CN111060066A - 用于测量物体的测量设备 - Google Patents

用于测量物体的测量设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111060066A
CN111060066A CN201910988566.2A CN201910988566A CN111060066A CN 111060066 A CN111060066 A CN 111060066A CN 201910988566 A CN201910988566 A CN 201910988566A CN 111060066 A CN111060066 A CN 111060066A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tracker
lens
beam splitter
unit
optical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910988566.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111060066B (zh
Inventor
M·弗格尔
R·里奇特
T·梅茨
A·格利姆
T·克卢达斯
U·纳图拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trimble Jena GmbH
Original Assignee
Trimble Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trimble Jena GmbH filed Critical Trimble Jena GmbH
Publication of CN111060066A publication Critical patent/CN111060066A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111060066B publication Critical patent/CN111060066B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00—Measuring angles
    • G01C1/02—Theodolites
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G01C15/006—Detectors therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00—Measuring angles
    • G01C1/02—Theodolites
    • G01C1/04—Theodolites combined with cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02—Means for marking measuring points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/66—Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及用于测量物体的测量设备以及包括所述测量设备的测量系统，该测量设备具有简单且紧凑的光学设置。所述测量设备包括：透镜装置，该透镜装置包括至少一个可移动地布置的用于聚焦以瞄准物体的聚焦透镜元件；成像单元，该成像单元被配置为获取所述物体的至少一部分的图像；距离测量单元，该距离测量单元被配置为沿所述距离测量单元的光轴测量到所述物体的距离；以及分束器/合束器，所述分束器/合束器被配置为将所述成像单元的成像光路的一部分与所述距离测量单元的距离测量光路的一部分组合，以使至少在所述透镜装置和所述分束器/合束器之间，所述成像单元的光轴和所述距离测量单元的光轴与所述透镜装置的光轴同轴地布置。

Description

用于测量物体的测量设备
技术领域
本发明涉及用于测量物体的测量设备以及包括所述测量设备的测量系统，具体地，涉及包括多个模块的测量设备，所述多个模块包括成像单元和距离测量单元。
背景技术
光学仪器(诸如测量仪器)通常用于测量物体的位置以获取信息(诸如水平角度、垂直角度以及距离)。较新的仪器通常配有电子成像设备(例如，照相机)以获取物体的数字图像。
传统的测量仪器包括用于瞄准物体的望远镜系统，然后该物体可以在望远镜系统后面的照相机上成像。此外，这种仪器可以包括距离测量单元，以测量到望远镜系统所瞄准的物体的距离。望远镜系统的视角通常非常小，例如，1度至2度，用户必须放置测量仪器并调整望远镜系统的光学器件，以使待瞄准和待测量的物体恰好位于望远镜系统的小视场中，并且最好位于望远镜系统的光轴上，例如以测量到物体的距离。
向测量仪器添加的功能越多，仪器的光学设置(setup)和电子控制就越复杂。近年来，已经提出了具有跟踪系统的测量仪器来跟随移动物体的位置。包括具有激光束的激光跟踪器来跟踪物体进一步增加了复杂性。此外，存在针对不同功能模块的不同供应商，但是测量仪器的复杂光学设置通常不提供用于集成或替换不同功能模块的简单接口。因此，使用定制的解决方案，这进一步增加了仪器的价格。
更重要的是，复杂的光学系统难以对准，而这对于需要提供高度精确的位置测量值(例如，相对于物体的角度和距离)的测量仪器尤为重要。此外，这些测量仪器在有时处于恶劣条件下的场地中使用，这不仅要求测量仪器紧凑且维护成本低，而且在很大程度上不受冲击和温度变化的影响。
发明内容
因此，需要一种具有简单且紧凑的光学设置的测量设备。
根据一个实施方式，一种用于测量物体的测量设备包括：透镜装置，所述透镜装置包括至少一个可移动地布置的用于聚焦以瞄准物体的聚焦透镜元件；以及成像单元，所述成像单元被配置为获取所述物体的至少一部分的图像。所述测量设备还包括距离测量单元，所述距离测量单元被配置为沿所述距离测量单元的光轴测量到所述物体的距离。所述测量设备还包括分束器/合束器，所述分束器/合束器被配置为将所述成像单元的成像光路的一部分与所述距离测量单元的距离测量光路的一部分组合，以使至少在所述透镜装置与所述分束器/合束器之间，所述成像单元的光轴和所述距离测量单元的光轴与所述透镜装置的光轴同轴地布置。因此，实现了紧凑的光学设置，其中，距离测量单元的光路和成像单元的光路被组合，使得同一透镜装置用于两者。结果，特别是与双轴测量仪器(透镜装置和距离测量单元没有重叠的光轴)相比，可以简化设备的校准以及相对于设备中心的转换方向，这是因为用于两个单元的大部分光学器件相同。
根据有利的实施方式，所述测量设备还包括跟踪器，所述跟踪器被配置为跟踪所述物体。此外，所述分束器/合束器还被配置为将所述跟踪器的跟踪器光路的一部分、所述成像单元的成像光路的所述部分以及所述距离测量单元的距离测量光路的所述部分组合，以使至少在所述透镜装置与所述分束器/合束器之间，所述跟踪器的光轴、所述成像单元的光轴和所述距离测量单元的光轴与所述透镜装置的光轴同轴地布置。因此，实现了紧凑的光学设置，其中，同一透镜装置可以用于三个功能模块(诸如跟踪器、距离测量单元和成像单元)。因此，可以进一步简化设备的校准以及相对于设备中心的转换方向。
根据有利的实施方式，所述测量设备的所述透镜装置包括可移动布置的用于变焦的变焦透镜元件。因此，到跟踪器的光、来自/到距离测量单元的光以及到成像单元的光可以被聚焦并且物体被变焦。由于透镜装置的两个可移动布置的透镜相对于彼此移动而相似地影响三个模块的光路，因此简化了设备的校准。
根据有利的实施方式，所述透镜装置被配置为保持放大率，使得所述成像单元上的所述物体的图像尺寸保持恒定。因此，物体(诸如反射器)的图像可以总是具有相同的尺寸，从而简化了图像处理。此外，距离测量单元的激光光斑也可以总是在物体上具有相同的尺寸。
