水平軸線25旋轉(zhuǎn)的中心。測量頭22具有可以繞水平軸線25旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)鏡26。繞豎直軸線的旋轉(zhuǎn)可以是繞基部24的中心的旋轉(zhuǎn)。
[0028]例如，測量頭22還設(shè)置有電磁福射發(fā)射器，例如如射出發(fā)射光束30的光發(fā)射器28?在一個實施方式中，發(fā)射光束30是相干光，例如激光束。激光束可以具有約300納米至1600納米的波長范圍，例如，790納米、905納米、1550納米或小于400納米。應了解，還可以使用具有更大或更小波長的其他電磁輻射束。發(fā)射光束30例如用正弦波形或矩形波形調(diào)幅或調(diào)強。發(fā)射光束30通過光發(fā)射器28發(fā)射至旋轉(zhuǎn)鏡26上，在旋轉(zhuǎn)鏡26處偏轉(zhuǎn)到環(huán)境。反射光束32通過對象34從環(huán)境反射。反射光或散射光通過旋轉(zhuǎn)鏡26攔截，并且被引導至光接收器36。發(fā)射光束30和反射光束32的方向因旋轉(zhuǎn)鏡26和測量頭22分別繞軸線25和軸線23的角度位置而產(chǎn)生。這些角度位置又取決于相應的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，每個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器包括至少一個編碼器。
[0029]控制器38耦接至光發(fā)射器28和光接收器36。控制器38針對多個測量點X，確定激光掃描儀20與對象34上的點X之間的相應數(shù)量的距離d。至少部分地基于光在空氣中的速度來確定距特定點X的距離，其中，電磁輻射通過空氣從裝置傳播到對象點X。在一個實施方式中，確定并且評估激光掃描儀20與點X之間的相移以獲得測量距離d。
[0030]測量頭22包括對從掃描儀到測量表面上的點的距離進行測量的測距儀39。測距儀39包括光接收器36和控制器38，其中控制器可以另外用于其他掃描儀功能。
[0031]光在空氣中的速度取決于空氣的特性，例如空氣溫度、大氣壓、相對濕度以及二氧化碳的濃度。這種空氣特性影響空氣的折射率η。光在空氣中的速度等于光在真空中的速度c除以折射率。換句話說，c&=c/n。文中所討論的這種類型的激光掃描儀基于光在空氣中的飛行時間(光從裝置行進到對象并且返回到裝置的往返時間)?；诠?或任何類型的電磁輻射)的飛行時間來測量距離的方法取決于光在空氣中的速度，并且因此，可以容易地與基于三角測量來測量距離的方法區(qū)分開來。基于三角測量的方法涉及將來自光源的光沿著特定方向投影，然后沿著特定方向?qū)⒐鈹r截到相機像素上。通過已知相機與投影儀之間的距離并且通過將投影角與接收角匹配，三角測量的方法使得能夠使用三角形的兩個已知的角度和一個已知的邊長來確定距對象的距離。因此，三角測量的方法不直接取決于光在空氣中的速度。
[0032]通過繞軸線25快速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)鏡26同時繞軸線23緩慢旋轉(zhuǎn)測量頭22，從而使組件以螺旋形式移動，來進行有關(guān)激光掃描儀20的體積的掃描。在示例性實施方式中，旋轉(zhuǎn)鏡以每分鐘5820轉(zhuǎn)的最高速度旋轉(zhuǎn)。對于這種掃描，萬向節(jié)點27限定本地靜止參照系的原點?；?4處于這個本地靜止參照系中。
[0033]除了測量從萬向節(jié)點27到對象點X的距離d之外，掃描儀20還可以采集與接收到的光功率有關(guān)的灰度信息。例如，可以通過光接收器36中的帶通濾波和放大信號在歸于對象點X的測量周期內(nèi)的積分來確定灰度值。
[0034]測量頭22可以包括集成到激光掃描儀20中的顯示裝置40。顯示裝置40可以包括如圖5中所示的圖形觸摸屏41，圖形觸摸屏41使操作者能夠設(shè)定激光掃描儀20的參數(shù)或啟動激光掃描儀20的操作。例如，屏幕41可以具有使操作者能夠改變掃描變量的圖標，如參數(shù)圖標43。屏幕41還可以具有“視圖掃描”圖標45，這將在下面更詳細地討論。屏幕41還可以包括部47，部47例如給操作者附加信息(例如投影名稱、登錄到裝置中的操作者、環(huán)境溫度和時間)。應了解，具有集成顯示裝置40提供了以下優(yōu)點:例如使操作者能夠執(zhí)行用于獲取數(shù)據(jù)和查看掃描圖像的所有操作而無需運輸以及連接額外裝置(例如膝上型計算機)。
[0035]激光掃描儀20包括為測量頭22和用于附接激光掃描儀20的部件的平臺提供支架的承載結(jié)構(gòu)42。在一個實施方式中，承載結(jié)構(gòu)42由金屬(例如鋁)制成。承載結(jié)構(gòu)42包括在相對端上具有一對壁46和48的橫向構(gòu)件44。壁46、壁48彼此平行并且沿與基部24相對的方向延伸。殼50、殼52耦接至壁46、壁48，并且覆蓋激光掃描儀20的部件。在示例性實施方式中，例如，殼50、殼52由塑料材料(例如聚碳酸酯或聚乙烯)制成。殼50、殼52與壁46、壁48協(xié)作以形成激光掃描儀20的殼體。
[0036]在殼50、殼52與壁46、壁48相對的端上，一對軛54和56被布置成部分地覆蓋相應的殼50、殼52。在不例性實施方式中，例如，軛54、軛56由合適的耐用材料如銷制成，在運輸和操作過程中軛54、軛56輔助保護殼50、殼52。例如，軛54、軛56中的每個軛包括如采用緊固件耦接至與基部24相鄰的橫向件42的第一臂部58。每個軛54、軛56的臂部從橫向件44傾斜地延伸到相應的殼50、殼54的外拐角。軛54、軛56從殼50、殼54的外拐角，沿著殼32的側(cè)邊緣延伸到殼50、殼54的相對的外拐角。軛54、軛56中的每個軛還包括傾斜地延伸至壁46、壁48的第二臂部。應了解，軛54、軛56可以在多個位置處耦接至橫向件42、壁46、壁48和殼50、殼54。
[0037]—對軛54和56協(xié)作以限制在其中布置有兩個殼50、殼52的凸空間。在不例性實施方式中，軛54、軛56協(xié)作以覆蓋殼50、殼52的所有外邊緣，并且頂部臂部和底部臂部伸出到殼50、殼52的頂部邊緣和底部邊緣中的至少一部分上。這提供了以下優(yōu)點:在運輸和操作過程中保護殼50、殼52以及測量頭22免于損壞。在其他實施方式中，例如，軛54、軛56可以包括附加特征，例如便于攜帶激光掃描儀20的手柄或者用于附件的附接點。
[0038]在橫向件44的頂部，設(shè)置棱鏡60。棱鏡平行于壁46、壁48延伸。在示例性實施方式中，棱鏡60整體地形成為承載結(jié)構(gòu)42的一部分。在其他實施方式中，棱鏡60是耦接至橫向件44的單獨部件。當反射鏡26旋轉(zhuǎn)時，反射鏡26在每次旋轉(zhuǎn)期間將發(fā)射光束30引向橫向件44和棱鏡60。例如，由于電子元件的非線性(例如光接收器36的非線性)，所以測量距離d取決于例如信號強度(如亮度、溫度)。這里使用的是被存儲作為亮度的非線性函數(shù)的距離校正。因為棱鏡60是已知距離并且已知亮度等級的，所以可以在當發(fā)射光束30撞擊棱鏡60并且被反射回來的操作過程中執(zhí)行距離校正的調(diào)整。這使得能夠進行環(huán)境變量如溫度的補償。在示例性實施方式中，通過控制器38執(zhí)行距離校正的調(diào)整。
[0039]如在序號為N0.PCT/EP2011/003263的共同擁有的PCT申請中所描述的，基部24耦接至轉(zhuǎn)動組件(未示出)，該PCT申請的全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。轉(zhuǎn)動組件被容置在承載結(jié)構(gòu)42內(nèi)，并且包括被配置成使測量頭22繞軸線23旋轉(zhuǎn)的電機。激光掃描儀20還可以包括使空氣能夠流過激光掃描儀以保護防止激光掃描儀20內(nèi)出現(xiàn)不期望的溫度水平從而保護內(nèi)部部件的通風口。
[0040]在一些應用中，希望獲得除了數(shù)據(jù)點的3D坐標和灰度值以外的有關(guān)掃描體積的附加信息。在示例性實施方式中，激光掃描儀20包括第一圖像獲取裝置64和感應裝置66。圖像獲取裝置64和感應裝置66與控制器38進行異步雙向通信。
[0041]在示例性實施方式中，第一圖像獲取裝置64是相機。相機可以是具有感應器(例如C⑶感應器或CMOS感應器)的彩色相機。例如，感應器為真實空間中的二維圖像68提供了顏色空間中的三維信號，例如RGB信號。例如，第一圖像獲取裝置64的中心70被當作拍攝彩色圖像68的點，例如光圈的中心。另外，相機可以是單色相機或用于測量紅外線或紫外線波長的相機。
[0042]感應裝置66可以是捕獲并且測量與掃描體積或掃描對象相關(guān)聯(lián)的參數(shù)以及在圖像獲取區(qū)域72上提供表示測量參數(shù)的信號的裝置。感應裝置66可能夠獲取可見光范圍之外(例如紅外線區(qū)域和紫外線區(qū)域中)的光學發(fā)射。在這些區(qū)域中，可以使用光學部件，例如透鏡和分束器。此外，感應裝置可以是能夠測量毫米波、太赫茲波和X射線的裝置。感應裝置66可以是具有測量阿爾法輻射、貝塔輻射和伽瑪輻射中的至少一個的能力的輻射檢測器。感應裝置66可以包括與另一感應器組合使用以在黑暗環(huán)境中提供更明亮圖像的圖像增強器。在一些實施方式中，感應裝置66包括單個感應器元件，而在其他實施方式中，感應裝置包括感應元件的陣列，也就是陣列檢測器。在一些實施方式中，可以將調(diào)節(jié)元件設(shè)置為感應裝置66的一部分以調(diào)節(jié)輸入發(fā)射。例如，對于光感應裝置66的情況，調(diào)節(jié)裝置可以包括透鏡，以在陣列檢測器上提供被測表面的位置處發(fā)射