[发明专利]具有扫描功能和接收器的可设定接收范围的全站仪或经纬仪

说明书

具有扫描功能和接收器的可设定接收范围的全站仪或经纬仪。本发明涉及一种具有用于环境光学测量的扫描功能的全站仪或经纬仪，其中，全站仪或经纬仪被配置成使得根据发射辐射的发射方向来规定接收器的方向相关的有效获取区，以便使接收器表面机械地和/或电子地适应接收辐射在整个检测器表面上的变化的成像位置。

技术领域

本发明涉及一种具有用于光学测量环境的扫描功能的全站仪或经纬仪。

背景技术

具有扫描功能的全站仪或经纬仪用于例如测量和/或创建表面的3D坐标。为此，它们必须能够在表面上引导距离测量装置的测量光束（通常是激光束），并且因此以预定的扫描速率或测量速率连续地在各种测量方向上同时获取至相应测量点的方向和距离。在这种情况下，方向和距离与测量参考点相关，例如，测量装置的位置或零点，换句话说，它们位于共同的参考或坐标系中，并且因此各个测量方向以及因此各个测量数据经由公共测量参考点相互关联。随后，例如，借助于集成的或外部数据处理系统，因此可以根据针对每个点的距离测量值和与其相关的测量方向从多个扫描点生成所谓的3D点云。

关于基本结构，这样的全站仪或经纬仪被设计成例如具有基于电光激光的测距仪，以便获取至作为测量点的物点的距离，其中，此外提供方向功能，以便改变例如相对于一个或更多个独立的空间方向的距离测量光束的发射方向，由此可以获取三维测量或扫描区域。

在电子和/或电光距离测量领域中已知各种原理和方法。一种方法是将脉冲电磁辐射（例如，激光）发射到待测量的目标上，并且随后从作为后向散射物体的该目标接收回射，其中，例如，基于脉冲的行进时间、形状、和/或相位，可以确定距待测量目标的距离。这种激光测距仪在许多领域同时已成为标准解决方案。

通常，使用两种不同的方法或它们的组合来检测反向散射脉冲或反向散射脉冲序列。

在所谓的阈值方法中，检测光脉冲入射在所使用的距离测量装置的检测器上的辐射的强度是否超过特定阈值。该阈值防止来自背景的噪声和干扰信号被错误地检测为有用信号，即，被检测为所发射的脉冲的反向散射光。

然而，有问题的是，在弱反向散射脉冲的情况下（例如，由较大的测量距离引起的），如果脉冲强度低于检测阈值（即低于阈值），则无法再进行检测。因此，该阈值方法的主要缺点是测量信号的幅度必须足够大于信号路径中的光学和电学噪声源的噪声幅度，以便充分地最小化错误检测，并因此该阈值方法在相对较远的距离上对测量仅具有有限的可用性。

另一种方法基于反向散射脉冲的扫描或采样。该方法通常用于弱反向散射信号（例如，脉冲信号）的情况，例如由于较大的测量距离所引起的。该方法也可以被认为是集成信号采集，其中，通过采样获取整体信号信息以及基本噪声信息，这导致测量精度的提高。通过对由检测器获取的辐射进行采样、在采样范围内识别信号以及最后按时间顺序确定信号的位置来检测所发射的信号。由于使用多个采样值和/或与发射速率同步的接收信号的总和，即使在不利的情况下也可以识别出有用的信号，并因此也可以对较大的距离或者有噪声或受到干扰的背景场景进行管理。

目前，在这种情况下，借助于波形数字化方法（“波形数字化”，WFD）频繁地对由检测器获取的辐射的模拟信号的整个波形进行采样。在识别出接收信号的相关发射信号的编码（ASK、FSK、PSK、也称为距离或间隔调制等）之后，例如，借助于傅立叶变换或者根据采样的、数字化的、和重建的信号的规定的曲线点（例如，拐点）、曲线最大值、或者借助于从时间插值中已知的最佳滤波器整体地、非常精确地确定信号行进时间（“脉冲行进时间”）。

另选地或附加地，为了确定脉冲行进时间，通常还相对于经编码或调制的脉冲或脉冲序列的幅度、相位、极化、波长和/或频率进行（快速）采样。