的，紅外光源23為超級發(fā)光二極管(SLED)?？梢栽O(shè)置冷卻部件23a，例如Peltier冷卻部件，以對紅外光源23進(jìn)行冷卻。紅外目標(biāo)射束24經(jīng)由第二輸入耦合裝置28耦合輸入，并且經(jīng)由可選的其它射束擴展器29和射束分離器41到達(dá)測量軸60。由此，紅外光源23所發(fā)射的紅外光作為目標(biāo)射束24耦合輸入到距離測量裝置4和精細(xì)目標(biāo)檢測單元2的公共光路中。在第二輸入耦合裝置28中，相應(yīng)于紅外目標(biāo)點25的返回光再次耦合輸出，并且經(jīng)由第一輸入耦合裝置26和第一帶通濾波器20到達(dá)第一位置檢測傳感器21。在那里，生成紅外目標(biāo)點25在第一位置檢測傳感器21上的成像的精細(xì)位置22。在第一輸入稱合裝置26中，可選地還輸入稱合來自指針光源27的光,并且該光作為射束到達(dá)距離測量裝置4和精細(xì)目標(biāo)檢測單元2的公共光路中。指針光源27的這一光處于可見范圍，因此當(dāng)觸及物體時，對于操作員測量軸60也變?yōu)榭梢姷?。在這一情況下，把大約38(T750nm的波長視為可見范圍。向IR范圍的過渡處于700nm和800nm之間。粗糙目標(biāo)檢測單元3包含第二位置檢測傳感器31。按相對大的發(fā)射角從第二光源33發(fā)射光，第二光源33可以包含唯一的單個光源，或者可以包含多個單個光源。優(yōu)選的，第二光源33為超級發(fā)光二極管(SLED)。在第二光源33的發(fā)射光學(xué)設(shè)備30之后，發(fā)射角度略大于粗糙目標(biāo)檢測單元3的視角范圍，所述視角范圍大于3°或者大于10°或者大于15°，或者最多達(dá)大約30° (B卩，±15°)。由此，對于粗糙目標(biāo)檢測單元3來說測量輔助裝置5也是可見的，即使在精細(xì)目標(biāo)檢測單元2中未檢測到該測量輔助裝置。第二光源33的光的反射作為粗糙目標(biāo)檢測單元3的第二位置檢測傳感器31上的粗糙位置32可見并且可測量。借助這一測量，把托架6與測量輔助裝置5對準(zhǔn)，直至精細(xì)目標(biāo)檢測單元2檢測到自己的紅外目標(biāo)射束24。然后，為了跟隨(跟蹤)測量輔助裝置5，使用精細(xì)位置22。如果測量輔助裝置5使用例如三垂面鏡精確地反射回所接收的光，則第二光源33必須設(shè)置在粗糙目標(biāo)檢測單元3的入射光學(xué)設(shè)備附近。為了避免精細(xì)目標(biāo)檢測單元2和粗糙目標(biāo)檢測單元3互相干擾，優(yōu)選它們在紅外光譜的不同的波長范圍中工作。例如，在此精細(xì)目標(biāo)檢測單元2包含具有第一透射范圍的第一帶通濾波器20，而粗糙目標(biāo)檢測單元3包含具有第二透射范圍的第二帶通濾波器30，
其中兩個透射范圍不重疊。例如，兩個波長范圍對于精細(xì)目標(biāo)檢測單元2為89(T920nm，對于粗糙目標(biāo)檢測單元3為835 865nm。另外，第一帶通濾波器20濾出距離測量裝置4的測量光(來自測量光源43)，所述測量光穿過射束分離器41到達(dá)精細(xì)目標(biāo)檢測單元2并且可能干擾精細(xì)目標(biāo)檢測單元2。除了 IR范圍內(nèi)的光，第二光源33還可以發(fā)射可見范圍內(nèi)的光，由此也能夠用作針對觀測攝像機9的照明裝置。觀測攝像機9也可以具有自己的照明裝置91以用于發(fā)射至少在可見范圍內(nèi)的光。圖2示意性地示出了坐標(biāo)測量設(shè)備I的外部結(jié)構(gòu)，坐標(biāo)測量設(shè)備I包含已經(jīng)描述過的部件射出光學(xué)設(shè)備63、粗糙目標(biāo)檢測單元3(此處，粗糙目標(biāo)檢測單元3在其入射光學(xué)設(shè)備的兩側(cè)包含兩個第二光源33)、以及觀測攝像機9，觀測攝像機包含其照明裝置91 (此處，同樣，觀測攝像機9在其入射光學(xué)設(shè)備的兩側(cè)包含兩個單個光源)。還示出了 測量軸60、傾斜軸62以及旋轉(zhuǎn)軸61，其中可以圍繞傾斜軸62相對中間托架64傾斜托架6，以及可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸61相對基座65旋轉(zhuǎn)中間托架64。附圖標(biāo)記列表 I坐標(biāo)測量設(shè)備
