具有投影器的激光扫描器或激光跟踪器制造技术

一种激光扫描器包括在环境内发射光束的光源和捕捉从环境反射回该激光扫描器的光束的数据捕捉元件。该激光扫描器还包括集成在激光扫描器的主体内或在预定位置安装到激光扫描器的主体的投影器，该投影器可被操作来将可见信息投射到位于环境内的物体上，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表示，所投射的可见信息是设计意图信息、激光扫描器所获取的信息或给操作者的指导中的至少一种。替代地，激光跟踪器包括向位于环境内的目标发射光束的光源和捕捉从位于环境内的目标反射回激光扫描器的光束的数据捕捉元件。激光跟踪器还包括集成在激光跟踪器主体内部或在预定位置安装到激光跟踪器主体的投影器，该投影器可被操作来将可见信息投射到位于环境内的物体上，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表示，所投射的可见信息是设计意图信息、激光跟踪器所获取的信息或给操作者的指导中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及坐标测量设备，例如，激光扫描器、激光跟踪器和全站仪，并且更具体地涉及具有将图像和/或数据形式的视觉信息(例如，CAD数据或扫描的点云数据)投射到各种表面上的一个或更多个相对小的投影器的激光扫描器和激光跟踪器。所述投影器通过例如安装在激光扫描器和激光跟踪器上来集成到或增加至激光扫描器和激光跟踪器。所投射的视觉信息可以例如是诸如为操作者提供指导等类型的信息，诸如，书面指示、将被测量的突出显示的点、将要获取数据的指示区域以及数据质量的实时反馈等。
技术介绍
激光扫描器是通常用于许多不同类型的相对大的封闭或开放的空间或物体(例如，建筑物、工业装置和隧道的内部空间，或飞机、汽车或船的外部形状)的非接触式光学扫描的一种坐标测量设备。激光扫描器可被用于许多不同的目的，包括工业应用和事故再现。激光扫描器通常通过发射旋转的激光光束并且当该激光光束沿其路径从各种不同的物体反射回来时检测该激光光束，来光学地扫描和测量在激光扫描器周围的环境。激光扫描器通常收集关于该环境的各种数据点，包括每一物体在其周围的环境中的距离信息，每一距离测量值的灰度等级值(即，光强度的度量)和每一距离测量值的坐标(例如，x、y和z)。所述扫描数据被收集，存储和发送到通常远离激光扫描器的处理器，在该处理器中，处理该数据以使用测量结果生成被扫描的环境的三维(3D)扫描图像。为了生成3D扫描的图像，为每一扫描的数据点至少收集四个值(X，Y, z坐标和灰度等级值)。许多当前的激光扫描器还包括安装在激光扫描器上的用于收集环境的数字图像和将该数字图像呈现给激光扫描器的操作者的摄像机。图像可与被扫描的数据一起被定向，以提供正被扫描的物体的更逼真的图像。通过观察图像，扫描器的操作者可以确定被扫描数据的视场，并且在视场需要调整的情形下可调整在激光扫描器上的设置。此外，可将数字图像传送到处理器，以为3D扫描的图像增加色彩。为了生成3D彩色扫描图像，为每一数据点收集至少六个值(X，y，z坐标和红色值、绿色值、蓝色值或“RGB”)。在Ossig等人的美国专利No. 7，193，690,Becker等人的美国专利No. 7，430，068以及Becker的已公开美国专利申请NO.US2010/0134596中公开了激光扫描器的实例。各个文献通过引用的方式被并入本文中。另一种类型的坐标测量设备是激光跟踪器，激光跟踪器通过发送激光束到某个点(在该点，回射器目标通常截获该激光束)来测量该点的3D坐标。激光跟踪器通过测量到目标的距离和两个角度来找出点的坐标。使用诸如绝对测距计(absolute distance meter,ADM)或干涉计等距离测量设备来测量距离。使用诸如角度编码器等角度测量设备来测量角度。在仪器内的万向束调向机构将激光束引导到感兴趣的点。可在物体的表面上自动地移动或用手手动地移动回射器。激光跟踪器跟随回射器的运动，以测量该物体的坐标。在通过引用并入本文的Brown等人的美国专利No. 4，790, 651以及Lau等人的美国专利No. 4，714，339中公开了示例性的激光跟踪器。