[发明专利]用于对环境进行光学扫描和测量的设备

说明书

本发明涉及一种具有权利要求1的上位术语的特征的设备。

借助于例如像从DE 202006005643U1已知的且被设计成激光扫描仪的设备，可以对激光扫描仪的环境进行光学扫描和测量。旋转的并且被设计成金属转子的抛光板的旋转镜使发射光束和接收光束两者偏转。光发射器的准直器位于接收器透镜的中心。接收器透镜在光接收器上再现接收光束，在接收器透镜后面在光轴上布置该光接收器。为了获得另外的信息，在激光扫描仪上安装获取RGB信号的行扫描摄像机，使得扫描的测量点可以通过颜色信息来完成。

本发明基于以下目的：创建引言中提到的类型的设备的替代。此目的是根据本发明借助于包括权利要求1的特征的方法而实现的。从属权利要求涉及有利的配置。

作为混合结构(即，作为不同材料的多元件结构)的转子的设计允许以下短设计：该短设计与旋转镜的倾斜无关地保持平衡。金属支架、涂覆玻璃的旋转镜和塑性外壳的组合是优选的，然而，其他组合也是可以的。在质量方面占支配地位的支架使得平衡成为可能，同时外壳用作意外接触保护。转子部件之间的胶在不削弱动态行为的情况下使得膨胀的不同温度系数的平衡成为可能。

彩色摄像机关于旋转镜在同一侧在接收器透镜的光轴上的布置具有几乎完全避免视差的优点，这是由于光接收器和彩色摄像机在旋转镜的同一侧且从相同的视角拍摄环境。此外，可以对旋转镜使用相同的机制。旋转镜的使用侧也是相同的。被旋转镜反射的接收光束平行于接收器透镜的光轴行进并且连续地照射在所述接收器透镜上。优选地，接收器透镜代替光接收器，使得不存在遮蔽效应的变化。为了能够再次馈送发射光束，优选地提供了彩色摄像机的前面的发射镜，该发射镜对于发射光束是反射的，而对于彩色摄像机是透明的。

由于在接收器透镜后面在光轴上设置有后镜的事实，该后镜朝向接收器透镜反射已被接收器透镜折射的接收光束，所以可以更好地利用可用空间。为了完成“折叠式光学系统”，优选地，在接收器透镜与后镜之间设置中心镜，该中心镜朝向后镜反射接收光束。镜的适合形式支持聚焦，其中，仍然可以增大展开的光学系统的焦距。中心镜可以用于通过减小相比远场的近场的强度来进行近场校正，正如另外的遮蔽件一样。空间的进一步节省是由光接收器的关于接收器透镜的光轴径向的布置(在由光轴限定的圆柱坐标系中)引起的。

下面，基于附图中示出的示例性实施例更详细地说明本发明，其中：

图1示出了激光扫描仪的局部截面视图，

图2示出了激光扫描仪的示意图，以及

图3示出了转子支架的透视图。

提供了一种激光扫描仪10，作为用于对激光扫描仪10的环境进行光学扫描和测量的设备。激光扫描仪10具有测量头12和底座14。测量头12安装在底座14上，作为可以关于竖直轴线旋转的元件。测量头12具有可以关于水平轴线旋转的旋转镜16。把两条旋转轴线的交点指定为激光扫描仪10的中心C₁₀。

测量头12还设置有用于射出发射光束18的光发射器17。优选地，发射光束18是在大约340nm到1600nm的波长范围内的激光束，例如790nm、905nm或小于400nm，然而原则上也可以使用具有例如更大波长的其它电磁波。发射光束18例如通过正弦波形或矩形波形调制信号进行幅度调制。发射光束18由光发射器17发射到旋转镜16上，其中发射光束18在旋转镜16被偏转并发射到环境中。在环境中被物体O反射或被散射的接收光束20再次被旋转镜16捕获，被偏转和导向到光接收器21上。发射光束18和接收光束20的方向是由旋转镜16和测量头12的角位置造成的，旋转镜16和测量头12的角位置取决于它们的对应旋转驱动器的位置，旋转驱动器的位置进而均由一个编码器来配准。

控制与评估单元22具有到测量头12中的光发射器17和光接收器21的数据连接，由此控制与评估单元22的部件还可以布置在测量头12的外部，例如连接到底座14的计算机。控制与评估单元22针对多个测量点X，根据发射光束18和接收光束20的传播时间确定激光扫描仪10与物体O(物体O处的照射点)之间的距离d。为此目的，确定和评估两个光束18和20之间的相移。

借助于镜16的(快速)旋转沿着圆周进行扫描。借助于测量头12相对于底座14的(缓慢)旋转，通过上述圆周逐步地扫描整个空间。这种测量的测量点X的实体被指定为扫描。对于这种扫描，激光扫描仪10的中心C₁₀限定了局部静止参考系的原点。底座14安置在此局部静止参考系中。