CN103477188A - 具有增强的操纵部件的激光追踪器 - Google Patents

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Abstract

一种坐标测量装置，该坐标测量装置向目标发送第一光束，该目标返回一部分光作为第二光束。该装置包括：第一和第二马达，所述第一和第二马达将第一光束指向第一方向，所述第一方向由围绕第一轴的第一旋转角以及围绕第二轴的第二旋转角确定，所述第一旋转角和所述第二旋转角分别由所述第一马达和所述第二马达产生；第一和第二角度测量装置，分别测量所述第一和第二旋转角；测距仪，部分地基于第二光束的第一部分来测量从该装置到目标的第一距离；处理器，部分地基于第一距离以及第一旋转角和第二旋转角提供目标的3D坐标；以及装置顶侧的可伸缩柄。

Description

具有增强的操纵部件的激光追踪器
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年1月30日提交的美国临时专利申请No.61/592,049和2011年4月15日提交的美国临时专利申请No.61/475,703的优先权，这两者的全部内容通过引用合并到本申请中。本申请还要求2012年2月21日提交的美国外观设计专利申请No.29/413811的优先权，其全部内容通过引用合并到本申请中。
背景技术
本公开涉及坐标测量装置。一组坐标测量装置属于通过向点发送激光束来测量该点的三维(3D)坐标的一类仪器。该激光束可能直接照射在该点上或照射在与该点相接触的回射器目标上。在任一情况下，该仪器通过测量到该目标的距离和两个角来确定该点的坐标。该距离是利用诸如绝对距离仪或干涉仪的测距装置来测量的。这些角是利用诸如角编码器的角测装置来测量的。该仪器内的万向光束转向机构使激光束指向关注点。
激光追踪器是利用其发射的一个或多个激光束追踪回射器目标的特定类型的坐标测量装置。与激光追踪器紧密相关的坐标测量装置是激光扫描仪和全能测量仪。激光扫描仪将一个或多个激光束移动（step）至表面上的点。激光扫描仪拾取从表面散射的光并且根据该光确定到各点的距离和两个角。勘测应用中最常使用的全能测量仪可以用来测量漫反射或回射目标的坐标。在下文，在广义上使用术语激光追踪器以包括激光扫描仪和全能测量仪。
通常，激光追踪器向回射器目标发送激光束。回射器目标的常用类型是包括嵌入金属球体内的立方隅角回射器的球形安装的回射器(SMR)。立方隅角回射器包括三个相互垂直的镜。作为这三个镜的共同交叉点的顶点位于球体的中心。由于球体内立方隅角的该配置，即使在SMR转动时，从顶点到保持SMR的任何表面的垂直距离保持恒定。结果，激光追踪器可以通过随着SMR在表面上移动而跟踪SMR的位置来测量表面的3D坐标。换言之，激光追踪器仅需要测量三个自由度(一个径向距离和两个角)以完全表征表面的3D坐标。
一种类型的激光追踪器仅包括干涉仪(IFM)而不包括绝对距离仪(ADM)。在对象阻断了来自这些追踪器之一的激光束的路径的情况下，IFM丢失其距离参考。于是，操作员必须将回射器追踪至已知位置以在继续测量之前重置至参考距离。绕过这种限制的方式是将ADM置于追踪器中。如以下更详细地所述，ADM可以以对准即拍（point-and-shoot）的方式测量距离。一些激光追踪器仅包含ADM而不具有干涉仪。Bridges等人的美国专利No.7,352,446(‘446)(其内容通过引用包含于此)描述了仅具有能够精确地扫描移动目标的ADM(且无IFM)的追踪器。在‘446专利之前，绝对距离仪过慢而无法准确地找出移动目标的位置。
激光追踪器内的万向机构可以用来将来自追踪器的激光束指向SMR。由SMR回射的光的一部分入射到激光追踪器中并且传递至位置检测器上。激光追踪器内的控制系统可以使用光在位置检测器上的位置来调整激光追踪器的机械轴的转动角，以保持激光束在SMR上居中。这样，追踪器能够跟随(追踪)在关注对象的表面上移动的SMR。用于激光追踪器的万向机构可以用于很多其它应用。作为简单示例，激光追踪器可以用于具有可视指示光束但没有测距仪的万向转向装置，以将光束转向至一系列回射器目标并且测量每个目标的角度。
将诸如角编码器的角度测量装置附接至追踪器的机械轴。由激光追踪器所进行的一个距离测量和两个角度测量足以完全指定SMR的三维位置。
可利用或提出了用以测量六自由度而非普通的三自由度的几种激光追踪器。Bridges等人的美国专利No.7,800,758(‘758)(其全部内容通过引用包含于此)和Bridges等人的美国公开专利申请No.2010/0128259(其全部内容通过引用包含于此)描述了示例性的六自由度(六DOF)系统。
以前，激光追踪器未提供用于升降和运输的最佳部件。需要更好的部件来升降和运输激光追踪器。
发明内容
根据本发明的实施例，坐标测量装置向远处的目标点发送第一光束，目标点返回第一光束的一部分作为第二光束，该坐标测量装置具有顶侧、底侧和重量。该测量装置包括：第一马达和第二马达，该第一马达和第二马达一起将第一光束指向第一方向，该第一方向由围绕第一轴的第一旋转角和围绕第二轴的第二旋转角确定，第一旋转角由第一马达产生，以及第二旋转角由第二马达产生。该测量装置还包括：用于测量第一旋转角的第一角度测量装置以及用于测量第二旋转角的第二角度测量装置；测距仪，该测距仪至少部分地基于由第一光学检测器接收的第二光束的第一部分来测量从坐标测量装置到目标点的第一距离；以及处理器，该处理器提供目标点的三维坐标，该三维坐标至少部分地基于第一距离、第一旋转角、以及第二旋转角；以及位于顶侧的可伸缩柄。
根据本发明的另一实施例，坐标测量装置向远处的目标点发送第一光束，该目标点返回第一光束的一部分作为第二光束，该坐标测量装置具有顶侧和底侧。该坐标测量装置包括：第一马达和第二马达，第一马达和第二马达一起将第一光束指向第一方向，第一方向由围绕第一轴的第一旋转角以及围绕第二轴的第二旋转角确定，第一旋转角由第一马达产生以及第二旋转角由第二马达产生。该测量装置还包括：用于测量第一旋转角的第一角度测量装置以及用于测量第二旋转角的第二角度测量装置；测距仪，该测距仪部分地基于由第一光学检测器接收的第二光束的第一部分来测量从坐标测量装置到目标点的第一距离；处理器，该处理器提供目标点的三维坐标，三维坐标至少部分地基于第一距离、第一旋转角、以及第二旋转角；以及底侧上的凹陷把手，该凹陷把手是大到足以允许手指插入的凹口。
