具有掃描功能的距離測量儀器制造技術

本文公開了具有掃描功能的距離測量儀器。測量儀器(500)包括距離測量模塊(505)、分離器(525)和偏轉模塊(515)。距離測量模塊被配置成沿著發射路徑(501)發射光輻射并沿著接收路徑(502)接收光輻射。發射路徑和接收路徑在分離器處被并入測量光束(503)。可選擇地在距離測量模塊和分離器之間放置偏轉模塊。偏轉模塊被配置成在分離器處對準發射路徑和接收路徑，并被配置成橫過儀器光軸(510)偏轉發射路徑和接收路徑中的至少一個。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及電子距離測量領域。更具體地，本公開涉及具有光學輻射偏轉的距離測量。
技術介紹
圖1示意性地示出測量員105使用合作目標110以及安裝在三腳架120上的智能全站儀(robotictotalstation)115的典型的現有技術情形100。智能全站儀115還可以與非合作目標一起被用于測試它們的位置。智能全站儀115具有望遠鏡，望遠鏡具有用于測量至目標110的距離125的共軸電子距離測量(EDM)系統。可經由通信信道130遠程控制智能全站儀。通過圍著第一軸線(在圖1中未示出)在豎直方向135上的旋轉和圍著第二軸線140方位地旋轉來對準望遠鏡。當望遠鏡軸線對準目標位置時，與距離測量值一起記錄望遠鏡的高度和方位。望遠鏡和EDM的光軸圍著旋轉軸線中的一個或兩個旋轉，以從一個目標位置轉移到另一個目標位置。圖2示意性地示出用于測量諸如建筑物215和環境220的場景的安裝在三腳架210上的3D激光掃描儀205的典型的現有技術情形200，以便獲取在由虛線225、230、235、240指示的豎直和方位角的范圍內的所測點的3D云。掃描儀205通常具有旋轉鏡，以便在豎直方向245上快速掃描儀器的光軸(即，EDM軸線)。將旋轉鏡安裝在掃描頭上，該掃描頭圍繞軸線250方位地低速旋轉。掃描儀205的EDM以高重復速率自由運行，并不對準特定目標位置。與每一個距離測量值一起記錄望遠鏡的高度和方位。掃描儀205的方位角、仰角和距離測量值不像諸如圖1的全站儀115的全站儀的這些測量值一樣精確，且EDM光束不對準特定目標位置。全站儀115與掃描儀205相比具有更高測量精度的優勢，而掃描儀205與全站儀115相比具有以高很多的重復速率獲取點測量值的優勢。圖3示意性地示出測量員305使用目標310以及安裝在三腳架320上的智能全站儀315的現有技術情形300。在第一模式中，測量員305可使用全站儀315來進行至安裝在測量員305持有的桿上的特定目標310的距離測量，如已經在圖1中示出的。在第二模式中(或掃描模式中)，全站儀315可被用于獲取對諸如建筑物325和環境330的場景的點測量值的3D云。虛線335、340、345、350指示當全站儀315被用于該第二、掃描模式中時的測量值的豎直和方位角范圍。使用如圖3中的全站儀獲取點測量值的密集云通常緩慢并麻煩，因為必須為每一個測量點重新定位望遠鏡。另一種類型的現有技術掃描全站儀可當以相當高的速率(大約1000Hz)獲取距離測量值的時候使望遠鏡連續旋轉。該設計仍然被望遠鏡的大慣性限制。
技術實現思路
本公開設法提供測量儀器的至少一些實施方式，其克服上述缺點的至少一些。更具體地，本公開旨在提供至少一些實施方式，這些實施方式提供全站儀的測量精度和以遠遠高于全站儀的重復速率獲取點測量值的密集云的能力。為了達到這個目的，提供了具有如獨立權利要求中定義的特征的測量儀器。在從屬權利要求中定義的是本公開的進一步有利的實施方式。根據一些實施方式，測量儀器包括距離測量模塊、分離器(splitter)和偏轉模塊。距離測量模塊被配置成沿著發射路徑發射光輻射并沿著接收路徑接收光輻射。發射路徑和接收路徑在分離器處被并入測量光束中。可選擇地在距離測量模塊和分離器之間放置偏轉模塊。偏轉模塊被配置成在分離器處對準發射路徑和接收路徑，并被配置成橫過(across)儀器光軸偏轉發射路徑和接收路徑中的至少一個。在這些實施方式中，可選擇地將偏轉模塊安排在距離測量模塊(或EDM)和分離器之間。儀器既可以提供如全站儀的測量值，即當進行到特定目標的距離測量時，具有全站儀的精度，也可以提供場景的掃描，其具有以相似于測地掃描儀的重復速率進行的測量。在這些實施方式中，分離器可被視為充當混合器，因為發射路徑和接收路徑被合并到一起以形成從儀器到將對其進行距離測量的目標或場景的測量光束。分離器可被定義成具有分離點，在分離點處偏轉模塊被配置成對準發射路徑和接收路徑。然后分離點可被視為相當于混合點。因此，盡管在本公開中常常稱作具有分離點的分離器，但是還可通過稱作具有混合點的混合器來描述實施方式。盡管分離器(或混合器)在儀器之中將測量光束分成發射路徑和接收路徑(即從分離器/混合器至距離測量模塊)，但是分離器(或混合器)將發射路徑和接收路徑引導到從分離器/混合器延伸到目標的共用測量光束中。