根据有利的实施方式，所述透镜装置被配置为在窄视场和宽视场之间切换。因此，宽视场可以用于获得其中可以容易发现和跟踪物体的场景的概观图像，而窄视场可以用于进行距离测量。
根据有利的实施方式，所述透镜装置中的面向所述分束器/合束器的透镜具有面向所述分束器/合束器的凸面侧。因此，可以从透镜的表面反射的距离测量单元的激光器的光将很可能不会在距离测量单元上后向反射，特别是不会被距离测量单元的检测器测量到。
根据有利的实施方式，所述跟踪器包括跟踪器接收器和/或跟踪器发射器，所述跟踪器发射器用于在所述跟踪器光路上发射跟踪光。因此，由跟踪器接收/发送的光与其它功能模块的光一样，受到透镜装置的影响。
根据有利的实施方式，所述跟踪器包括两个跟踪器接收器，每个跟踪器接收器接收由分束器分离的一部分后向反射跟踪光(back-reflected tracker light)。因此，可以通过从物体未被照亮时的一个跟踪器接收器的图像信息减去物体被照亮时的另一跟踪器接收器的图像信息来快速地获得差异图像。
根据有利的实施方式，所述跟踪器用于向所述测量设备发出指令以移动所述透镜装置的光轴。因此，测量设备可以跟踪物体并自动改变其观察方向以跟随移动的物体。
根据有利的实施方式，所述距离测量单元包括激光器和/或检测器。例如，所述距离测量单元的激光器用于发射由分束器/合束器反射的激光，以便与所述透镜装置的光轴同轴地输出。因此，可以提供紧凑的距离测量单元，该紧凑的距离测量单元可以容易地集成到测量设备中并使用现有的光学器件。
根据有利的实施方式，所述分束器/合束器至少包括两个楔形形状的棱镜和/或包括波长选择表面。因此，多个光束路径可以与一个紧凑的棱镜系统组合。
根据有利的实施方式，所述分束器/合束器被配置为将穿过所述透镜装置从所述物体反射的光分成沿所述成像光路的成像光以及沿所述距离测量光路的距离测量光。因此，进入透镜装置的不同波长的光可以被分开，以便行进到不同的模块。
根据有利的实施方式，所述测量设备还包括控制器，所述控制器被配置为分析由所述成像单元获得的所述物体的图像且被配置为向所述透镜装置发出指令以移动所述透镜装置的一个或多个透镜，从而使所述成像单元上的所述物体的图像尺寸保持恒定。因此，物体的图像可以保持在恒定的放大率。如果将电子成像装置用作成像单元，则始终具有相同的尺寸简化了图像处理。
根据有利的实施方式，所述透镜装置还包括在其光轴上的最终聚焦透镜(finalfocus lens)，其中，可移动地布置的聚焦透镜元件布置在所述最终聚焦透镜和所述分束器/合束器之间。因此，提供了一种可以配置用于不同焦点设置的透镜装置。
根据有利的实施方式，所述测量设备还包括热成像相机，所述热成像相机被配置为获取所述物体的至少一部分的图像。例如，热成像相机可以额外提供或者可以替代跟踪器或成像单元。因此，不仅在可见光范围内的图像，而且在红外光范围内的图像都是可行的。
根据一实施方式，提供一种包括远程控制单元和所述测量设备的测量系统，其中，所述测量设备包括通信接口以与所述远程控制单元通信。因此，该系统的所述设备可以由单个用户从现场的不同位置容易地进行操作。
附图说明
图1A示出了根据一实施方式的测量设备的元件。
图1B示出了根据另一实施方式的测量设备的元件。
图1C示出了测量设备的另一示例的元件。
图2示出了测量设备的详细实施方式。
图3示出了具有替选布置的功能模块的测量设备的一部分。
图4示出了可以与测量设备一起使用的跟踪器的具体示例。
图5示出了包括跟踪器和跟踪器光路的测量设备的具体实施方式。
图6示出了根据在功能水平上强调各元件之间的通信和控制的另一实施方式的测量系统中的测量设备的元件。
具体实施方式
参照附图描述本发明的优选实施方式。需要注意的是，以下描述仅包含示例并且不应被解释为限制本发明。在下文中，相似或相同的附图标记表示相似或相同的元件或功能。
本发明的实施方式大体上涉及测量设备的光学功能及其布置，特别涉及测量设备的光学设置，该光学设置允许通过简单的接口容易地将不同的功能模块集成到测量设备中，使得多个光路至少沿着透镜装置重叠。因此，这些光路共同具有相同的透镜装置的透镜。更具体地，透镜装置的光学器件与距离测量单元、成像单元和跟踪器的分离在测量设备的设计中提供了灵活性，其中清晰且简单的接口允许添加或替换这些功能模块。
简而言之，在一个实施方式中，测量设备包括透镜装置、被配置为获取所述物体的至少一部分的图像的成像单元、被配置为沿所述距离测量单元的光轴测量到所述物体的距离的距离测量单元、以及分束器/合束器。所述分束器/合束器将所述成像单元的光路的一部分和所述距离测量单元的光路的一部分进行组合。特别地，光路被布置成使得至少在透镜装置和分束器/合束器之间，成像单元的光轴和距离测量单元的光轴与透镜装置的光轴同轴，即平行且重叠。
图1A示出了根据一实施方式的测量设备100A的元件。测量设备100A包括透镜装置110、成像单元120、距离测量单元140和分束器/合束器150。
透镜装置110用于瞄准作为目标的物体(诸如反射器)。该光学装置110包括至少一个可移动地布置的用于聚焦以瞄准物体的聚焦透镜元件116。例如，该聚焦透镜元件116可以是手动或自动移动的单个或复合聚焦透镜，以产生可以通过构成简单成像单元的目镜观看到的物体的聚焦图像/离焦图像。透镜装置110可以为测量领域中已知的望远镜的一部分，并且可以包括多个光学透镜(诸如透镜114和透镜116)，以便能够聚焦和变焦。在一个示例中，透镜装置110附接到定位单元，以便改变透镜装置110的光轴的方向，这将参照图6进行更详细的讨论。
成像单元120被配置为获取由透镜装置110瞄准到的物体的至少一部分的图像。成像单元120可以为简单的透镜或目镜(也称为接目镜)，从而可以在用户的眼睛中获得图像。可替选地，成像单元120可以为电子成像设备、微显示器以及目镜的组合，从而可以由眼睛通过目镜常规地记录和观看图像。优选地，成像单元120为电子成像设备，例如传感器元件的二维阵列，该传感器元件的二维阵列能够产生具有通常与阵列的元件数量相对应的像素数量的图像信息，该电子成像设备诸如电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)相机或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-oxide Semiconductor，CMOS)相机。这类传感器阵列可以由1000×1000个或更多的传感器元件组成，以生成具有106个图像像素(1兆像素(1megapixel))或更多个图像像素的数字图像。然而，较小的传感器阵列，例如，由480×750个传感器元件组成的传感器阵列也是可行的。可替选地，传感器阵列可以由形成APD阵列的雪崩光电二极管(Avalanche Photodiodes，APD)组成。
距离测量单元140被配置为沿着构成光学测量轴的距离测量单元140的光轴测量到物体的距离。例如，距离测量单元140使用电子测距(Electronic DistanceMeasurement，EDM)来获取关于距离的测量值。在一个示例中，距离测量单元140包括相干光源，诸如红外激光器或另一种合适的激光器(例如，在红色波长范围内发射的激光器，优选地是快速无反射器的工作EDM)。传统的准直光从测量设备100A沿径向方向发出，以通过使用如本领域中已知的脉冲方法或相位方法来执行距离测量。此外，所接收的EDM信号(即电光测距的后向反射信号)的强度也可以用于获取关于到反射物体的距离的信息。将参照图2中的距离测量单元240讨论距离测量单元140的优选实施方式。
在图1A中，提供了分束器/合束器150，分束器/合束器150被配置为将成像单元120的成像光路的一部分与距离测量单元140的距离测量光路的一部分进行组合，使得至少在透镜装置110和分束器/合束器150之间，成像单元120的光轴和距离测量单元140的光轴与透镜装置110的光轴同轴地布置。