根据本发明的另一实施例，坐标测量装置向远处的目标点发送第一光束，该目标点返回第一光束的一部分作为第二光束，该坐标测量装置具有顶侧和底侧。该坐标测量装置包括：第一马达和第二马达，第一马达和第二马达一起将第一光束指向第一方向，第一方向由围绕第一轴的第一旋转角以及围绕第二轴的第二旋转角确定，第一旋转角由第一马达产生以及第二旋转角由第二马达产生。该测量装置还包括：用于测量第一旋转角的第一角度测量装置以及用于测量第二旋转角的第二角度测量装置；测距仪，该测距仪部分地基于由第一光学检测器接收的第二光束的第一部分来测量从坐标测量装置到目标点的第一距离；处理器，该处理器提供目标点的三维坐标，三维坐标至少部分地基于第一距离、第一旋转角、以及第二旋转角；以及侧把手对，侧把手对包括第一侧把手和第二侧把手，第一侧把手与第二侧把手相对地位于坐标测量装置的一侧上，第一侧把手和第二侧把手位于顶侧与底侧中间的位置处，侧把手对被配置成由双手抓握。
附图说明
现在参考附图，示出了不应当被解释为限制本公开的整个范围的示例性实施例，其中在几个附图中元件被类似地编号：
图1是根据本发明实施例的具有回射器目标的激光追踪器系统的立体图；
图2是根据本发明实施例的具有六DOF目标的激光追踪器系统的立体图；
图3是说明根据本发明实施例的激光追踪器的光学和电子学元件的框图；
包括图4A和4B的图4示出两种类型的现有技术的无焦光束扩展器；
图5示出现有技术的光纤光束发射；
图6A～6D是示出四种类型的现有技术的位置检测器组件的示意图；
图6E和6F是示出根据本发明的实施例的位置检测器组件的示意图；
图7是现有技术的ADM内的电气和光电元件的框图；
图8A和8B是示出现有技术的光纤网络内的光纤元件的示意图；
图8C是示出根据本发明实施例的光纤网络内的光纤元件的示意图；
图9是现有技术的激光追踪器的分解图；
图10是现有技术的激光追踪器的截面图；
图11是根据本发明实施例的激光追踪器的计算和通信元件的框图；
图12A是根据本发明实施例的使用单个波长的激光追踪器中的元件的框图；
图12B是根据本发明实施例的使用单个波长的激光追踪器中的元件的框图；
图13是根据本发明实施例的具有六DOF能力的激光追踪器中的元件的框图；以及
图14A、图14B和图14C分别示出了根据本发明实施例的具有有用部件的激光追踪器的前视图、透视图以及立体图。
具体实施方式
图1示出的示例性激光追踪器系统5包括激光追踪器10、回射器目标26、可选辅助单元处理器50和可选辅助计算机60。激光追踪器10的示例性万向光束转向机构12包括安装在方位基座16上并且绕方位轴20转动的天顶滑架14。有效载荷15安装在天顶滑架14上并且绕天顶轴18转动。在追踪器10内部，天顶轴18和方位轴20在通常作为距离测量的原点的万向点22处垂直相交。激光束46实际上穿过万向点22并且指向成与天顶轴18垂直。换句话说，激光束46存在于与天顶轴18大致垂直并且穿过方位轴20的平面内。输出激光束46由于有效载荷15绕天顶轴18的转动以及天顶滑架14绕方位轴20的转动而指向期望方向。将追踪器内部的天顶角编码器附接至与天顶轴18对准的天顶机械轴。将追踪器内部的方位角编码器附接至与方位轴20对准的方位机械轴。天顶角编码器和方位角编码器以相对较高的精度测量转动的天顶角和方位角。输出激光束46传播至例如可能是如上所述的球形安装的回射器(SMR)的回射器目标26。通过测量万向点22和回射器26之间的径向距离、绕天顶轴18的转动角和绕方位轴20的转动角，在追踪器的球面坐标系中找到回射器26的位置。
如以下所述，输出激光束46可以包括一个或多个激光波长。为了清楚和简便，在以下论述中假定图1所示的这种转向机构。然而，其它类型的转向机构是可以的。例如，能够使激光束从绕方位轴和天顶轴转动的镜反射。无论转向机构的类型如何，均可应用本文描述的技术。
在激光追踪器上可以包括磁槽17以针对例如1.5、7/8和1/2英寸的SMR的不同大小的SMR将激光追踪器重置为“初始”位置。可以使用追踪器上回射器19将追踪器重置为参考距离。另外，如美国专利No.7,327,446（其内容通过引用并入本文）所述，可以将从图1不可见的追踪器上镜与追踪器上回射器相结合使用以使得能够进行自补偿。
图2示出示例性激光追踪器系统7，其中，除了以六DOF探测器1000替换回射器目标26以外，激光追踪器系统7与图1的激光追踪器系统5相同。在图1中，可以使用其它类型的回射器目标。例如，有时使用作为光会聚至玻璃结构的反射后表面上的小光斑的玻璃回射器的猫眼回射器。
图3是示出激光追踪器实施例中的光学和电气元件的框图。图3示出如下激光追踪器的元件：该激光追踪器发出两个波长的光并且用于追踪，其中，第一波长用于ADM，第二波长用于可见指示器。可见指示器使得用户能够看见追踪器所发出的激光束光斑的位置。使用自由空间分束器来组合这两个不同波长。电光(EO)系统100包括可见光源110、隔离器115、可选第一光纤发射器170、可选干涉仪(IFM)120、扩束器140、第一分束器145、位置检测器组件150、第二分束器155、ADM160和第二光纤发射器170。
可见光源110可以是激光器、超发光二极管或其它发光装置。隔离器115可以是Faraday隔离器、衰减器或能够减少反射回至光源的光的其它装置。可选IFM可以被配置成多种方式。作为可能实现的具体示例，IFM可以包括分束器122、回射器126、四分之一波板124、130和相位分析器128。可见光源110可以将光发射到自由空间，然后该光经过隔离器115和可选IFM120在自由空间内传播。可选地，隔离器115可以经由光纤线缆耦接至可见光源110。在这种情况下，如以下参考图5所论述的，来自隔离器的光可以经过第一光发射器170发射到自由空间内。
可以使用各种透镜结构来设置扩束器140，但在图4A、4B中示出两种常用的现有技术结构。图4A示出基于使用负透镜141A和正透镜142A的结构140A。入射到负透镜141A上的准直光束220A从正透镜142A出射为较大的准直光束230A。图4B示出基于使用两个正透镜141B、142B的结构140B。入射到第一正透镜141B上的准直光束220B从第二正透镜142B出射为较大的准直光束230B。在从扩束器140离开的光中，少量光在从追踪器出来的路上从分束器145、155反射并且丢失。穿过分束器155的那部分光与来自ADM160的光相组合以形成离开激光追踪器并且传播至回射器90的复合光束188。
在实施例中，ADM160包括光源162、ADM电子器件164、光纤网络166、互连电缆165和互连光纤168、169、184、186。ADM电子器件将电气调制和偏置电压发送至光源162，其中该光源162例如可以是以约1550nm的波长工作的分布式反馈激光器。在实施例中，光纤网络166可以是图8A所示的现有技术的光纤网络420A。在本实施例中，来自图3中的光源162的光经由与图8A中的光纤432等同的光纤184传播。
