[发明专利]用于光学地扫描和测量周围环境的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的通用术语的特征的方法。

背景技术

借助于诸如例如从DE 20 2006 005 643 U1已知的装置——该装置被设计为激光扫描器——可以执行一种在介绍中提到的类型的方法。由于该激光扫描器的故障(damage)或其他误差源，扫描变得不正确。

发明内容

本发明的目的是改进背景技术中提到的类型的方法。根据本发明、借助于一种包括权利要求1的特征的方法实现该目的。从属权利要求涉及有利的配置。

通过将测量头转动大于必需的半圈，至少一些测量点被双重确定。然后利用激光扫描器的不同的机械布置——指向空间中的相同的点的水平和垂直的角的另外的组合——两次确定这样的点。尽管仍然是同一激光扫描器，两种不同的布置导致两次不同的扫描，即就像由两个不同的激光扫描器产生的两次不同的扫描。然而，两次不同的扫描以定义的方式相关联。

可以将从双重确定的测量点获得的附加信息用于误差校正。由此可以校正测量点的坐标，即优先地是它们的角坐标。可用的双重测量点越多，校正可以进行得越好。取决于误差的类型，进一步用于没有双重测量点的后续扫描的激光扫描器的单次校准是足够的。然而，也可以校正动态误差。本方法还可以用于验证数据：如果被测数据是一致的，即如果对于双重测量点，不存在偏差，和/或偏差足够小，则测量数据是被验证的。

与例如用于确定倾斜轴线误差的两个圆周位置的测量不同，本发明中测量的不是在穹窿上的同一点，而是用理论上相同的坐标测量两次，且由双重测量的目标物的坐标来确定可能的误差。

附图说明

下面基于附图中示出的示例性实施例，更详细地说明本发明，附图中：

图1示出光学地扫描和测量激光扫描器的周围环境的示意图，其中激光扫描器以部分截面图示出，以及

图2示出轴线和角的图解。

具体实施方式

激光扫描器10被提供为用于光学地扫描和测量该激光扫描器10的周围环境的装置。激光扫描器10具有测量头12和基座14。测量头12安装在基座14上，作为可以绕垂直轴线旋转的单元。测量头12具有可以绕水平轴线旋转的反射镜16。反射镜16的水平轴线称为第一轴线A，反射镜16的指定的旋转角称为第一角α，测量头12的垂直轴线称为第二轴线B，测量头12的指定的旋转角称为第二角β，第一轴线A与第二轴线B的交点称为激光扫描器10的中心C₁₀。

测量头12还设置有用于发射光束18的发射的光发射器17。发射光束18优选地是波长在约340nm到1000nm的可见范围的激光光束、如790nm的激光光束。然而原则上，也可以使用例如具有更长波长的其他电磁波。发射光束18例如使用正弦或方形波形调制信号进行幅度调制。发射光束18由光发射器17发射到反射镜16上，在反射镜16上发射光束18被偏转和被发射到周围环境。在周围环境中被目标物O反射或者被散射的接收光束20又被反射镜16捕获、被偏转和被导引到光接收器21上。发射光束18和接收光束20的方向由反射镜16和测量头12的角位——即，两个角α和β——得到，反射镜16和测量头12的角位取决于其相应的旋转致动装置的位置，每个相应的旋转致动装置的位置又由一个编码器记录。控制和评估装置22具有到测量头12中的光发射器17和光接收器21的数据连接，由此也可以在测量头12的外面布置控制和评估单元22的部分，例如连接到基座14的计算机。对于多个测量点X，控制和评估单元22根据发射光束18和接收光束20的传播时间来确定目标物O(上的照射点)与激光扫描器10之间的距离d。为此目的，确定和评估两束光束18和20之间的相移。

扫描借助于反射镜16绕第一轴线A的(快速)旋转沿着圆周进行，即第一角α每次进行(360°)回转。然而，其中，大致40°的角度范围不能够使用，这是因为在这个角度范围内，发射光束18被导引到基座14上和被导引到安装在基座14上的测量头12的部分上。由于测量头12相对于基座14绕第二轴线B的(慢速)旋转，借助于这些圆周逐步地扫描了整个空间。在测量头12旋转时，反射镜16同时执行若干完整的回转。这种测量的测量点X的整体称为扫描。对于这样的扫描，激光扫描器10的中心C₁₀限定了其中基座14静止的激光扫描器10的静止坐标系。关于激光扫描器10尤其关于测量头12的设计的进一步细节描述在例如US 7,430,068 B2和DE 20 2006 005 643 U1中，其相应的公开文本被参引并入本文中。