光轴可以被看作是一条假想的线，该线定义了光沿其传播通过系统直至第一近似值的路径。对于由简单的透镜和镜子组成的系统，光轴穿过各个表面的曲率中心，并与旋转对称轴重合。光路可以被认为是光在穿过光学系统(诸如透镜装置110的透镜)时所经过的路径。光路(光束路径)通常受到光可以在其中行进的三维体积的限制，该三维体积具有如旋转对称轴的光轴。参照图5提供了一个示例，下文将对其进行更详细的讨论。
成像单元120的光轴由点划线示出，并且距离测量单元140的光轴由短划线示出。上述线没有给出优选的方向(光学互易性)，但是应当理解，待在成像单元120上成像的光从左向右行进。分束器/合束器150组合这些线以获得图1A中的分束器/合束器150的左侧部分上的光轴重叠。由于这些轴彼此平行且重叠，即彼此同轴，并且还与透镜装置110的光轴平行且重叠，因此这些轴也被视为相对于透镜装置110的光轴同轴布置。
特别地，选择光学装置、尤其是分束器/合束器150，使得在分束器/合束器150和透镜装置110之间并且沿着透镜装置110，透镜装置110的光轴对应于成像单元120和距离测量单元140的重叠的光轴，从而使得在各个光路中行进的光受到透镜装置的透镜114和透镜116的影响。由于在被分束器/合束器150组合时，距离测量单元140的光轴和成像单元120的光轴部分重叠，因此，这些单元的光路(即成像光路和距离测量光路)也部分重叠。在该测量设备中，作为成像单元的传感器元件的二维阵列的中心和跟踪单元的中心不需要与透镜装置110的光轴重合。例如，在校准步骤中，可以在传感器元件的二维阵列上将中心定义为光轴与阵列重合的点。
应当理解，两个或更多个光轴的同轴布置基本上是理论上的假设，因为在实践中，光轴通常将不会完全重叠并且指向完全相同的方向，但是将在一些小的误差范围内重叠。因此，为了便于说明，我们假设轴偏差小于+/-0.2°仍为同轴。通常的对准误差约为+/-0.1°，其以后可通过软件校正而校准。
从不同的视角看图1A，根据光学互易原理，从图1A左侧发出并因此从左侧进入透镜装置110的光将被分束器/合束器150分开。因此，描述将光路由分束器/合束器150分成两个光路(从左向右看)与描述由分束器/合束器150将两个光路组合(从右向左看)在技术上是相同的。
在简单的情况下，可以使用半透明镜作为分束器/合束器150来将入射的光分成两部分(例如50:50)，一部分到达成像单元120，而另一部分到达距离测量单元140。然后可以在成像通道中将不期望的距离测量光在其到达成像单元120之前滤除。然而，实际上，使用二向色镜或棱镜，即对于一个波长范围是透明的而对另一波长范围是反射性的镜子或棱镜。该波长选择可以利用薄膜干涉原理使用二向色滤光片/薄膜来实现。因此，使用二向色镜或二向色棱镜分别允许使用大比例的反射光和透射光。
因此，取决于光的方向和波长，除了其组合光束的配置之外，分束器/合束器150还被配置为将穿过透镜装置的从物体反射的光分离为沿成像光路的成像光以及沿距离测量光路的距离测量光。
从上文可以清楚地看出，光路和光轴与光的行进方向无关，因此仅使用“分离”和“组合”来更好地解释光学布局。特别地，这些示例中的成像单元仅接收光并且不发出任何光，使得分束器/合束器150不将来自成像单元的光和来自距离测量单元的光进行组合，但是被配置为具有可以这样做的光学功能，因为，通过透镜装置进入测量设备的光被分束器/合束器150分在不同的通道中。换言之，分束器/合束器150的光学功能是将来自其右侧的不同路径组合为重叠在其左侧上。
在一个示例中，距离测量单元140的激光二极管可以发射大约660纳米(nm)(或635nm)的红色范围内的光，并且成像单元120可以对包括反射可见光波长的物体的场景成像。因此，如果提供了截止波长为约620nm(即大于620nm的波长被反射)的二向色镜(或者阻挡大约635nm的光的陷波滤波器)，则可以在单独的通道中实现距离测量和成像，而强度几乎没有任何损失。使用二向色棱镜设计还允许将成像单元的相机芯片直接粘合到棱镜的各个部分上，从而实现高度紧凑的结构，该结构在很大程度上不受温度变化和外部冲击的影响，同时可以省去用于附接和对准相机芯片的机械部件。
如果透镜装置110中的面向分束器/合束器的透镜116具有凸面侧(例如，面向分束器/合束器150的平凸透镜或双凸透镜)，则可以实现测量设备的测量的额外的可靠性。因此，来自距离测量单元140的距离测量光的从该透镜的反射可以不被反射回距离测量单元140，从而避免可能导致检测到不是来自实际目标(物体)的信号的串扰。此外，透镜装置110的透镜上的抗反射涂层也可以减少串扰。当使用棱镜作为分束器/合束器150时，应将中间焦点置于棱镜的外部而不是内部，并且光在其上入射的棱镜表面(一个或多个)可以相对于正交方向稍微倾斜，使得光并不完全正交入射在该棱镜表面上。此外，在适当的情况下，可以在各个棱镜之间提供用于全反射的气隙。
在图1B中，提供了测量设备的另一实施方式，该测量设备进一步建立在图1A的测量设备100A上。具体地，测量设备100B包括与测量设备100A相同的元件，并且还包括跟踪器130。
跟踪器130被配置为通过优选地使用波长为850nm(或810nm)的红外光来跟踪物体(例如三棱镜反射器)。从图1B可以直接理解，图1A的分束器/合束器150需要进行一些修改以分别组合/分离跟踪器130、成像单元120和距离测量单元140的三个光束路径。因此，分束器/合束器150’在图1B中被配置为将跟踪器130的跟踪器光路的一部分、成像单元120的成像光路的一部分以及距离测量单元140的距离测量光路的一部分进行组合，使得至少在透镜装置110和分束器/合束器150’之间，跟踪器130的光轴、成像单元120的光轴以及距离测量单元140的光轴与透镜装置110的光轴同轴地布置。因此，跟踪功能、距离测量功能和成像功能共享透镜装置110。
更详细地，在图1B中，跟踪器130的光轴由点线131示出，成像单元120的光轴由点划线121示出，并且距离测量单元140的光轴由短划线141示出。在图1B中，示意性地示出了这些光轴的光如何由分束器/合束器150’反射和透射以与透镜装置110的光轴111重合。
图1B中所示的棱镜系统为多通道棱镜。特别地，该棱镜系统包括两个具有楔形形状的棱镜。在优选的实施方式中，分束器/合束器150’包括至少两个楔形形状的棱镜和波长选择表面。波长选择表面为有差异地反射不同波长的任何表面。在上述二向色镜(或类似的二向色棱镜)的示例中，二向色镜(或二向色棱镜)也可以包括波长选择表面。需要组合的光路越多，需要提供的棱镜或镜子(mirror)(或其组合)就越多。因此，在具有三个功能模块(诸如跟踪器130、成像单元120和距离测量单元140)的优选实施方式中，棱镜系统由具有如二向色镜表面的两个二向色棱镜组成。
技术人员认识到，还可以使用两个二向色镜来代替图1B中所示的两个二向色棱镜。因此，类似于图1A，在分束器/合束器150’的左侧，跟踪器130、距离测量单元140和成像单元120的光轴可以与透镜装置110的光轴同轴地布置。
在一个实施方式中，跟踪器130包括跟踪器接收器和跟踪器发射器。例如，跟踪器发射器与跟踪器接收器一起设置在同一跟踪单元130中。在该示例中，跟踪器发射器在跟踪器光路上(即沿光轴131和光轴111)发射跟踪光。参照图5提供了这种布置的细节。
在另一实施方式中，跟踪器130包括两个跟踪器接收器，每个跟踪器接收器接收由分束器(例如，棱镜立方体)分离的一部分后向反射跟踪光。在该示例中，跟踪器发射器例如可以放置在透镜装置110的一端，并且可以围绕透镜装置110的开口构成一圈LED。
跟踪光可以具有在红外范围内的波长(诸如850nm)，距离测量光可以具有在红色范围内的波长(诸如633nm)，这些光例如来自氦氖激光器(He-Ne-Laser)，成像单元120可以接收低于红色距离测量光的可见光。然后，棱镜系统150’可以提供有合适的波长选择表面，以将出射光引导至透镜装置110并穿过透镜装置110，并分离入射光以到达三个单独的通道。
