具有投影器的激光掃描器或激光跟蹤器制造技術(shù)

一種激光掃描器包括在環(huán)境內(nèi)發(fā)射光束的光源和捕捉從環(huán)境反射回該激光掃描器的光束的數(shù)據(jù)捕捉元件。該激光掃描器還包括集成在激光掃描器的主體內(nèi)或在預定位置安裝到激光掃描器的主體的投影器，該投影器可被操作來將可見信息投射到位于環(huán)境內(nèi)的物體上，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表示，所投射的可見信息是設(shè)計意圖信息、激光掃描器所獲取的信息或給操作者的指導中的至少一種。替代地，激光跟蹤器包括向位于環(huán)境內(nèi)的目標發(fā)射光束的光源和捕捉從位于環(huán)境內(nèi)的目標反射回激光掃描器的光束的數(shù)據(jù)捕捉元件。激光跟蹤器還包括集成在激光跟蹤器主體內(nèi)部或在預定位置安裝到激光跟蹤器主體的投影器，該投影器可被操作來將可見信息投射到位于環(huán)境內(nèi)的物體上，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表示，所投射的可見信息是設(shè)計意圖信息、激光跟蹤器所獲取的信息或給操作者的指導中的至少一種。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及坐標測量設(shè)備，例如，激光掃描器、激光跟蹤器和全站儀，并且更具體地涉及具有將圖像和/或數(shù)據(jù)形式的視覺信息(例如，CAD數(shù)據(jù)或掃描的點云數(shù)據(jù))投射到各種表面上的一個或更多個相對小的投影器的激光掃描器和激光跟蹤器。所述投影器通過例如安裝在激光掃描器和激光跟蹤器上來集成到或增加至激光掃描器和激光跟蹤器。所投射的視覺信息可以例如是諸如為操作者提供指導等類型的信息，諸如，書面指示、將被測量的突出顯示的點、將要獲取數(shù)據(jù)的指示區(qū)域以及數(shù)據(jù)質(zhì)量的實時反饋等。
技術(shù)介紹
激光掃描器是通常用于許多不同類型的相對大的封閉或開放的空間或物體(例如，建筑物、工業(yè)裝置和隧道的內(nèi)部空間，或飛機、汽車或船的外部形狀)的非接觸式光學掃描的一種坐標測量設(shè)備。激光掃描器可被用于許多不同的目的，包括工業(yè)應用和事故再現(xiàn)。激光掃描器通常通過發(fā)射旋轉(zhuǎn)的激光光束并且當該激光光束沿其路徑從各種不同的物體反射回來時檢測該激光光束，來光學地掃描和測量在激光掃描器周圍的環(huán)境。激光掃描器通常收集關(guān)于該環(huán)境的各種數(shù)據(jù)點，包括每一物體在其周圍的環(huán)境中的距離信息，每一距離測量值的灰度等級值(即，光強度的度量)和每一距離測量值的坐標(例如，x、y和z)。所述掃描數(shù)據(jù)被收集，存儲和發(fā)送到通常遠離激光掃描器的處理器，在該處理器中，處理該數(shù)據(jù)以使用測量結(jié)果生成被掃描的環(huán)境的三維(3D)掃描圖像。為了生成3D掃描的圖像，為每一掃描的數(shù)據(jù)點至少收集四個值(X，Y, z坐標和灰度等級值)。許多當前的激光掃描器還包括安裝在激光掃描器上的用于收集環(huán)境的數(shù)字圖像和將該數(shù)字圖像呈現(xiàn)給激光掃描器的操作者的攝像機。圖像可與被掃描的數(shù)據(jù)一起被定向，以提供正被掃描的物體的更逼真的圖像。通過觀察圖像，掃描器的操作者可以確定被掃描數(shù)據(jù)的視場，并且在視場需要調(diào)整的情形下可調(diào)整在激光掃描器上的設(shè)置。此外，可將數(shù)字圖像傳送到處理器，以為3D掃描的圖像增加色彩。為了生成3D彩色掃描圖像，為每一數(shù)據(jù)點收集至少六個值(X，y，z坐標和紅色值、綠色值、藍色值或“RGB”)。在Ossig等人的美國專利No. 7，193，690,Becker等人的美國專利No. 7，430，068以及Becker的已公開美國專利申請NO.US2010/0134596中公開了激光掃描器的實例。各個文獻通過引用的方式被并入本文中。另一種類型的坐標測量設(shè)備是激光跟蹤器，激光跟蹤器通過發(fā)送激光束到某個點(在該點，回射器目標通常截獲該激光束)來測量該點的3D坐標。激光跟蹤器通過測量到目標的距離和兩個角度來找出點的坐標。使用諸如絕對測距計(absolute distance meter,ADM)或干涉計等距離測量設(shè)備來測量距離。使用諸如角度編碼器等角度測量設(shè)備來測量角度。在儀器內(nèi)的萬向束調(diào)向機構(gòu)將激光束引導到感興趣的點。