[发明专利]具有以图形方式提供目标的功能的激光跟踪器

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于连续跟踪反射目标并确定目标位置的激光跟踪器，涉及如权利要求12所要求保护的由激光跟踪器和控制单元构成的系统，并且涉及如权利要求14所要求保护的目标提供方法。

被实施为用于连续跟踪目标点以及确定该点的坐标位置的测量装置能够通常尤其是与工业测绘相关地被归总于术语激光跟踪器。目标点此时可以由回射单元(例如，立方棱柱体)代表，该回射单元利用测量装置的光学测量束尤其是激光束被瞄准。激光被平行地反射回到该测量装置，其中反射束利用该装置的采集单元被采集。束的发射方向或接收方向在此情况下例如通过与该系统的偏转反射镜或瞄准单元相关联的用于角度测量的传感器来确定。另外，借助束的采集(例如通过渡越时间测量或相位差测量)来确定从测量装置到目标点的距离。

另外，根据现有技术的激光跟踪器可被实施成具有光学图像采集单元，该光学图像采集单元具有两维光敏阵，例如，CCD或CID照相机或基于CMOS阵列的照相机，或者具有像素阵列传感器并具有图像处理单元。该激光跟踪器和照相机可在此情况下上下叠置地安装，尤其按照如下方式安装，即，它们相对于彼此的位置是不可变的。照相机例如是可以与激光跟踪器一起绕其大致竖直的轴线旋转，但可与激光跟踪器无关地上下枢转，因而尤其与激光束的光学组件分离地布置。而且，照相机例如根据相应的应用能被实施为可只围绕一个轴线枢转。在另选实施方式中，照相机能以与激光光学组件一起成一体构造的方式安装在共同壳体内。

利用具有标记(其彼此相对位置是已知的)的所谓测量辅助工具的借助图像采集和图像处理单元的图像采集和分析，可推导出被布置在测量辅助工具上的物体(例如，探头)的空间方位取向。另外，与目标点的特定空间位置一起，目标物的空间位置和取向可以绝对地和/或相对于激光跟踪器被精确地确定。

这样的测量辅助工具能通过所谓的扫描工具来实现，所述扫描工具的接触点被定位在目标物体的点上。扫描工具具有标记(例如光斑)和反射器，反射器代表扫描工具上的目标点并可利用跟踪器的激光束被瞄准，其中这些标记的位置和反射器相对于扫描工具接触点的位置是精确已知的。该测量辅助工具也可按照本领域技术人员已知的方式是配设用于距离测量(例如，用于非接触式表面测绘)的手持式扫描仪，其中，用于距离测量的扫描仪测量束的方向和位置相对于光斑和布置在扫描仪上的反射器是精确已知的。这样的扫描仪例如在EP0553266中被描述。

为了测量距离，现有技术的激光跟踪器具有至少一个距离测量仪，其中它例如能以干涉仪的形式实现。因为这样的距离测量单元只能测量相对距离变化，因此除了干涉仪外，所谓的绝对距离测量仪也被安装在现代的激光跟踪器上。例如，这样的用于距离确定的测量装置的组合通过Leica Geosystems公司的产品AT901所已知。就此所用于距离测量的干涉仪主要采用HeNe气体激光器作为光源，因为由此可以实现大的相干距离和测量范围。HeNe激光的相干距离在此情况下可以是几百米，从而使用相对简单的干涉仪结构，可以获得工业测量技术所需要的范围。绝对距离测量仪和具有HeNe激光器的用于测量距离的干涉仪的组合例如由WO2007/079600A1所已知。

另外，在现代的跟踪器系统中，越来越标准化地在传感器上确定所接收的测量束距零位的偏差。通过该可测的偏差，反射器的中心和激光束在反射器上的入射点之间的位置差可以被确定，并且激光束的对准可以根据该偏差被修正或跟踪，从而在传感器上的该偏差被减小，尤其是为零，因而该激光束在反射器中心的方向上被对准。通过跟踪该激光束对准，可以进行目标点的连续瞄准跟踪(跟踪)，并且目标点的距离和位置可以相对于测量装置被连续确定。在此情况下，通过可通过马达来移动且设置用于偏转激光束的偏转反射镜的对准变化和/或通过具有束引导用激光光学组件的瞄准单元的枢转可以实现所述跟踪。