應理解，在儀器之外來自分離器(或者來自分離器的分離點或混合點)的所發射的信號(例如，從儀器的EDM發出的光脈沖)和所接收的信號(例如，在目標處反射的和指向儀器的EDM的光)的重疊形成測量光束。還應理解，發射路徑和接收路徑可總是在儀器之中重疊，例如，在其中分離器(或混合器)被安排在儀器的距離測量模塊和前透鏡(或者其他光元件)之間的光路徑中的配置中。換言之，從分離器(或分離器的分離點)沿著光路徑通過前透鏡到目標的發射路徑的一部分可與從目標沿著光路徑通過前透鏡到分離器(或分離器的分離點)的接收路徑的一部分重疊。發射路徑和接收路徑的這些重疊部分的結合形成測量光束的至少一部分。通常，距離測量模塊是被配置成進行距離測量的模塊，用于確定從儀器到目標或到場景的其它元素(或點)的距離。例如，距離測量模塊可以是電子距離測量(EDM)系統。距離測量模塊可包含用于沿著發射路徑朝著目標或場景(例如，建筑物)發射光輻射(或光脈沖)的發射器和用于接收沿著接收路徑在目標或場景的元素(例如，發射的光脈沖)處反射的光輻射的接收器。例如，可基于飛行時間的測量計算距離。在這些實施方式中，在發射路徑和接收路徑被結合到測量光束之前(如從發射器沿著發射路徑可見的)和之后(如從接收器沿著接收路徑可見的)在發射路徑和接收路徑上單獨進行偏轉。根據一些實施方式，可將偏轉模塊插入在距離測量模塊和測量儀器的分離器之間的光路徑中。測量儀器可以是全站儀，從而在第一模式中，測量可以在偏轉模塊為靜止的情況下進行，其中，儀器通過主體的至少一些部件諸如其中心單元或照準儀的旋轉/運動對準特定目標。在此第一模式中，儀器的主體的部件被移動，從而使得儀器光軸指向目標。在第二模式中，測量儀器可被操作以通過經由偏轉模塊將儀器的發射路徑和接收路徑中的至少一個橫過儀器光軸偏轉來進行對場景(例如，包含建筑物)的掃描。根據一種實施方式，偏轉模塊可包括至少一個偏轉元件，該至少一個偏轉元件被安裝為用于旋轉運動，從而通過偏轉元件的旋轉來偏本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量儀器(500)，包括：距離測量模塊(505)，其運行以沿著發射路徑(501)發射光輻射并沿著接收路徑(502)接收光輻射；分離器(525)，在所述分離器(525)處，所述發射路徑和所述接收路徑被合并到測量光束中；以及偏轉模塊(515)，其光學上地位于所述距離測量模塊和所述分離器之間，并運行以使所述發射路徑和所述接收路徑對準所述分離器，并橫過儀器光軸(510)偏轉所述發射路徑和所述接收路徑中的至少一個。

【技術特征摘要】
2014.11.12 EP 14192800.21.一種測量儀器(500)，包括：
距離測量模塊(505)，其運行以沿著發射路徑(501)發射光輻射并
沿著接收路徑(502)接收光輻射；
分離器(525)，在所述分離器(525)處，所述發射路徑和所述接收
路徑被合并到測量光束中；以及
偏轉模塊(515)，其光學上地位于所述距離測量模塊和所述分離器之
間，并運行以使所述發射路徑和所述接收路徑對準所述分離器，并橫過儀
器光軸(510)偏轉所述發射路徑和所述接收路徑中的至少一個。
2.根據權利要求1所述的儀器，其中，所述偏轉模塊包括至少一個
偏轉元件(540)，所述至少一個偏轉元件(540)被安裝為用于旋轉運動
和/或平移位移，使得所述發射路徑和所述接收路徑中的至少一個隨著所述
偏轉元件的旋轉和/或平移位移而移動。
3.根據權利要求2所述的儀器，還包括驅動元件(545)，所述驅動
元件(545)運行以旋轉和/或平移所述至少一個偏轉元件。
4.根據權利要求3所述的儀器，其中，所述驅動元件運行以產生所
述至少一個偏轉元件的搖擺旋轉運動、所述至少一個偏轉元件的連續旋轉
運動、所述至少一個偏轉元件的至所選方向的定向旋轉運動和所述至少一
個偏轉元件的平移位移中的至少一種。
5.根據權利要求3-4中任一項所述的儀器，其中，所述驅動元件包括
具有恒定的旋轉速度的電動機、三相電動機、直流電動機和壓電元件中的
至少一種。
6.根據權利要求2-5中任一項所述的儀器，還包括角度傳感器(550)
和/或位移傳感器(550)，所述角度傳感器(550)運行以檢測所述至少一
個偏轉元件的旋轉角度，所述位移傳感器(550)運行以檢測所述至少一
個偏轉元件的平移位移。
7.根據權利要求3-6中任一項所述的儀器，還包括驅動控制器，所述
驅動控制器運行以通過所述驅動元件控制所述至少一個偏轉元件的旋轉
運動和/或平移位移。
8.根據權利要求7所述的儀器，其中，所述驅動控制器響應于角度
傳感器和/或位移傳感器，以依據所述至少一個偏轉元件的旋轉角度和/或
平移位移來控制所述驅動元件。
9.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·努登費爾特，M·赫茨曼，
申請(專利權)人：特林布爾有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞典;SE