[发明专利]通过受引导的探测来在3D扫描仪中诊断多路径干扰并且消除多路径干扰

权利要求书

1.一种确定对象的表面上的点的三维(3D)坐标的对象测量的方法，所述方法包括：

提供远程探针，所述远程探针具有探针末端和至少三个非共线目标点，所述探针末端为球形，所述球形具有球心，所述目标点具有所述目标点的3D坐标的目标集合；

提供3D坐标测量设备，所述3D坐标测量设备包括投影仪和相机，所述投影仪和所述相机相对于彼此固定，在所述投影仪与所述相机之间存在有基线距离，所述投影仪包括光源，所述光源被配置成发射具有多个图案中的任何图案的投影光，所述相机包括镜头和光敏阵列，所述相机具有相机视场，所述镜头被配置成将所述投影光的在所述相机视场内的反射的部分成像到所述光敏阵列上并且产生电信号作为响应；

提供处理器，所述处理器电耦接至所述投影仪和所述相机；

通过所述处理器从所述多个图案中选择第一图案；

在第一情况下，将具有所述第一图案的第一投影光从所述投影仪发射至所述表面上；

将所述第一投影光的一部分反射到所述相机中作为第一反射光；

使用所述镜头在所述光敏阵列上形成所述第一反射光的第一图像并且产生第一电信号作为响应；

使用所述处理器来确定所述表面上的第一点的3D坐标的第一集合，所述第一集合至少部分地基于所述第一图案、所述第一电信号以及所述基线距离；

使用所述处理器来确定对象测量对多路径干扰的第一敏感性，所述第一敏感性至少部分地基于下述仿真：其中所述处理器将第一光线从所述投影仪投影至所述第一点并且针对对应的第一光线中的每个第一光线计算从所述第一点中的每个第一点反射的角度；

使用所述处理器从所述多个图案中选择第二图案以及所述表面上的第一位置，所述第二图案和所述第一位置至少部分地基于所述第一敏感性；

在第二情况下，将具有所述第二图案的第二投影光从所述投影仪发射至所述第一位置处的表面上；

响应于所述第二投影光，由操作员移动所述远程探针并且使所述探针末端与邻近所述第一位置的表面接触，当所述探针末端与所述表面接触时，所述探针末端具有第一球心；

照射所述目标点；

使用所述镜头在所述光敏阵列上形成受照射的目标点的第二图像并且产生第二电信号作为响应；

确定所述第一球心的第二3D坐标，所述第二3D坐标至少部分地基于所述第二图像、所述目标集合以及所述基线距离；以及

储存所述第二3D坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

在提供所述远程探针的步骤中，所述目标点是回射点；以及

在照射所述目标点的步骤中，所述目标点由第三投影光来照射。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

在提供所述远程探针的步骤中，所述目标点是光源；以及

在照射所述目标点的步骤中，通过给所述目标点提供电力来照射所述目标点。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在提供所述远程探针的步骤中，所述远程探针还包括电池，所述电池被配置成给所述目标点提供电力。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在提供所述远程探针的步骤中，所述光源是发光二极管(LED)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述处理器来确定对象测量对多路径干扰的第一敏感性的步骤还包括：确定所述第一光线中的至少一个与所述表面的第一部分相交，所述表面的所述第一部分是所述表面的在所述相机视场内的那部分。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：

将3D坐标的所述第一集合与所述第二3D坐标组合成3D坐标的第三集合；

至少部分地基于多路径敏感性来消除3D坐标的所述第三集合的一部分以获得3D坐标的第四集合；以及

储存3D坐标的所述第四集合。

8.一种确定对象的表面上的点的三维(3D)坐标的对象测量的方法，所述方法包括：

提供远程探针，所述远程探针具有探针末端和至少三个非共线目标点，所述探针末端为球形，所述球形具有球心，所述目标点具有所述目标点的3D坐标的目标集合；

提供3D坐标测量设备，所述3D坐标测量设备包括投影仪和相机，所述投影仪和所述相机被彼此相关地固定，在所述投影仪与所述相机之间存在有基线距离，所述投影仪包括光源，所述光源被配置成发射具有多个图案中的任何图案的投影光，所述相机包括镜头和光敏阵列，所述相机具有相机视场，所述镜头被配置成将所述投影光的在所述相机视场内的反射的部分成像到所述光敏阵列上并且产生电信号作为响应；

提供处理器，所述处理器电耦接至所述投影仪和所述相机；

提供所述对象的CAD模型，所述CAD模型被配置成提供用于确定所述对象的所述表面的3D表示的计算机可读信息；

提供具有计算机可读指令的计算机可读介质，所述计算机可读指令当由所述处理器执行时至少部分地基于所述CAD模型来计算所述表面上的点的3D坐标；

使用所述处理器来确定所述表面上的第一点的3D坐标的第一集合，所述第一集合至少部分地基于所述CAD模型中的所述计算机可读信息；

使用所述处理器来确定对象测量对多路径干扰的第一敏感性，所述第一敏感性至少部分地基于下述仿真：其中所述处理器将第一光线从所述投影仪投影至所述第一点并且针对对应的第一光线中的每个第一光线计算从所述第一点中的每个第一点反射的角度；

使用所述处理器从所述多个图案中选择第一图案以及所述表面上的第一位置，所述第一图案和所述第一位置至少部分地基于所述第一敏感性；

将具有所述第一图案的第一投影光从所述投影仪发射至所述第一位置处的表面上；

响应于所述第一投影光，由操作员移动所述远程探针并且使所述探针末端与邻近所述第一位置的表面接触，当所述探针末端与所述表面接触时，所述探针末端具有第一球心；

照射所述目标点；

使用所述镜头在所述光敏阵列上形成受照射的目标点的第一图像并且产生第一电信号作为响应；

确定所述第一球心的第一3D坐标，所述第一3D坐标至少部分地基于所述第一图像和所述目标集合；

通过所述处理器从所述多个图案中选择第二图案；

将具有所述第二图案的第二投影光从所述投影仪发射至所述表面上；

将所述第二投影光的一部分反射到所述相机中作为第二反射光；

使用所述镜头在所述光敏阵列上形成所述第二反射光的第二图像并且产生第二电信号作为响应；

使用所述处理器来确定所述表面上的第二点的3D坐标的第二集合，所述第二集合至少部分地基于所述第二图案、所述第二电信号以及所述基线距离；

将3D坐标的所述第二集合与所述第一3D坐标组合成3D坐标的第三集合；

至少部分地基于多路径敏感性来消除3D坐标的所述第三集合的一部分以获得3D坐标的第四集合；以及

储存3D坐标的所述第四集合。