CN103968763B - 光学独立点测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学独立点测量。用于对物体上的待测点(10)的距离测量方法包括执行测量过程，包括发射测量射线，其中，当测量射线的光学测量轴与待测点(10)对准时，在物体上由射线的光束截面限定光学测量点区域(11)，特别是通过与测量射线的高斯射线分别标准差σ最大10倍对应，特别是最大8倍对应的截面限定，并接收物体反射的测量射线，并根据接收的测量过程的测量射线确定到物体上点(10)的距离。就测量过程而言，这包括对于测量射线的发送和接收至少执行一次测量方向的变换作为测量射线的发射方向，每次执行测量方向的变换，使得物体上光束截面限定的各个面心都位于测量点区域(11)内。

Description

光学独立点测量
技术领域
本发明涉及一种点距离测量方法，用于确定距离的测量设备，以及一种计算机程序产品。
背景技术
确定到测量点的距离形成测量任务多样性以及相应的测量设备的基础。光学距离测量特别用于例如勘测(大地测量学)中或者工业工件检查或测量中的测量设备。例如这包括确定地体或者监测工件上的点坐标。这些方法学的优点特别包括由于较大测量范围带来的较宽应用领域，以及相对较高的测量精度，这可以通过例如干涉仪距离测量提供。
对于测量目标点，自古代起就有很多大地勘测设备。这种情况下，所测量的从测量设备到目标点的方向或者角度以及通常还有的距离会被记录下来，并且特别是测量设备连同可能出现的参考点的绝对位置作为空间标准数据。
通常已知的这种大地勘测设备包括经纬仪，视距仪，全测站以及激光扫描仪，都体现在陆地和空间变体中。例如现有技术中的一种大地测量设备在公开文献EP1686350中进行了说明。该设备具备基于电传感器的角度和距离测量功能，允许相对选定目标来确定方向和距离。这种情况下，在设备的内部参考系统内确定角度和距离变量，并且如果适当的话，还会与外部参考系统组合以确定绝对位置。
目前全测站具有用于数字深加工和检测测量数据存储的微处理器。通常该设备具有紧凑集成设计，其中同轴距离测量元件以及计算器，控制和存储单元通常会位于该设备中。根据应用的不同，全测站额外还配备机械化对准或瞄准设备，并且在使用后向反射器(例如全面棱镜)作为目标物的情况下，具有用于自动目标搜索和追踪的装置。作为人机界面，全测站具有电子显示控制单元，通常是具有电子数据存储装置的微处理器计算单元，具有显示和输入装置，例如键盘。以基于电子传感器模式检测到的测量数据馈送到显示控制单元，这样可以确定目标点的位置，并且由显示控制单元进行光学显示和存储。使用光学距离测量，使得这种情况下可以在至相对较远处的测量点的较大的距离上以精确的方式确定距离。
另外，在很多工业技术和应用领域，还存在一种采用较高精度测量物体表面以及物体自身的需求。这特别是应用于制造业，其中工件的表面测量和检查尤为重要，特别是还用于质量控制目的。
坐标测量机通常用于这些用途，所述坐标测量机通常能够以微米级精度精确测量物体表面的几何形貌。待测量的物体可以例如是气缸体，传动装置以及工具。已知的坐标测量机通过产生机械接触并且扫描表面来测量表面。其实例为架台测量机，例如在DE4325337或者DE4325347中所描述的。一种不同的系统基于关节杆的使用，其中测量传感器布置在多节杆的端部处并且可以沿着表面移动。一般的关节杆例如为在US5402582或者EP1474650中所述的。
另外，同时习惯上在坐标测量机中使用光学测量传感器。用于该目的的光学传感器基于例如入射到物体表面进行干涉测量的激光(EP2037214)。基于白光干涉仪的方法(DE102005061464)以及多彩共焦法(FR2738343)也是已知的。
用于坐标测量机的光学传感器和测量方法与一系列优点相关：无接触地执行测量，并且与触觉传感器相比光学传感器可以更快通过物体表面，“测量端”的物理尺寸更小，因此可以使测量结果具有更高的横向分辨率。
然而，当不利的环境影响出现的时候，例如，当测量设备上有振动，或者表面很难测量时，所提到的光学测量方法在距离确定方面具有的缺点是精度有限，不利的环境影响例如会引起测量幅射的大量散射或者具有关于所选择的辐射特性的不利的粗糙度。这种情况下，所谓的“散斑效应”会发生，这在很大程度上导致测量值的不确定度，并且因此对于限定的点而言各个记录的测量值会出现巨大的波动。
更具体地，在对表面上的独立点测量过程中，借助光学传感器手段(例如，采用坐标测量机)进行的表面几何形状检测会承受由于所发出或者检测到的射线的相干而引起的测量值的不确定，所述表面具有在测量射线的光学波长范围内的粗糙度。在使用窄带光源，例如激光的情况下，线宽预先确定了射线的相干，并且在以所谓的“散斑”测量过程中干涉测量值是很明显的，这导致检测到的幅值和相位的调制。
尽管某些方法，例如在相确定阶段考虑幅值权重，使得散斑影响得以降低，但是不会全部消除(参见B.Wiesner等的“通过统计无关散斑模式对粗燥表面进行白光干涉测量的改进方法”(Improved white-light interferometry on rough surfaces bystatistically independent speckle patterns)，应用光学，第51期，751-757页，2012年以及EP2037214A1)。在这些方法中，残余不确定度在测量目标的粗糙度范围内(参见以及Jan Soubusta的“粗糙表面上白光干涉测量不确定度的理论测量”(Theoretical Measurement Uncertainty of White-Light Interferometry on RoughSurfaces)，应用光学，第42期，1809-1813页，2003年)。
非相位评估方法例如多彩共焦方法学也存在散斑引起的不确定度，这种情况下不确定度的出现不是由于光源的相干而是由于测量方法的光谱滤波。结果，仅所使用的测量射线的窄带范围被有效利用，其与光源线宽的降低相对应，并且因此等于相干性的增加(D.Fleischle，W.Lyda，F.Mauch以及W.Osten的“Untersuchung zun Zusammenhang vonspektraler Abtastung und erreichbarer Messunsicherheit bei der chromatisch-konfokalen Mikroskopie an rauen Objekten”[“粗燥物体上进行多彩共焦显微过程中光谱扫描与所获的测量不确定度之间关系的探究”]，发表在2010年DGAO期刊上)。