在勘测应用中通常使用的全站仪可被用于测量漫散射或回射的目标的坐标。全站仪与激光跟踪器和激光扫描器两者密切相关。—种普通类型的回射器目标是球安装的回射器(spherically mountedretroref lector, SMR), SMR包括嵌入金属球内的立体角回射器。立体角回射器包括三个相互垂直的反射镜。立方体角的顶点(其是这三个反射镜的公共交点)位于该球的中心。通常，将SMR的球表面放置成与被测试的物体相接触，并且然后在正被测量的物体的表面上移动SMR。由于在球内的立方体角的放置，尽管SMR旋转，但从立方体角的顶点到所测试物体的表面的垂直距离保持不变。因此，可以通过使跟踪器跟随在表面上移动的SMR的3D坐标，来找出物体表面的3D坐标。可在SMR的顶部放置玻璃窗，以阻止灰尘或污垢污染玻璃表面。在通过引用并入本文的Raab等人的美国专利No. 7，388，654中示出了所述玻璃表面的实例。在激光跟踪器内的万向机构可被用于将激光束从该跟踪器引导到SMR。被SMR回射的部分光进入激光跟踪器，并且传给位置检测器。跟踪器控制系统使用打向该位置检测器的光的位置来调整激光跟踪器的机械方位轴和天顶轴的旋转角以保持该激光束在SMR的中心。以所述方式，当SMR移动时，该跟踪器能够跟随(追踪)SMR。连接到跟踪器的机械方位轴和天顶轴的角度编码器可测量激光束的方位角和天顶角(关于跟踪器参考系)。通过激光跟踪器执行的一次距离测量和两次角度测量就足够完全指定SMR的三维位置。如上述，在激光跟踪器中可以找到两种类型的测距计干涉仪和绝对测距计(absolute distance meter ADM)。在激光跟踪器中，当回射器目标在两点之间移动时，干涉仪(如果存在)可通过计数已知长度(通常是该激光的半波长)的增量的数目来确定从开始点到结束点的距离。如果在测量期间光束被阻断，则不可能准确地知道计数的数目，导致丢失距离信息。相比之下，在激光跟踪器中的ADM确定到回射器目标的绝对距离，而不考虑光束的阻断，其还允许在目标之间切换。鉴于此，ADM被认为能够进行“对准即拍(point-and-shoot)”测量。最初，绝对测距计只能够测量静止的目标，并且由于所述原因，绝对测距计总是与干涉仪一起使用。然而，一些现代的绝对测距计可作出快速的测量，因而消除了对干涉仪的需要。通过引用并入本文的、Bridges等人的美国专利No. 7，352，446中阐述了这样的ADM。干涉仪和绝对测距计测量的距离取决于光通过空气的速度。由于光的速度随着空气的温度、气压和空气湿度而变化，使用传感器测量这些参量以及校正光在空气中的速度以获取更准确的距离读数是常用的做法。全站仪和扫描器所测量的距离也取决于光在空气中的速度。 在其跟踪模式中，当SMR在跟踪器的捕捉范围中时，激光跟踪器自动地跟随SMR的运动。如果激光束被阻断，则追踪将停止。光束可能被以下若干因素中的任一种所阻断(I)在仪器和SMR之间的障碍物；(2) SMR运动过快，以致仪器追踪不上；或(3) SMR的方向旋转超出了 SMR的允许角。默认情况下，在光束被阻断之后，光束可保持固定于光束阻断点，处于上一次控制位置，或可到达参考(原始)位置。操作者有必要在视觉上搜索跟踪的光束，并且在该光束中放置SMR，以将仪器锁定到SMR上并且继续追踪。一些激光跟踪器包括一个或更多个摄像机。摄像机光轴可以与测量光束同轴或偏离测量光束固定的距离或角度。摄像机可被用于提供宽视场以定位回射器。放置在摄像机光轴附近的调制光源可照亮回射器，因而可以更容易地识别回射器。在所述情形中，回射器与照明协调地闪烁。然而，背景物体不会与照明协调地闪烁。所述摄像机的一种应用是检测视场中的多个回射器，并且以自动生成的顺序测量每一回射器。通过引用并入本文的Pettersen等人的美国专利No. 6，166，809和Bridges等人的美国专利No. 7，800，758中阐述了示例性的系统。一些激光跟踪器具有以六个自由度(DOF)进行测量的能力，六个自由度可包括三个坐标，诸如x，y，和z等，以及三个转动,诸如俯仰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.08 US 61/380,869;2011.01.14 US 13/006,468;1.一种激光扫描器，所述激光扫描器包括光源，所述光源在环境内发射光束；数据捕捉元件，所述数据捕捉元件捕捉从所述环境反射回到所述激光扫描器的光束； 投影器，所述投影器集成在所述激光扫描器的主体内或在预定位置处安装到所述激光扫描器的主体，所述投影器被配置成将可见信息投射到位于所述环境内的物体上，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表示。2.如权利要求1所述的激光扫描器，其中，所投射的可见信息包括设计意图信息、所述激光扫描器所获取的信息或给操作者的指导中的至少一种。3.如权利要求2所述的激光扫描器，其中，所述给操作者的指导是包括视觉线索或文本的组中的一个。4.如权利要求1所述的激光扫描器，其中，所述光源包括激光源。5.如权利要求1所述的激光扫描器，其中，所述数据捕捉元件包括一个或更多个光学元件。6.—种激光扫描器,所述激光扫描器包括光源，所述光源在环境内发射光束；数据捕捉元件，所述数据捕捉元件捕捉从所述环境反射回所述激光扫描器的光束； 投射可见信息的装置，所述投射可见信息的装置将可见信息投射到位于所述环境内的物体上，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表示。7.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置集成在所述激光扫描器的主体内。8.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置在预定位置处安装到所述激光扫描器的主体。9.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表10.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所投射的可见信息包括设计意图信息、所述激光扫描器所获取的信息或给操作者的指导中的至少一种。11.如权利要求10所述的激光扫描器，其中，所述给操作者的指导是包括视觉线索或文本的组中的一个。12.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述光源包括激光源。13.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述数据捕捉元件包括一个或更多个光学元件。14.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置包括投影器。15.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置包括检流计。16.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置包括检流计。17.如权利要求6所述的激光扫描器，其中，所述投射可见信息的装置包括多边形扫描器。18.一种激光跟踪器，所述激光跟踪器包括光源，所述光源向位于环境内的目标发射光束；数据捕捉元件，所述数据捕捉元件捕捉从位于所述环境内的目标反射回所述激光扫描器的光束；以及投影器，所述投影器集成在所述激光跟踪器的主体内或在预定位置处安装到所述激光跟踪器的主体，所述投影器能够被操作来将可见信息投射到位于所述环境内的物体上，所投射的可见信息是图像、数据或信息的表示。19.如权利要求18所述的激光跟踪器，其中，所投射的可见信息包括设计意图信息、所述激光扫描器所获取的信息或给操作者的指导中的至少一个。20.如权利要求19所述的激光跟踪器，其中，所述给操作者的指导是包括视觉线索或文本的组中的一个。21.—种坐标测量设备，所述坐标测量设备具有三维坐标系统，所述坐标测量设备包括光源，所述光源被配置成将光束发送到第一点；光学检测器，所述光学检测器被配置成将从所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉克·H·布里格斯，
申请(专利权)人：法罗技术股份有限公司，
类型：
国别省市：