因此，入射光进入透镜装置110，该入射光可以包括从物体反射的跟踪光、从物体反射的以及从测量设备的视场内的其它结构反射的环境光、以及从物体反射的距离测量光，其中，分束器/合束器150’被配置为将该穿过透镜装置110的从物体(以及其它结构)反射的光分成沿跟踪器光路131的跟踪光、沿着成像光路121的成像光以及沿距离测量光路141的距离测量光。
在另一实施方式中，测量设备100A、100B还包括热成像相机，该热成像相机被配置为在高于可见光范围的波长范围内获取物体的至少一部分的图像。例如，热成像相机可以为代替图1A或图1B中的成像单元120或图1B中的跟踪器130的红外相机。还可以除了图1B中的三个功能模块120、130和140外提供热成像相机，从而需要提供具有再多一个通道的不同的棱镜系统。
图1C示出了测量设备100C的另一示例的元件。该测量设备100C包括透镜装置110、成像单元120、跟踪器130以及分束器/合束器150。测量设备100C对应于测量设备100A，但是距离测量单元140由跟踪器130代替，其中，已参照图1B讨论了跟踪器130的细节。
测量设备100A、100B或100C可以集成在视频测量仪器(诸如视频经纬仪或视频准距仪(也称为视距仪或全站仪)或用于测量的任何其它种类的光学仪器)中或由视频测量仪器组成，并且特别用于确定到物体的角度和距离以推导出物体的位置。
图2示出了测量设备200的详细实施方式。测量设备200为测量设备100A、100B或100C的详细示例。因此，参照图2讨论的元件，特别是元件的细节可以与测量设备100A、100B和100C的元件结合，反之亦然。
在图2中，通过参照透镜装置210、跟踪器230、成像单元220以及距离测量单元240来讨论先前附图中示出的透镜装置、跟踪器、成像单元和距离测量单元的细节。
透镜装置210被示出为具有壳体和前部开口218。开口218可以包括在该透镜装置210的光轴上的固定的最终聚焦透镜。此外，透镜装置210包括聚焦透镜元件116，该聚焦透镜元件116可以为优选具有面向分束器/合束器250的凸面侧的复合透镜或单个透镜。该聚焦透镜元件116被布置为可在光轴的方向上移动，从而提供不同的用以瞄准物体的聚焦设置。
变焦透镜元件214也可以为复合透镜或单个透镜，并且被布置为可在光轴的方向上移动。变焦透镜元件214用于变焦。换言之，改变变焦镜头元件214的位置会导致视场改变。聚焦透镜元件116和变焦透镜元件214形成变焦光学器件并且可以通过驱动器移动。特别地，透镜装置210被配置为维持放大率，使得成像单元220上的物体的图像尺寸保持恒定。这可以通过相应地驱动可移动聚焦透镜元件116和变焦透镜元件214来实现。
将变焦光学器件固定为恒定的放大率具有如下优点：各个物体(诸如反射器)具有相同的尺寸，从而简化了图像处理。例如，视场中1cm的物体在图像中具有相同数量的像素，而不管其处于10m还是40m的距离处。
类似地，对于出射光，例如距离测量单元240的距离测量光，出射激光的光斑尺寸在物体上始终具有相同的尺寸。此外，彼此依赖地移动透镜元件214、116减少了校准工作量。
透镜装置210还被配置为在窄视场和宽视场之间切换。例如，通过调节变焦透镜元件214的位置，可以改变可由透镜装置210获得的视场。宽视场可以用于获得场景的概观图像，在其中可以容易地发现和测量和/或跟踪物体，而窄视场可以用于进行距离测量。例如，宽视场可以用于获取全景图像，然后可以在其中定义测量点。全景图像的另一优点是，可以通过在远离测量设备的位置查看图像来将图像用于远程控制测量设备。
图2中的分束器/合束器250与参照图1A、图1B和图1C所描述的分束器/合束器相同，并且可以包括粘合在一起的两个棱镜。在另一示例中，两个棱镜之间可以存在气隙。除了先前的实施方式之外，更详细地示出了到功能模块220和功能模块230的接口。例如，提供可以形成棱镜系统的一部分的附加棱镜元件257，以实现与成像单元220的良好光学连接。在该示例中，成像单元220为具有可以粘合到棱镜元件257的相机芯片(诸如CCD)的电子成像装置。这减少了用于将电子成像装置定位、调节和/或固定到附加棱镜元件的附加机械部件的需求。附加棱镜元件257也可以粘合到分束器/合束器250，以形成紧凑的单元，即使施加机械冲击，该单元也不需要任何光学调节。
多通道棱镜系统250的跟踪器通道由点线表示，该点线示出了跟踪器230的光轴的近似值。跟踪器230包括两个跟踪器接收器235和236，这两个跟踪器接收器可以通过由散列矩形示意性示出的两个相机芯片来实现。跟踪器发射器的一个示例用附图标记237示出。该跟踪器发射器可以由布置在围绕前部开口218的形成LED阵列的环中的LED组成，该跟踪器发射器远离跟踪器模块230定位。这些发光二极管(light-emitting diode，LED)可以在与透镜装置210的光轴相同的方向上发射红外光。然后，从物体反射的跟踪光在透镜装置210中被接收，并由分束器/合束器250分离，以在入射到分束器225上之前跟随跟踪器光路，分束器255可以为单个透明镜或棱镜立方体。分束器255将入射光分成两部分后向反射跟踪光，每部分优选包括接收强度的50％。
因此，取决于应该何时获取图像，并行地或顺序地获取由物体反射和由测量设备接收的跟踪光的两个图像。以参照附加棱镜元件257所讨论的相同的方式，可以将分束器255粘合到分束器/合束器250以及粘合到跟踪器接收器的相机芯片。
在一个实施方式中，可以在跟踪器发射器237打开并且照亮物体时获取第一图像，并且可以在跟踪器发射器237关闭不久后获取第二图像。通过图像的相减，可以推导出在物体上反射的跟踪光的差异图像。
图2的距离测量单元240示出了距离测量单元140的详细示例，距离测量单元240在同一模块中包括激光器244和检测器246，并且对于激光发射器和检测器具有相同的光路。激光器可以发射如参照图1A所讨论的红色的光，或者发射红外波长范围的光。距离测量单元240的激光器用于发射由分束器/合束器250反射以与透镜装置的光轴同轴地输出的激光。
如图2示意性示出的，激光可以跟随短划线首先通过光阑镜248(又称为针孔镜)，然后进入分束器/合束器250，该激光在被输出到透镜装置210之前，在分束器/合束器250处经过两次反射。在通过两个透镜元件116和214之后，聚焦的激光在前部开口218处出射，然后被物体(未示出)反射。
被反射的激光再次穿过透镜装置210，在分束器/合束器250中被反射两次，并入射到距离测量单元240中的光阑镜248上。可替选地，可以使用分束器代替光阑镜(允许激光通过的具有针孔的高度反射镜)。该分束器可以为50:50的分束器，然后在检测器246上检测部分反射的激光。检测器246可以为雪崩光电二极管。
一旦检测器检测到后向反射的测量光，则测量设备的控制器可以使用已知的方法(诸如脉冲法或相位法)来执行距离测量。
图3示出了具有功能模块的替选布置的测量设备100A、100B、100C、200的一部分。
分束器/合束器350再次包括两个楔形形状的棱镜，然而，这两个楔形形状的棱镜与分束器/合束器250的布置不同，从而光路也不同。在图3中，成像/视觉通道位于顶部，并且来自透镜装置的可见光需要被反射两次才能到达成像单元320。跟踪器330再次由两个跟踪器接收器335和336构成，这两个跟踪器接收器均从分束器355接收反射的跟踪光。距离测量单元与图2中相同。
图4示出了可以与测量设备一起使用的跟踪器的具体示例。
图4中示出的跟踪器330’在同一功能模块330’中包括两个跟踪器接收器335、336和跟踪器发射器337。可以理解，跟踪器模块330’可以代替图3中的跟踪器330或图2中的跟踪器230。跟踪器330’相对于其它跟踪器的优点在于，跟踪器发射器337的光具有与落在跟踪器接收器上的光大致相同的跟踪器光路。此外，由于跟踪器发射器337的跟踪光穿过透镜装置及其透镜，因此与跟踪器发射器237的情况相比，该光可以聚焦在物体上以便接收更强的向后反射。然而，如图4所示，提供两个分束器来将跟踪器接收器和跟踪器发射器的光轴均布置在与透镜装置相同的光轴上引入了更多的光学部件，因此更加复杂。
图5示出了测量设备500的具体实施方式，该测量设备500包括在先前附图中示出的透镜装置、跟踪器、成像单元和距离测量单元的细节，并且所述透镜装置、跟踪器、成像单元和距离测量单元在下面被称为透镜装置510、跟踪器530、成像单元520和距离测量单元540。
具体地，图5通过经过透镜装置510中的透镜的边缘的点线示出了跟踪器的光学路径(跟踪器光路)580，透镜装置510包括最终聚焦透镜518、表示为复合透镜的变焦透镜元件514、表示为复合透镜的聚焦透镜元件516，其中，聚焦透镜元件516可移动地布置在最终聚焦透镜518与分束器/合束器之间。
跟踪器光路580还在棱镜系统550中指示(棱镜系统550在表面处具有多次反射)，并且还在分束器立方体555中指示，在该示例中，跟踪器发射器537和跟踪器接收器535附接到分束器立方体555。跟踪器光路580可以填充有来自跟踪器发射器537的光，跟踪器发射器537例如包括一个或多个约850nm的红外(IR)LED或红外激光器。当跟踪光离开透镜装置510并撞击物体505(该物体在该示例中优选地是由三棱镜制成的反射器)时，被反射的光作为从目标反射的光束再次进入透镜装置510。该光束由短划线590指示。棱镜系统中该短划线的反射以及光束撞击跟踪器接收器535(例如，IR相机芯片)的位置也在图5中示出。
此外，反射器505及其周围环境可以由成像单元520成像，成像单元520通过包括光学元件557的成像通道接收可见光。
下面讨论距离测量单元540。与距离测量单元140和240类似，距离测量单元540包括激光器544和检测器546。距离测量单元540用于从激光器544发射激光，该激光在入射到分束器/合束器550上之前穿过分束器548和透镜549。该激光的波长可以在红色波长范围内(诸如635nm)，并且分束器/合束器550用于反射激光，以便在离开分束器/合束器550(在图5中示出为棱镜系统)时与透镜装置510的光轴重叠。
因此，激光在被反射器505反射之前必须先经过多个光学元件548、549、550、516、514、518。因此，不仅会检测到来自反射器505的后向反射光而且会检测到来自其它光学元件的后向反射光，这可能导致关于到反射器505的距离的错误假设。
具体地，激光脉冲从激光器544到反射器505的飞行时间可以用于测量距离，并且如果测量设备的多个光学元件之一还提供可以被检测器546检测到的反射，则距离测量结果可能不可靠。因此，已经注意避免任何不期望的(多路径)反射。例如，透镜元件549、516、514以及518设置有抗反射涂层。此外，可以选择透镜元件549，使得透镜元件549将由激光器544发射的激光聚焦在透镜元件549和激光入射到其上的分束器/合束器550的下表面之间的中间焦点上。特别地，期望的是避免在面向距离测量单元540的棱镜表面上的中间焦点，该中间焦点可能导致强烈的后向反射。此外，该棱镜表面也可以设置有抗反射涂层。
此外，聚焦透镜元件516的右透镜(即面向分束器/合束器550的透镜)具有面向分束器/合束器550的凸面侧。如图所示，该透镜可以为平凸透镜或双凸透镜。因此，来自距离测量单元540的距离测量光从该透镜的反射可以不容易地反射回到距离测量单元540并到达检测器546。因此，可以很大程度上避免可能导致检测到的信号不是来自实际目标的串扰。
可以通过棱镜系统550以及透镜组514和516的光学设计和取向进一步抑制串扰。例如，可以使在其上入射光的棱镜系统550的表面相对于正交方向稍微倾斜，使得光不完全正交入射到棱镜系统的该表面上。此外，在适当的情况下，可以在各个棱镜之间提供用于全反射的气隙。
根据以上内容，当引导距离测量单元540的激光通过棱镜系统550和透镜装置510时存在若干挑战，这阻碍了技术人员考虑这种同轴对准。如上面的示例中所概述的，通过处理不期望的后向反射，并且通过智能地处理由检测器546检测到的后向反射光，可以降低不可靠测量结果的风险。
为了智能地处理检测到的光，测量设备可以包括控制器。控制器(诸如图6的控制器608)可以应用电子选通方法(electronic gating method)，例如，忽略所检测到的在发射激光脉冲之后不久就接收到的后向反射，从而例如仅考虑大于2m的到物体的合理距离。特别地，控制器可以被编程为忽略所检测到的导致距离低于预定阈值(例如2m)的后向反射。控制器608的功能可以分布在测量设备600的各个单元上。特别地，可以直接在距离测量单元640中提供电子选通方法的控制功能。
另一方面，使用图5所示的光学设置，与简单的双轴系统(其中透镜装置的光轴和激光测量单元的光轴不重叠)相比，可以提高距离测量单元、跟踪器以及透镜装置的性能。在图5的测量设备500中，当引导距离测量单元540的激光通过棱镜系统550和透镜装置510时，可以控制透镜装置510的光学器件以将激光聚焦在反射器505上，这在接收后向反射光时导致更好的信噪比。此外，聚焦在反射物体上的激光光斑比没有聚焦时更小，从而可以获得更高的物体分辨率。
图6示出了根据另一实施方式的在测量系统中的测量设备600的元件，该实施方式在功能水平上强调了元件之间的通信和控制。除了测量设备600之外，该系统还可以包括远程控制单元700，操作者可以使用该远程控制单元700来控制测量设备600或包括这种测量设备的全站仪。
测量设备600包括获取单元615、控制器608、存储器605和远程通信单元612，远程通信单元612可以与远程通信单元700通信以从其接收指令。
获取单元615可以形成全站仪头部的一部分并且包括透镜装置610(透镜装置610包括透镜元件214和116)、成像单元620、跟踪器630以及距离测量单元640。由于图6中的图示与光学设置无关，而是在功能水平上解释测量设备600，因此省略了关于棱镜系统以及不同光路的组合的细节，对于细节，参考先前的附图。获取单元615还包括定位单元625，定位单元625被设置用于相对于参考轴线(诸如包括距离和两个角度的极坐标系的轴线)来调节透镜装置610的光轴。例如，定位单元625由机电装置实现，该机电装置优选地包括伺服驱动器，以用于精确地定位获取单元615。
因此，定位单元625可以移动透镜装置610以跟随移动的物体。具体地，当光学装置610瞄准物体时，跟踪器630可以跟踪瞄准到的物体。跟踪器630可以例如在控制器608中评估物体的运动，并且可以向定位单元625发出指令以移动透镜装置610的光轴。这样，可以移动测量设备的或包括测量设备的全站仪的头部以跟随物体(目标)。
功能模块的控制器可以构成单独的控制元件，这些控制元件单独控制各个模块并且位于功能模块附近或功能模块中。可以通过硬件装置(诸如硬连线电路或专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC))或软件或上述的任何适当的组合来实现控制元件。特别地，可以通过软件来实现对由透镜装置610、跟踪器630、成像单元620和距离测量单元640执行的功能的控制。
在图6的测量设备600中，各个控制元件组合在控制器608中。例如，跟踪控制元件、成像控制元件和距离测量控制元件可以通过运行可以存储在存储器605中的不同软件代码的处理器来实现。
此外，控制器608可以被配置为分析由成像单元620获取的物体的图像，并且被配置为向透镜装置610发出指令以移动透镜装置610的一个或多个透镜，以便维持成像单元上的物体的图像尺寸的恒定和/或透镜移动可以用于自动对焦。以相同的方式，控制器608可以被配置为分析由跟踪器630的跟踪器接收器获取的物体的图像，并且被配置为向透镜装置610发出指令以移动透镜装置610的一个或多个透镜，以便保持跟踪器接收器上的物体的图像尺寸的恒定。此外，控制器608可以被配置为分析由距离测量单元的检测器检测到的后向反射光，并通过考虑激光器的激光脉冲发射的时间和检测到后向反射光的时间来计算到物体的距离。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明的设备进行各种修改和改变。
已经关于特定示例描述了本发明，这些示例在所有方面均旨在例示而非限制。本领域技术人员将理解，硬件、软件和固件的许多不同组合将适用于实践本发明。
此外，通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实现方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。意图是说明书和示例仅被认为是示例性的。为此，应当理解，创造性方面在于少于单个先前公开的实现方式或配置的所有特征。因此，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (16)

1.一种用于测量物体的测量设备(100)，包括：
透镜装置(110)，所述透镜装置包括至少一个可移动地布置的用于聚焦以瞄准物体的聚焦透镜元件；
成像单元(120)，所述成像单元被配置为获取所述物体的至少一部分的图像；
距离测量单元(140)，所述距离测量单元被配置为沿所述距离测量单元的光轴测量到所述物体的距离；以及
分束器/合束器(150，150’)，所述分束器/合束器被配置为将所述成像单元的成像光路的一部分与所述距离测量单元的距离测量光路的一部分组合，以使至少在所述透镜装置与所述分束器/合束器之间，所述成像单元的光轴和所述距离测量单元的光轴与所述透镜装置的光轴同轴地布置。
2.根据权利要求1所述的测量设备，还包括跟踪器，所述跟踪器被配置为跟踪所述物体，其中，所述分束器/合束器还被配置为将所述跟踪器的跟踪器光路的一部分、所述成像单元的所述成像光路的所述部分以及所述距离测量单元的所述距离测量光路的所述部分组合，以使至少在所述透镜装置与所述分束器/合束器之间，所述跟踪器的光轴、所述成像单元的光轴和所述距离测量单元的光轴与所述透镜装置的光轴同轴地布置。
3.根据权利要求1或2所述的测量设备，其中，所述透镜装置(110)包括可移动布置的用于变焦的变焦透镜元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量设备，其中，所述透镜装置(110)被配置为保持放大率，使得所述成像单元上的所述物体的图像尺寸保持恒定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其中，所述透镜装置(110)被配置为在窄视场和宽视场之间切换。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的测量设备，其中，所述透镜装置(110)中的面向所述分束器/合束器的透镜具有面向所述分束器/合束器的凸面侧。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的测量设备，其中，所述跟踪器包括跟踪器接收器和/或跟踪器发射器，所述跟踪器发射器用于在所述跟踪器光路上发射跟踪光。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的测量设备，其中，所述跟踪器包括两个跟踪器接收器，每个跟踪器接收器接收由分束器(255)分离的一部分后向反射跟踪光。
9.根据权利要求2至6中任一项所述的测量设备，其中，所述跟踪器用于向所述测量设备发出指令以移动所述透镜装置的光轴。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的测量设备，其中，所述距离测量单元包括激光器(244)和/或检测器(246)，并且其中，所述距离测量单元的所述激光器优选地用于发射由所述分束器/合束器反射以便与所述透镜装置的光轴同轴地输出的激光。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的测量设备，其中，所述分束器/合束器(150，150’)包括至少两个楔形形状的棱镜和/或波长选择表面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的测量设备，其中，所述分束器/合束器被配置为将穿过所述透镜装置从所述物体反射的光分成沿所述成像光路的成像光以及沿所述距离测量光路的距离测量光。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的测量设备，还包括控制器，所述控制器被配置为分析由所述成像单元获取的所述物体的图像且被配置为向所述透镜装置发出指令以移动所述透镜装置的一个或多个透镜，以使所述成像单元上的所述物体的图像尺寸保持恒定。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的测量设备，其中，所述透镜装置还包括在其光轴上的最终聚焦透镜，其中，可移动地布置的所述聚焦透镜元件布置在所述最终聚焦透镜和所述分束器/合束器之间。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的测量设备，还包括热成像相机，所述热成像相机被配置为获取所述物体的至少一部分的图像。
16.一种测量系统，包括远程控制单元以及根据权利要求1至15中任一项所述的测量设备，其中，所述测量设备包括通信接口以与所述远程控制单元通信。
CN201910988566.2A 2018-10-17 2019-10-17 用于测量物体的测量设备 Active CN111060066B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18200906.8 2018-10-17
EP18200906.8A EP3640590B1 (en) 2018-10-17 2018-10-17 Surveying apparatus for surveying an object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111060066A true CN111060066A (zh) 2020-04-24
CN111060066B CN111060066B (zh) 2021-09-07

Family

ID=63878501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910988566.2A Active CN111060066B (zh) 2018-10-17 2019-10-17 用于测量物体的测量设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11525677B2 (zh)
EP (1) EP3640590B1 (zh)
CN (1) CN111060066B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115079181A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 欧姆龙(上海)有限公司 光电传感器和物体检测方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3640677B1 (en) 2018-10-17 2023-08-02 Trimble Jena GmbH Tracker of a surveying apparatus for tracking a target
EP3640590B1 (en) 2018-10-17 2021-12-01 Trimble Jena GmbH Surveying apparatus for surveying an object
EP3696498A1 (en) 2019-02-15 2020-08-19 Trimble Jena GmbH Surveying instrument and method of calibrating a survey instrument
CN114076750B (zh) * 2020-08-20 2024-05-10 深圳华大智造科技股份有限公司 超分辨成像装置与方法、生物样品识别系统与识别方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808589A (zh) * 2005-01-20 2006-07-26 三星电子株式会社 光学拾取设备
CN101025470A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 株式会社尼康 变焦透镜系统和使用该系统的光学装置
EP2103905A2 (en) * 2008-03-21 2009-09-23 Kabushiki Kaisha TOPCON Surveying instrument, surveying system, method for detecting measured object, and computer-readable recording medium for detecting measured object
CN104730673A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 特里伯耶拿有限公司 用于跟踪目标的光学系统

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3621123B2 (ja) 1993-12-28 2005-02-16 株式会社トプコン 測量機
FR2734911B1 (fr) 1995-06-01 1997-08-01 Aerospatiale Procede et dispositif pour detecter le mouvement d'une cible et leurs applications
BR9712804B1 (pt) 1996-09-05 2011-04-19 método e aparelho para determinar a informação de fase e/ou amplitude de uma onda eletromagnética.
JP3696346B2 (ja) * 1996-10-29 2005-09-14 株式会社トプコン レーザセオドライト
DE19733491B4 (de) 1997-08-01 2009-04-16 Trimble Jena Gmbh Verfahren zur Zielsuche für geodätische Geräte
US6069656A (en) 1997-12-17 2000-05-30 Raytheon Company Method and apparatus for stabilization of images by closed loop control
US6373557B1 (en) 1997-12-23 2002-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for picking up a three-dimensional range image
WO2005099423A2 (en) 2004-04-16 2005-10-27 Aman James A Automatic event videoing, tracking and content generation system
EP1142314B1 (en) 1999-11-08 2011-06-08 Casio Computer Co., Ltd. Photosensor system and drive control method thereof
JP2001324327A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Asahi Optical Co Ltd 分岐光学系を用いたａｆ測量機
EP1273928A1 (de) 2001-07-06 2003-01-08 Leica Geosystems AG Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung elektromagnetischer Hintergrundstrahlung in einem Bild
US6753951B2 (en) * 2001-08-06 2004-06-22 Nikon Trimble Co., Ltd. Focusing type distance measurement apparatus
EP1466136B1 (en) 2002-01-16 2011-08-03 Faro Technologies, Inc. Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates
SE524655C2 (sv) * 2002-06-19 2004-09-14 Trimble Ab Elektronisk avstånds- och vinkelmätningsanordning
US20040096095A1 (en) 2002-07-18 2004-05-20 August Technology Corp. Inspection tool with partial framing/windowing camera
JP4228132B2 (ja) 2002-10-18 2009-02-25 株式会社トプコン 位置測定装置
JP4255682B2 (ja) 2002-11-22 2009-04-15 株式会社トプコン 反射体自動追尾装置
EP1515152A1 (de) 2003-09-12 2005-03-16 Leica Geosystems AG Verfahren zur Richtungsbestimmung zu einem zu vermessenden Objekt
DE10359415A1 (de) 2003-12-16 2005-07-14 Trimble Jena Gmbh Verfahren zur Kalibrierung eines Vermessungsgeräts
EP1681533A1 (de) 2005-01-14 2006-07-19 Leica Geosystems AG Verfahren und geodätisches Gerät zur Vermessung wenigstens eines Zieles
JP4218670B2 (ja) 2005-09-27 2009-02-04 オムロン株式会社 前方撮影装置
EP1971821B1 (de) 2006-01-13 2013-07-17 Leica Geosystems AG Koordinatenmessgerät
DE202006005643U1 (de) 2006-03-31 2006-07-06 Faro Technologies Inc., Lake Mary Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen eines Raumbereichs
FR2908874B1 (fr) 2006-11-21 2009-01-23 Mbda France Sa Systeme de visee a ecartometre integre.