2精細(xì)目標(biāo)檢測單元 20第一帶通濾波器 21第一位置檢測傳感器 22精細(xì)位置 23紅外光源 23a Peltier冷卻部件 24紅外目標(biāo)射束 25紅外目標(biāo)點 26第一輸入稱合裝置 27指針光源 28第二輸入耦合裝置 29射束擴展器 3粗糙目標(biāo)檢測單元30第二帶通濾波器，發(fā)射光學(xué)設(shè)備
31第二位置檢測傳感器
32粗糙位置
33第二光源
35第二目標(biāo)點
4距離測量裝置
41射束分離器，半透明鏡 43測量光源
44測量光射束
45傳感器單元
46電光調(diào)制器
47四分之一波長板
48射束擴展器
49偏轉(zhuǎn)鏡
5測量輔助裝置
6托架
60測量軸
61旋轉(zhuǎn)軸
62傾斜軸
63射出光學(xué)設(shè)備，蓋盤64中間托架65基座7調(diào)節(jié)，控制8顯示裝置9觀測攝像機
91針對觀測攝像機的照明裝置
權(quán)利要求
1.一種坐標(biāo)測量設(shè)備(I )，包含 能夠相對基座圍繞至少兩個軸(61，62 )旋轉(zhuǎn)的托架(6 )，其中所述托架(6 )能夠通過圍繞所述至少兩個軸(61，62)旋轉(zhuǎn)而借助調(diào)節(jié)裝置(7)自動地與能在空間中移動的測量輔助裝置(5)對準(zhǔn)， 其中，下列單元的至少一個射出和/或入射光學(xué)設(shè)備能一起移動地分別設(shè)置在托架(6)上 至少一個用于測量至能在空間中移動的測量輔助裝置(5)的距離的光距離測量裝置(4)； 至少一個用于直接或者經(jīng)由光部件(28，29，41，63)發(fā)射光的光源(23，33)，其中當(dāng)由測量輔助裝置(5)加以反射時這一光作為目標(biāo)點(25，35)可見； 至少一個用于把一個位置(22，32)確定為所述目標(biāo)點(25，35)在位置檢測傳感器(21，31)上的成像的位置的目標(biāo)檢測單元(2，3)； 其中所述調(diào)節(jié)裝置(7)適用于根據(jù)精細(xì)位置(22)和粗糙位置(32)通過圍繞托架(6)的至少兩個軸(61，62)旋轉(zhuǎn)把托架(6)與測量輔助裝置(5)對準(zhǔn)；以及 其中光源(23，33)為超級發(fā)光二極管(SLED)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的坐標(biāo)測量設(shè)備(I)，包含 作為光源的第一光源(23)，呈SLED形式，優(yōu)選處于紅外范圍；以及光部件(28，29，41，63)，用于從第一光源(23)發(fā)射作為第一目標(biāo)射束(24)的光，其中當(dāng)由測量輔助裝置(5 )加以反射時所述目標(biāo)射束(24)作為第一目標(biāo)點(25 )可見； 精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)，用于把精細(xì)位置(22)確定為第一目標(biāo)點(25)在第一位置檢測傳感器(21)上的成像的位置，其中精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)和距離測量裝置(4)包含共同的射出光學(xué)設(shè)備(63)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2的坐標(biāo)測量設(shè)備(I)，包含 作為光源的第二光源(33)，呈SLED形式，其發(fā)射優(yōu)選至少在紅外范圍內(nèi)的光，其中當(dāng)由測量輔助裝置(5)加以反射時這一光作為第二目標(biāo)點(35)可見； 粗糙目標(biāo)檢測單元(3 )，用于把粗糙位置(32 )確定為第二目標(biāo)點(35 )在第二位置檢測傳感器(31)上的成像的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，粗糙目標(biāo)檢測單元(3)僅對紅外范圍內(nèi)的光敏感。
5.根據(jù)先前權(quán)利要求之一的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，光距離測量裝置(4)為絕對距離測量設(shè)備或者干涉儀，或者兩者的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、之一的坐標(biāo)測量設(shè)備(I),其中，紅外光源(23)所發(fā)射的光作為目標(biāo)射束(24)被耦合輸入到距離測量裝置(4)和精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)的公共光路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)的光軸在坐標(biāo)測量設(shè)備(I)之外與距離測量裝置(4)的光軸同軸地在公共測量軸(60)上延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)的光軸和粗糙目標(biāo)檢測單元(3)的光軸在托架(6)之外不同軸延伸。
9.根據(jù)先前權(quán)利要求之一的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)具有小于1°或者小于2°或者小于3°的孔徑角。
10.根據(jù)先前權(quán)利要求之一的坐標(biāo)測量設(shè)備(I)，其中，粗糙目標(biāo)檢測單元(3)具有大于3°或者大于10°或者大于15°的孔徑角。
11.根據(jù)先前權(quán)利要求之一的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)和粗糙目標(biāo)檢測單元(3)在紅外光譜的相互分離的范圍內(nèi)為敏感的，并且精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)對紅外光源(23)的光敏感，而粗糙目標(biāo)檢測單元(3)對第二光源(33)的光敏感。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的坐標(biāo)測量設(shè)備(1)，其中，精細(xì)目標(biāo)檢測單元(2)包含具有第一透射范圍的第一帶通濾波器(20)，而粗糙目標(biāo)檢測單元(3)包含具有第二透射范圍的第二帶通濾波器(30)，并且兩個透射范圍不重疊，以及第一帶通濾波器(20)濾出距離測量裝置(4)的測量光。
全文摘要
一種坐標(biāo)測量設(shè)備包含能夠圍繞兩個軸自動旋轉(zhuǎn)并且能夠?qū)?zhǔn)測量輔助裝置(5)的托架(6)。在所述托架(6)上可共同移動地設(shè)置了下列單元用于測量至測量輔助裝置(5)的距離的光距離測量裝置(4)；用于直接或者經(jīng)由光部件(28，29，41，63)發(fā)射光的光源(23，33)，其中，當(dāng)由測量輔助裝置(5)反射時所述光作為目標(biāo)點(25，35)可見；用于把一個位置(22，32)確定為目標(biāo)點(25，35)在位置檢測傳感器(21，31)上的成像的位置的目標(biāo)檢測單元(2，3)。在此調(diào)節(jié)裝置(7)設(shè)計為能夠根據(jù)精細(xì)位置(22)和粗糙位置(32)通過圍繞托架的至少兩個軸(61，62)旋轉(zhuǎn)把托架(6)對準(zhǔn)測量輔助裝置(5)；以及光源(23，33)為超級發(fā)光二極管(SLED)。
文檔編號G01S17/66GK102822692SQ201180018755
公開日2012年12月12日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者B.貝克姆, T.呂蒂 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司