[发明专利]激光跟踪器、测量远程点的坐标的方法和坐标测量系统

说明书

激光跟踪器、测量远程点的坐标的方法和坐标测量系统。坐标测量装置包括：支承部，紧固在基部上并围绕第一旋转轴旋转；光束偏转单元，紧固在支承部上并围绕正交于第一旋转轴的第二旋转轴旋转；第一轴承，在支承部上旋转安装光束偏转单元；第二轴承，在基部上旋转安装支承部，光束偏转单元包括光学测距装置，其测量到测量辅助物的距离，第一轴承包括第一角编码器，第二轴承包括第二角编码器，在基部上设置第一倾斜传感器，包括：支承部上的第二倾斜传感器，第一和第二倾斜传感器捕捉至少两个正交方向上的相对于重力方向的倾斜并输出倾斜数据；分析与控制单元，为了自监测和/或自校准坐标测量装置而捕捉并分析两个倾斜传感器的倾斜数据。

技术领域

本发明涉及用于测量目标物体的表面上的坐标的坐标测量装置，其具体实施为激光跟踪器。

背景技术

被设计用于目标点的渐进跟踪和该点的坐标位置确定的测量装置通常可以总结为激光跟踪器，特别是在结合工业测量的情况下。在这种情况下，目标点可以用后向反射单元(例如，立方体棱镜)表示，其被用测量装置的测量光束(具体为激光束)瞄准。激光束被平行反射回测量装置，其中，所反射的激光束利用该测量装置中的捕捉单元来捕捉。激光束的发射或接收方向在这种情况下例如借助于用于角度测量的传感器来查明，所述传感器与系统的偏转镜或瞄准单元相关联。另外，从测量装置至目标点的距离利用激光束的捕捉而查明，例如，借助于运行时或相差测量或者借助于Fizeau原理。

根据现有技术的激光跟踪器另外可以被具体实施成具有：光学图像捕捉单元，光学图像捕捉单元具有二维光敏阵列，例如，CCD或CID相机或基于CMOS阵列的相机，或者具有像素阵列传感器；以及具有图像处理单元。在这种情况下，激光跟踪器和相机可以按照一个位于另一的顶部上的方式安装，具体来说，采用其彼此的相关位置不可改变的方式安装。相机例如可与激光跟踪器一起围绕其基本垂直的轴旋转，但可独立于激光跟踪器在向上和向下方向上绕轴旋转，并特别因此与激光束的光学系统分离设置。而且，相机(例如，取决于相应的应用)可以被具体实施为仅围绕一个轴绕轴旋转。在另选实施方式中，相机可以按照集成构造与激光光学部件一起安装在共用外壳中。

在借助于图像捕捉和图像处理单元捕捉并分析具有标记的所谓测量辅助仪器的图像的情况下，获知其彼此的相对位置，可以断定设置在测量辅助仪器上的物体(例如，探针)在空间中的取向。与所确定的目标点的空间位置一起，还可以精确地确定该物体关于激光跟踪器的绝对和/或相对的空间位置和取向。

被利用所提到的测量装置测量了位置和取向的物体因此例如不必是测量探针本身，相反，可以是测量辅助物。作为用于测量的测量系统的一部分，测量辅助物被带到以机械方式关于目标物体限定或者可在测量期间确定的位置，其中，测量探针的位置以及例如可选的取向可以经由其测量位置和取向断定。

这种测量辅助仪器可以通过所谓的扫描工具来具体实施，其被定位成使得其具有位于目标物体的一点上的接触点。所述扫描工具包括标记(例如，光点)和反射器，反射器表示扫描工具上的目标点，并且可以利用跟踪器的激光束来瞄准，其中，标记和反射器关于扫描工具的接触点的位置被精确地获知。按本领域技术人员已知的方式，测量辅助仪器还可以是被配备用于距离测量的手持式扫描仪，例如用于非接触式表面测量，其中，精确地获知用于距离测量的扫描仪测量光束相对于设置在扫描仪上的光点和反射器的方向和位置。例如在EP 0553266中描述了这种扫描仪。

现有技术的激光跟踪器包括用于距离测量的至少一个测距仪，其中，其例如可以被设计为干涉仪。因为这种测距单元仅可测量相对距离变化，所以除了干涉仪以外，在当前的激光跟踪仪中还安装了所谓的绝对测距仪。在这种情况下用于距离测量的干涉仪因为长相干长度和由此使能的测量距离主要使用HeNe气体激光器作为光源。HeNe激光器的相干长度在这种情况下可以是几百米，使得在工业计量方面所需的距离可以利用相对简单的干涉仪结构来实现。用于利用HeNe激光器进行距离确定的绝对测距仪和干涉仪的组合例如从WO2007/079600 A1获知。