图8A的光纤网络包括第一光纤耦合器430、第二光纤耦合器436和低传输反射器435、440。光经由第一光纤耦合器430传播并且分裂成以下两个路径，其中第一路径经由光纤433至第二光纤耦合器436，第二路径经过光纤422和光纤长度均衡器423。光纤长度均衡器423连接至图3的光纤长度168，其中该光纤长度168传播至ADM电子器件164的参考通道。光纤长度均衡器423的目标是使光在参考通道内所经过的光纤的长度与光在测量通道内所经过的光纤的长度一致。这种方式的光纤长度一致减少了因环境温度的变化所引起的ADM误差。由于光纤的有效光路长度与光纤的平均折射率乘以光纤长度相等，因此可能产生这样的误差。由于光纤的折射率依赖于光纤的温度，因此光纤的温度变化导致测量通道和参考通道的有效光路长度出现变化。在测量通道内的光纤的有效光路长度相对于参考通道内的光纤的有效光路长度改变的情况下，即使回射器目标90保持静止，该结果也将在回射器目标90的位置发生明显偏移。为了避免该问题，采取两个步骤。首先，使参考通道内的光纤的长度与测量通道内的光纤的长度尽可能匹配。其次，并排铺设测量光纤和参考光纤以达到能够确保两个通道内的光纤经历近乎相同的温度变化的程度。
光经由第二光纤光耦合器436传播并且分裂成以下两个路径，其中，第一路径至低反射光纤终端440，第二路径至光纤438，其中光从光纤438传播至图3的光纤186。光穿过光纤186而传播至第二光纤发射器170。
在实施例中，在现有技术的图5中示出光纤发射器170。来自图3中的光纤186的光入射到图5中的光纤172。光纤发射器170包括光纤172、箍174和透镜176。光纤172附接至箍174，其中箍174稳定地附接至激光追踪器10内的结构。如果需要，可以将光纤的端部打磨成角以减少背向反射。根据所使用的光的波长和光纤的特定类型，光250从可以是直径为4～12微米的单模光纤的光纤的纤芯出射。光250分叉成一定角并且与透镜176相交，其中透镜176使光250平行。参考专利‘758中的图3说明了经由ADM系统中的单模光纤来发射和接收光信号的方法。
参考图3，分束器155可以是发射不同于所反射的波长的两色分束器。在实施例中，来自ADM160的光从两色分束器155反射并且与透过两色分束器155的来自可见激光110的光合并。复合光束188从激光追踪器传播出来至回射器90作为第一光束，其中回射器90返回光的一部分作为第二光束。第二光束部分以ADM波长从两色分束器155反射并且返回至第二光纤发射器170，其中第二光纤发射器170将光返回耦接至光纤186。
在实施例中，光纤186与图8A中的光纤438相对应。返回光自光纤438穿过第二光纤耦合器436传播并且分裂成两个路径。在本实施例中，第一路径通往光纤424，光纤424与通往图3中的ADM电子器件164的测量通道的光纤169相对应。第二路径通往光纤433，然后通往第一光纤耦合器430。离开第一光纤耦合器430的光分裂成两个路径，第一路径至光纤432，第二路径至低反射终端435。在实施例中，光纤432与通往图3中的光源162的光纤184相对应。在大多情况中，光源162包含使从光纤432进入光源的光量最小化的内置Faraday隔离器。在相反方向上反馈到激光内的过多的光可能会使激光不稳定。
来自光纤网络166的光经由光纤168、169入射到ADM电子器件164。在图7中示出现有技术的ADM电子器件的实施例。图3中的光纤168与图7中的光纤3232相对应，并且图3中的光纤169与图7中的光纤3230相对应。现在参考图7，ADM电子器件3300包括频率参考3302、合成器3304、测量检测器3306、参考检测器3308、测量混合器3310、参考混合器3312、调节电子器件3314、3316、3318、3320、N分预分频器3324和模数转换器(ADC)3322。例如可以是恒温控制的晶体振荡器(OCXO)的频率参考将例如可以为10MHz的参考频率fREF发送至合成器，其中合成器产生两种电信号：频率为fRF的一个信号和频率为fLO的两个信号。信号fRF进入与图3中的光源162相对应的光源3102。频率为fLO的两个信号进入测量混合器3310和参考混合器3312。来自图3中的光纤168,169的光分别出现在图7中的光纤3232,3230上，并且分别入射到参考通道和测量通道。参考检测器3308和测量检测器3306将光信号转换成电信号。这些信号分别由电气组件3316、3314进行调节，并且分别被发送至混合器3312、3310。这些混合器产生与fLO–fRF的绝对值相等的频率fIF。信号fRF可以是例如2GHz的相对高的频率，而信号fIF可以是例如10kHz的相对较低的频率。
将参考频率fREF发送至预分频器3324，其中预分频器3324将频率除以整数值。例如，可以将10MHz的频率除以40以获得250kHz的输出频率。在该示例中，以250kHz的速率对进入ADC3322的10kHz信号进行采样，由此产生25个样本/每周期。将来自ADC3322的信号发送至数据处理器3400，其中数据处理器3400例如可以是位于图3的ADM电子器件164中的一个或多个数字信号处理器(DSP)单元。
用于提取距离的方法基于针对参考通道和测量通道的ADC信号的相位的计算。在Bridges等人的美国专利No.7,701,559(‘559)中详细描述了该方法，其内容通过引用包含于此。计算包括使用专利‘559的等式(1)～(8)。另外，在ADM首次开始测量回射器时，将合成器所生成的频率改变若干次(例如，3次)，并且在各情况下计算可能的ADM距离。通过针对所选择的各频率比较可能的ADM距离，消除了ADM测量时的不确定。专利‘559的等式(1)～(8)连同关于专利‘559的图5所述的同步方法和专利‘559所述的Kalman滤波器方法使得ADM能够测量移动目标。在其它实施例中，可以使用用于获得绝对距离测量的其它方法，例如通过使用脉冲飞行时间（time-of-flight）而不是相位差来获得绝对距离测量的方法。
返回光束190的穿过分束器155的部分到达分束器145，其中分束器145将该光的一部分发送至扩束器140并且将该光的另一部分发送至位置检测器组件150。从激光追踪器10或EO系统100出射的光可被看作第一光束，并且从回射器90或26反射的光的一部分可被看作第二光束。反射光束的部分被发送至EO系统100的不同功能元件。例如，可以将第一部分发送至诸如图3中的ADM160的测距仪。可以将第二部分发送至位置检测器组件150。在一些情况下，可以将第三部分发送至诸如可选干涉仪120的其它功能单元。理解以下很重要：在图3的示例中，尽管第二光束的第一部分和第二部分在从分束器155和145反射之后分别被发送至测距仪和位置检测器，但可以使光透过而不是反射到测距仪或位置检测器上。