CN101568800B (zh) 2006-12-27 2011-08-17 特林布尔公司 测地仪器和相关方法
EP2247923B1 (en) 2008-02-29 2019-06-12 Trimble AB Automated calibration of a surveying instrument
JP2011191221A (ja) 2010-03-16 2011-09-29 Sanyo Electric Co Ltd 物体検出装置および情報取得装置
US8692889B2 (en) 2010-03-17 2014-04-08 Drs Rsta, Inc. Image magnitude differential based system and method for tracking cooperative, non-incandescent sources
EP2523017A1 (de) 2011-05-13 2012-11-14 Hexagon Technology Center GmbH Kalibrierverfahren für ein Gerät mit Scanfunktionalität
EP2570769A1 (de) 2011-09-13 2013-03-20 Hexagon Technology Center GmbH Geodätisches Vermessungssystem und Verfahren mit multipler Zielverfolgungsfunktionalität
EP2706376A1 (de) 2012-09-07 2014-03-12 Leica Geosystems AG Lasertracker mit hybridem Abbildungsverfahren zur Erweiterung der Messreichweite
JP6120521B2 (ja) 2012-10-19 2017-04-26 株式会社トプコン ３次元測量装置及び３次元測量システム
DE112012007096B4 (de) 2012-11-01 2019-01-03 Trimble Ab Trackereinheit und Verfahren in einer Trackereinheit
US9177384B2 (en) 2013-07-31 2015-11-03 Trimble Navigation Limited Sequential rolling bundle adjustment
EP2789972B1 (de) 2013-04-12 2017-08-16 Hexagon Technology Center GmbH Vermessungsgerät mit verformbarem optischem Element
CN105705962B (zh) 2013-06-06 2019-02-01 新加坡恒立私人有限公司 具有主动照明的传感器系统
JP6211876B2 (ja) 2013-10-01 2017-10-11 株式会社トプコン 測定方法及び測定装置
US10088572B2 (en) 2013-12-05 2018-10-02 Delaval Holding Ab Time-of-flight camera system, robot milking system comprising a time-of-flight camera system and method of operating a time-of-flight camera system
JP6253973B2 (ja) * 2013-12-27 2017-12-27 株式会社トプコン 測量装置
US10359505B2 (en) 2014-03-14 2019-07-23 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Optical imaging modules and optical detection modules including a time-of-flight sensor
CN106471336B (zh) 2014-07-15 2019-10-29 特林布尔有限公司 用于目标检测和/或识别的方法和测量仪器
EP2998698B1 (de) 2014-09-17 2017-02-01 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Funktion zur Kalibrierung distanzabhängig einzustellender Fokussieroptikpositionen
JP6557548B2 (ja) 2015-08-12 2019-08-07 株式会社トプコン 自動測量機
EP3165876A3 (de) 2015-11-03 2017-07-26 Hexagon Technology Center GmbH Opto-elektronisches vermessungsgerät
EP3173816B1 (en) 2015-11-06 2019-01-09 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Distance measuring device
JP6777987B2 (ja) 2015-12-10 2020-10-28 株式会社トプコン 測定装置
EP3199913B1 (de) 2016-01-28 2019-04-03 Leica Geosystems AG Vorrichtung zum automatischen auffinden eines beweglichen geodätischen zielobjekts
US10389957B2 (en) 2016-12-20 2019-08-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Readout voltage uncertainty compensation in time-of-flight imaging pixels
US20190004619A1 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 Hilti Aktiengesellschaft System and Method for Measuring Position and Orientation of a Rigid Body
EP3640590B1 (en) 2018-10-17 2021-12-01 Trimble Jena GmbH Surveying apparatus for surveying an object
EP3640678B1 (en) 2018-10-17 2022-11-09 Trimble Jena GmbH Tracker, surveying apparatus and method for tracking a target
EP3640677B1 (en) 2018-10-17 2023-08-02 Trimble Jena GmbH Tracker of a surveying apparatus for tracking a target
EP3660451B1 (de) 2018-11-28 2022-04-27 Hexagon Technology Center GmbH Intelligentes stationierungs-modul
EP3696498A1 (en) 2019-02-15 2020-08-19 Trimble Jena GmbH Surveying instrument and method of calibrating a survey instrument

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808589A (zh) * 2005-01-20 2006-07-26 三星电子株式会社 光学拾取设备
CN101025470A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 株式会社尼康 变焦透镜系统和使用该系统的光学装置
EP2103905A2 (en) * 2008-03-21 2009-09-23 Kabushiki Kaisha TOPCON Surveying instrument, surveying system, method for detecting measured object, and computer-readable recording medium for detecting measured object
CN104730673A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 特里伯耶拿有限公司 用于跟踪目标的光学系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115079181A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 欧姆龙(上海)有限公司 光电传感器和物体检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3640590A1 (en) 2020-04-22
US11525677B2 (en) 2022-12-13
EP3640590B1 (en) 2021-12-01
CN111060066B (zh) 2021-09-07
US20200124417A1 (en) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111060066B (zh) 用于测量物体的测量设备
EP3640678B1 (en) Tracker, surveying apparatus and method for tracking a target
US9778037B2 (en) Scanner for space measurement
US11802966B2 (en) Tracker of a surveying apparatus for tracking a target
JP7084705B2 (ja) 測量装置
KR20180014974A (ko) 라이다 장치
CN113340279A (zh) 具有同轴射束偏转元件的勘测装置
KR102663862B1 (ko) 섬유 팁 리이미징을 갖는 라이다 시스템
US11828876B2 (en) Laser rangefinder having common optical path
US6542225B2 (en) Surveying machine automatically adjusting optical axis
JP7314659B2 (ja) 測距装置および撮影装置
US6618126B2 (en) Surveying instrument having a sighting telescope and a phase-difference detection type focus detection device therefor
US20230251090A1 (en) Method for operating a geodetic instrument, and related geodetic instrument
TW202204930A (zh) 視覺優先光達系統
US6501540B2 (en) Surveying instrument having an optical distance meter
US20230221115A1 (en) Method for operating a geodetic instrument, and related geodetic instrument
CN218240407U (zh) 一种共光路数码成像的激光测距仪
EP4332630A1 (en) Measuring device with tof sensor
CN117608073A (zh) 多光融合光学系统及瞄准镜
JPH02264212A (ja) 自動焦点調節装置
JPS58208734A (ja) 合焦検出装置
JPH02183239A (ja) カメラ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant