[发明专利]用于对环境进行光学扫描和测量的装置

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装置。

背景技术

借助例如从文献DE 10 2010 032 725 A1中已知并且被设计为激光扫描器的装置，可以对激光扫描器的环境进行光学扫描和测量。激光扫描器具有枢轴模块，该枢轴模块作为预组装组件一方面设置有搁置在激光扫描器的静止参考系中的基座，另一方面设置有要与能够相对于该基座旋转的测量头的支撑结构固定的部件。设置有用于驱动该测量头的马达，所述马达布置在枢轴模块的外侧。借助水平布置的蜗杆，该马达作用于枢轴模块的蜗轮上。

发明内容

本发明基于改善在引言中提及的类型的装置的目的、特别是基于减少所需的安装空间的目的。根据本发明，该目的借助具有权利要求1的特征的装置来实现。从属权利要求涉及有利的构造。

借助行星齿轮，测量头的驱动器能够以更紧凑的方式构造。尤其是，节省安装空间的构造是可能的，例如，通过竖直的马达轴以及通过行星齿轮的平行于马达轴的旋转轴和/或通过枢轴模块中的马达的集成而实现，如在已知装置中使用的。与蜗轮相比，借助两个不同构造的中空轮获得了更大的传动比。由于该更大的传动比，还能够使用更低功率的马达，这种更低功率的马达减轻重量、节省安装空间、节约能量并且节省成本，并且通过更高的转速来补偿较低的功率。太阳轮、行星轮和中空轮各自可以由塑性材料制成，使得行星齿轮也能够减轻重量和节省成本。

术语“水平的”、“竖直的”与激光扫描器的几何形状相关地进行使用。假定重量方向对应于“竖直的”方向，即，假定激光扫描器在水平面上。然而，激光扫描器也可以是略微倾斜的，例如，相对于水平方向和/或竖直方向倾斜多达15°（即，测量头的旋转轴以及镜相应地倾斜）而不会在执行扫描或其估算的过程中发生问题。因此，术语“水平的”和“竖直的”意在是广义的。

附图说明

基于附图中示出的示例性实施方式更详细地说明本发明，附图中：

图1示出激光扫描器的局部剖视图；

图2示出处于操作中的激光扫描器的示意图；

图3示出行星齿轮的示意图；

图4示出行星齿轮的仰视图；

图5示出不带有行星架的行星齿轮的立体图；以及

图6示出带有行星架的行星齿轮的另外的立体图。

具体实施方式

激光扫描器10设置为用于对激光扫描器10的环境进行光学扫描和测量的装置。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上作为能够绕竖直轴线Z旋转的单元。测量头12具有镜16，镜16能够绕水平轴线旋转。两个接收槽轴线的交点被指定为激光扫描器10的中心C₁₀。

测量头12还设置有用于射出发射光束18的光发射器17。发射光束18优选为大约300至1600nm波长范围内例如790nm、905nm或小于400nm的激光束，然而原则上也可以使用具有例如更长波长的其他电磁波。发射光束18通过调制信号进行幅值调制。发射光束18由光发射器17发射到旋转镜16上，发射光束18在旋转镜16上偏转并发射到环境中。在环境中被物体O反射的或以别的方式散射的接收光束20被旋转镜16再次捕获、偏转并导向到光接收器21上。发射光束18的方向以及接收光束20的方向由旋转镜16的角位置和测量头12的角位置产生，该角位置取决于与旋转镜16和测量头12对应的旋转驱动器的位置，每个对应的旋转驱动器的位置又是由一个编码器记录的。

控制和估算单元22具有与测量头12中的光发射器17和光接收器21的数据连接，由此，控制和估算单元22的一部分——例如连接至基座14的计算机——也能够布置在测量头12的外部。控制和估算单元22构造为根据发射光束18和接收光束20的传播时间针对多个测量点X确定激光扫描器10与物体O（处的照射点）之间的距离。出于此目的，可以确定并估算例如两个光束18和20之间的相移。

扫描借助旋转镜16的（快速）旋转沿着圆周进行。依靠测量头12相对于基座14的（慢速）旋转，通过该圆周逐步扫描整个空间。这种测量的测量点X的实体称为扫描。对于这种扫描，激光扫描器10的中心C₁₀限定局部静止参考系的原点。基座14搁置在该局部静止参考系中。