可在物體的表面上自動地移動或用手手動地移動回射器。激光跟蹤器跟隨回射器的運動，以測量該物體的坐標。在通過引用并入本文的Brown等人的美國專利No. 4，790, 651以及Lau等人的美國專利No. 4，714，339中公開了示例性的激光跟蹤器。在勘測應用中通常使用的全站儀可被用于測量漫散射或回射的目標的坐標。全站儀與激光跟蹤器和激光掃描器兩者密切相關(guān)。—種普通類型的回射器目標是球安裝的回射器(spherically mountedretroref lector, SMR), SMR包括嵌入金屬球內(nèi)的立體角回射器。立體角回射器包括三個相互垂直的反射鏡。立方體角的頂點(其是這三個反射鏡的公共交點)位于該球的中心。通常，將SMR的球表面放置成與被測試的物體相接觸，并且然后在正被測量的物體的表面上移動SMR。由于在球內(nèi)的立方體角的放置，盡管SMR旋轉(zhuǎn)，但從立方體角的頂點到所測試物體的表面的垂直距離保持不變。因此，可以通過使跟蹤器跟隨在表面上移動的SMR的3D坐標，來找出物體表面的3D坐標。可在SMR的頂部放置玻璃窗，以阻止灰塵或污垢污染玻璃表面。在通過引用并入本文的Raab等人的美國專利No. 7，388，654中示出了所述玻璃表面的實例。在激光跟蹤器內(nèi)的萬向機構(gòu)可被用于將激光束從該跟蹤器引導到SMR。被SMR回射的部分光進入激光跟蹤器，并且傳給位置檢測器。跟蹤器控制系統(tǒng)使用打向該位置檢測器的光的位置來調(diào)整激光跟蹤器的機械方位軸和天頂軸的旋轉(zhuǎn)角以保持該激光束在SMR的中心。以所述方式，當SMR移動時，該跟蹤器能夠跟隨(追蹤)SMR。連接到跟蹤器的機械方位軸和天頂軸的角度編碼器可測量激光束的方位角和天頂角(關(guān)于跟蹤器參考系)。通過激光跟蹤器執(zhí)行的一次距離測量和兩次角度測量就足夠完全指定SMR的三維位置。如上述，在激光跟蹤器中可以找到兩種類型的測距計干涉儀和絕對測距計(absolute distance meter ADM)。在激光跟蹤器中，當回射器目標在兩點之間移動時，干涉儀(如果存在)可通過計數(shù)已知長度(通常是該激光的半波長)的增量的數(shù)目來確定從開始點到結(jié)束點的距離。如果在測量期間光束被阻斷，則不可能準確地知道計數(shù)的數(shù)目，導致丟失距離信息。相比之下，在激光跟蹤器中的ADM確定到回射器目標的絕對距離，而不考慮光束的阻斷，其還允許在目標之間切換。鑒于此，ADM被認為能夠進行“對準即拍(point-and-shoot)”測量。最初，絕對測距計只能夠測量靜止的目標，并且由于所述原因，絕對測距計總是與干涉儀一起使用。然而，一些現(xiàn)代的絕對測距計可作出快速的測量，因而消除了對干涉儀的需要。通過引用并入本文的、Bridges等人的美國專利No. 7，352，446中闡述了這樣的ADM。干涉儀和絕對測距計測量的距離取決于光通過空氣的速度。由于光的速度隨著空氣的溫度、氣壓和空氣濕度而變化，使用傳感器測量這些參量以及校正光在空氣中的速度以獲取更準確的距離讀數(shù)是常用的做法。全站儀和掃描器所測量的距離也取決于光在空氣中的速度。 在其跟蹤模式中，當SMR在跟蹤器的捕捉范圍中時，激光跟蹤器自動地跟隨SMR的運動。如果激光束被阻斷，則追蹤將停止。光束可能被以下若干因素中的任一種所阻斷(I)在儀器和SMR之間的障礙物；(2) SMR運動過快，以致儀器追蹤不上；或(3) SMR的方向旋轉(zhuǎn)超出了 SMR的允許角。默認情況下，在光束被阻斷之后，光束可保持固定于光束阻斷點，處于上一次控制位置，或可到達參考(原始)位置。操作者有必要在視覺上搜索跟蹤的光束，并且在該光束中放置SMR，以將儀器鎖定到SMR上并且繼續(xù)追蹤。一些激光跟蹤器包括一個或更多個攝像機。攝像機光軸可以與測量光束同軸或偏離測量光束固定的距離或角度。攝像機可被用于提供寬視場以定位回射器。放置在攝像機光軸附近的調(diào)制光源可照亮回射器，因而可以更容易地識別回射器。在所述情形中，回射器與照明協(xié)調(diào)地閃爍。然而，背景物體不會與照明協(xié)調(diào)地閃爍。所述攝像機的一種應用是檢測視場中的多個回射器，并且以自動生成的順序測量每一回射器。通過引用并入本文的Pettersen等人的美國專利No. 6，166，809和Bridges等人的美國專利No. 7，800，758中闡述了示例性的系統(tǒng)。一些激光跟蹤器具有以六個自由度(DOF)進行測量的能力，六個自由度可包括三個坐標，諸如x，y，和z等，以及三個轉(zhuǎn)動,諸如俯仰本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.09.08 US 61/380,869;2011.01.14 US 13/006,468;1.一種激光掃描器，所述激光掃描器包括光源，所述光源在環(huán)境內(nèi)發(fā)射光束；數(shù)據(jù)捕捉元件，所述數(shù)據(jù)捕捉元件捕捉從所述環(huán)境反射回到所述激光掃描器的光束； 投影器，所述投影器集成在所述激光掃描器的主體內(nèi)或在預定位置處安裝到所述激光掃描器的主體，所述投影器被配置成將可見信息投射到位于所述環(huán)境內(nèi)的物體上，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表示。2.如權(quán)利要求1所述的激光掃描器，其中，所投射的可見信息包括設(shè)計意圖信息、所述激光掃描器所獲取的信息或給操作者的指導中的至少一種。3.如權(quán)利要求2所述的激光掃描器，其中，所述給操作者的指導是包括視覺線索或文本的組中的一個。4.如權(quán)利要求1所述的激光掃描器，其中，所述光源包括激光源。5.如權(quán)利要求1所述的激光掃描器，其中，所述數(shù)據(jù)捕捉元件包括一個或更多個光學元件。6.—種激光掃描器,所述激光掃描器包括光源，所述光源在環(huán)境內(nèi)發(fā)射光束；數(shù)據(jù)捕捉元件，所述數(shù)據(jù)捕捉元件捕捉從所述環(huán)境反射回所述激光掃描器的光束； 投射可見信息的裝置，所述投射可見信息的裝置將可見信息投射到位于所述環(huán)境內(nèi)的物體上，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表示。7.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置集成在所述激光掃描器的主體內(nèi)。8.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置在預定位置處安裝到所述激光掃描器的主體。9.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表10.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所投射的可見信息包括設(shè)計意圖信息、所述激光掃描器所獲取的信息或給操作者的指導中的至少一種。11.如權(quán)利要求10所述的激光掃描器，其中，所述給操作者的指導是包括視覺線索或文本的組中的一個。12.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述光源包括激光源。13.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述數(shù)據(jù)捕捉元件包括一個或更多個光學元件。14.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置包括投影器。15.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置包括檢流計。16.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置包括檢流計。17.如權(quán)利要求6所述的激光掃描器，其中，所述投射可見信息的裝置包括多邊形掃描器。18.一種激光跟蹤器，所述激光跟蹤器包括光源，所述光源向位于環(huán)境內(nèi)的目標發(fā)射光束；數(shù)據(jù)捕捉元件，所述數(shù)據(jù)捕捉元件捕捉從位于所述環(huán)境內(nèi)的目標反射回所述激光掃描器的光束；以及投影器，所述投影器集成在所述激光跟蹤器的主體內(nèi)或在預定位置處安裝到所述激光跟蹤器的主體，所述投影器能夠被操作來將可見信息投射到位于所述環(huán)境內(nèi)的物體上，所投射的可見信息是圖像、數(shù)據(jù)或信息的表示。19.如權(quán)利要求18所述的激光跟蹤器，其中，所投射的可見信息包括設(shè)計意圖信息、所述激光掃描器所獲取的信息或給操作者的指導中的至少一個。20.如權(quán)利要求19所述的激光跟蹤器，其中，所述給操作者的指導是包括視覺線索或文本的組中的一個。21.—種坐標測量設(shè)備，所述坐標測量設(shè)備具有三維坐標系統(tǒng)，所述坐標測量設(shè)備包括光源，所述光源被配置成將光束發(fā)送到第一點；光學檢測器，所述光學檢測器被配置成將從所述第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：克拉克·H·布里格斯，
申請(專利權(quán))人：法羅技術(shù)股份有限公司，
類型：
國別省市：