在图6A～6D中示出现有技术的位置检测器组件150A～150D的四个示例。图6A示出最简单的实现方式，其中位置检测器组件包括安装在用于从电子箱350获得电力并且将信号返回至电子箱350的电路板152上的位置传感器151，其可以表示在激光追踪器10、辅助单元50或外部计算机60内的任意位置处的电子处理能力。图6B包括用于阻断不期望的光波长到达位置传感器151的光学滤波器154。例如，还可以通过利用适当膜涂覆分束器145或位置传感器151的表面来阻断不期望的光波长。图6C包括用于减小光束的大小的透镜153。图6D包括光学滤波器154和透镜153这两者。
图6E示出了包括光学调节器149E的新型位置检测器组件。光学调节器包括透镜153并且还可以包含可选的波长滤波器154。另外，光学调节器包括扩散器156和空间滤波器157中的至少一个。如以上所述，普遍类型的回射器为立方隅角回射器。一种类型的立方隅角回射器由三个镜构成，其中，每个镜与其它两个镜以直角结合。这三个镜相结合的截交线可以具有光不会被完全反射回至追踪器的有限厚度。有限厚度的线随着它们传播而衍射，使得这些线在到达位置检测器时可以不出现在位置检测器上的完全相同位置处。然而，衍射光模式通常将不满足完全对称。结果，照射位置检测器151的光例如在衍射线附近可能光学功率(热点)下降或上升。由于来自回射器的光的均一性在各回射器之间可能改变，并且还由于位置检测器上的光的分布也可能随着回射器转动或倾斜而改变，因此包括扩散器156以提高照射位置检测器151的光的平滑度可能是有利的。可能会争辩，由于理想位置检测器应当对应于质心并且理想扩散器应当对称地扩散光斑，因此不会对位置检测器所给出的结果位置产生影响。然而，实际上，观察到扩散器改进了位置检测器组件的性能，这可能是因为位置检测器151和透镜153的非线性(不完善)的影响。由玻璃制成的立方隅角回射器还可能在位置检测器151处产生非均匀的光斑。如根据共同受让人的于2012年2月10日提交的美国专利申请No.13/370,339和于2012年2月29日提交的美国专利申请No.13/407,983（这两个申请通过应用包含于此）可以更加清楚地理解，位置检测器处的光斑的变化相对于从六DOF目标中的立方隅角反射的光特别明显。在实施例中，扩散器156是全息扩散器。全息扩散器在指定扩散角上提供受控的同质光。在其它实施例中，使用诸如毛玻璃或“乳色玻璃”扩散器的其它类型的扩散器。
位置检测器组件150E的空间滤波器157的目标是阻断例如可能作为光学表面的不期望的反射结果的重影光束照射位置检测器151。空间滤波器包括具有孔径的板157。通过将空间滤波器157布置为距透镜的距离近似等于透镜的焦距，返回光243E在接近其最窄时（即光束的腰部处）穿过空间滤波器。例如，作为光学元件的反射结果而以不同角传播的光束偏离孔径照射空间滤波器并且被阻止达到位置检测器151。在图6E中示出如下示例：不期望的重影光束244E从分束器145的表面反射并且传播至空间滤波器157，在空间滤波器157处，该重影光束被阻断。在不存在空间滤波器的情况下，重影光束244E将与位置检测器151相交，由此导致不正确地确定光束243E在位置检测器151上的位置。在重影光束位于距光的主要斑点相对大的距离处的情况下，即使微弱的重影光束也可能极大地改变位置检测器151上质心的位置。
这里论述的这种回射器、立方隅角或猫眼反射器具有例如反射沿与入射光线平行的方向入射到回射器的光射线的性质。另外，入射光线和反射光线关于回射器的对称点对称配置。例如，在露天的立方隅角回射器中，回射器的对称点是立方隅角的顶点。在玻璃立方隅角回射器中，对称点也是顶点，但这种情况下必须考虑玻璃空气界面处的光的弯曲。在衍射率为2.0的猫眼回射器中，对称点也是球体中心。在由对称地位于共同面上的两个玻璃半球体制成的猫眼回射器中，对称点是存在于该平面上并且处于各半球体的球形中心的点。对于激光追踪器通常使用的回射器类型，主点是将回射器返回至追踪器的光偏向相对于入射激光束的顶点的另一侧。
图3中的回射器90的该行为是利用激光追踪器来追踪回射器的基础。位置传感器在其表面上具有理想折回点。该理想折回点是发送至回射器的对称点(例如，SMR中的立方隅角回射器的顶点)的激光束将返回的点。通常，折回点接近位置传感器的中心。在将激光束发送至回射器的一侧的情况下，该激光束在另一侧上反射回来并且呈现为离开位置传感器上的折回点。通过注意位置传感器上的返回光束的位置，激光追踪器10的控制系统可以使马达将光束朝向回射器的对称点移动。
在回射器以恒定速度相对于追踪器横向移动的情况下，回射器处的光束(在解决了瞬态之后)在距回射器的对称点固定偏移距离处照射回射器。激光追踪器基于从控制测量所获得的缩放因数和从位置传感器上的光束到理想折回点的距离进行校正，以补偿回射器处的该偏移距离。
如以上所述，位置检测器进行两个主要功能，这两个功能使得能够追踪并校正测量以补偿回射器的移动。位置检测器内的位置传感器可以是能够测量位置的任意类型的装置。例如，位置传感器可以是位置感测检测器或感光阵列。位置感测检测器例如可以是横向效应检测器或象限检测器。感光阵列例如可以是CMOS或CCD阵列。
在实施例中，没有从分束器145反射的返回光穿过扩束器140，从而变得较小。在另一实施例中，颠倒位置检测器的位置和测距仪的位置，以使得分束器145所反射的光传播至测距仪并且透过分束器的光传播至位置检测器。
光继续穿过可选IFM，穿过隔离器并且入射到可见光源110。在该阶段，光学功率应小到足以使得其不会使可见光源110不稳定。
在实施例中，经由图5中的光束发射器170发射来自可见光源110的光。光纤发射器可以附接至光源110的输出或隔离器115的光纤输出。
在实施例中，图3的光纤网络166可以是图8的现有技术的光纤网络420B。这里，图3的光纤184、186、168、169与图8B的光纤443、444、424、422相对应。除了图8B的光纤网络具有单个光纤耦合器而非两个光纤耦合器之外，图8B的光纤网络与图8A的光纤网络相同。图8B相对于图8A的优点是简洁；然而，图8B更可能使不期望的光学背向反射进入光纤422和424。
在实施例中，图3的光纤网络166是图8C的光纤网络420C。这里，图3的光纤184、186、168、169与图8C的光纤447、455、423、424相对应。光纤网络420C包括第一光纤耦合器445和第二光纤耦合器451。第一光纤耦合器445是具有两个输入端口和两个输出端口的2×2耦合器。这种耦合器通常通过邻近地配置两个光纤纤芯然后在被加热时拉制这些光纤制成。这样，光纤之间的倏逝波耦合（evanescent coupling）可以将光的期望部分分离到相邻光纤。第二光纤耦合器451是所谓的环行器类型。第二光纤耦合器451包括三个端口，每个端口具有仅在指定方向上发送或接收光的能力。例如，光纤448上的光入射到端口453并且如由箭头所示朝向端口454传播。在端口454处，光可以被传输至光纤455。同样，在端口455上传播的光可以入射到端口454并且沿箭头方向传播至端口456，其中在端口456处，一些光可以被传输至光纤424。在仅需要三个端口的情况下，环行器451可能经受比2×2耦合器小的光学功率损耗。另一方面，环行器451可能比2×2耦合器更贵，并且可能经历在一些情形下可能成为问题的偏振模式分散。
