[发明专利]具有能够旋转的反射镜的基于摄影机的六自由度标靶测量和标靶跟踪设备

权利要求书

1.一种基于摄影机的标靶坐标测量系统，用于测量物体的位置而无需使用激光测距器来测量距离，所述系统包括：

反射镜，其能够绕第一轴线和第二轴线旋转；

摄影机，其定位成接收由光源发射并由所述反射镜反射的光；

标靶，其具有至少三个光源，其中所述光源以相对于彼此已知的三维坐标定位于所述标靶上，其中所述光源中的至少一个与连接两个其它光源的线段的中点相比以离所述反射镜的距离不同的方式定位，而且其中所述标靶构造为放置在待测物体上或放置在对所述物体进行测量的设备上；

两个角度测量设备，其用以测量所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线的旋转角；

两个马达，其用以使所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转；

光敏像素阵列，其位于所述摄影机中，用于记录所述标靶上的所述光源的影像；和

处理器，其用于操控所述马达并用于确定所述标靶的多达三个的位置自由度和多达三个的旋转自由度。

2.一种基于摄影机的标靶坐标测量方法，用于测量物体的位置而无需使用激光测距器来测量距离，所述方法包括：

操作反射镜，所述反射镜能够绕第一轴线和第二轴线旋转；

操作摄影机，所述摄影机定位成接收由光源发射并由所述反射镜反射的光；

放置标靶，所述标靶用所述反射镜来观察而且具有至少三个光源，其中所述光源以相对于彼此已知的三维坐标定位于所述标靶上，其中所述光源中的至少一个与连接两个其它光源的线段的中点相比以离所述反射镜的距离不同的方式定位，而且其中所述标靶构造为放置在待测物体上或放置在对所述物体进行测量的设备上；

用两个角度测量设备测量所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线的旋转角；

用两个马达使所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转；

在位于所述摄影机中的光敏像素阵列上记录所述光源的影像；和

在处理器中确定所述标靶的多达三个的位置自由度和多达三个的旋转自由度。

3.如权利要求2所述的方法，其中，当离所述摄影机的径向距离增加时，如需要则使所述标靶上的补充光源照亮或被看到，从而维持精度。

4.一种基于摄影机的标靶坐标测量系统，用于测量标靶相对于至少一个参照系的位置而无需使用激光测距器来测量距离，所述系统包括：

至少三个位于标靶上的光源，其中，所述光源以相对于彼此已知的三维坐标定位于所述标靶上；

至少一个旋转式反射镜，所述反射镜能够绕第一轴线和第二轴线旋转；

两个马达，其用以使所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转；

摄影机，其定位成接收由所述光源发射并由所述反射镜反射的光；

两个角度测量设备，其用以测量所述反射镜绕所述第一轴线和所述第二轴线的旋转角；和

处理器，其用以确定所述标靶的多达三个的位置自由度和多达三个的旋转自由度，

其中，所述光源中的至少一个与连接两个其它光源的线段的中点相比以离所述反射镜的距离不同的方式定位，并且所述标靶构造为放置在待测物体上或放置在对所述物体进行测量的设备上。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述光源是点光源。

6.如权利要求4所述的系统，其中，所述光源是发光二极管(LED)。

7.如权利要求4所述的系统，其中，在所述标靶上包括有补充光源，而且当所述标靶与所述反射镜的距离增加时，如需要则使所述补充光源照亮或被看到，从而增加精度。

8.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶构造为放置在具有探针端头的探针上，以测量与所述探针端头接触的物体的三维坐标。

9.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶是球形标靶。

10.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶构造为放置在激光扫描器单元上。

11.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶构造为放置在坐标测量仪(CMM)上。

12.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶构造为放置在机器人臂上。

13.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶结合在加工孔基准装置中，以确定物体中的加工孔的三维坐标。

14.如权利要求4所述的系统，其中，所述标靶构造为放置在关节臂坐标测量仪(CMM)上。