兩個(gè)垂直方向分別以大于80°的張角擴(kuò)寬時(shí)，則在有限的激光束功率下產(chǎn)生接收光束的功率密度過低以致不能用于分析的危險(xiǎn)。當(dāng)可提供足夠的激光束功率時(shí)，截球狀擴(kuò)寬的張角大于80°的激光束可用于確定三維地點(diǎn)坐標(biāo)。
[0032]術(shù)語“光束成形光具”涉及所有光束成形的光學(xué)元件，它們使激光束擴(kuò)寬、準(zhǔn)直或聚焦。光束成形光具可由一個(gè)集成有一種或多種光學(xué)功能的光學(xué)元件構(gòu)成，或由多個(gè)依次設(shè)置的光學(xué)元件構(gòu)成。柱面透鏡、錐形反射鏡或類似光學(xué)元件適合用作擴(kuò)寬激光束的光束成形光具。
[0033]特別優(yōu)選光束成形光具沿基本上平行于測(cè)量平面的方向擴(kuò)寬激光束。在此，光束成形光具特別優(yōu)選在基本上垂直于測(cè)量平面的方向上準(zhǔn)直或聚焦激光束。這種光束成形光具尤其適合用于確定二維地點(diǎn)坐標(biāo)并且具有下述優(yōu)點(diǎn):最佳地利用激光束的可用功率。在測(cè)量平面中確定二維地點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不需要沿垂直于測(cè)量平面的方向擴(kuò)寬激光束。激光束的有限功率分布在測(cè)量平面中。
[0034]在第二種變型方案中，激光測(cè)距裝置具有馬達(dá)單元，該馬達(dá)單元使激光束圍繞垂直于測(cè)量平面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或圍繞回轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)激光束的激光密度在擴(kuò)寬之后過小以致不能獲得足夠強(qiáng)的用于激光測(cè)距的接收光束時(shí)，激光束旋轉(zhuǎn)是適宜的。激光束圍繞垂直于測(cè)量平面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)施為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、掃描運(yùn)動(dòng)或跟蹤運(yùn)動(dòng)。在此，激光束在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中連續(xù)地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在掃描運(yùn)動(dòng)中周期地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線來回運(yùn)動(dòng)，并且在跟蹤運(yùn)動(dòng)中激光束跟蹤瞄準(zhǔn)裝置。激光束圍繞回轉(zhuǎn)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)用于確定三維地點(diǎn)坐標(biāo)，并且優(yōu)選與跟蹤裝置一起使用，該跟蹤裝置跟蹤運(yùn)動(dòng)的瞄準(zhǔn)裝置。第二種變型方案的馬達(dá)單元可與準(zhǔn)直或聚焦激光束的光束成形光具相互結(jié)合。
[0035]在第三種變型方案中，激光測(cè)距裝置具有光束成形光具和馬達(dá)單元，其中，光束成形光具將激光束擴(kuò)寬成具有10°以下的張角，并且馬達(dá)單元使激光束圍繞垂直于測(cè)量平面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或圍繞回轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。激光束的擴(kuò)寬和圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(二維)或圍繞回轉(zhuǎn)點(diǎn)(三維)的轉(zhuǎn)動(dòng)可相互結(jié)合。激光束由光束成形光具擴(kuò)寬10°以下并且擴(kuò)寬的激光束通過馬達(dá)單元圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或圍繞回轉(zhuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。激光束擴(kuò)寬和轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)合使檢測(cè)到具有足夠強(qiáng)的功率密度的接收光束用以分析反光成為可能。激光束的擴(kuò)寬可沿一個(gè)或兩個(gè)垂直于激光束傳播方向的方向進(jìn)行。激光束的轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)施為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、掃描運(yùn)動(dòng)或跟蹤運(yùn)動(dòng)。