考虑到散斑所引起的测量不确定度，在光谱分解的白光干涉法测量过程中也被称为傅立叶域光学相干断层扫描法(FD-OCT)，在光谱仪中对测量射线光以相应的散斑敏感度进行光谱分解(D.C.Adler，T.H.Ko以及J.G.Fujimoto的“使用空间自适应小波滤波器降低光学相干断层扫描法中的散斑”(Speckle reduction in optical coherence tomographyimages by use of a spatially adaptive wavelet filter)，发表在2004年光学快报第29期，2878-2880页)。
采用可变可调制的参考臂长，也被称为时域OCT的扫描白光干涉仪的精度同样也是与散斑有关的。这种情况下，发射宽度可以认为是一束独立的窄带波包，在等距臂长情况下其被引入到干涉。从而测量物体的粗糙度会导致干涉图的幅值和相位调制(A.Harasaki，J.C.Wyant的“白光纵向扫描干涉法中的条纹调制偏离效应”(Fringe modulation skewingeffect in white-light vertical scanning interferometry)，发表在2000年应用光学第39期，2101页)。
这些方法中为人熟知的是粗糙表面上测量点记录过程中距离值的统计波动。因此，单个测量过程中会发生几个微米的形状以及尺寸误差，例如，在标定球体的微粗表面上。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改进的测距方法以及改进的测量装置，其中至一个点的测量距离可以更精确更可靠地确定，特别是以较低的测量不确定度来确定。
该目的是通过实现独立权利要求的技术特征来获得的。以可替换或者更优模式来实现本发明的特征可以在从属权利要求中获得。
本发明涉及一种对于物体上待测点的距离测量法，包括执行测量过程，包括发射测量射线，其中，当测量射线的光学测量轴与待测点对准时，由所述物体上的射线的光束截面以及物体反射的测量射线的接收就可以确定光学测量点区域，截面面积特别是通过测量射线的射线截面的高斯标准差σ的最多10倍，特别是最多8倍，特别是最多6或者4倍。另外，该方法包括由所接收到的测量过程中的测量射线来确定到物体上点的距离。
根据本发明，就测量过程而言，包括对于测量射线的发射和接收，执行至少一次变换测量方向作为测量射线的发射方向，其中每次执行测量方向的变换，使得在物体上由光束截面限定的各个面心处于测量点区域内。
通常基于测量射线的光束轮廓或者由此给出的光束截面来确定测量点区域。然而根据所使用的测量射线的各个光束轮廓，目前仅在光束相对不那么模糊的情况下已经有可能确定测量射线的光束直径。
在具有高斯光束轮廓的测量射线的典型应用情况下，与本发明的相关联的光束直径应当理解为例如对应于高斯标准偏差σ的四倍的直径。这等于相对于光束中心最大强度值降低了接近13.5％(1／e2)时的光束直径。然而，测量射线照射在物体上的区域(由于高斯轮廓)大得多(例如对应于标准差σ的四倍或者八倍)，随着与光束中心距离的增加，强度大大降低。在距离测量过程中，反射光同样还会由这些不那么高亮的边缘区域检测到。
根据本发明，在这一点上，该光学测量点区域(其中布置有用于各个测量的各个面心)特别是由物体上的高斯光束轮廓标的准偏差σ的倍数n确定，其中n最大等于10，特别是最大等于8。
在按照测量射线的高斯光束轮廓的标准偏差σ的10倍的方式确定测量点区域的情况下，就独立测量而言，也就是说各个测量点具有可变换的测量方向，那么关于光束截面的至少一个外缘区域(中心光束截面外侧的区域，也就是高斯标准差σ的四倍以外)，可以获得(距离)信息。
在按照测量射线的高斯光束轮廓的标准偏差σ的最大8倍的方式确定测量点区域的情况下，就独立测量而言，(距离)信息至少由中心光束直径的边缘区域获得，该直径确定为标准偏差(当测量轴与待测点对准时的光束直径)的4倍。这种情况下，在每一次测量过程中，测量射线的光束截面会与至少中心光束截面边缘重叠至少一次，中心光束截面是当测量轴与待测点对准时确定的。因此，每次测量检测至少与测量区域一部分相应的信息，测量区域与点的每个独立测量值对应，其中通过这种信息的积累和评估，与点之间距离的每个独立测量值的统计不确定度可被降低。
根据本发明，特别是通过与测量射线的射线截面的高斯标准偏差σ的最大6倍或者4倍相对应的截面确定测量点区域。在测量点区域的该界定方式情况下，对于各个独立的测量，每种情况下都有相对较大的重叠区域(围绕待测点的中心光束直径和各个独立测量的光束截面的重叠区域)。
根据本发明的一个特定实施方式，由其区域边界根据距光束中心的距离而延伸的区域来限定光学测量点区域，该光束中心处测量射线的强度为最大强度的(1／e2)倍。
当聚焦或者发散射线出现的情况下，特别是与上述考虑一起，物体上的光束截面根据与物体的距离的变化应考虑在内。
因此根据本发明，相对于待测点采用如下方式执行至少两次独立的测量，这样对每一次测量产生的、由测量射线分别产生的测量点的面心，位于测量点区域内。特别是在这种情况下，由光学测量轴限定的测量方向设置为用于将测量射线与待测点或者测量点区域对准。通常使用发散的，校准的或者聚焦的激光射线作为测量射线。
特别是这种情况下，首先可以直接瞄准待测点，即，光学测量轴与点对准，并且可以生成和检测表示相对于点的距离信息的测量信号。在这一点上，可以确定该瞄准过程中的测量点区域，例如，通过点图像的检测以及围绕被射线照亮点的区域的检测。另外，在这种情况下，有可能考虑特定的物体形状，例如弯曲的物体表面以及由此引起的测量点区域的扭曲。
然而，可替换地或者额外补充地，也可以从与点之间的距离，以及测量射线的已知发散度或者聚焦度得出测量点区域，其中在直接瞄准待测点的过程中确定上述距离。
在已知测量点区域的情况下(例如，在距物体的已知粗略距离和／或测量射线的较小分散度或者聚焦度的情况下)，在本发明情况下就无需直接测量待测点。反而，通过测量点区域内的至少两个测量值就可以得出至点的距离(或位置)。
至于通过测量过程中接收到的测量射线来确定距离，该距离可以通过将为了测量对准而确定的多个距离进行平均或者通过对为了每次对准而产生的测量信号的累积进行平均而得出。结果，使用对用于测量射线的每次对准的测量进行平均的适当方法，特别是通过转换测量方向的方式测量至待测点的距离(其中执行至少两次独立测量)。
根据本发明的一个特定实施方式，就测量过程而言，由光束截面限定的物体上的面心，可以按照待扫描的测量路径的形式进行布置，特别是以环形形式或者两条交叉线的形式或者随机的形式。通过面心的各个适当的布置方式或者通过各个测量方向的对应适当的设定，例如因此可以得到测量点的最优分布，这些测量点分配给待测点的测量点区域，并且／或者可以获得高效，快速和准确的用于点的距离或位置的确定。
根据本发明的另一实施方式与每个待测点的位置确定相关。这种情况下，对于每个根据测量方向的对准并且通过物体上的光束截面而限定的测量点，另外确定各个测量方向，还可以产生距离信息。另外，对于每个测量点，基于各个测量方向和距离信息确定位置，特别是确定坐标，并且对于每个待测点，通过基于测量点位置的平均来得出点位置，特别是基于点的坐标。
根据本发明的另一特定实施方式，在物体反射的测量射线接收的情况下，确定了物体上反射的测量射线的信号强度，其中这一步骤特别是连续执行的。
特别地根据本发明，对于所述测量射线的每次对准，特别是对于所述测量方向的每次变换，确定信号强度，并且将基于每次分别接收到的测量射线而产生的测量信号相对于基于所确定的所述信号强度的相应的距离进行加权，并且根据所述测量信号和加权来确定至所述待测点的距离。
借助以这种方式提供的信号强度监测，可以大大增加待测点距离确定的准确性，并且可以就该测量过程而言，对于独立测量点的合理性检查每个测量点的距离值，并且以此为基础，可以将它们考虑在内或者不将它们考虑在内。
特别是，根据本发明可以采用与信号强度对应的方式执行加权，其中将较大的权重系数分配给具有较高信号强度的测量信号，较小的权重系数分配给具有较低信号强度的测量信号。
另外，根据本发明的另一个实施方式，基于所述测量射线的每次对准所确定的所述信号强度来推导与位置相关的物体状态，特别是其中所述物体的形貌构成由所述与位置相关的物体状态来推导。
特别地，根据本发明，基于所述物体状态进行加权，并且根据与物体状态相关的加权来确定至所述待测点的距离。
因此，例如可以获得物体表面的粗略形貌组成，特别是关于测量射线的反射，并且以此为基础，对于测量方向的独立对准评估各个测量值。
根据本发明的另一实施方式涉及测量值的加权，就测量过程来说，是以每个测量点相对于待测点的定位为基础的。在这一点上，根据所述测量点区域的所述面心与各个独立测量的面心之间的相应距离，来对分配给所述测量方向的相应对准的独立测量值进行加权，并且根据用于所述独立测量值的与距离相关的加权来确定至所述待测点的距离。为此，存储特定距离函数并且因此可以获得例如靠近测量点区域的面心的测量点的高权重(overweighting)，或者对多个处于测量点区域的边缘区域中的点的低权重(underweighting)。
当得出到待测点的距离时，为了相应地考虑测量点(根据测量方向的各次对准)，根据本发明可以引入与信号相关的权重，所述测量点由于较差的散斑情况而导致探测器检测的较弱的信号强度。在这种情况下，测量点Pi的各个位置乘以它们的信号强度Si。各个点探测器的位置坐标从而等于由信号强度Si的总和而归一化的、加权平均值
其中pi=[xi，yi，zi]
在物体边缘附近，会发生较高的信号衰减，通过将信号强度加权，可以大大降低边缘值(至少部分在边缘上测得)的误差影响。因此，可以对于测量点进行精确的且低噪声的位置确定，这是因为在物体的较高高度波动的区域中的测量方向的变化。特别是采用聚焦测量射线，可以对于部分的独立测量点，测量(无权重)实际测量区域(由射线的聚焦所确定的)外的距离，因此也可以相对于聚焦区域的距离仅产生较弱的信号。
该程序相应的适用于仅确定相对点的距离(不考虑坐标位置)。
根据本发明，每次需要确定到待测点的距离时或者当确定的测量条件出现时自动执行至少一次测量方向的变化。从而无需执行用户干预或者额外的测量过程。然而，根据本发明的方法还可以半自动化地执行，也就是说，在特定测量条件下，根据本发明，用户可以发出用于执行测量过程的指令。
就本发明而言，根据一个特定实施方式，可以采用干涉仪的方式执行距离确定。
另外，根据本发明基于测量过程确定测量点区域的表面法线，特别是其中根据表面法线设定测量方向。
本发明还涉及一种用于确定到物体上待测点距离的装置，该装置包括：距离测量单元，具有用于产生测量射线的辐射源以及用于接收物体反射的测量射线的探测器；对准装置，用于设定测量射线确定的测量方向，其中，当由测量射线限定的光学测量轴与待测点对准时，由测量射线在物体上的射线横截面限定光学测量点区域，特别是由与测量射线的高斯射线分布的标准差σ的最大10倍相对应的截面，特别是由与测量射线的高斯射线分布的标准差σ的最大8倍相对应的截面限定；对准确定装置，用于确定由测量射线限定的测量方向；以及控制和处理单元，该单元具有距离确定功能，基于该距离确定功能的运行而从所接收的测量射线确定到点的距离。
根据本发明，基于由控制和处理单元控制的方式运行距离确定功能，执行如下操作：设定用于将测量射线与待测点对准的测量方向，发射测量射线并且接收从物体反射的测量射线。对于测量射线的发送和接收，至少变换一次测量方向，其中每次执行测量方向的变换，使得在物体上由光束截面限定的各个面心位于测量点区域内。
根据本发明的一个特定实施方式，测量装置设计为大地经纬仪，特别是经纬仪，全测站或者激光扫描仪。大地经纬仪包括限定纵轴的基座，以及以可动方式与基座相连并且相对基座绕纵轴可旋转的组件，其中组件限定倾斜轴。另外还提供一个瞄准单元，特别是望远镜，其以可动方式连接到组件，该瞄准单元相对于组件绕倾斜轴线可枢转，特别是相对于组件绕倾斜轴线可旋转，并且被设置用于发射测量射线。这种情况下，倾斜轴线与纵轴基本上正交，瞄准单元具有距离测量单元，并且还提供代表对准确定装置的角度测量功能，并且用于检测由组件相对于基座的相对旋转位置限定的旋转角以及由瞄准单元相对于组件的相对枢转位置限定的枢转角。
根据本发明的另一个特定实施方式，测量装置设计为坐标测量机，包括机座，具有特别是可拆卸的光学测量传感器的测量头，其中测量传感器具有距离测量单元，特别是其中测量头设计为可枢转的测量头并且至少部分地代表对准装置，以及框架结构，其具有用于将测量头连接到机座的结构件。另外，坐标测量机具有至少一个驱动单元，用于提供第一结构件相对于第二结构件或者相对于机座在至少一个方向上的移动性，其中驱动单元至少部分地代表对准装置，以及至少一个测量单元，用于确定第一结构件相对于第二结构件或者相对于机座的相对位置，其中测量单元至少部分地代表对准确定装置。
对于测量射线的对准，根据一个特定实施方式，当执行距离确定功能时，通过改变对准装置(例如，测量头或瞄准单元)和／或物体的位置和／或对准，来改变相对于待测点的测量方向。这特别可以通过测量头和／或物体的枢转，转动和／或移位来实现，和／或通过对测量传感器自带的微调器的可控调整而实现，特别是压电致动元件或者扫描镜。这种情况下，例如通过测量头和／或微调器产生的振动或摆动，可以执行快速多次的测量方向的偏转，并且由此执行不同测量方向的多次测量。
特别地，关于测量射线对准，相对于待测点变换测量方向，使得测量方向相对于测量点区域的表面法线平行定位，特别是同轴地定位。所述表面法线可以由独立的测量或者测量的总体而得到，特别是就距离确定功能而言基于测量过程而得到。
根据本发明，控制和处理单元特别地设计，使得根据本发明的方法以由控制和处理单元控制的方式来执行。
本发明还涉及一种计算机程序产品，其存储在机器可读载体上，用于控制测量方向的转换，并根据本发明的方法执行由所接收的测量射线来推算点的距离，特别是当计算机程序产品在根据本发明的测量装置的控制和处理单元上执行时。
附图说明
根据本发明的方法以及根据本发明的装置通过如下的实例的方式更详细的说明，基于附图中所说明的示例性实施方式，也可以讨论本发明的其他优势。具体地在附图中：
图1a至1b表示根据本发明的相应的实施方式，用于确定到点的距离扫描方法的顺序；
图2a至2b表示根据本发明各种情况下用于确定到独立的点的距离的各个测量点的布置方式；
图3a至3c表示根据本发明在聚焦测量光束的边缘附近围绕待测量的独立点的区域的扫描，在这种情况下执行的信号强度监测，并且基于所述监测对测量值进行加权的结果；
图4a至4b表示根据本发明相对于每个点和扫描测量值的直接独立点测量时，各种情况下距离测量值的分布；
图5表示根据本发明的坐标测量机的实施方式；以及
图6表示根据本发明的大地测量设备。
具体实施方式
图1a表示根据本发明一个实施方式用于确定到点10的距离的扫描方法的顺序。根据这里提到的发明的过程，其目的在于高度准确地确定到点10的距离和／或精确确定点10的位置(坐标)。
为此，在测量方向的不同对准情况下执行多个独立测量，并且由此确定各个测量点15，16，17(这里通过举例的方式示出了三个)，其中对每个测量点15，16，17确定至少一个距离，特别是附加地确定与测量射线对准相对应的测量方向。在各个不同测量射线对准的情况下进一步执行独立测量，使得每次测量中所出现的测量点15，16，18在每种情况下都会相对于之前的测量点发生偏移，也就是说当前由光点尺寸产生的测量点区域(当测量射线照射到物体上时)与之前测量的其中一个测量的测量点区域至少部分地重叠。
根据本发明，独立测量的各个测量点15，16，17如此布置，使得就测量方向的每次变化而言，其各个面心(这里在每种情况下对应于各个圆形测量点15，16，17的中点)处于点区域11(测量点区域)中，其中点区域11与光学测量点12的区域对应，该光学测量点是当由测量射线限定的光学测量轴线与点10对准时所产生的。
待确定其距离的点10与独立测量的测量点15，16，17的面心之间的距离，这里最大等于围绕点10的测量点12的半径。
在独立测量的总体上进行考虑的有效的最大扫描测量区域，当仅仅通过点10的瞄准和测量来确定距离时，相应地等于所扫描的点区域11的4倍。
基于围绕点10的光点尺寸12的区域内进行这样的扫描(所谓的“微扫描”)，由独立测量值得到距点10的距离(对每个测量点确定距离)，特别是通过例如平均由每个测量点15，16，17的距离而得到。这种情况下，“微扫描”过程中产生的数据反映了距离确定的统计学不确定度，其中该不确定度继而通过将点10的单个距离信息项输出进行平均来降低。
除了确定点10的距离，根据本发明的另一个实施方式，以相似的方式获得点10的位置。为此，对于每个测量点15，16，17，考虑分别出现的测量射线的测量方向来确定测量点的位置，并且基于测量点位置得出点11的独立点位置。具体来说，在这种情况下，对于各个点确定各个坐标。
图1b表示执行根据本发明的方法的另一实施方式。这里实现的测量点15，16，17的布置与根据图1a的点15，16，17布置相似，但是测量点区域11对应于测量点12半径的两倍，使得在每个独立测量过程中，至少边缘或者其他额外的测量点12的区域的一部分可以同时被监测，从而确保重叠。与根据图1a的测量区域相比，由此扫描的总面积相应地更大。
例如以环形路径或者沿着两个(例如正交)相交线的形式执行扫描。另外，可以想到的是，测量装置的旋转轴，例如，旋转台，在扫描移动中被考虑在内。
图2a至2b表示各种情况下对于测量射线的相应对准的面心20的结构，用于根据本发明确定到独立点10的距离。因此通过向物体照射测量射线，通过光点尺寸和相应的点区域，来限定对于每个独立测量的相应的测量点和其面心20。图2a至2b表示各种情况下所产生的测量点的点区域的面心20。
图2a表示分配给每个独立点10的独立点区域11(测量点区域)内的面心20的弯曲布置(用箭头21表示)。独立点区域11由光学测量点12的尺寸限定，该光学测量点12出现在测量射线与独立点10对准时(基本上与测量射线在物体上的照射区域的射线轮廓相对应)。
对于独立测量的每个测量点或者对于每个相应的面心，确定到照射点(impingement point)的距离。该距离例如根据相位测量法则和／或干涉性，通过传播时间测量来确定。接着，由独立测量值得出独立点10的距离，特别是其中计算各个距离到面心20的平均值。
根据本发明的一个特定实施方式，对每个面心20确定面心坐标，其中当确定坐标时，还使用测量方向。另外，对于独立点10，类似地由面心坐标推导出独立点坐标，结果是不仅出现了独立点10的非常精确的距离信息，而且还提供了点10的精确位置(以坐标值表示)。
借助这种弯曲布置21，可以快速高效的方式扫描独立点区域11内的区域，特别是一次完成而不会中断测量顺序，其中通过将独立测量点求和能够较好地(并且重复性地)覆盖独立点区域11，并且结果是，通过在独立点区域11内的较大的测量区域上进行平均，可以降低测量的不确定度。
图2b表示面心20、20’的可替换布置方式，使得后者沿着两条相交线22a，b放置，并且两条线22a，b的相交点以及独立测量的面心20’位于独立点10处。具有面心20’的独立测量因此与具有测量点的独立点10相对应的测量值，其中对独立点10来说，就位置和尺寸而言其与光学测量点12相对应。
图3a表示根据本发明在物体25的边缘26的附近围绕待测点区域利用聚焦测量光束30进行扫描32。距离和／或位置待确定的点位于物体25表面上。示意性说明图示出了沿着光束轴线的光束截面31，其中基本上在光束轴线的焦点位置(即光束腰部)处执行物体25上的表面测量。采用该扫描，也就是说对于不同的对准或者对于测量光束30的不同x位置，采用独立测量点的独立测量执行物体25的沿X轴扫描，对于每种情况下的各个x位置，确定物体25上z位置的测量值(=距位置x处的物体25的距离)。
考虑到测量光束30的聚焦，当测量射线31到达并且射过边缘26时，借助探测器另外可测量在物体25处反射以及反向散射后的射线的信号强度S快速地显著减弱。此后部分测量边沿31不再照射在物体25上，而是经过物体25，并且不会，或者仅仅会显著减小被后向散射到探测器并被检测到的程度。
在根据图3a扫描过程中所测量的信号强度S轮廓线，特别是信号强度S在边缘26处的减弱，在图3b中示出。在这种情况下，测量光束30的光束轴线的位置绘制在x轴上，并且各种情况下测得的x位置处的信号强度S绘制在z轴上。通过连续确定信号强度S，基于测量信号S的权重可分配给测量点的各个测得距离值，并且在根据权重推导点距离的过程中可以将相应的距离值纳入计算。
根据本发明，对所产生的测量点的独立位置Pi确定权重并基于权重确定各个测量点的位置的结果，通过实例的方式表示在图3c中。这种情况下，箭头32’表示有效测量区域，在该区域中执行用于取得独立点的独立点位置的独立测量(采用独立测量点)。
根据图3a，如果聚焦测量光束30此后接近物体25的边缘26，对于那些仅有部分仍处于物体25上的测量点来说，由于测量光束30的聚焦，确定测量光束30的x位置的距离，这导致物体25内的测量点的点位置的确定。通过对于所述点按照这种方式计算位置P0，通过实例的方式表示测量点的位置。基于相对于距离值所确定的信号强度S，通过对各个距离值加权的方式，调整测量点的位置，使得目前按照加权方式计算的位置Pg处于物体25上。结果，该权重保证了对于在物体25上的待测点的位置的非常精确的推导，对于多个测量点来说，其中仅仅考虑物体25上的位置。这就避免错误地考虑距离值，该距离值对于物体25内的点来说可以理论性地被确定。
另外，测量的权重调整或者减小有效测量区域32’，使得仅确定物体25的表面上的位置，并且因此确定有效的数据区域32”。通过实例的方式，这种情况下仅仅那些位于有效测量区域32’内的测量点(其测量点区域在物体表面上)以多于50％的范围用来推导独立点的位置。
在相对信号强度Si对独立位置Pi加权时，超过边缘26的数据点被大大地降低权重。另外，通过扫描(“微扫描”)边缘附近区域可以非常精确地确定物体高度。
作为对图3a至3c所示的与信号相关的权重的替代或者补充，根据本发明还可以使用空间权重。例如对于光线测量斑点的直径，可以基于具有西格玛数值的高斯形式实现此方法，其结果是获得更高的横向分辨率。另外，结果“微扫描”的有效扫面区域比在线性平均的情况下变得更小。
图4a和4b表示各种情况下距离测量值的分布，每种情况下，对于每个点只有一个直接独立点测量(参见图4a)，以及表示根据本发明对每个独立点的扫描测量(参见图4b)。
这里，每种情况下的距离测量值(以点35表示)表示距离属性或者每个独立点的相应数值35与期望数值之间的位置偏差37。通过对测量值使用校准标准，进而预先确定期望值，并且通过用线36表示所示测量值。
比较两个测量系列，测量值与用于每个点的直接独立点测量的期望值之间的偏差37远远大于根据本发明对每个独立点的测量值的偏差37，该测量通过扫描产生不同测量点的多个独立测量值下进行。根据本发明独立点测量的准确性因此远远高于传统的直接(不对直接点进行扫描的环境)距离测量和／或独立点的位置确定。
图5表示根据本发明的坐标测量机40的实施方式，例如被设计为架台坐标测量机40。
坐标测量机40具有基座41，其上布置一个架台42，架台布置成使得其可以沿着纵向(Y向)移动。架台42具有两个架台支柱43，44，桥45以及杆或者Z柱46，其中通过桥45架台使支柱43，44在它们的上端处相互连接。
滑块47布置在桥45上，所述滑块沿着桥45可移动，即，沿着连结两个架台支柱43，44的空间方向(X向)可移动。Z柱46沿着第三空间方向(Z向)可移动，并且在滑块47的插槽内被引导。对于沿着Z向的移动，在作为滑块47部件的轴承内引导Z柱。特别是，三个空间方向X，Y，Z被调整为相互正交，即使对于本发明来说这不是首要必备的。
提供坐标测量机40从而确定物体25上的一个或多个测量点，并且由此具有三个线性驱动器使测量头48沿着三个空间方向X，Y，Z相对基座41移动，上述测量头布置在Z柱46上位于Z柱的面向基座41的下自由端处。
每个线性驱动器具有指定的测量元件，用于在指定的引导方向上进行位置确定，例如，用于分别确定沿X，Y和Z向用于位置确定的三个测量杆。
测量头48设置有用于容纳测量传感器49的插口。测量传感器49在这里设计为光学传感器，用于通过激光射线测量距离。通常，测量头48可以设计为容纳触觉传感器，该触觉传感器建立与待测物体表面的物理接触，或者设计为容纳无接触测量传感器，例如，电容性传感器，电感式传感器和光学传感器(如所示出的)。
根据本发明的替代实施方式，测量头48可以设计为绕着至少一个轴能够枢转的测量头48。
也可以想到在测量传感器49内集成微调器，例如形式为压电驱动器或扫描镜。通过实例的方式，发光笔(测量传感器)的轻微可能的谐振在这种情况下是可能的。
关于坐标测量机40的配置，本发明并没有局限于图5所示的架台组件。而是，任何已知类型的能通过光学传感器对物体表面进行测量的坐标测量机都适于本发明。
除此之外，坐标测量机40还具有一个控制和处理单元(没有示出)，包括处理器和多个数据载体。通过控制和处理单元，特别地，坐标测量机40的驱动器被驱动，并且存储和处理测量数据。控制和处理单元优选设计为能够完全自动地测量物体表面。
为了用户直接干预或者用户直接控制，控制和处理单元还可以被连接到用户操作台，特别是通过例如无线电进行无线地连接。
除此之外，控制和处理单元设计为通过测量射线来执行根据本发明的测量过程，测量射线由光学测量传感器49发出。就测量过程而言，产生至少两个不同的测量点，使得这里每种情况下，变换由测量射线限定的测量方向，使得由于物体上的射线截面都处于围绕待测点的测量点区域内所以出现了各个测量点的面心。在这种情况下，当测量轴线(由测量射线所限定)与待测点对准时，由于物体上的射线截面而出现的由测量点限定的测量点区域，也就是说测量点区域与由此产生的测量点的光斑尺寸对应。从而可以由至少两个独立测量而获得至待测点的距离。
特别是这种情况下，对每个独立测量产生测量信号。这些信号在独立测量中可以累加，由此从所累加的信号中获得至点的距离。可替代地或者附加地，在每个独立测量中尽早由在这种情况下分别接收到的测量射线来确定距离值，并且从这些距离值可以确定到点的距离，特别是其中该确定通过对独立测量进行平均或者对所确定的独立距离值进行平均来执行。
根据本发明的另一实施方式，基于测量过程，例如基于每个测量点分别取得的点坐标，确定扫描区域的表面法线。具体来说，通过表面法线和测量方向的比较来产生控制信号，由此可以对准或者调整测量方向，使得该方向相对于这种情况下考虑在内的表面部分而正交定向，或者相对于表面法线平行定向，特别是同轴定向。特别是，采用具有可枢转测量头的坐标测量机来执行该对准。
图6表示根据本发明的大地勘测装置50，这里为全测站50，包括集成相机，其中相机的探测方向最大可能程度地平行于测量设备的测量方向，该测量设备同样布置在勘测装置中。换句话说，相机的探测轴至少相对于所发射的测量射线限定的测量轴线平行延伸，特别是同轴延伸。相机的视野以及测量射线由出射光学单元限定。
另外，勘测装置50设置有输出单元52，特别是设置有显示器，显示器上可以呈现由相机检测到的图像。另外，装置具有两个相互垂直的轴线53，54(纵轴53以及倾斜轴54)，用于与物体对准。因此，勘测装置50，或者发射的测量射线通过瞄准单元55围绕一条或者两条轴线53，54旋转来与待测点对准。为此，瞄准单元55以围绕倾斜轴54可旋转的方式安装在支架56上，并且支架56以绕纵轴53可旋转的方式布置在基座57上。
为了确定瞄准测量点的距离和／或位置，勘测装置50设计为执行根据本发明的方法，其中，就在这种情况下所执行的测量过程而言，将测量射线发射到待测点并且接收反射回的射线。除此之外，对点进行多次独立测量。在这种情况下，每种情况转换射线的测量方向，使得各个独立测量过程中由测量射线确定的测量点布置成，使得物体上的光束截面所限定的所述测量点的面心处于所限定的测量点区域内。当测量轴线与测量点以及由此在物体上确定的区域直接对准时，测量区域由测量射线的射线截面限定。从而，由所执行的独立测量获得测量点的距离和／或位置。
毋庸置疑，这些示例图仅仅是示意性表示可能的示例性实施方式。根据本发明，不同的方法也可以相互组合，以及与用于确定到物体距离的方法组合，以及与现有技术中的普通测量装置，特别是坐标测量机或者全测站组合。

Claims (35)

1.一种用于对物体(25)上的待测点(10)进行距离测量的方法，该方法包括：
a)执行测量过程，该测量过程包括：
a1)发射测量射线(30)，其中，当所述测量射线(30)的光学测量轴线与所述待测点(10)对准时，由所述射线的光束截面在所述物体(25)上限定出光学测量点区域(11)，以及
a2)接收在所述物体(25)处反射的测量射线(30)，以及
b)根据所述测量过程的所接收的测量射线(30)来确定到所述物体(25)上的所述点(10)的距离，
其特征在于，
就所述测量过程而言，包括对于所述测量射线(30)的发送和接收，执行至少一次变换所述测量方向作为所述测量射线(30)的发射方向，其中每次执行所述测量方向的变换，使得在所述物体(25)上由所述光束截面限定的各个面心(20，20’)位于所述测量点区域(11)内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学测量点区域(11)由与所述测量射线(30)的高斯射线分布的标准差σ的最大10倍相对应的截面限定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学测量点区域(11)由与所述测量射线(30)的高斯射线分布的标准差σ的最大8倍相对应的截面限定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，就所述测量过程而言，在所述物体(25)上由所述光束截面限定的所述面心(20，20’)布置成待扫描的测量路径(21)的形式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，就所述测量过程而言，在所述物体(25)上由所述光束截面限定的所述面心(20，20’)以环形形式布置或者以两条相交直线(22a，22b)的形式或者以随机模式布置。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述光学测量点区域(11)由如下区域限定：该区域的边界根据距光束中心的距离而延伸，在所述区域的边界处所述测量射线的强度是最大强度值的(1/e2)倍。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，
对于根据所述测量方向的对准并由所述物体(25)上的所述光束截面来限定的每个测量点(15，16，17)，确定相应的测量方向并且产生距离信息，
对于每个测量点(15，16，17)，基于相应的测量方向和距离信息来确定位置，
并且
对于所述待测点(10)，通过基于所述测量点(15，16，17)的位置，来推导点位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于每个测量点(15，16，17)，基于坐标值来确定位置。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于所述待测点(10)，通过基于点坐标进行平均来推导点位置。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，就接收在所述物体(25)处反射的测量射线(30)而言，确定在所述物体(25)处反射的所述测量射线(30)的信号强度(S)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述物体(25)处反射的所述测量射线(30)的信号强度(S)被连续地确定。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于所述测量射线的每次对准，确定信号强度(S)，并且将基于每次分别接收到的测量射线(30)而产生的测量信号相对于基于所确定的所述信号强度(S)的相应的距离进行加权，并且根据所述测量信号和加权来确定至所述待测点的距离。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，对于所述测量方向的每次变换，确定信号强度(S)，并且将基于每次分别接收到的测量射线(30)而产生的测量信号相对于基于所确定的所述信号强度(S)的相应的距离进行加权。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，以与所述信号强度(S)对应的方式，将基于每次分别接收到的测量射线(30)而产生的测量信号相对于基于所确定的所述信号强度(S)的相应的距离进行加权。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于所述测量射线(30)的每次对准所确定的所述信号强度(S)来推导与位置相关的物体状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述物体(25)的形貌构成由所述与位置相关的物体状态来推导。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，基于所述物体状态进行加权，并且根据与物体状态相关的加权来确定至所述待测点(10)的距离。
18.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述测量点区域(11)的所述面心(20，20’)与各个独立测量的面心(20，20’)之间的相应距离，来对分配给所述测量方向的相应对准的独立测量值进行加权，并且根据用于所述独立测量值的与距离相关的加权来确定至所述待测点(10)的距离。
19.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，
每当至所述待测点(10)的距离被确定时，或者当所限定的测量条件出现时，自动地执行至少一次所述测量方向的变换，并且/或者
采用干涉仪的方式执行距离确定，并且/或者
基于所述测量过程来确定所述测量点区域(11)的表面法线。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，根据所述表面法线来设定所述测量方向。
21.一种用于确定至物体(25)上的待测点(10)的距离的测量装置(40，50)，该测量装置包括：
距离测量单元，该距离测量单元具有用于产生测量射线(30)的辐射源和用于接收在所述物体(25)处反射的所述测量射线(30)的探测器，
对准装置，该对准装置用于设定由所述测量射线(30)限定的测量方向，其中，当由所述测量射线(30)限定的光学测量轴线与所述待测点(10)对准时，由所述测量射线(30)在所述物体(25)上的射线截面来限定光学测量点区域(11)，对准确定装置，该对准确定装置用于确定由所述测量射线(30)限定的所述测量方向，以及
控制和处理单元，该控制和处理单元具有距离确定功能，在执行所述距离确定功能时根据所接收的测量射线(30)来确定至所述点(10)的距离，
其特征在于，在以由所述控制和处理单元控制的方式执行所述距离确定功能时，执行如下步骤：
设定所述测量方向，以将所述测量射线(30)与所述待测点(10)对准，
发射所述测量射线(30)，并接收在所述物体(25)处反射的所述测量射线(30)，对于所述测量射线(30)的发送和接收，至少变换一次所述测量方向，其中每次执行所述测量方向的变换，使得在所述物体(25)上由光束截面限定的各个面心(20，20’)位于所述测量点区域(11)内。
22.根据权利要求21所述的测量装置(40，50)，其特征在于，由与所述测量射线(30)的高斯射线分布的标准差σ的最大10倍对应的截面来限定光学测量点区域(11)。
23.根据权利要求21所述的测量装置(40，50)，其特征在于，由与所述测量射线(30)的高斯射线分布的标准差σ的最大8倍对应的截面来限定光学测量点区域(11)。
24.根据权利要求21所述的测量装置(40，50)，其特征在于，
所述测量装置(40，50)被设计为大地测量仪(50)，包括：
基座(57)，该基座限定纵轴(53)，
组件(56)，该组件以可移动的方式连接到所述基座(57)，并且能够相对于所述基座(57)绕所述纵轴(53)旋转，其中所述组件(56)限定倾斜轴(54)，瞄准单元(55)，以可移动的方式连接至所述组件(56)，所述瞄准单元能够相对于所述组件(56)绕所述倾斜轴(54)枢转，并且被设置用于发射所述测量射线，其中所述倾斜轴(54)基本上与所述纵轴(53)正交，并且所述瞄准单元(55)具有距离测量单元，以及
角度测量功能，该角度测量功能代表所述对准确定装置并且用于检测由所述组件(56)相对于所述基座(57)的相对旋转位置限定的旋转角，以及由所述瞄准单元(55)相对于所述组件(56)的相对枢转位置限定的枢转角，
或者
所述测量装置(40，50)被设计为坐标测量机(40)，包括：
机座(41)，
测量头(48)，该测量头具有光学测量传感器(49)，其中所述测量传感器(49)具有所述距离测量单元，
框架结构(42)，该框架结构具有结构件(43-47)，用于将所述测量头(48)连接至所述机座(41)，
至少一个驱动单元，用于提供第一结构件(43-47)相对于第二结构件(43-47)，或者相对于所述机座在至少一个方向上的移动性，其中所述驱动单元至少部分地代表所述对准装置，以及
至少一个测量单元，该至少一个测量单元用于确定所述第一结构件(43-47)相对于所述第二结构件(43-47)或者相对于所述机座(41)的相对位置，
其中所述测量单元至少部分代表所述对准确定装置。
25.根据权利要求24的测量装置(40，50)，其特征在于，所述大地测量仪(50)是经纬仪，全测站或者激光扫描仪。
26.根据权利要求24的测量装置(40，50)，其特征在于，所述瞄准单元(55)是望远镜。
27.根据权利要求24的测量装置(40，50)，其特征在于，所述瞄准单元(55)能够相对于所述组件(56)绕所述倾斜轴(54)旋转。
28.根据权利要求24的测量装置(40，50)，其特征在于，所述光学测量传感器(49)是可拆卸的。
29.根据权利要求24的测量装置(40，50)，其特征在于，所述测量头(48)被设计为可枢转的测量头(48)并且至少部分地代表所述对准装置。
30.根据权利要求21的测量装置(40，50)，其特征在于，当执行所述距离确定功能时，通过所述对准装置和/或所述物体(25)的位置和/或对准的变化来变换相对于所述待测点(10)的所述测量方向。
31.根据权利要求30的测量装置(40，50)，其特征在于，通过以下方式来变换相对于所述待测点(10)的所述测量方向：
使所述测量头(48)和/或所述物体(25)枢转、旋转和/或移位，和/或
测量传感器(49)所包括的微调器的可控调整。
32.根据权利要求31的测量装置(40，50)，其特征在于，相对于所述待测点(10)的所述测量方向通过压电致动元件或扫描镜的可控调整来变换。
33.根据权利要求30的测量装置(40，50)，其特征在于，相对于所述待测点(10)变换所述测量方向，使得所述测量方向被定向成与所述测量点区域(11)的表面法线平行。
34.根据权利要求33的测量装置(40，50)，其特征在于，所述测量方向被定向成与所述测量点区域(11)的表面法线同轴。
35.根据权利要求21至34中的任一项所述的测量装置(40，50)，其特征在于，所述控制和处理单元被设计成，使得以由所述控制和处理单元控制的方式来执行权利要求1至20中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2194357A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-09 Leica Geosystems AG Optisches Sensorelement für eine Messmaschine, und messmaschinenseitiges Kupplungselement hierfür
DE102014112396B4 (de) 2014-08-28 2022-01-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Einzelpunktantastung eines Werkstücks und Koordinatenmessgerät
GB201417771D0 (en) * 2014-10-08 2014-11-19 Delcam Ltd Measuring device and related methods
WO2016183339A1 (en) 2015-05-12 2016-11-17 Hexagon Metrology, Inc. Apparatus and method of controlling a coordinate measuring machine using environmental information or coordinate measuring machine information
EP3303991B1 (en) 2015-05-29 2019-09-18 Hexagon Metrology, Inc Coordinate measuring machine with object location logic
CN110926380B (zh) * 2019-12-30 2021-07-09 苏州迅镭激光科技有限公司 一种测量激光切割头光学元件同轴度的方法
US11644294B2 (en) 2021-01-29 2023-05-09 Autodesk, Inc. Automatic generation of probe path for surface inspection and part alignment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2654218A1 (fr) * 1987-02-06 1991-05-10 Thomson Csf Systeme optronique de poursuite tridimensionnelle avec alignement automatique d'un telemetre optique sur la cible.
DE19836812A1 (de) * 1998-08-14 2000-02-24 Leica Geosystems Ag Handlasermessgerät
CN101421584A (zh) * 2005-12-08 2009-04-29 贝盈科技有限公司 手持光学距离测量设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1257067B (it) 1992-07-31 1996-01-05 Dea Spa Macchina di misura.
IT1257066B (it) 1992-07-31 1996-01-05 Dea Spa Unita' di supporto e guida per un organo mobile di una macchina, particolarmente una macchina di misura.
US5402582A (en) 1993-02-23 1995-04-04 Faro Technologies Inc. Three dimensional coordinate measuring apparatus
FR2738343B1 (fr) 1995-08-30 1997-10-24 Cohen Sabban Joseph Dispositif de microstratigraphie optique
DE19736588A1 (de) * 1996-08-28 1998-03-05 Wolf & Beck Gmbh Dr Optoelektronisches Entfernungs-Meßverfahren sowie Entfernungsmeßeinrichtung zur Verfahrensdurchführung
US20010000021A1 (en) * 1996-08-28 2001-03-15 Rolf Beck Optoelectronic measuring method and distance measuring device for carrying out the method
US6014206A (en) * 1998-09-28 2000-01-11 Lambda Physik Gmbh Stabilization of angular and lateral laser beam position
US6603125B1 (en) * 2000-06-02 2003-08-05 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Event localization and fall-off correction by distance-dependent weighting
US6904691B2 (en) 2002-02-14 2005-06-14 Faro Technologies, Inc. Portable coordinate measurement machine with improved counter balance
EP1686350A1 (de) 2005-01-26 2006-08-02 Leica Geosystems AG Modular erweiterbare geodätische Totalstation
US7974461B2 (en) * 2005-02-11 2011-07-05 Deltasphere, Inc. Method and apparatus for displaying a calculated geometric entity within one or more 3D rangefinder data sets
DE102005061464C5 (de) 2005-12-22 2013-08-29 Carl Mahr Holding Gmbh Verfahren und Vorrichtungen zur optischen Abstandsmessung
EP2037214A1 (de) 2007-09-14 2009-03-18 Leica Geosystems AG Verfahren und Messgerät zum vermessen von Oberflächen
US8441625B2 (en) * 2011-03-02 2013-05-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laser beam profile measurement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2654218A1 (fr) * 1987-02-06 1991-05-10 Thomson Csf Systeme optronique de poursuite tridimensionnelle avec alignement automatique d'un telemetre optique sur la cible.
DE19836812A1 (de) * 1998-08-14 2000-02-24 Leica Geosystems Ag Handlasermessgerät
CN101421584A (zh) * 2005-12-08 2009-04-29 贝盈科技有限公司 手持光学距离测量设备

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