利用干涉测量法确定距离变化的方法技术

本发明专利技术涉及利用干涉测量法确定至活动反射目标的距离变化的方法，该方法包括：产生激光辐射，其中由该激光辐射至少导出基准辐射和测量辐射；向目标发出测量辐射；采集在目标上反射的测量光束的至少一部分。另外，产生并采集所反射的测量辐射与基准辐射的叠加，基于所采集的叠加导出干涉仪输出变量，并且由导出的干涉仪输出变量产生时间分辨的输出参数变量。另外，如此进行输出变量曲线的连续检查，即，输出变量曲线被连续地以时间分辨的方式读出，根据以时间分辨的方式读取的输出变量曲线，连续地导出至少一个用于测量装置和目标之间的相对运动的运动参数，并且进行该运动参数与用于目标的运动准则的连续比较，其中，该运动准则限定了目标在测量辐射方向上的真实可行的、实际可信的和根据经验可用的相对运动。根据所述比较，尤其在未满足该运动准则时提供信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及利用干涉测量法确定至活动反射目标的距离变化的方法，该方法包括：产生激光辐射，其中由该激光辐射至少导出基准辐射和测量辐射；向目标发出测量辐射；采集在目标上反射的测量光束的至少一部分。另外，产生并采集所反射的测量辐射与基准辐射的叠加，基于所采集的叠加导出干涉仪输出变量，并且由导出的干涉仪输出变量产生时间分辨的输出参数变量。另外，如此进行输出变量曲线的连续检查，即，输出变量曲线被连续地以时间分辨的方式读出，根据以时间分辨的方式读取的输出变量曲线，连续地导出至少一个用于测量装置和目标之间的相对运动的运动参数，并且进行该运动参数与用于目标的运动准则的连续比较，其中，该运动准则限定了目标在测量辐射方向上的真实可行的、实际可信的和根据经验可用的相对运动。根据所述比较，尤其在未满足该运动准则时提供信息。【专利说明】 本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于确定至活动反射目标的距离变化 的方法和根据权利要求12的执行根据本专利技术的方法的测量仪。 被构造为用于连续跟踪目标点且确定该点的坐标位置的测量装置一般可以尤其 与工业测绘相关联地归类于术语激光跟踪器之下。目标点此时可以通过逆向反射单元（例 如三面直角棱镜）来代表，其利用测量装置的测量光束且尤其是激光束被瞄准。激光束平 行地反射回到测量装置，其中，反射光束利用该装置的采集单元被采集。此时，光束的发射 或接收方向例如借助角度测量传感器来确定，该传感器配属于系统的偏转反射镜或瞄准单 元。另外，利用所述光束的采集例如借助渡越时间测量或相位差测量来确定从测量装置到 目标点的距离。 根据现有技术的激光跟踪器还可以被构造成具有光学图像采集单元，其具有两维 光敏阵列例如CCD照相机或CID照相机或基于CMOS阵列的照相机，或者被构造成具有像素 阵列传感器并具有图像处理单元。激光跟踪器和照相机此时尤其可以如此上下叠置地安装 在一起，即，彼此的相对位置是不可变的。照相机例如与激光跟踪器一起可绕其基本垂直的 轴线转动，但可以独立于激光跟踪器上下枢转，因而尤其与激光束的光学组件分开布置。而 且，照相机例如根据各自的应用可以以仅绕一个轴线枢转的方式构成。在替代实施方式中， 照相机可以按照一体式构造方式与激光束器光学组件一起安装在同一个壳体内。 通过借助包含多个标记（其彼此相对位置是已知的）的所谓测量辅助仪的图像采 集和图像处理单元进行的图像采集和分析，可以推导出该仪器和安置在测量辅助仪上的物 体（如探头）的方位。另外，结合目标点的确定的空间位置，可以进一步精确地确定目标的 绝对的空间位置和取向和/或相对于激光跟踪器的空间位置和取向。 这种测量辅助仪可以通过其接触点定位在瞄准目标的一点上的所谓的扫描工具 来实现。扫描工具具有例如为光斑的标记和反射器，反射器代表扫描工具上的目标点并且 可用跟踪器的激光束来瞄准，在这里，标记和反射器相对于扫描工具的接触点的位置是精 确已知的。测量辅助仪也可以按照本领域技术人员已知的方式是配备为用于测距的（例如 用于非接触式表面测绘）的手持式扫描仪，在这里，测距用的扫描仪测量光束相对于光斑 和设置在扫描仪上的反射器的方向和位置是精确已知的。这种扫描仪例如在EP0553266中 有所描述。 另外，在越来越标准化的现代跟踪器系统中，可以在传感器上确定接收到的测量 光束相对于零位的偏移。借助所述可测的偏移，可以确定在逆向反射器的中心和激光束在 反射器上的入射点之间的位置差，并且如此根据该偏差来修正或追踪激光束的对准，即，该 传感器上的偏差被缩小，尤其是为"零"，并且因此光束对准反射器中心的方向。通过激光束 对准的追踪，可以进行目标点的连续目标跟踪并且可相对于测量装置连续地确定目标点的 距离和位置。此时，追踪可借助能借助马达进行运动的且设置为用于偏转激光束的偏转镜 的对准变化和/或通过使具有引导光束的激光光学组件的瞄准单元枢转来实现。 