图9和10分别示出Bridges等人的美国公开专利申请No.2010/0128259的图2和3中所述的现有技术的激光追踪器2100的分解图和截面图，其中通过引用包含该申请。方位组件2110包括柱状壳体2112、方位编码器组件2120、下方位轴承2114A和上方位轴承2114B、方位马达组件2125、方位滑环组件2130和方位电路板2135。
方位编码器组件2120的目标是准确地测量轭2142相对于柱状壳体2112的转动角。方位编码器组件2120包括编码器盘2121和读取头组件2122。编码器盘2121附接至轭壳体2142的轴，并且读取头组件2122附接至支柱组件2110。读取头组件2122包括其上紧固有一个或多个读取头的电路板。发送自读取头的激光从编码器盘2121上的细光栅线反射出来。对编码器读取头上的检测器拾取到的反射光进行处理以求出编码器盘相对于固定读取头转动的角。
方位马达组件2125包括方位马达转子2126和方位马达定子2127。方位马达转子包括直接附接至轭壳体2142的轴的永磁体。方位马达定子2127包括产生规定的磁场的场绕组。该磁场与方位马达定子2126的磁体相互作用以产生期望的转动动作。方位马达定子2127附接至柱状架2112。
方位电路板2135表示用于提供诸如编码器和马达的方位组件所需的电气功能的一个或多个电路板。方位滑环组件2130包括外部部件2131和内部部件2132。在实施例中，线束2138从辅助单元处理器50露出。线束2138可以将电力传递至追踪器或者将信号传输至追踪器或从追踪器传输信号。线束2138中的一些布线可以指向电路板上的连接器。在图10所示的示例中，将线布到方位电路板2135、编码器读取头组件2122和方位马达组件2125。其它线布到达滑环组件2130的内部部件2132。内部部件2132附接至柱状组件2110并且因而保持静止。外部部件2131附接至轭组件2140并且因而相对于内部部件2132转动。滑环组件2130被设计成随着外部部件2131相对于内部部件2132转动而允许低阻抗电气接触。
天顶部件2140包括轭壳体2142、天顶编码器组件2150、左天顶轴承2144A和右天顶轴承2144B、天顶马达组件2155、天顶滑环组件2160和天顶电路板2165。
天顶编码器组件2150的目标是准确地测量有效载荷框架2172相对于轭壳体2142的转动角。天顶编码器组件2150包括天顶编码器盘2151和天顶读取头组件2152。编码器盘2151附接至有效载荷壳体2142并且读取头组件2152附接至轭壳体2142。天顶读取头组件2152包括其上紧固有一个或多个读取头的电路板。发送自读取头的激光从编码器盘2151上的细光栅线反射出来。对编码器读取头上的检测器所拾取的反射光进行处理，以求出编码器盘相对于固定读取头转动的角。
天顶马达组件2155包括方位马达转子2156和方位马达定子2157。天顶马达转子2156包括直接附接至有效载荷框架2172的轴的永磁体。天顶马达定子2157包括用于生成规定的磁场的场绕组。该磁场与转子磁体相互作用以产生期望的转动动作。天顶马达定子2157附接至轭框架2142。
天顶电路板2165表示用于提供诸如编码器和马达的天顶部件所需的电气功能的一个或多个电路板。天顶滑环组件2160包括外部部件2161和内部部件2162。线束2168从方位外部滑环2131露出并且可以输送电力或信号。线束2168中的一些布线可以指向电路板上的连接器。在图10所示的例子中，将线布到天顶电路板2165、天顶马达组件2150和编码器读取头组件2152。将其它线布到滑环组件2160的内部部件2162。内部部件2162附接至轭框架2142并且因而仅以方位角而不以天顶角转动。外部部件2161附接至有效载荷框架2172并且因而以天顶角和方位角这两者转动。滑环组件2160被设计成随着外部部件2161相对于内部部件2162转动而允许低阻抗电气接触。有效载荷组件2170包括主光学组件2180和副光学组件2190。
图11是示出维度测量电子处理系统1500的框图，其中，维度测量电子处理系统1500包括激光追踪器电子处理系统1510、外围元件1582、1584、1586的处理系统、计算机1590和这里表示为云的其它网络部件1600。示例性的激光追踪器电子处理系统1510包括主处理器1520、有效载荷功能电子器件1530、方位编码器电子器件1540、天顶编码器电子器件1550、显示器和用户界面(UI)电子器件1560、可移除存储硬件1565、射频识别(RFID)电子器件和天线1572。有效载荷功能电子器件1530包括多个子功能，包含六DOF电子器件1531、摄像头电子器件1532、ADM电子器件1533、位置检测器(PSD)电子器件1534和电平电子器件1535。大多数子功能具有例如可以是数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)的至少一个处理器单元。电子单元1530、1540和1550由于它们在激光追踪器内的位置而单独示出。在实施例中，有效载荷功能1530位于图9、10的有效载荷2170内，而方位编码器电子器件1540位于方位组件2110内并且天顶编码器电子器件1550位于天顶组件2140内。
可以具有多种外围装置，但这里示出三个这种装置：温度传感器1582、六DOF探测器1584和例如可以是智能电话的个人数字助理1586。激光追踪器可以通过各种方式与外围装置通信，包括：通过诸如摄像头的视觉系统和通过激光追踪器向诸如六DOF探测器1584的协作目标的距离读取和角读取来经由天线1572进行无线通信。外围装置可以包含处理器。六DOF辅助设备可以包括六DOF探测系统、六DOF扫描仪、六DOF投射器、六DOF传感器和六DOF指示器。这些六DOF装置内的处理器可以结合激光追踪器内的处理装置以及外部计算机和云处理资源来使用。通常，在使用术语激光追踪器处理器或测量装置处理器时，这意味着包括可能的外部计算机和云支持。
在实施例中，单独的通信总线从主处理器1520到达各电子单元1530、1540、1550、1560、1565和1570。每个通信线例如可以具有三个串行线，这三个串行线包括数据线、时钟线和帧线。帧线表示电子单元是否应关注时钟线。在帧线表示应注意的情况下，电子单元在各时钟信号读取数据线的当前值。时钟信号例如可能对应于时钟脉冲的上升沿。在实施例中，以包的形式经由数据线来传输信息。在实施例中，每个包包括地址、数字值、数据消息和校验和。该地址表示数字消息要指向电子单元内的何处。该位置例如可以与电子单元内的处理器子例程相对应。数字值表示数据消息的长度。数据消息包含电子单元要执行的数据或指令。校验和是用于使经由通信线传输误差的机会最小的数字值。
在实施例中，主处理器1520将信息包经由总线1610发送至有效载荷功能电子器件1530，经由总线1611发送至方位编码器电子器件1540，经由总线1612发送至天顶编码器电子器件1550，经由总线1613发送至显示器和UI电子器件1560，经由总线1614发送至可移除存储硬件1565，并且经由总线1616发送至RFID和无线电子器件1570。
在实施例中，主处理器1520还将同步脉冲经由同步总线1630同时发送至各电子单元。同步脉冲提供使激光追踪器的测量功能所收集到的值同步的方式。例如，方位编码器电子器件1540和天顶电子器件1550一旦接收到同步脉冲，就锁存它们的编码器值。类似地，有效载荷功能电子器件1530锁存由有效载荷内包含的电子器件所收集的数据。在给出同步脉冲时，六DOF、ADM和位置检测器全部锁存数据。在多数情况下，摄像头和倾斜仪以比同步脉冲速率慢的速率收集数据但可以以同步脉冲周期的多倍锁存数据。
方位编码器电子器件1540和天顶编码器电子器件1550彼此分开并且经由图9、10所示的滑环2130、2160与有效载荷电子器件1530分开。这就是将总线1610、1611和1612描述为图11中的单独总线的原因。
激光追踪器电子处理系统1510可以与外部计算机1590进行通信，或者可以提供激光追踪器内的计算、显示和UI功能。激光追踪器经由例如可以是以太网线或无线连接的通信链路1606与计算机1590进行通信。激光追踪器还可以经由可以包括诸如以太网线缆的一个或多个电缆以及一个或多个无线连接的通信链路1602来与以云为代表的其它元件1600进行通信。元件1600的示例是可以利用激光追踪器来重新定位的例如关节臂CMM的其它三维测试仪器。计算机1590和元件1600之间的通信链路1604可以是有线(例如，以太网)或无线的。坐在远程计算机1590处的操作员可以经由以太网或无线线路连接至以云1600为代表的因特网，而云1600经由以太网或无线线路连接至主处理器1520。这样，用户可以对远程激光追踪器的动作进行控制。
如今激光追踪器针对ADM使用一个可见波长(通常为红色)和一个红外波长。红色波长可以由适合用在干涉仪中并且还用来提供红色指示光束的频率稳定的氦氖(HeNe)激光是来提供。可选地，红色波长可以由仅用作指示光束的二极管激光来提供。使用两个光源的缺点在于额外光源、分束器、隔离器和其它部件所需的额外空间和附加成本。使用两个光源的另一缺点是难以使这两个光束沿着光束传播的整个路径完全对准。这可能会导致各种问题，包括无法从以不同波长工作的不同子系统同时获得良好性能。在图12A的光电系统500中示出使用单个光源并由此消除这些缺点的系统。
图12A包括可见光源110、隔离器115、光纤网络420、ADM电子器件530、光纤发射器170、分束器145和位置检测器150。可见光源110例如可以是红色或绿色二极管激光或垂直腔面发射激光(VCSEL)。隔离器可以是Faraday隔离器、衰减器或能够充分减少反馈至光源的光量的任何其它装置。来自隔离器115的光传播至光纤网络420，在实施例中，光纤网络420为图8A的光纤网络420A。
图12B示出光电系统400的实施例，其中，在光电系统400中，使用单波长的光但通过光的电光调制而不是光源的直接调制来实现调制。光电系统400包括可见光源110、隔离器115、电光调制器410、ADM电子器件475、光纤网络420、光纤发射器170、分束器145和位置检测器150。可见光源110例如可以是红色或绿色激光二极管。经由例如可以是Faraday隔离器或衰减器的隔离器115来发送激光。可以在隔离器115的输入端口和输出端口进行光纤耦合。隔离器115将光发送至电光调制器410，其中，电光调制器410将光调制为选择频率，选择频率可以根据需要高达10GHz或更高。来自ADM电子器件475的电信号476驱动电光调制器410内的调制。来自电光调制器410的调制光传播至光纤网络420，其可以是以上所述的光纤网络420A、420B、420C或420D。光的一些部分经由光纤422传播至ADM电子器件475内的参考通道。光的另一部分传播到追踪器外、从回射器90反射、返回至追踪器并且到达分束器145。少量的光从分束器反射并且传播至以上参考图6A～6F所述的位置检测器150。光的一部分穿过分束器145入射到光纤发射器170、经由光纤网络420入射到光纤424，并且入射到ADM电子器件475的测量通道。通常，为了比图12B的系统400省钱，可以制造图12A的系统500；然而，电光调制器410能够实现更高的调制频率，这在一些情形下是有利的。
图13示出定位摄像头系统950和光电系统900的实施例，其中，方位摄像头910与3D激光追踪器的光电功能相结合来测量六自由度。光电系统900包括可见光源905、隔离器910、可选光电调制器410、ADM电子器件715、光纤网络420、光纤发射器170、分束器145、位置检测器150、分束器922和方位摄像头910。来自可见光源的光在光纤980中发出并且经由输入端口和输出端口可以耦合有光纤的隔离器910传播。光可以经由利用来自ADM电子器件715的电信号716调制的电光调制器410传播。可选地，ADM电子器件715可以经由线缆717发送电信号以对可见光源905进行调制。入射到光纤网络的光的一部分经由光纤长度均衡器423和光纤422传播以入射到ADM电子器件715的参考通道。可以可选地将电信号469应用于光纤网络420以将开关信号提供至光纤网络420内的光纤开关。光的一部分从光纤网络传播至光纤发射器170，其中该光纤发射器170将光纤上的光作为光束982发送到自由空间内。少量的光从分束器145反射并且丢失。光的一部分穿过分束器145、穿过分束器922，并且传播到追踪器外而到达六自由度(DOF)装置4000。六DOF装置4000可以是探测器、扫描仪、投射器、传感器或其它装置。
在其返回路径上，来自六DOF装置4000的光入射到光电系统900并且到达分束器922。光的一部分从分束器922反射并且入射到方位摄像头910。方位摄像头910记录放置在回射器目标上的一些标记的位置。根据这些标记，求出六DOF探测器的方位角(即，三自由度)。以下说明本申请及专利‘758中的方位摄像头的原理。分束器145处的光的一部分经由分束器传播并且通过光纤发射器170发射到光纤上。光传播至光纤网络420。该光的一部分传播至光纤424，其中该光从光纤424入射到ADM电子器件715的测量通道。
定位摄像头系统950包括摄像头960和一个或多个光源970。在图1中也示出该定位摄像头系统，其中摄像头为元件52并且光源是元件54。摄像头包括透镜系统962、感光阵列964和主体966。定位摄像头系统950的一个用途是在工作体积中定位回射器目标。这通过使光源970闪光来进行，其中摄像头将光源970拍摄作为感光阵列964上的亮点。定位摄像头系统950的第二个用途是基于反射器光点或LED在六DOF装置4000上的观察位置来建立六DOF装置4000的粗略方位。在激光追踪器上可存在两个或更多个定位摄像头的情况下，可以使用三角测量原理来计算至工作体积中的每个回射器目标的方向。在单个定位摄像头被定位成拍摄沿着激光追踪器的光轴反射的光的情况下，可以找到至每个回射器目标的方向。在单个摄像头被定位为偏离激光追踪器的光轴的情况下，可以根据感光阵列上的图像立即获得至回射器目标的近似方向。在这种情况下，可以通过使激光的机械轴朝向不止一个方向转动并且观察感光阵列上的光点位置的变化来求出至目标的更精确方向。
图14A和14B示出了具有增强的设计部件的示例性激光追踪器的前视图和立体图，其中，增强的设计部件包括：窄视场（FOV）指示灯4116、宽FOV照明侧面板4140、不对称部件4112、4114、触摸感应按钮4130以及伸缩柄4150。图14C示出伸缩柄4150处于拉开位置的示例性激光追踪器的透视图。在图14A至图14C中还示出指槽4168、柱4152、侧把手4164A、4164B、具有侧把手凹口的侧把手4166以及凹陷的把手4160。图14A至图14C中示出的可伸缩柄的优点在于：追踪器4100、4190可以被设计成具有非常硬（厚）的天顶滑架14，从而还使得能够使用柄并允许将追踪器的尺寸最小化以用于装载在运输集装箱中。在实施例中，柱4152提供使可伸缩柄4150保持在其当前位置的摩擦约束，当前位置为拉开位置或缩回位置。指槽4168被配置成允许用户将手指插入可伸缩柄两侧中的任一侧，从而使得更容易施加力以上下移动可伸缩柄。可伸缩柄可以结合凹陷把手4160方便地使用，以使得用户在移动或定位追踪器时能够使用两只手。在实施例中，可伸缩柄硬到足以使得追踪器能够侧放，以例如存储到仪器箱或者从仪器箱中移除。侧把手允许用户将手放在追踪器的相对侧上。当从一个用户向另一用户转变追踪器位置时，侧把手特别方便。侧把手可以由弹性材料制成以提供改进的抓握。侧把手可以包括侧把手凹口以进一步改进抓握。例如，第一用户可以使用可伸缩柄支撑追踪器，而第二用户通过侧把手抓握追踪器。出于本申请的目的，术语“顶”指追踪器具有可伸缩柄4150的一侧，术语“底”指追踪器具有凹陷把手4160的一侧。尽管追踪器可以侧边或者甚至颠倒过来使用，但这些术语顶和底指追踪器最常使用的方位。
如从前视图可以看出，窄视场指示灯4116从左到右标识为灯1至灯6。在实施例中，两个最里面的灯（编号为3和4的灯）是红色的和绿色的。在测量进行中时，红灯亮。当来自激光追踪器的光束锁定到目标上时，绿灯发出稳定的辉光。当追踪器未锁定到目标但是位置检测器正在检测光束时，绿灯亮且闪烁。在实施例中，靠近最里面的两个灯的灯（编号为2和5的灯）是黄色的，并且最外面的灯（编号为1和6的灯）是蓝色的。黄灯和蓝灯可以用于多种目的，例如，向操作员提供信号。用户可以通过软件开发工具包（SDK）获得这些灯的功能。
窄视场灯使得操作员能够在距离追踪器远距离（例如80米）处看见LED。因为这种大范围和窄视场，站在激光追踪器侧的观察者可能会看不到指示灯。为了克服这个问题，在照明侧面板4140中的漫散射侧面板的下面设置附加的红色和绿色指示灯。例如，可以放置红灯和绿灯以允许从任一侧观察，甚至以较低水平从激光追踪器的前面或后面观察。
激光追踪器的两种操作模式是前视模式和后视模式。前视模式是正常操作模式。后视模式是通过以前视模式开始然后执行下面步骤所获得的模式：（1）将方位角旋转180度，以及（2）旋转天顶角以颠倒其符号（向上的垂直方向对应于零度），从而将激光束向后指向为几乎原始方向。在使用激光追踪器测量时，经常希望能够从远处快速分辨激光追踪器是处于前视模式还是后视模式。不对称装置4112和3914在后视模式会被翻转倒置，并且帮助操作员分辨激光追踪器处于哪种模式。另外，在后视模式下，指示灯会翻转到激光追踪器输出孔的下面，从而为操作员提供激光追踪器处于前视模式还是后视模式下的清晰指示。
在激光追踪器上频繁执行一些操作。例如，频繁执行的操作是将激光追踪器发送到起始位置。这通过使激光束到达SMR（通常放置在三个磁槽4120之一上的SMR）来完成。因为从这些“起始位置”到激光追踪器的万向点22的距离是已知的，所以执行起始操作提供了对激光追踪器中的ADM或IFM上的距离参考进行重置的方便方法。在一些情况下，操作员可能想要快速执行起始操作而不返回到电脑执行起始命令。触摸感应按钮4130提供了进行该操作的简易方法。在实施例中，当操作员触摸按钮4130中的一个按钮时，激光追踪器直接将激光束发送至该按钮上方的SMR。三个磁槽4120可以对应于不同大小的SMR，例如，直径为1.5英寸、7/8英寸以及1/2英寸的SMR。因此，磁槽下方的按钮还提供在这些SMR中切换的能力。例如，操作员可以通过将1/2英寸SMR放置在合适的磁槽并且按压该磁槽下方的触摸感应传感器容易地从1.5英寸SMR切换到1/2英寸SMR。触摸传感器可以基于电容传感器的使用，现今电容传感器可低成本得到。可以使触摸感应按钮在进行实际物理接触之前响应靠近按钮的运动。换言之，可以使用接近传感器。除了在此给出的触摸传感器的使用示例之外，还可以使用触摸传感器以向激光追踪器发布各种各样的命令。
尽管已经参考示例实施例说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在没有背离本发明的范围的情况下进行各种变化并且可以利用等同物来替换元件。另外，可以在没有背离本发明的实质范围的情况下进行多种变形以使特定情形或材料适合本发明的教导。因此，期望本发明不限于作为用于执行本发明考虑的最佳模式所公开的特定实施例，但本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，术语第一、第二等的使用并不表示任何顺序或重要度，而是使用术语第一、第二等来将各元件区分开。此外，术语“一”、“一个”等的使用并不表示量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项。

Claims (17)

1.一种坐标测量装置（10），所述坐标测量装置（10）向远处的目标点（26）发送第一光束（46），所述目标点返回所述第一光束的一部分作为第二光束（47），所述坐标测量装置具有顶侧、底侧和重量，所述测量装置包括：
第一马达（2125）和第二马达（2155），所述第一马达（2125）和所述第二马达（2155）一起将所述第一光束指向第一方向，所述第一方向由围绕第一轴（20）的第一旋转角和围绕第二轴（18）的第二旋转角确定，所述第一旋转角由所述第一马达产生，并且所述第二旋转角由所述第二马达产生；
用于测量所述第一旋转角的第一角度测量装置（2120）以及用于测量所述第二旋转角的第二角度测量装置（2150）；
测距仪（160，120），用于至少部分地基于由第一光学检测器（3306）所接收的所述第二光束的第一部分，来测量从所述坐标测量装置到所述目标点的第一距离；
处理器（1520，1530，1531，1532，1533，1534，1535，1540，1550，1560，1565，1570，1590），用于提供所述目标点的三维坐标，所述三维坐标至少部分地基于所述第一距离、所述第一旋转角以及所述第二旋转角；以及
位于所述顶侧的可伸缩柄（4150）。
2.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中，所述可伸缩柄被配置成在用户没有对其施加力的情况下保持在当前位置，所述当前位置为拉开位置或缩回位置。
3.根据权利要求1所述的坐标测量装置，还包括第一指槽（4168）和第二指槽（4168），所述第一指槽和所述第二指槽与所述可伸缩柄邻近，所述第一指槽在所述可伸缩柄的第一侧上，以及所述第二指槽在所述可伸缩柄的与所述第一侧相对的一侧上，所述第一指槽和所述第二指槽被配置成用于通过用户的手指抓握所述可伸缩柄。
4.根据权利要求1所述的坐标测量装置，还包括底侧上的凹陷把手（4160），所述凹陷把手是大到足以允许手指插入的凹口。
5.根据权利要求4所述的坐标测量装置，其中，所述可伸缩柄被配置成当所述可伸缩柄降低到大致与所述凹陷把手相同的水平时支撑所述坐标测量装置的重量。
6.根据权利要求1所述的坐标测量装置，还包括侧把手对，所述侧把手对包括第一侧把手（4164A）和第二侧把手（4164B），所述第一侧把手与所述第二侧把手相对地位于所述坐标测量装置的侧面上，所述第一侧把手和所述第二侧把手位于所述顶侧与所述底侧中间的位置处，所述侧把手对被配置成由双手抓握。
7.根据权利要求4所述的坐标测量装置，还包括侧把手对，所述侧把手对包括第一侧把手和第二侧把手，所述第一侧把手与所述第二侧把手相对地位于所述坐标测量装置的侧面上，所述第一侧把手和所述第二侧把手位于所述顶侧与所述底侧中间的位置处，所述侧把手对被配置成由双手抓握。
8.一种坐标测量装置（10），所述坐标测量装置（10）向远处的目标点（26）发送第一光束（46），所述目标点返回所述第一光束的一部分作为第二光束（47），所述坐标测量装置具有顶侧和底侧，所述测量装置包括：
第一马达（2125）和第二马达（2155），所述第一马达（2125）和所述第二马达（2155）一起将所述第一光束指向第一方向，所述第一方向由围绕第一轴（20）的第一旋转角和围绕第二轴（18）的第二旋转角确定，所述第一旋转角由所述第一马达产生，并且所述第二旋转角由所述第二马达产生；
用于测量所述第一旋转角的第一角度测量装置（2125）以及用于测量所述第二旋转角的第二角度测量装置（2125）；
测距仪（160，120），用于至少部分地基于由第一光学检测器（3306）所接收的所述第二光束的第一部分，来测量从所述坐标测量装置到所述目标点的第一距离；
处理器（1520，1530，1531，1532，1533，1534，1535，1540，1550，1560，1565，1570，1590），用于提供所述目标点的三维坐标，所述三维坐标至少部分地基于所述第一距离、所述第一旋转角以及所述第二旋转角；以及
所述底侧上的凹陷把手（4160），所述凹陷把手是大到足以允许手指插入的凹口。
9.根据权利要求8所述的坐标测量装置，还包括位于所述顶侧的可伸缩柄（4150）。
10.根据权利要求8所述的坐标测量装置，还包括侧把手对，所述侧把手对包括第一侧把手（4164A）和第二侧把手（4164B），所述第一侧把手与所述第二侧把手相对地位于所述坐标测量装置的侧面上，所述第一侧把手和所述第二侧把手位于所述顶侧与所述底侧中间的位置处，所述侧把手对被配置成由双手抓握。
11.根据权利要求9所述的坐标测量装置，还包括侧把手对，所述侧把手对包括第一侧把手和第二侧把手，所述第一侧把手与所述第二侧把手相对地位于所述坐标测量装置的侧面上，所述第一侧把手和所述第二侧把手位于所述顶侧与所述底侧中间的位置处，所述侧把手对被配置成由双手抓握。
12.一种坐标测量装置（10），所述坐标测量装置（10）向远处的目标点（26）发送第一光束（46），所述目标点返回所述第一光束的一部分作为第二光束（47），所述坐标测量装置具有顶侧和底侧，所述测量装置包括：
第一马达（2125）和第二马达（2155），所述第一马达（2125）和所述第二马达（2155）一起将所述第一光束指向第一方向，所述第一方向由围绕第一轴（20）的第一旋转角和围绕第二轴（18）的第二旋转角确定，所述第一旋转角由所述第一马达产生，并且所述第二旋转角由所述第二马达产生；
用于测量所述第一旋转角的第一角度测量装置（2120）以及用于测量所述第二旋转角的第二角度测量装置（2150）；
测距仪（160，120），用于至少部分地基于由第一光学检测器（3306）所接收的所述第二光束的第一部分，来测量从所述坐标测量装置到所述目标点的第一距离；
处理器（1520，1530，1531，1532，1533，1534，1535，1540，1550，1560，1565，1570，1590），用于提供所述目标点的三维坐标，所述三维坐标至少部分地基于所述第一距离、所述第一旋转角以及所述第二旋转角；以及
侧把手对，所述侧把手对包括第一侧把手（4164A）和第二侧把手（4164B），所述第一侧把手与所述第二侧把手相对地位于所述坐标测量装置的侧面上，所述第一侧把手和所述第二侧把手位于所述顶侧与所述底侧中间的位置处，所述侧把手对被配置成由双手抓握。
13.根据权利要求12所述的坐标测量装置，其中，所述第一侧把手和所述第二侧把手包括侧把手凹口（4166）。
14.根据权利要求12所述的坐标测量装置，其中，所述第一侧把手和所述第二侧把手由弹性材料制成。
15.根据权利要求12所述的坐标测量装置，还包括位于所述顶侧的可伸缩柄。
16.根据权利要求12所述的坐标测量装置，还包括所述底侧上的凹陷把手（4160），所述凹陷把手是大到足以允许手指插入的凹口。
17.根据权利要求15所述的坐标测量装置，还包括所述底侧上的凹陷把手，所述凹陷把手是大到足以允许手指插入的凹口。
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