[发明专利]具有增强的操纵部件的激光追踪器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月30日提交的美国临时专利申请No.61/592,049和2011年4月15日提交的美国临时专利申请No.61/475,703的优先权，这两者的全部内容通过引用合并到本申请中。本申请还要求2012年2月21日提交的美国外观设计专利申请No.29/413811的优先权，其全部内容通过引用合并到本申请中。

背景技术

本公开涉及坐标测量装置。一组坐标测量装置属于通过向点发送激光束来测量该点的三维(3D)坐标的一类仪器。该激光束可能直接照射在该点上或照射在与该点相接触的回射器目标上。在任一情况下，该仪器通过测量到该目标的距离和两个角来确定该点的坐标。该距离是利用诸如绝对距离仪或干涉仪的测距装置来测量的。这些角是利用诸如角编码器的角测装置来测量的。该仪器内的万向光束转向机构使激光束指向关注点。

激光追踪器是利用其发射的一个或多个激光束追踪回射器目标的特定类型的坐标测量装置。与激光追踪器紧密相关的坐标测量装置是激光扫描仪和全能测量仪。激光扫描仪将一个或多个激光束移动（step）至表面上的点。激光扫描仪拾取从表面散射的光并且根据该光确定到各点的距离和两个角。勘测应用中最常使用的全能测量仪可以用来测量漫反射或回射目标的坐标。在下文，在广义上使用术语激光追踪器以包括激光扫描仪和全能测量仪。

通常，激光追踪器向回射器目标发送激光束。回射器目标的常用类型是包括嵌入金属球体内的立方隅角回射器的球形安装的回射器(SMR)。立方隅角回射器包括三个相互垂直的镜。作为这三个镜的共同交叉点的顶点位于球体的中心。由于球体内立方隅角的该配置，即使在SMR转动时，从顶点到保持SMR的任何表面的垂直距离保持恒定。结果，激光追踪器可以通过随着SMR在表面上移动而跟踪SMR的位置来测量表面的3D坐标。换言之，激光追踪器仅需要测量三个自由度(一个径向距离和两个角)以完全表征表面的3D坐标。

一种类型的激光追踪器仅包括干涉仪(IFM)而不包括绝对距离仪(ADM)。在对象阻断了来自这些追踪器之一的激光束的路径的情况下，IFM丢失其距离参考。于是，操作员必须将回射器追踪至已知位置以在继续测量之前重置至参考距离。绕过这种限制的方式是将ADM置于追踪器中。如以下更详细地所述，ADM可以以对准即拍（point-and-shoot）的方式测量距离。一些激光追踪器仅包含ADM而不具有干涉仪。Bridges等人的美国专利No.7,352,446(‘446)(其内容通过引用包含于此)描述了仅具有能够精确地扫描移动目标的ADM(且无IFM)的追踪器。在‘446专利之前，绝对距离仪过慢而无法准确地找出移动目标的位置。

激光追踪器内的万向机构可以用来将来自追踪器的激光束指向SMR。由SMR回射的光的一部分入射到激光追踪器中并且传递至位置检测器上。激光追踪器内的控制系统可以使用光在位置检测器上的位置来调整激光追踪器的机械轴的转动角，以保持激光束在SMR上居中。这样，追踪器能够跟随(追踪)在关注对象的表面上移动的SMR。用于激光追踪器的万向机构可以用于很多其它应用。作为简单示例，激光追踪器可以用于具有可视指示光束但没有测距仪的万向转向装置，以将光束转向至一系列回射器目标并且测量每个目标的角度。

将诸如角编码器的角度测量装置附接至追踪器的机械轴。由激光追踪器所进行的一个距离测量和两个角度测量足以完全指定SMR的三维位置。

可利用或提出了用以测量六自由度而非普通的三自由度的几种激光追踪器。Bridges等人的美国专利No.7,800,758(‘758)(其全部内容通过引用包含于此)和Bridges等人的美国公开专利申请No.2010/0128259(其全部内容通过引用包含于此)描述了示例性的六自由度(六DOF)系统。

以前，激光追踪器未提供用于升降和运输的最佳部件。需要更好的部件来升降和运输激光追踪器。

发明内容