所述目标跟踪必须以激光束耦合至反射器为前提。为此，可以在跟踪器上附加地 设置一个采集单元，该采集单元具有位敏传感器和较大的视野。而且，在上述类型的装置中 整合有附加的照亮机构，借此来照亮目标或反射器，尤其是以限定的、不同于测距仪波长的 波长。与此相关，该传感器可以对在某个特定波长左右的范围敏感地构成，以便例如减轻或 完全阻止外界光影响。借助照亮机构可以照亮该目标并且用照相机采集带有被照亮的反射 器的目标的图像。通过在传感器上的特定（波长特定）反射的成像，可以分辨图像中的反 射位置，进而确定相对于照相机的采拍方向的角度和相对于目标或反射器的方向。具有这 种目标搜索单元的激光跟踪器的一个实施方式例如由W02010/148525A1公开。根据可如此 导出的方向信息，可以如此改变测量激光束的对准，即，激光束和激光束所耦合到的反射器 之间的间距被缩小。 为了测距，现有技术的激光跟踪器具有至少一个测距仪，其中它例如可以呈干涉 仪形式构成。因为这样的测距单元只能测量相对距离变化，故在当今的激光跟踪器中除了 干涉仪外还装有所谓的绝对距离测量仪。例如，确定距离用测量手段的这种组合由Leica Geosystems AG(莱卡大地测量系统公司）的产品AT901公开。与此相关被用于测距的干涉 仪主要采用气体激光束器尤其是氦氖气体激光束器作为光源，因为大的相关长度和由此允 许的测量有效范围。氦氖激光束器的相干长度此时可以为几百米，因此，可利用相对简单的 干涉仪结构来实现工业测量技术所要求的作用距离。绝对距离测量仪和干涉仪的用于利用 氦氖激光束器确定距离的组合方式例如由W02007/079600A1公开。 通过在激光跟踪器中使用这样的干涉仪来确定距离或确定距离变化，可能因为可 采用的干涉测量方法而实现很高的测量精度。 然而，有利的测量精度不利地与待执行的干涉仪测量的耐用性和可靠性相对立。 为了执行利用干涉仪的正确的距离变化测量，尤其是在目标跟踪时的连续正确测量，必须 确保在测量中长时间采集和正确读取由干涉效应（强度最大值和最小值）产生的干涉仪 脉冲。距离变化的确定此时取决于被测干涉仪脉冲的数量。干涉仪脉冲的不间断的接收和 识别尤其可能在干涉仪和目标之间距离大时受到干扰，因为采集的是此时由目标所反射的 强度较低的测量光束，并且干涉仪探测器的可用敏感度不足以清楚地采集脉冲。因为由此 造成一个或多个干涉仪脉冲在采集过程中的损失，故与之相关的距离变化确定可能是有误 的。此外，脉冲的错误采集（一个或多个脉冲未被计数）可能由反射目标的快速偏移和因 此在干涉仪探测器上产生的强度波动或强度减弱而引起。当反射器运动比可实现激光辐射 相对于目标的伺服可控追随更快速地进行时，这尤其可能在目标跟踪时出现。因为可确定 的距离变化取决于所识别的脉冲数，故可由此产生有误的测距值。 与此相关的另一不利方面是，在上述的有误测量中虽然能产生一个测量值，但系 统使用者无法发现该测量误差或者说无法基于可实现的测量分辨率来识别该测量误差并 且将所产生的测量值认定为是正确的。反复不考虑这种误差可能使多次错误测量累积并因 此增大最终的（总）测量误差。 本专利技术的任务是提供一种用于测量装置且尤其是激光跟踪器的功能，在其范围内 检查且尤其是连续地检查干涉仪测量的准确性。具体而言，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助干涉测量法来确定至活动反射目标(81，90，91)的距离变化的方法，该方法具有：·向所述目标(81，90，91)发出测量辐射(17，21，73)；·接收在所述目标(81，90，91)上反射的测量辐射(73a)的至少一部分；·产生并采集所反射的测量辐射(73a)与基准辐射(72)的叠加；·至少基于所采集的叠加导出干涉仪输出变量，其中该干涉仪输出变量取决于至所述目标(81，90，91)的距离；·由所导出的干涉仪输出变量产生时间分辨的输出变量曲线；以及·基于所述输出变量曲线确定距离变化，其特征是，对所述输出变量曲线进行连续检查，使得：·基于所述输出变量曲线，连续地导出所述目标(81，90，91)的相对运动的至少一个运动参数，该运动参数涉及所述测量辐射(17，21，73)的方向；·对所述运动参数与所述目标(81，90，91)的限定的运动准则进行连续比较，其中所述运动准则给出所述目标(81，90，91)在所述测量辐射(17，21，73)的方向上的相对运动，该相对运动被假定为是真实可行的、实际可信的和根据经验可用的；以及·在未满足所述运动准则的情况下提供信息项。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克维亚特科夫斯基，T·鲁斯，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH