[发明专利]测绘装置、利用其测绘目标物体的方法和计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及特别是视距仪、激光扫描器、或激光跟踪器的光学测绘装置以及用于利用光学测绘装置测绘目标物体的方法。

背景技术

测绘技术的装置基于光学测量系统以各种形式操作。根据该类型的测绘装置的示例例如在US 6,873,407、CN 201892533、US 2011/080477、EP 1 081 459、US 2012/127455、WO 2012/033892、WO 2007/079600、WO 2010/148525或其他专利中公开。

通常，光辐射沿待被测绘的目标对像的方向从这些装置被发射，目标对像的距离和角位置，即，极坐标被确定，该极坐标之后通常被进一步处理。从待被测绘的目标对像，发射的辐射的分量在这种情况下被反射到装置，在装置中被接收，并且被转变成用于距离确定的电信号。除了测绘自然设置的目标外，特定的目标标记或反射器也能被附接至目标对像，或者例如，能将可动测绘杆用作目标对像。

所发射的光辐射在这里能用于基于运行时间或相位测量原理或这些原理的组合的电光距离测量，如这例如在EP 1 757 956、JP 4 843 128、EP 1 311 873、EP 1 450 128、EP 1 882 959、EP 1 043 602、WO 2006/063739或其他专利中被描述。

所发射的光辐射也能用于目标对像的识别和/或角测绘。例如，目标标记能被实施成在例如呈回射器的形式或者实施成目标对像的视觉特征，例如，对比表面的角部、边缘、边界等，如例如在WO2011/141447或EP1 791 082中所述的。脉冲或连续地发射的光辐射能由测绘装置发射以帮助在视野中识别目标。目标对像在角坐标中的这样的识别和/或测绘能利用装置中的位置-敏感光学接收元件(例如，利用CCD或CMOS技术中的平面传感器、基于横向光电效应的PSD或者一个或多个光感受器的布置(例如光电二极管、双电池、积分二极管)等)来执行。

对于角确定，测绘装置通常配备有一个或多个测角器或测角仪，借助测角器，装置或其部分能为了瞄准而旋转，并且这里能确定角位置。目标的角测绘能利用测角器分析通过利用装置的目标轴线精确瞄准目标对像来执行。然而，尤其在用于此目的的合适的协作目标的情况下，目标对像的不精确的瞄准也能利用测角器在装置的光电子角测量单元(ATR)的视野内来执行。通过确定在视野内距理想瞄准的偏差，测角器的测量值随后由该偏差来校正。这样的方法例如在JP 3 748 112或GB2 353 862中被描述。在测绘装置中，绕测角器的旋转轴线的运动能手动地和/或以机动方式来执行。

对于距离和/或角确定，能使用由装置发射的各自分离的辐射或共用辐射。

已知在测距仪中，所发射的测量光束的发散从用于协作反射器目标的宽发射角朝向用于无反射器测量的校准测量光束的转换能被应用于目标对像的自然表面。例如，这能通过使透镜枢转到光束路径或其他具有相同结果的光学装置中来执行。文献US2012/0224164公开了一种光学距离测量装置，在该光学距离测量装置中，能够执行发射的测量辐射的横截面面积的转换。在其中一个实施方式中，具有能被转换的焦距的液体透镜用于光束宽度转换。

除了上述测量光学系统外，用于操作的使用者或用于测量的文件的目标对像的可见图像的照相机记录也能在测绘装置中被执行。借助于电子图像处理，能执行如下功能，诸如：边缘识别、目标识别、特征提取、预定测量程序的自动执行、触屏操作、远程操作、活动图像传输、记录等。除了这些用于使用者的图像记录的电子装置外，也能设置传统的可见透射光通道以用于观察被瞄准的目标对像。

所谓的RIM(范围成像模块)也是已知的，该RIM执行具有关联的距离信息的项目的多个像素的识别，即，呈点云形式的三维目标对像识别。这种识别的一示例例如在EP 1 684 084中被描述。可获得的距离和角分辨率以及还有可获得的精度在许多情况下是不足的，然而，尤其对于精密测量，例如，在大地测量学应用中。

在大地测量学中，作为本发明的频繁应用领域，在角确定以及在距离确定中需要高水平的测量精度。例如，在土地测绘领域中，使用具有几毫米或者还小于1mm的距离测量精度的视距仪或总站仪。分别要求在反射器测量的情况下的几千米或者在无反射器测量的情况下的几百米的测量范围。角测量的精度通常在小于2至10弧秒的范围内，优选地为1弧秒、0.5弧秒或更小。通过以下事实使这些要求更困难，即，这样的测绘装置常常用于具有强烈变化的环境条件(诸如温度、环境湿度等)的粗糙环境中。