[0036]在第一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明設(shè)備的瞄準(zhǔn)裝置安裝在手持工具機(jī)上。在用手持工具機(jī)加工時(shí)，可借助本發(fā)明設(shè)備來確定工具機(jī)的當(dāng)前地點(diǎn)坐標(biāo)。
實(shí)施例
[0037]下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖并非必須按比例顯示實(shí)施例，更多地，為了便于說明，附圖以示意和/或輕微變形的形式顯示。關(guān)于補(bǔ)充由附圖可直接看出的教導(dǎo)，參見有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。在此要考慮到，在不偏離本發(fā)明基本思想的情況下，可關(guān)于實(shí)施方式的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。重要的是，本發(fā)明在說明書、附圖以及權(quán)利要求書中公開的特征既可單獨(dú)地又可任意組合地對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步擴(kuò)展方案是實(shí)質(zhì)性的。另外由至少兩個(gè)在說明書、附圖和/或權(quán)利要求書中公開的特征構(gòu)成的一切組合都屬于本發(fā)明的范疇。本發(fā)明的基本思想不局限于下面顯示和說明的優(yōu)選實(shí)施方式的精確形式和細(xì)節(jié)，或不局限于與在權(quán)利要求書中要求保護(hù)的技術(shù)方案相比可能受到限制的技術(shù)方案。在給出的尺寸范圍中，位于所提出的極限值之內(nèi)的值也應(yīng)作為極限值公開并且可任意使用和要求保護(hù)。為簡單起見，下面為具有相同或相似功能的相同或相似部件使用同一附圖標(biāo)記。
[0038]附圖如下:
[0039]圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于在測(cè)量平面中確定目標(biāo)物體的地點(diǎn)坐標(biāo)的設(shè)備，該設(shè)備包括瞄準(zhǔn)裝置、激光測(cè)距裝置、相機(jī)裝置、參考裝置、控制裝置和手持件；
[0040]圖2為圖1的包括激光測(cè)距裝置、相機(jī)裝置和控制裝置的設(shè)備的框圖；
[0041]圖3為借助相機(jī)裝置拍攝的瞄準(zhǔn)裝置圖像，具有作為反光的反射激光束，分析該反光以便確定目標(biāo)物體的地點(diǎn)坐標(biāo)。
[0042]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于在測(cè)量區(qū)域12中確定目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)XM、Ym的設(shè)備10。測(cè)量區(qū)域12構(gòu)造為表面并且目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)XM、YM是二維的。圖1以示意圖示出設(shè)備10的重要部件。
[0043]設(shè)備10包括瞄準(zhǔn)裝置13、激光測(cè)距裝置14、相機(jī)裝置15、參考裝置16、控制裝置17和手持件18。代替圖1中所示的瞄準(zhǔn)裝置13與手持件18的分離，瞄準(zhǔn)裝置可集成到手持件中。激光測(cè)距裝置14、相機(jī)裝置15、參考裝置16和控制裝置17集成到測(cè)量儀器19中，該測(cè)量儀器在圖1所示的實(shí)施方式中安裝在儀器支架20上。手持件18包括控制元件21、具有顯示器23的顯示裝置22以及操作裝置24。代替設(shè)置在測(cè)量儀器19中，控制裝置17可設(shè)置在手持件18中。測(cè)量儀器19和手持件18通過無線通信連接裝置25彼此連接。
[0044]參考裝置16包括第一軸線26和第二軸線27，它們彼此垂直設(shè)置并且相交于交點(diǎn)28。第一和第二軸線26、27構(gòu)成內(nèi)部坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系的第三軸線29垂直于第一和第二軸線26、27地延伸通過兩個(gè)軸線26、27的交點(diǎn)28。第一和第二軸線26、27構(gòu)成相機(jī)裝置15的圖像平面和相機(jī)裝置15的視線平行于第三軸線29。
[0045]目標(biāo)物體11在測(cè)量平面12中的位置借助瞄準(zhǔn)裝置13標(biāo)記。瞄準(zhǔn)裝置13具有用于部分反射激光測(cè)距裝置14的激光束的反射器元件31。反射器元件31在圖1所示的實(shí)施方式中構(gòu)造為圓柱體并且目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)位于反射器元件31的圓柱體軸線32上。對(duì)于本發(fā)明設(shè)備10而言重要的是，設(shè)置在中心點(diǎn)處的目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)到表面上的任一點(diǎn)的距離都相等。該條件在平面中通過圓或圓形區(qū)段滿足。反射器元件31的表面到目標(biāo)物體11的距離存儲(chǔ)于控制裝置17中或由操作者輸入控制裝置17。反射器元件31可固定在測(cè)桿33上并且由操作者定位在目標(biāo)物體11上。為了使反射器元件31的圓柱體軸線32垂直于測(cè)量平面12定向，可在測(cè)桿33中集成如水平儀或另一傾斜傳感器形式的水平裝置。代替測(cè)桿33，瞄準(zhǔn)裝置13可固定在墻壁或天花板上，被放置到地面上或例如固定在車輛或工具機(jī)上。
[0046]目標(biāo)物體11的二維坐標(biāo)位置XM、Ym由激光測(cè)距裝置14和目標(biāo)物體11之間的距離D以及反射激光束在相機(jī)裝置15的圖像中的圖像坐標(biāo)確定。瞄準(zhǔn)裝置13在測(cè)量平面12中定位于目標(biāo)物體11上。在此，確保反射器元件31的圓柱體軸線32垂直于測(cè)量平面12地定向。當(dāng)應(yīng)在不同于測(cè)量儀器19內(nèi)部坐標(biāo)系26、27的外部坐標(biāo)系中確定目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，這些坐標(biāo)系被疊加，或偏移和/或旋轉(zhuǎn)被確定并被手動(dòng)輸入測(cè)量儀器19中或自動(dòng)傳送給控制裝置17。例如使測(cè)量儀器19的軸線26、27、29平行于外部坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸定向。在定向坐標(biāo)系之后可進(jìn)行測(cè)量，操作者通過手持件18上的啟動(dòng)按鈕或啟動(dòng)命令啟動(dòng)測(cè)量。
[0047]除了確定存在的目標(biāo)物體的地點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)備10也可用于尋找地點(diǎn)坐標(biāo)。為此使用者在測(cè)量表面上方引導(dǎo)裝有測(cè)量尖頭或類似物的反射器元件一一該反射器元件也可集成在手持件中一一并且尋找預(yù)定的地點(diǎn)坐標(biāo)。所述地點(diǎn)坐標(biāo)可被手動(dòng)輸入手持件中或經(jīng)由通信連接裝置由另一儀器傳送給該設(shè)備。
[0048]圖2示出測(cè)量儀器19的重要部件并且以框圖形式示出這些部件在確定目標(biāo)物體11的地點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)的關(guān)聯(lián)。在測(cè)量儀器19中有激光測(cè)距裝置14、相機(jī)裝置15和控制裝置17。
[0049]激光測(cè)距裝置14具有同軸結(jié)構(gòu)并且包括構(gòu)造為激光二極管的發(fā)射元件41、構(gòu)造為光檢測(cè)器的接收元件42、光束分離光具43、光束成形光具44和控制元件45。激光二極管41發(fā)射激光束46，該激光束對(duì)準(zhǔn)瞄準(zhǔn)裝置13。在瞄準(zhǔn)裝置13的反射器元件31上至少部分反射的激光束作為接收光束47被光檢測(cè)器42檢測(cè)?？刂圃?5與激光二極管41和光檢測(cè)器42連接。在圖2所示的激光測(cè)距裝置14的同軸結(jié)構(gòu)中，由激光二極管41發(fā)射的激光束46借助光束分離光具43在空間上與接收光束47分離。代替同軸激光測(cè)距裝置，可使用雙軸激光測(cè)距裝置，其中，發(fā)射的激光束和接收光束平行錯(cuò)開。
[0050]光束成形光具44可構(gòu)造為單個(gè)光學(xué)元件或構(gòu)造為包括多個(gè)光學(xué)元件的系統(tǒng)，并且不僅成形激光束46而且也成形接收光束47。與已知的使用一個(gè)聚焦的點(diǎn)狀激光束的激光測(cè)距裝置不同，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備10中要求激光束46檢測(cè)更大的角度范圍。這例如可通過在測(cè)量平面12中擴(kuò)寬激光束46和/或通過使激光束46圍繞垂直于測(cè)量平面12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。圖2示出一種激光測(cè)距裝置14，其中，借助適合的光束成形光具44擴(kuò)寬激光束46。另外，柱面透鏡和錐形光具適合作為用于擴(kuò)寬的光束成形光具44。
[0051]相機(jī)裝置15例如構(gòu)造為CXD相機(jī)并且包括接收裝置48和用于控制相機(jī)裝置