CN111580072B - 测绘仪器和校准测绘仪器的方法 - Google Patents

测绘仪器和校准测绘仪器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了测绘仪器和校准测绘仪器的方法。测绘仪器(1)包括：基座(3)；相对于基座(3)绕第一轴线(9)可旋转的照准部(7)；以及光学测量仪器(11)，光学测量仪器(11)具有相对于照准部(7)绕第二轴线(13)可旋转的测量轴线(17)。可以使用包括光源(39)、透镜(43)、反射镜(50、52)、分束器(47)以及位置灵敏检测器(41)的部件为光束提供光束路径。通过使用上述部件，在照准部相对于基座的不同取向和光学测量仪器相对于照准部的不同取向处执行多次测量，可以对测绘仪器进行校准。

Description

测绘仪器和校准测绘仪器的方法
技术领域
本发明涉及测绘仪器和校准测绘仪器的方法。
背景技术
测绘仪器通常包括基座、相对于基座绕第一轴线可旋转的照准部(alidade)、以及具有相对于该照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线的光学测量仪器。基座用于将测绘仪器安装在地面、地板、墙或任何其它目标上，并且例如可以包括三脚架。基座限定第一轴线，照准部相对于基座绕该第一轴线可旋转。通常，基座安装成使得第一轴线沿竖直方向取向。照准部限定第二轴线，光学测量仪器相对于照准部绕第二轴线可旋转。通常，第一轴线和第二轴线彼此正交。光学测量仪器限定测量轴线，该测量轴线是光学测量仪器的轴线，可以使用光学测量仪器沿该轴线进行测量。例如，光学测量仪器可以是沿测量轴线发射激光束、并且检测该激光束从目标反射的激光以便确定目标与光学测量仪器之间的距离的类型。测量轴线和第二轴线通常彼此正交取向。
该光学测量仪器可以包括旋转编码器，该旋转编码器测量照准部相对于基座绕第一轴线的旋转位置以及光学测量仪器相对于照准部绕第二轴线的旋转位置。然后可以确定在相对于基座定义的坐标系中测量轴线的取向，使得沿测量轴线执行的测量可以与此坐标系相关联。
测量轴线在坐标系中的取向可以通过将第一轴线在坐标系中的取向、照准部相对于基座绕第一轴线的测量取向、以及光学测量仪器相对于照准部绕第二轴线的测量取向作为输入进行计算来确定。该计算还取决于第一轴线和第二轴线之间的角度以及第二轴线和测量轴线之间的角度。这些角度由测绘仪器的机械结构限定，并且测绘仪器通常被设计为使得这些角度达到90°。然而，由于机械缺陷，这些角度偏离根据光学测量仪器的设计所预期的角度，并且这些角度可能会由于环境的影响(例如温度变化)而随时间变化。
存在已知的校准测绘仪器的方法，其中可以使用测绘仪器外部的专用测量装置来测量上述角度或这些角度与基于测绘仪器的设计所期望的角度的偏差。通常，这种校准方法是在工厂、由测量仪器的供应商操作的地点或测量仪器的用户的地点中执行的，条件是他具有可用的必要附加工具。这些方法可以提供精确的校准，但会消耗大量时间和/或资源，因为必须将仪器带到可以进行校准的地点或必须购买必要工具。此外，这些方法在最新的校准之后的测绘远足期间不提供在现场发生的误差的时间变化的估计。
因此，期望提供校准测绘仪器的方法以及便于测绘仪器校准的测绘仪器。
发明内容
考虑到以上问题，实现了本发明。
因此，本发明的目的是提供校准测绘仪器的改进方法，并且提供能够执行校准方法的改进的测绘仪器。
本发明的实施方式提供了用于校准测绘仪器的方法，该测绘仪器包括基座、相对于基座绕第一轴线可旋转的照准部、以及具有相对于该照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线的光学测量仪器。第一轴线和第二轴线可以是基本上彼此正交的，但这不是必需的。类似地，测量轴线和第二轴线可以是基本上彼此正交的，但这也不是必须的。
该测绘仪器可以是具有测量轴线的任何类型的测绘仪器。这种测绘仪器的示例包括例如在本领域中已知的经纬仪、测速仪、全站仪、扫描仪、激光测距仪和水准仪。
根据示例性实施方式，测绘仪器配置成使得使用诸如用于发射光束的光源、用于准直光束的零个或更多个透镜、用于折叠光束路径的零个或更多个反射镜、零个或更多个分束器以及用于检测光束的光的位置灵敏检测器的部件来提供用于光束的光束路径。光源可以固定至基座、照准部或光学测量仪器。检测器可以固定至基座、照准部或光学测量仪器。光束路径在固定至基座的部件之一和固定至光学测量仪器的部件之一之间延伸。光束路径的这部分可以设置成使得光束直接在固定至基座的部件之一和固定至光学测量仪器的部件之一之间延伸，而无需穿过任何其它部件(例如透镜、分束器和反射镜)，或者光束路径的这部分光束可以穿过其它部件，例如透镜、分束器和反射镜，这些其它部件分别通过聚焦、分离和折叠来影响沿光束路径传播的光束。
在光源和检测器之间提供的光束路径包括在固定至基座的部件和固定至光学测量仪器的部件之间延伸的部分，并且可以包括在该特定部分的上游或下游的其它部分。同样，光束路径的这些其它部分可以使用其它部件(例如安装在基座、照准部和光学测量仪器上的透镜、分束器和反射镜)限定。
根据另外的示例性实施方式，测绘仪器配置成使得针对光学测量仪器绕第二轴线的至少第一范围的旋转位置，存在固定至基座的一部件与固定至光学测量仪器的另一部件之间的光束路径。这意味着不必对于光学测量仪器绕第二轴线的所有可能方向都存在光束路径。
根据本文的示例性实施方式，针对光学测量仪器绕第二轴线的第二范围的旋转位置存在光束路径，其中第二范围不同于第一范围。例如，光学测量仪器相对于照准部的取向必须在第一取向(其中光学测量仪器在第一范围的中心处沿第一取向而取向)与第二取向(光学测量仪器在第二范围的中心处沿第二取向而取向)之间改变超过π/10或π/2。在这种实施方式中，对于除了第一范围和第二范围内的取向以外的取向，不需要存在光束路径。然而，对于第一范围和第二范围之外的其它取向，也可能存在光束路径。
根据另外的实施方式，针对照准部相对于基座绕第一轴线的取向的至少两个或至少三个不同范围存在光束路径。同样，该两个或三个或更多个不同取向范围的中心可以相差超过π/10或超过π/2。
根据示例性实施方式，校准测绘仪器的方法包括：使用测绘仪器，该测绘仪器包括基座、相对于该基座绕第一轴线可旋转的照准部、以及具有相对于照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线的光学测量仪器；以及执行多次测量，其中每次测量包括当照准部位于绕第一轴线的给定旋转位置并且光学测量仪器位于绕第二轴线的给定旋转位置时，使用检测器检测光束从光源沿光束路径传播至该检测器的光。
根据示例性实施方式，基于多次测量来确定测绘仪器的至少一个误差。测绘仪器的所述至少一个误差表示该测绘仪器的实际特性与该测绘仪器的相应的预期特性的偏差。
根据一些实施方式，所确定的至少一个误差包括第一轴线和第二轴线之间的角度与第一轴线和第二轴线之间的期望角度的偏差。该误差在本领域中被称为耳轴误差。
根据另外的示例性实施方式，所述至少一个误差包括测量轴线和第二轴线之间的角度与测量轴线和第二轴线之间的期望角度的偏差。该误差在本领域中被称为准直误差。
根据另外的示例性实施方式，所述至少一个误差包括与第一轴线正交的取向与当期望与第一轴线正交的取向时的测量轴线的取向之间的差值。该误差在本领域中被称为竖直指标误差。
根据另外的示例性实施方式，测绘仪器包括：基座；相对于基座绕第一轴线可旋转的照准部；以及相对于照准部绕第二轴线可旋转的光学测量仪器；其中，所述光学测量仪器被配置成沿所述光学测量仪器的测量轴线发射测量光束；其中，光学测量仪器包括位置灵敏检测器和将远距目标成像至该检测器上的光学器件；其中，测绘仪器包括固定至基座的反射镜；并且其中光学测量仪器可以被取向为使得测量光束从固定至基座的反射镜反射，从而测量光束入射至光学测量仪器的检测器上。
根据另外的示例性实施方式，校准这种测绘仪器的方法包括：在照准部绕第一轴线的不同旋转位置和光学测量仪器绕第二轴线的多个旋转位置处，执行多次测量，其中，在多次测量中的每次测量中，光学测量仪器被取向为使得测量光束从固定至基座的反射镜反射并入射至检测器上；以及基于所述多次测量，确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
根据一些特定实施方式，检测器的坐标系与测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性包括表示检测器上的位置的数据，在该位置上对远距目标的位置进行成像，其中测量光束在该远距目标的位置入射至该远距目标上。
当使用测绘仪器时，将光学测量仪器取向为使得测量光束指向远距目标上的期望位置，并且该测量光束可以用于执行测量，例如以确定所选位置距测绘仪器的距离。为了将光学测量仪器取向为使得测量光束指向远距目标的期望位置，可以监控使用检测器记录的目标的图像。该图像可以包括标线元件或类似元件的表示，其指示图像中的对应于在远距目标上的由测量光束所指向的位置的位置。为此目的，期望由标线指示的图像中的位置准确地对应于在远距目标上的由测量光束指向的位置。上述方法可以有助于建立此对应关系。特别地，该方法允许确定成像远距目标的位置的检测器的像素，测量光束被引导至该远距目标的位置。该像素在本领域中还被称为检测器的中心像素。
附图说明
通过以下参考附图对示例性实施方式的详细描述，本发明的前述内容以及其它有利特征将变得更加明显，其中：
图1A至图1D示出了测绘仪器的各种误差；
图2示意性地示出了根据第一实施方式的沿光学测量仪器相对于照准部的第一取向的测绘仪器；
图3是利用图2中所示构造的测绘仪器获得的测量结果的图示；
图4示意性地示出了图2中所示的测绘仪器，其中，光学测量仪器处于相对于照准部的第二取向；
图5是利用图4中所示构造的测绘仪器获得的测量结果的图示；
图6示意性地示出了图2和图4中所示的测绘仪器，其中，光学测量仪器处于相对于照准部的第三取向；
图7是利用图6中所示构造的测绘仪器获得的测量结果的图示；
图8示意性地示出了根据第二实施方式的测绘仪器；
图9示意性地示出了处于光学测量仪器相对于照准部的第一取向的根据第三实施方式的测绘仪器；
图10示意性地示出了处于光学测量仪器相对于照准部的第二取向的图9中所示的测绘仪器；
图11示意性地示出了图2、图4和图6中所示的测绘仪器，其中，光学测量仪器处于相对于照准部的第四取向；
图12是在执行校准方法时利用测绘仪器获得的测量结果的图示；以及
图13是图2、图4、图6、图8、图9、图10和图11中所示的测绘仪器的光学测量仪器的检测器的图示，用于说明确定检测器的坐标系和测绘仪器的坐标系之间的坐标转换特性的方法。
具体实施方式
在下面描述的示例性实施方式中，在功能和结构上相似的部件尽可能由相似的附图标记表示。因此，为了理解特定实施方式的各个部件的特征，应该参考其它实施方式和发明内容的描述。
图1A至图1D是示例性测绘仪器的示意图，其中每个图示出了测绘仪器1的特定类型的轴线误差。在所示示例中，测绘仪器1是经纬仪。测绘仪器1包括：基座3，其包括三脚架5；以及照准部7，其相对于基座3绕第一轴线9可旋转。在大多数测绘情况下，期望第一轴线9竖直地取向，并且三脚架5用于调节基座3的取向，使得第一轴线9平行于在仪器1的位置处由重力向量限定的竖直方向。测绘仪器1还包括光学测量仪器11，该光学测量仪器11安装在照准部7上，使得其相对于照准部7绕第二轴线13可旋转。图示的测绘仪器被设计成使得第二轴线13正交于第一轴线9取向。光学测量仪器包括光学器件15(例如望远镜)，其限定测量轴线17，可以使用光学测量仪器11沿该测量轴线执行测量。例如，该测量轴线17可以由望远镜的视野中的十字线表示，并且用户可以通过使光学测量仪器11绕第二轴线13旋转并且使照准部7绕第一轴线9旋转，将测量轴线17指向望远镜视野中的感兴趣目标。然后，用户可以通过读取仪器上提供的刻度或由与测绘仪器1中的第一轴线9和第二轴线13相关联的编码器生成的电子信号，确定绕第一轴线9和第二轴线13的取向。基于这些读数，可以确定感兴趣目标的相对于与基座3相关联的坐标系的角位置。该取向的计算取决于作为输入的绕第一轴线9和第二轴线13的旋转位置的读数。该计算还取决于对测绘仪器1的几何形状的假设。对几何形状的假设包括第一轴线、第二轴线和测量轴线相对于彼此的取向。如果测绘仪器1的构造偏离这些假设，则将导致对测量轴线在坐标系中的取向的不准确计算。
图1A示出了这样的误差的一种类型，这种误差在本领域中被称为竖直指标误差。竖直指标误差表示当光学测量仪器11相对于照准部7取向时，与第一轴线9恰好正交的线19与测量轴线17之间的角度18，使得假设当光学测量仪器被取向成测量轴线17向上取向(指向天顶)时编码器的读数或刻度为0°，根据仪器上提供的刻度或与光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转相关联的编码器的读数，第一轴线9与测量轴线17之间的角度应当为90°。
图1B示出了一种类型的误差，这种误差在本领域中被称为准直误差。该误差表示与第二轴线13正交的轴线23与测量轴线17之间的角度21。
图1C示出了在本领域中被称为耳轴误差的一种类型的误差。该误差表示第二轴线13与恰好正交于第一轴线9的方向27之间的角度25。
图1D示出了在本领域中被称为倾斜轴误差的误差，该误差表示第一轴线9与竖直方向31之间的角度29，该竖直方向31由在仪器1的位置处的重力限定。
倾斜轴误差是用户在安装测绘仪器1时引入的设置误差，并且无法通过仪器本身的校准消除。其它三个误差(即竖直指标误差、准直误差和耳轴误差)仅取决于测绘仪器1本身的配置，并且是该仪器固有的误差。下面所示的校准方法的实施方式试图确定测绘仪器的这些误差或其它类型的误差。
图2是测绘仪器1的示意图。测绘仪器1包括基座3和照准部7，照准部7安装在基座3上，使得该照准部7相对于基座3绕第一轴线9可旋转。测绘仪器1还包括光学测量仪器11，该光学测量仪器11安装在照准部7上，使得该光学测量仪器11相对于照准部7绕第二轴线13可旋转。第二轴线13基本上正交于第一轴线9。光学测量仪器11包括光学器件(例如望远镜)，其在图2中由前透镜35示意性地表示。安装在光学测量仪器上的光学器件限定了基本上与第二轴线13正交的测量轴线17。在图2的图示中，光学测量仪器11还相对于照准部7绕第二轴线13取向，使得测量轴线17与第一轴线9以及附图的平面正交。
测绘仪器1还包括可以用于确定测绘仪器1的特性的校准系统37。特别地，这些特性可以包括关于第一轴线9、第二轴线13和测量轴线17的相对取向的信息。
校准系统37包括提供在光源39和检测器41之间的光束路径的光学部件。除了光源39和检测器41之外，光学部件可以包括可以用于在光源39和检测器41之间提供合适的光束路径的透镜、反射镜和分束器或其它合适的光学部件。在图2中所示的实施方式中，从光源39发射的光穿过针孔45，该针孔45包括具有小开口的板，使得在针孔45的下游形成发散的光束。该光束由透镜43准直。
值得注意的是，其它部件(诸如发光二极管(LED))可以用于产生发散光束，而不是光源39和针孔45的所示组合。
此外，校准系统37包括致动器44，该致动器44由控制器55控制并且配置成使准直透镜43沿如图2中的箭头46所示的其光轴方向移动。可以控制致动器44，以便调节从光源39生成的光束的准直，并且调节由入射光束在检测器41上产生的焦点。
光束随后入射在分束器47上，光束的一部分从该分束器47反射。光束的从分束器47反射的该部分入射在分束器49上，该分束器49具有反射光束的反射镜面50。反射镜面50定位成使得第一轴线9与反射镜面50相交，并且该反射镜面50取向成使得从反射镜面50反射的光束沿与第一轴线9基本上平行的方向行进。从反射镜面50反射的光束穿过照准部7并且入射至设置在反射镜52上的反射面51上。例如，反射镜52可以由具有两个平行的主面的玻璃板提供，其中一个面带有金属层。金属层具有相对的两个反射面51和51’，其中，光束在图2中所示的情况下从反射面51反射。反射镜52固定至光学测量仪器11，使其相对于测量轴线17具有固定的机械位置和取向。
光束的入射到反射镜52上并从反射面51反射的光返回至分束器49，在该分束器49处光从反射镜面50反射，使得其穿过准直透镜43而引导至分束器47。该光的一部分在不被反射的情况下穿过分束器47，使得其入射到检测器41上。检测器41被布置成距准直透镜43的距离和距针孔45的距离相同，使得光束基本上聚焦在检测器41上。
光束的从光源39到检测器41的所示光束路径包括多个部分：在光源39和分束器47之间的部分，从分束器47延伸至安装在基座3上的分束器49的部分，从分束器49延伸至安装在光学测量仪器11上的反射镜52的部分，从安装在光学测量仪器11上的反射镜52延伸至安装在基座3上的分束器49的部分，从分束器49延伸至分束器47的部分，以及从分束器47延伸至检测器41的部分。
检测器41是位置灵敏检测器，使得可以根据由检测器41产生的信号来确定光束聚焦在检测器41上的位置。根据一些实施方式，检测器41包括检测器像素阵列，其中每个检测器像素提供光检测器。可以根据由检测器像素阵列产生的检测信号来确定入射光束在检测器上的位置。例如，光束可以同时入射在多个检测器像素上。确定光束在检测器上的位置可以包括确定入射在检测器41上并由检测器41检测到的光强度的重心。测绘仪器1可以包括控制器55，控制器55包括计算器(例如微型计算机)，以分析由检测器产生的检测信号并且产生表示在检测器41上光束入射到检测器41上的位置的光位置数据。光位置数据可以基于如上所述的检测到的光强度的重心来生成。
针对光学测量仪器11的相对于照准部7绕第二轴线13的多个旋转位置，以及针对照准部7的相对于基座3绕第一轴线9的多个旋转位置，存在具有在安装在基座3上的部件(在所示的示例中为分束器49)与安装在光学测量仪器11上的部件(在所示的示例中为反射镜52)之间延伸的至少一部分的光束路径。
实际上，反射镜52的镜面不与第一轴线9完全正交，并且入射在反射镜52上的光束不与第一轴线9完全对齐。因此，当照准部7绕第一轴线9旋转时，光束在检测器41上的入射位置将布置成圆。
此外，当光学测量仪器11绕第二轴线13旋转时，光束在检测器41上的入射位置将在检测器41上基本上布置成直线。
图3是利用图2中所示的测绘仪器的校准系统37获得的测量结果的图示。执行一次测量包括：将照准部7取向至绕第一轴线9的给定旋转位置；将光学测量仪器11取向至相对于照准部7绕第二轴线13的给定旋转位置；从检测器41读取检测到的图像；确定入射光束在读取图像内的位置；以及记录与所确定的位置相对应的光位置数据。因此，一种测量的特征在于两个旋转位置以及与这两个旋转位置相关联的光位置数据。
这两个旋转位置可以表示为一对，其中第一元素指示照准部7绕第一轴线9的给定旋转位置，第二元素指示光学测量仪器11绕第二轴线13的给定旋转位置。
图3中所示的测量结果被布置成多个测量组或多组测量，其中每组测量包括在照准部7绕第一轴线9的相同给定旋转位置处而在光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行的测量，以及类似地，多组测量包括在照准部7绕第一轴线9的不同旋转位置处而在光学测量仪器11绕第二轴线13的相同旋转位置处执行的测量。
图3示出了表示在二维坐标系中光束在检测器41上的入射位置的位置数据。在所示的实施方式中，选择坐标系，使得横坐标指示沿检测器41的x方向的像素位置，并且纵坐标指示沿检测器41的y方向的像素位置。具有矩形、三角形、十字形和星形的形状的符号指示在给定旋转位置处光束在检测器41上的测量位置。每次测量由一对数字标记，其中第一数字指示照准部7绕第一轴线9的旋转位置，第二数字指示光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置。
图3示出了在照准部7绕第一轴线9的四个不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的四个不同位置处执行的一组十六次测量。从图3中可以看出，在照准部7绕第一轴线9的相同给定旋转位置处而光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行的测量的光位置，在检测器41的坐标系中基本上沿直线61布置。从图3中还可以看出，在照准部7绕第一轴线9的不同给定旋转位置处而在光学测量仪器11绕第二轴线13的相同旋转位置处执行的测量的光位置在检测器41上基本上布置成具有相同中心65的同心圆63。
从图3中可以看出，光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置在从测量(1，1)处的对应于编码器读数99.0999gon的旋转位置到测量(1，2)处的对应于编码器读数99.2999gon的旋转位置的变化产生较小的圆63。类似地，光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置在从测量(1，2)处到测量(1，3)处的对应于编码器读数99.4999gon的旋转位置的变化再次产生较小的圆。然而，光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置从测量(1，3)到测量(1，4)处的对应于编码器读数99.6999gon的旋转位置的类似变化产生具有更大直径的圆63。这意味着在光学测量仪器11绕第二轴线13的在编码器读数99.4999gon与编码器读数99.6999gon之间的某处的旋转位置处存在最小可实现的圆64。该位置由图3中的附图标记67表示。线61为具有半径r1的该最小圆64的切线。通过中心65和位置67的直线与线61正交。可以使用编码器读数作为参数来表示线61上的位置。
可以通过将直线拟合至在照准部7绕第一轴线9的相同旋转位置以及光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行的一组测量(图3中(1，1)，(1，2)，(1，3)和(1，4)；(2，1)，(2，2)，(2，3)和(2，4)；(3，1)，(3，2)，(3，3)和(3，4)；或(4，1)，(4，2)，(4，3)和(4，4))中确定的光位置来获得光学测量仪器11绕第二轴线13的与该位置67相对应的旋转位置。然后，可以通过在确定的线61上找到最接近圆63的公共中心65的位置来确定位置67。通过将圆拟合至在照准部7绕第一轴线9的不同给定旋转位置处和光学测量仪器11绕第二轴线13的相同给定旋转位置处执行的多组测量(图3中的(1，1)，(2，1)，(3，1)和(4，1)；(1，2)，(2，2)，(3，2)和(4，2)；(1，3)，(2，3)，(3，3)和(4，3)；以及(1，4)，(2，4)，(3，4)和(4，4))中的每组测量的光位置，来确定中心65。
在所示的示例中，通过将圆拟合至四次测量的光位置来确定每个圆的中心。然而，所测量的光位置的数量可以是三个或大于四个。此外，如果测绘仪器包括足够精确的角度测量仪器以测量照准部7绕第一轴线9相对于基座3的取向，则可以基于测量的两个光位置来确定圆的中心。可以在照准部7相对于基座3的第一取向执行第一测量。之后，照准部7绕第一轴线9旋转由角度测量仪器测量的180°，并且在该位置执行第二测量。该圆的中心位于第一测量和第二测量的光位置之间的中间处。
尽管可以将半径r1确定为圆63的中心65与最近点67之间的距离，但也可以通过确定拟合至测量(1，1)，...(1，4)的光位置的直线61和拟合至测量(3，1)，...(3，4)的光位置的直线61之间的距离来计算最小圆64的半径r1。为了确定圆心65的位置，需要一组测量，该组测量包括在光学测量仪器11绕第二轴线13的相同给定旋转位置而照准部7绕第一轴线9的不同给定旋转位置处执行的具有至少两次测量的组。为了确定直线61和最靠近中心65的位置67，需要一组测量，该组测量包括在照准部7绕第一轴线9的相同给定旋转位置而光学测量仪器11绕第二轴线13的不同给定旋转位置处执行的至少两次测量。
最小半径r1和光学测量仪器11绕第二轴线13的对应于线61上的最近位置67的旋转位置可以用于确定测绘仪器1的至少一个误差，这将在下面进一步说明。
图4示出了图2的测绘仪器1，其中，与图2相比，光学测量仪器11已经相对于照准部绕第二轴线13旋转了大约180°的角度(对应200gon)。测绘仪器1被配置成使得对于光学测量仪器11绕第二轴线13的该旋转位置周围的一系列旋转位置，也存在校准系统37在光源39和检测器41之间的光束路径。这例如可以通过以下方式实现，为光学测量仪器11在其壳体和其其余部件内提供开口，使得形成通孔，在该通孔中布置反射镜52，使得光束可以从相对的侧面入射在反射镜52的反射面51和51’上。在图4中所示的情况下，光束从反射面51’反射，而在图2所示的情况下，光束从另一反射面51反射。在本文中，有利地，反射镜52布置在光学测量仪器上11，使得反射镜52不干扰光学测量仪器11所提供的功能。例如，反射镜52可以布置在光学测量仪器11的望远镜35的光束路径的外部。此外，可以在分离的载体上而不是同一板的同一侧上设置反射面51和51’。
该光束路径还穿过照准部7和基座3的部件。这可以例如通过为可旋转轴承和将照准部7连接至基座3的轴提供通孔来实现，该通孔沿轴向方向延伸并且由光束的光束路径穿过。为了简单起见，这些轴承和轴未在图中示出。
针对其光束路径的这种配置，也使用校准系统37执行一组十六次测量。针对光学测量仪器11绕第二轴线13的四个不同旋转位置和照准部7绕第一轴线9的四个不同旋转位置，执行十六次测量。在图5中示出了从这些测量获得的光束在检测器41上的入射位置，该图示出了在对应于图3的检测器41的坐标系中的这些位置。
从图5中可以看出，类似于图3，从在照准部7绕第一轴线9的相同旋转位置而光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行的测量获得的光位置也布置在图5中所示的直线61上。此外，类似于图3，从在照准部7绕第一轴线9的不同取向而在光学仪器11绕第二轴线13的相同取向执行的测量所获得的光位置布置在具有共同中心65的圆上。
现在，针对图5中所示的并且利用如图4所示的校准系统37的光束路径的配置获得的位置数据，可以确定可能的最小圆(图3中的64)以及在直线61最靠近中心65时光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置(对应于图3中的位置67)。
从图5中可以看出，布置在绕中心65的成对的平行线61之间的最小圆具有半径r2，半径r2远小于从图3中所示的测量结果得出的半径r1。
半径r1和r2之间的这种差异可以解释如下：在具有理想配置(其中第二轴线13与第一轴线9完全正交，并且平面反射面51与第二轴线13完全平行)的测绘仪器1中，最小圆64的半径可以为零，因为光学测量仪器11可以绕第二轴线13旋转至一旋转位置，在该旋转位置中，光束路径的在固定至基座3的分束器49和固定至光学测量仪器11的反射镜52之间延伸的部分、以及光束路径的在反射镜52和分束器49之间延伸的部分均完全平行于第一轴线9。然后，光束在对应于所有圆的中心65的位置入射到检测器上。
在实际中，测绘仪器1与该理想配置的不同之处在于，第二轴线13与第一轴线9不完全正交，并且平面反射面51与第二轴线13不完全平行。这两个偏差导致上述圆64的最小半径r1和r2。第一偏差(其是第一轴线9和第二轴线13之间的角度与90°的偏差)是测绘仪器1的耳轴误差k。第二偏差(其是反射面51的取向与平行于第二轴线13的偏差)可以被称为反射镜52的“准直误差”cx。
由于在图2和图4中所示的配置之间反射镜52的取向已经基本改变了180°，并且由于反射镜52固定至光学测量仪器11，所以反射面51的取向偏差导致最小圆64的半径r1和r2具有相同的绝对值，但是对于图2和图4中所示的两种配置具有相反的符号。另一方面，第一轴线9和第二轴线13之间的角度与正交的偏差的影响在两种配置中是相同的。
可以从在光学测量仪器11绕第二轴线13的两个不同旋转配置中获得的两组测量来确定两个最小半径r1和r2。半径r1和r2可以表示如下：
r1＝k+cx， (1)，以及
r2 ＝ k – cx。 (2)
可以使用两个半径r1和r2来计算两个未知数，这两个未知数是测绘仪器1的耳轴误差k和反射镜52的准直误差cx，如下所示：
k＝0.5(r1+r2)， (3)以及
cx ＝ 0.5 (r1 – r2)。 (4)
公式(1)至(4)中的值r1、r2、k和cx可以以长度单位确定，例如毫米或检测器上的像素数量。当已知检测器上的位置与绕第一轴线和第二轴线的旋转位置之间的对应关系时，可以将k和cx的值转换为更好地表示耳轴误差和准直误差的角度值。例如，可以通过对与第一轴线9和第二轴线13相关联的旋转传感器的适当校准来确定该对应关系。
虽然反射镜52的准直误差cx与测绘仪器的性能无关，但是基于上述两组测量所确定的耳轴误差k是与测绘仪器1的性能相关的重要信息，并且可以用于校正使用测绘仪器1进行的测量。
图6示出了图2和图4中所示的处于第三配置的测绘仪器1。具体地，图6中所示的光学测量仪器11处于相对于照准部7绕第二轴线13的第三取向，该第三取向不同于图2和4中所示的取向。在该取向中，测量轴线17被取向成基本上平行于第一轴线9。
图6示出了光学测量仪器11的其它细节。具体地，光学测量仪器11包括发射测量光束的测量光源71，该测量光束穿过分束器73并且被未在图6中示出的光学器件准直并进一步成形。测量光束从光学测量仪器11发射通过前透镜35。在测绘情况下，从光学测量仪器11发射的光束被引导至感兴趣的目标，并且从感兴趣的目标反射回的光通过前透镜35被接收并通过分束器73被引导至检测器75上。检测器可以是适合于执行测绘仪器1的功能的类型。例如，如果测绘仪器1是电子测距仪，检测器75可以被配置成确定从感兴趣目标接收返回的光脉冲的时间，以确定感兴趣目标与光学测量仪器11之间的距离，或者如果测绘仪器1是全站仪，则检测器75可以是位置灵敏检测器。
布置在图2和图4中的校准系统37的光束路径中的反射镜52不干扰光学测量仪器11的测量光束路径。
在图6中所示的配置中，光学测量仪器11的光源71也是校准系统37的一部分。具体地，测量光源71的光由检测器41检测。为此，在光源71和检测器41之间存在光束路径。该光束路径包括从固定至光学测量仪器11的测量光源71延伸至固定至基座3的分束器49的部分，以及从分束器49延伸至检测器41的部分。
在图6中所示的配置中，使用校准系统37执行一组十六次测量。同样地，在光学测量仪器11绕第二轴线13的四个不同旋转位置和照准部7绕第一轴线9的四个不同旋转位置处执行十六次测量。图7示出了从这些测量获得的光束在检测器41上的入射位置，图7示出了在对应于图3和图5的检测器41的坐标系中的这些位置。从图7可以看到，类似于图3和图5，从在照准部7绕第一轴线9的相同给定旋转位置而光学测量仪器11绕第二轴线13的不同给定旋转位置处执行的测量获得的光位置也布置在图7中所示的直线61上。此外，同样类似于图3和图5，从在照准部7绕第一轴线9的不同取向而光学仪器11绕第二轴线13的相同取向处执行的测量获得的光位置布置在具有共同中心65的圆上。
针对图7中所示的并且利用图6中所示的校准系统37的光束路径的配置所获得的位置数据，可以再次确定可能的最小圆以及在直线61最靠近中心65时光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置(对应于图3中的位置67)。
从图7可以看到，布置在绕中心65的成对平行线61之间的最小圆具有半径r3，半径r3不同于先前获得的半径r1和r2。
由于测绘仪器1与其理想配置的偏差，半径r3大于零。这些偏差主要包括第一轴线9和第二轴线13之间的角度与90°的偏差(即测绘仪器1的耳轴误差k)，以及测量轴线17的取向与正交于第二轴线13的方向的偏差(即测绘仪器1的准直误差c)。这两个偏差均导致最小圆的半径r3，可将其写为
r3 ＝ k + c， (5)
基于图3和图5中所示的多组测量，使用上述公式(4)已经确定了测绘仪器1的耳轴误差k，从而可以通过以下公式来确定测绘仪器1的准直误差c：
c ＝ r3 – k (6)
测绘仪器1的准直误差c和耳轴误差k均为与测绘仪器1的性能有关的重要信息，并且可以用于校正使用测绘仪器1进行的测量。
图8示意性地示出了根据第二实施方式的测绘仪器1，测绘仪器1包括可用于确定测绘仪器1的一些误差的校准系统37。图8中所示的测绘仪器1类似于参照图2至图7中所示的测绘仪器，因为测绘仪器1包括基座3、相对于基座3绕第一轴线9可旋转的照准部7、以及相对于照准部7绕第二轴线13可旋转的光学测量仪器11。测绘仪器1还配置成，针对在光学测量仪器11绕第二轴线13的两个不同旋转位置范围，提供在光源39和检测器41之间的校准光束路径。图8中所示的测绘仪器1与参照以上图2至图7所示的测绘仪器不同，因为校准系统37的光源39和检测器41安装在照准部7上并且固定至照准部7而不是基座3。另外，光源39和检测器41之间的光束路径包括在固定至光学测量仪器11的部件与固定至基座3的部件之间延伸的部分。
从光源39发射的光穿过针孔45，从针孔45以细的准直光束出射。该光束穿过分束器47，其中该光束从分束器47的半透明面48反射。然后，光束穿过准直透镜43和分束器83，同时穿过分束器83的半透明面84，并且在棱镜85的两个内面处反射进入分束器87。光束从分束器87的半透明面88反射，以朝固定至基座3的反射镜91发射。光束从反射镜91反射并穿过分束器87，其中该光束穿过半透明面88。然后光束穿过分束器83，其中该光束穿过半透明面84，以入射在固定至光学测量仪器11的反射镜52的反射面51上。从反射镜52反射的光返回分束器83，其中该光从半透明面84朝向分束器47反射。光穿过准直透镜43和分束器47，并入射在检测器41上。
再次，当光学测量仪器11处于一配置(在该配置中，反射镜52处于图8中的实线所示的下侧位置)时，在照准部7绕第一轴线9的不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行一组多次测量。例如，可以在光学测量仪器11的四个不同旋转位置以及照准部7的不同旋转位置执行一组十六次测量，使得在检测器41上检测到的相应光位置沿如图3中所示的直线61和圆63布置。可以从该组测量中确定可能的最小圆64的半径r1。
此后，光学测量仪器11绕第二轴线13旋转大约180°，使得反射镜52处于图8中虚线所示的上侧位置。反射镜52再次提供了用于光束路径的固定至光学测量仪器11的部件。
同样地，当光学测量仪器11处于一配置(在该配置中，反射镜52位于图8中虚线所示的上侧位置中)时，在照准部绕第一轴线的不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行一组多次测量。例如，可以利用光学测量仪器11的四个不同旋转位置并且照准部7的不同旋转位置执行一组十六次测量，使得在检测器41上检测到的相应的光位置沿如图5中所示的直线61和圆63布置。可以从这组测量确定可能的最小圆64的半径r2。
基于从该两组测量获得的r1和r2的值，可以使用上述公式(3)和(4)来确定测绘仪器1的耳轴误差k。
然后，使光学测量仪器11取向成绕第二轴线13以呈现如图6所示的取向，使得由光学测量仪器11的测量光源(图8中未示出)产生的光沿第一轴线9向下取向。
该光束入射到分束器83上，并且该光束的一部分从分束器83的半透明面84反射，使得其穿过分束器47以入射到检测器上。
当光学测量仪器11处于一配置(在该配置中，测量轴线17被取向成基本上平行于第一轴线9)时，在照准部7绕第一轴线9的不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行一组多次测量。例如，可以利用光学测量仪器11的四个不同旋转位置以及照准部7的不同旋转位置执行一组十六次测量，使得在检测器41上检测到的相应光位置沿如图7中所示的直线61和圆63布置。可以从该组测量确定可能的最小圆64的半径r3。
然后可以基于测绘仪器1的确定的半径r3和先前确定的耳轴误差k，使用公式(6)来确定测绘仪器1的准直误差c。
图9示意性地示出了根据第三实施方式的包括校准系统37的测绘仪器1，该校准系统37可以用于确定测绘仪器1的一些误差。图9中所示的测绘仪器1类似于参照图2至图8中所示的测绘仪器，因为测绘仪器1包括基座3、相对于基座3绕第一轴线9可旋转的照准部7、以及相对于照准部7绕第二轴线13可旋转的光学测量仪器11。测绘仪器1还被配置成提供校准光束路径，该校准光束路径具有在固定至光学测量仪器11的部件和固定至基座3的部件之间延伸的部分。针对光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置的两个不同范围，存在该校准光束路径。
图9中所示的测绘仪器1与上面参考图2至图8所示的测绘仪器的不同之处在于，光学测量仪器11的光源71用于产生用于所有测量的测量光束，并且没有提供校准系统的单独的光源(图2、图4、图6和图8中的光源39)。
图9中所示的测绘仪器1的光学测量仪器11被取向成使得测量轴线被取向成基本上平行于第一轴线9，并且由光学测量仪器11的光源71产生的测量光被朝向照准部7和基座3引导。从光学测量仪器11的前透镜35发出的光束入射到棱镜101，该棱镜101具有内部半透明面102和内反射面103，内反射面103与内部半透明面102隔开一定距离布置。图9中的入射到棱镜101的光束穿过棱镜101，其中光束穿过内部半透明面102，并入射到固定至基座3的检测器41上。
当光学测量仪器11处于一配置(在该配置中，测量轴线17被取向成基本上平行于第一轴线9)时，在照准部绕第一轴线的不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行一组多次测量。例如，可以利用光学测量仪器11绕第二轴线13的四个不同旋转位置和照准部7绕第一轴线9的四个不同旋转位置来执行一组十六次测量，使得例如类似于图3、图5和图7中所示，检测器41上的相应检测光位置沿直线和圆排列。可以从该组测量中确定可能的最小圆64的半径r1。
之后，将图9中所示的测绘仪器1的光学测量仪器11取向为如图10中所示，其中从光学测量仪器11发射的光束入射在棱镜101的内反射面103上。内反射面103被取向成使得从内反射面103反射的光束入射在棱镜101的半透明面102上，并从半透明面102朝向检测器41反射。
再次，当光学测量仪器11处于一配置(在该配置中，测量轴线17横向于第一轴线9取向，如图10中所示)时，在照准部7绕第一轴线9的不同旋转位置和光学测量仪器11绕第二轴线13的不同旋转位置处执行一组多次测量。例如，可以利用光学测量仪器11的四个不同旋转位置和照准部7的四个不同旋转位置执行一组十六次测量，使得类似于图3、图5和图7中所示，在检测器41上检测到的相应光位置沿直线61和圆63布置。可能的最小圆64的半径r2可以从该组测量中确定。
有利地，半径r1和r2可以用于确定测绘系统1的误差。在上面的公式(1)和(2)中，r1和r2用于确定测绘仪器1的耳轴误差k和反射镜52的准直误差cx。假定反射镜52的准直误差cx以相反的符号输入公式(1)和(2)，因为光学测量仪器相对于照准部的两个旋转位置为相差180°的相对位置。在图9和图10中所示的配置中，不是通过固定至光学测量仪器11的附加反射镜(反射镜52)进行测量，而是通过使用光学测量仪器11本身的光源进行测量。因此，影响测量的是测绘系统1的准直误差c而不是反射镜52的准直误差cx，并且该误差的确导致权重不同于如公式(1)和(2)中的+1和–1的两组测量。因此，针对图9和图10中所示的配置，半径r1和r2可以表示为：
r1＝k+c， (7)，以及
r2 ＝ k - u * c， (8)
其中，u代表与测绘系统1的设计相关联的常数。该常数u涵盖在图9和图10中所示的配置中光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转角度的差异，并且可以提前针对测绘系统1的设计确定。
图11示出了处于绕第二轴线13相对于照准部7的第四取向的图2、图4和图6中所示的光学测量仪器11。在该取向中，光学测量仪器11被布置成使得安装在光学测量仪器11上的回射器111被布置在校准系统37的光束路径中。回射器111通常是光学元件，该光学元件被配置成使得入射光束被反射回到其来源。合适的回射器的示例是角型的回射器、球型的回射器和猫眼型的回射器。回射器111可以在任何合适的位置处安装在光学测量仪器11上，使得存在光学测量仪器11相对于照准部7绕第二轴线13的取向，从而在设置在光学测量仪器11上的回射器111与校准系统37的光源39之间存在光束路径。在所示的实施方式中，校准系统37的光源39与校准系统37的检测器41一起设置在基座3上。在其它实施方式中，校准系统的光源可以安装在照准部上，例如在上面参考图8所示的实施方式，其中校准系统37的一部分光束路径例如在安装在基座上的部件和安装在照准部上的部件之间、或安装在基座上的部件与安装在光学测量仪器11上的回射器111之间延伸。
由光源39产生并从针孔45发射的光通过透镜43准直、从分束器49的反射镜面50反射，使得测量光束被朝向回射器111引导。通过回射器111沿其方向使该光束反向，使得该光束朝向分束器49返回，分束器49将光束引导至透镜43，透镜43将光束聚焦在检测器41上。可以评估检测器41的检测信号以便确定指示聚焦光束入射在检测器41上的位置的光位置。
由于回射器111本身反射入射光束的特性，当光学测量仪器11绕第二轴线13的旋转位置改变时，只要光束入射在回射器111上，聚焦光束在检测器41上的入射位置将不会改变。此外，当照准部7绕第一轴线9的旋转位置改变时，聚焦光束在检测器41上的入射位置也不会改变。
聚焦光束在检测器41上的入射位置由检测器相对于准直透镜43的光轴的位置确定。具体地，聚焦光束在检测器41上的入射位置对应于准直透镜43的光轴与检测器41相交的位置。
图12示出了在图11中所示的配置中，在图3、图5和图7中已经使用的二维坐标系中，在附图标记113处的聚焦光束在检测器41上的入射位置。
图12中的附图标记115指示从以上参考图7所示的测量得出的圆的中心65的位置。在这些测量中，测绘仪器1处于图6中所示的配置中，其中光学测量仪器11绕第二轴线13取向成使得由光学测量仪器11的光源71产生的光束聚焦在检测器41上。在测绘仪器1的这种配置中，圆的中心的位置由准直透镜43的光轴与照准部7绕基座3的第一旋转轴线9之间的角度确定。特别地，如果测绘仪器1的部件被布置成使得准直透镜43的光轴在被分束器49的反射镜面50折叠之后恰好与第一轴线9重合，则位置113和115将在检测器41上重合。然而，实际上，准直透镜43的光轴相对于第一轴线9以非零的角度布置，从而在检测器41上的位置113和115之间产生距离。
图12中的附图标记117指示从以上参考图3所示的测量得出的圆的中心65的位置。在这些测量中，测绘仪器1处于图2中所示的配置中，其中，光学测量仪器11绕第二轴线13取向成使得由光源39产生并由准直透镜43准直的光束在其从安装在光学测量仪器11上的反射镜52的反射面51反射之后聚焦在检测器41上。当准直透镜43的光轴相对于第一轴线9以非零角度布置时，当光束入射到反射镜52上时，测量光束将以相对于第一轴线9的该非零角度传播。由于来自反射面51的反射，该角度乘以两倍，使得图3中所示的测量的圆63的中心65布置在线114上的位置117，该线114穿过位置113和115，位置117距位置113的距离是距位置115的距离的两倍。
图12中的附图标记119指示从以上参考图5所示的测量得出的圆的中心65的位置。在这些测量中，测绘仪器1处于图4中所示的配置中，其中光学测量仪器11绕第二轴线13取向成使得由光源39产生并由准直透镜43准直的光束在其从反射镜52的反射面51’反射之后聚焦在检测器41上。此外，来自反射面51’的光束的反射与来自反射面51的反射对光束的影响相同，使得在线114上的位置119距位置113的距离是距位置115的距离的两倍，并且位置119与位置117相重合。
执行上述关于图3、图5和图7所示的测量，以确定分别输入公式(3)、(4)和(6)的半径r1、r2和r3。如上所述，确定半径r1、r2和r3中的每一个都需要确定圆63的中心65。确定每个圆都需要在照准部7绕第一轴线9的不同取向并且光学测量仪器11绕第二轴线13的相同取向上进行至少3次测量。因此，将需要至少十二次测量以确定三个半径r1、r2和r3。该过程可能很耗时。
然而，当使用图12中所示的信息时，可以简化该过程。可以利用来自回射器111的反射通过一次测量来确定位置113。如果对应于位置115、117和119的中心之一是通过执行在照准部7绕第一轴线9的不同取向和光学测量仪器11绕第二轴线13的相同取向上获得的三次测量来确定的，则精确地确定线114。然后，可以利用位置117和119重合并且位置117和119布置成距位置113的距离是距位置115的距离的两倍的事实来确定其它圆的中心。因此，确定半径r1、r2和r3所需的测量次数可以显著降低。
下面将参照图13示出校准测绘仪器的方法的另一实施方式。该方法旨在基于多次测量来确定光学测量仪器11的检测器75的坐标系与测绘仪器1的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
在光学测量仪器11处于以上参考图6所示的第三取向的配置中执行多次测量。使用校准系统37的用于产生光束的光源39和光学测量仪器11的用于检测光束的光的检测器75来执行测量。光束的光束路径从固定至基座3的光源39延伸、被分束器49反射、穿过光学测量系统11的物镜35、被光学测量仪器11的分束器73反射并入射到光学测量仪器11的检测器75上。
物镜35可以包括望远镜，该望远镜包括多个透镜元件和致动器36，该致动器36用于沿图6中的箭头34所示的方向移动所述多个透镜元件中的至少一个。致动器36可以由控制器55控制，以便改变物镜35的焦距。针对焦距的任何给定设置，可以控制校准系统37的致动器44，以调节从光源39产生的光束的准直，使得该光束在检测器75上产生明确的光束点。
图6还示出了设置在基座上的反射镜121，以建立从光学测量仪器11的光源71经由反射镜121到光学测量仪器11的检测器75的光束路径。此外，光束路径也可以建立在光学测量仪器11的光源71与校准系统37的检测器41之间。
图13是光学测量仪器11的检测器75的检测面122的图示。检测面122包括像素阵列123。
在测量中，例如，在以如图6所示的配置实现的校准系统37的光源39和光学测量仪器11的检测器75之间存在光束路径。
在照准部7绕第一轴线9的多个不同取向以及光学测量仪器11绕第二轴线13的同一第一取向上执行第一组测量。例如，光学测量仪器11绕第二轴线13的取向可以为199gon。图13中的附图标记125指示基于在第一组测量的多次测量中由检测器75的像素123检测到的光强度而确定为光束位置的在检测面122上的位置。
之后，将光学测量仪器11绕第二轴线13的取向改变为第二取向。例如第二取向可以为201gon。在光学测量仪器11绕第二轴线13的第二取向保持恒定而照准部7绕第一轴线9的取向在两次测量之间改变的情况下执行第二组测量。图13中的附图标记127表示基于在第二组测量中由检测器75的像素123检测到的光强度而确定为光束位置的在检测面122上的位置。
可以在光学测量仪器11绕轴线13的附加恒定取向以及照准部7绕第一轴线9的不同取向上执行附加组测量。
图13中的附图标记129表示穿过多个位置125的圆130的中心。类似地，图13中的附图标记131表示穿过多个位置127的圆132的中心。
图13中的附图标记135表示分别穿过圆130的中心129和圆132的中心131的线。线135表示第一轴线9与检测面相交的在检测器75的检测面122上的那些位置。在本文中，第一轴线9与检测面122的交点应理解为当第一轴线9为光束时使得第一轴线9被分束器73折叠。
线135上的不同位置对应于在照准部绕第一轴线9的恒定取向时光学测量仪器11绕第二轴线13的不同取向。图13中的附图标记137示出了与线135正交并且与中心129相交的线，并且图13中的附图标记138示出了与线135正交并与中心131相交的线。在所示的示例中，线137处于光学测量仪器11绕第二轴线13的199gon的取向，而线138处于光学测量仪器11绕第二轴线13的201gon的取向。
图13中的附图标记139表示光学测量仪器11绕第二轴线13的200gon的取向的线，该取向可以通过基于线137和138的插值来确定。线135和139可以用作测绘仪器1的合适坐标系的横坐标和纵坐标。具体地，当光学测量仪器11指向带有竖直取向的线的远距目标时，这些线被成像到在检测面122上的与线135平行的线上。类似地，当该目标带有水平线时，这些线被成像到在检测面122上的与线139平行的线上。
根据检测器75的像素阵列的像素123的两个排列方向取向检测器75的合适的坐标。可以看出，可以基于从上述多组测量获得的信息来确定从检测器75的坐标系到测绘仪器的坐标系的转换。
图13还示出了向量k，向量k平行于线139取向并附接至线135和139的交点。基于如上所述确定的耳轴误差k来确定向量k的长度。以角度单位来确定耳轴误差。可以例如基于检测器上的线137和138之间的距离来确定用于将角度单位转换为检测器上的距离的比例，因为这些线对应于光学测量仪器11的已知取向，例如在所示示例中的199gon和201gon。
图13还示出了向量c，向量c平行于线139取向并附接至向量k的头部。基于如上所述确定的准直误差c来确定向量c的长度。向量k和c之和的长度对应于耳轴误差和准直误差之和。
图13还示出了向量i，向量i平行于线135取向并附接至向量c的头部。基于如上所述确定的竖直指标误差i来确定向量i的长度。
图13中的向量i的头部处的点141表示检测器75的检测面122上的位置，在该位置上，目标的特定位置成像。该特定位置是测量光束指向的远距目标的位置。位于该点141周围的像素也被称为检测器75的中心像素。
针对光学测量仪器11的物镜35的焦距的多个设置，可以通过使用致动器44相应地调节校准系统37的透镜43的位置，重复上述过程。因此，可以根据光学测量仪器11的物镜35的焦距来确定检测器75的中心像素。当焦距改变时，由于物镜35的透镜元件的运动精度的可能限制，中心像素可能改变。
上面说明的实施方式的原理可以应用于其它类型的测绘仪器，例如经纬仪、测速仪、全站仪、扫描仪、激光测距仪和水准仪。
在本申请人的与本申请同一天递交的、名称为“SURVEYING SYSTEM AND ROTATINGMIRROR FOR A SURVEYING SYSTEM”的共同未决专利申请中可以找到与具有用于使测量轴线沿各个方向取向的可旋转反射镜的扫描仪有关的附加信息，其中该专利申请的全部公开内容通过引用并入本文中。
综上所述，本申请公开了一种测绘仪器，包括：基座；相对于基座绕第一轴线可旋转的照准部；以及光学测量仪器，光学测量仪器具有相对于照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线。可以使用包括光源、透镜、反射镜、分束器和位置灵敏检测器的部件为光束提供光束路径。使用上述部件，可以通过在照准部相对于基座的不同取向和光学测量仪器相对于照准部的不同取向处执行多次测量来校准测绘仪器。
特别地，本申请公开了以下特征的组合：
1、一种校准测绘仪器的方法，其中，所述测绘仪器包括：基座；相对于所述基座绕第一轴线可旋转的照准部；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器具有相对于所述照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线；其中所述方法包括：使用部件为光束提供光束路径，所述部件包括用于发射所述光束的光源、用于准直所述光束的零个或更多个透镜、用于折叠所述光束路径的零个或更多个反射镜、零个或更多个分束器、以及用于检测所述光束的光的位置灵敏检测器，其中，所述光源固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，所述检测器固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，所述光束路径的至少一部分在固定至所述基座的部件中的一者和固定至所述光学测量仪器的部件中的一者之间延伸，并且针对所述光学测量仪器绕所述第二轴线的至少第一范围的旋转位置，存在所述光束路径；执行多次测量；以及基于所述多次测量来确定所述测绘仪器的至少一个误差；其中每次测量包括当所述照准部位于绕所述第一轴线的给定旋转位置并且所述光学测量仪器位于绕所述第二轴线的给定旋转位置时，使用所述检测器检测所述光束的从所述光源沿所述光束路径传播至所述检测器的光。
2、根据组合1所述的方法，其中，第一组测量包括在所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围内的给定旋转位置的不同的至少两个不同的对处执行的至少三次测量。
3、根据组合2所述的方法，其中，所述第一组测量中的所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的给定旋转位置的所述至少两个不同的对包括具有所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同给定旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对、以及具有所述照准部绕所述第一轴线的相同给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同给定旋转位置的至少两对。
4、根据组合3所述的方法，其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/10、特别是大于π/2。
5、根据组合2至4所述的方法，其中，所述光束的光的检测包括基于所检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据；其中，确定所述至少一个误差包括基于在所述至少两个不同的对的给定旋转位置处的测量计算中心数据，所述中心数据表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的所述位置的圆在所述检测器上的位置。
6、根据组合5所述的方法，还包括基于在所述至少两个不同的对的给定旋转位置处的测量确定线数据，所述线数据表示在所述检测器上的延伸通过由确定的所述光位置数据所表示的所述位置的数学直线。
7、根据组合6所述的方法，还包括：确定旋转编码器的编码器读数，所述旋转编码器用于测量所述光学测量仪器绕所述第二轴线的旋转位置，其中，在所述至少两个不同的对的给定旋转位置的至少两个不同旋转位置中的每个旋转位置处确定所述编码器读数；使用所述编码器读数参数化所述线数据；基于所述线数据的参数化，计算与由所述线数据表示的所述直线上的位置相对应的编码器读数，在所述直线上的该位置，所述线最接近于由所述中心数据表示的所述圆的中心。
8、根据组合7所述的方法，其中，所述至少一个误差是基于计算的所述编码器读数来确定的。
9、根据组合1至8所述的方法，其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的竖直指标误差。
10、根据组合1至9所述的方法，其中，针对所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二范围的旋转位置，存在所述光束路径，其中，所述第二范围不同于所述第一范围；以及其中，所述方法还包括执行第二组测量；以及根据所述第二组测量来确定所述测绘仪器的至少一个误差；其中，所述第二组测量包括在所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第二范围内的给定旋转位置的至少两个不同的对处执行的至少两次测量。
11、根据组合10所述的方法，其中，所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第二范围的旋转位置的中心与所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围的旋转位置的中心相差大于π/10、特别是大于π/2。
12、根据组合10和11所述的方法，其中，所述第二组测量中的所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的给定旋转位置的所述至少两个不同的对包括具有所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同给定旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对、以及具有所述照准部绕所述第一轴线的相同给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同给定旋转位置的至少两对。
13、根据组合12所述的方法，其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/10、特别是大于π/2。
14、根据组合10至13所述的方法，其中，检测所述光束的光包括基于检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据；其中，所述确定所述至少一个误差包括基于所述第二组测量中的在具有所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对处的测量计算第一半径数据和第二半径数据，所述第一半径数据和所述第二半径数据分别表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的所述位置的圆的半径。
15、根据组合14所述的方法，其中，所述确定所述至少一个误差包括计算所述第一半径数据和所述第二半径数据的线性组合，并且，特别地，所述确定所述至少一个误差包括计算所述第一半径数据和所述第二半径数据之差与计算所述第一半径数据和所述第二半径数据之和中的至少一者。
16、根据组合1至15所述的方法，其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的耳轴误差。
17、根据组合1至16所述的方法，其中，所述光源固定至所述光学测量仪器。
18、根据组合17所述的方法，其中，所述光源是所述光学测量仪器的沿所述测量轴线发射所述光束的测量光源。
19、根据组合18所述的方法，其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的准直误差。
20、根据组合18和19所述的方法，其中，所述光学测量仪器包括具有可变焦距的望远镜；并且，所述方法还包括针对所述望远镜的焦距的多个不同设置中的每个设置来确定所述测绘仪器的所述至少一个误差。
21、根据组合18至20所述的方法，其中，所述检测器是所述光学测量仪器的检测器；其中，所述方法包括：在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的多个旋转位置上执行多次测量，其中，在所述多次测量中的每次测量中，所述光学测量仪器被取向成使得从所述光学测量仪器发射的光束从固定至所述基座的反射镜反射并且入射至所述光学测量仪器的检测器上；以及基于所述多次测量来确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
22、根据组合21所述的方法，其中，所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的所述至少一个特性包括表示在所述检测器的坐标系中的位置的信息，所述在所述检测器的坐标系中的位置对应于在使用所述检测器记录的目标的图像中的位置，从所述光学测量仪器发射的光束在所述目标的图像中的位置入射至所述目标上。
23、根据组合18所述的方法，其中，所述光源不同于所述光学测量仪器的沿所述测量轴线发射所述光束的测量光源。
24、根据组合1至23所述的方法，其中，所述部件包括固定至所述照准部并且彼此间隔布置的反射镜和分束器。
25、根据组合24所述的方法，其中，存在于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围的旋转位置内的光束路径从所述反射镜反射并且穿过所述分束器，其中存在于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二范围的旋转位置内的光束路径不从所述反射镜反射并且穿过所述分束器。
26、根据组合1至25所述的方法，其中，所述检测所述光束的光包括基于检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
27、根据组合26所述的方法，其中，在所述检测器上表示的所述位置是入射在所述检测器上的光束的中心的位置。
28、根据组合27所述的方法，其中，入射在所述检测器上的光束的所述中心是入射在所述检测器上的光束的光强度的重心。
29、根据组合1至28所述的方法，其中，所述光源固定至所述基座和所述照准部中的一者。
30、根据组合29所述的方法，其中，所述部件包括固定至所述光学测量仪器的第一反射镜和第二反射镜。
31、根据组合30所述的方法，其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜由设置在固定至所述光学测量仪器的透明板上的反射层的相对的平坦面提供。
32、根据组合1至31所述的方法，其中，所述检测器固定至所述基座和所述照准部中的一者。
33、根据组合32所述的方法，其中，所述部件包括分束器，并且其中，所述光源、所述检测器和所述分束器固定至所述基座和所述照准部中的一者。
34、根据组合1至33所述的方法，还包括：当所述照准部位于绕所述第一轴线的给定旋转位置并且所述光学测量仪器位于绕所述第二轴线的给定旋转位置时，使用所述光学测量仪器沿所述测量轴线执行测量；测量所述光学测量仪器绕所述第二轴线的旋转位置；测量所述照准部绕所述第一轴线的旋转位置；基于所述测绘仪器的所确定的误差，校正所述光学测量仪器绕所述第二轴线的测量的旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的测量的旋转位置；将使用所述光学测量仪器执行的测量与所述光学测量仪器绕所述第二轴线的校正旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的校正旋转位置相关联。
35、一种校准测绘仪器的方法，特别是与根据组合1至34所述的方法相结合的方法，其中，所述测绘仪器包括：基座；照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；其中，所述光学测量仪器被配置成沿所述光学测量仪器的测量轴线发射测量光束；其中，所述光学测量仪器包括位置灵敏探测器和将远距目标成像至所述检测器上的光学器件；其中，所述方法包括：在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的多个旋转位置处执行多次测量，其中，在所述多次测量中的每次测量中，所述光学测量仪器被取向成使得所述测量光束由固定至所述基座的光源产生并且入射至所述检测器上；以及基于所述多次测量来确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
36、根据组合35所述的方法，其中，所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的所述至少一个特性包括表示在所述检测器上的位置的数据，在所述检测器上的所述位置成像所述远距目标的位置，所述测量光束在所述远距目标的所述位置入射在所述远距目标上。
37、根据组合35和36所述的方法，其中，所述执行多次测量包括基于所述测量光束的检测到的光来确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
38、根据组合37所述的方法，其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性包括基于在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同旋转位置处执行的多次测量确定中心数据，所述中心数据表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的位置的圆在所述检测器上的位置。
39、根据组合38所述的方法，其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性包括确定表示延伸通过由多个中心数据表示的位置的数学直线的线数据，所述多个中心数据是在所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同旋转位置处获得的。
40、根据组合35至39所述的方法，其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性还基于表示所述测绘仪器的竖直指标误差、所述测绘仪器的耳轴误差和所述测绘仪器的准直误差中的至少一者的数据。
41、一种测绘仪器，包括：基座；照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；光学测量仪器，所述光学测量仪器具有相对于所述照准部绕第二轴线可旋转的测量轴线；其中，所述测绘仪器被配置成提供由部件提供的光束的光束路径，所述部件包括用于发射所述光束的光的光源、用于准直所述光束的零个或更多个透镜、用于折叠所述光束路径的零个或更多个反射镜、零个或更多个分束器、以及用于检测所述光束的光的位置灵敏检测器，其中所述光源固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，其中所述检测器固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，其中，所述光束路径的至少一部分在固定至所述基座的部件中的一者与固定至所述光学测量仪器的部件中的一者之间延伸；以及其中，至少对于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第一旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二旋转位置，存在所述光束路径，所述第二旋转位置不同于所述第一旋转位置。
42、根据组合41所述的测绘仪器，其中，所述光学测量仪器包括测量光源，所述测量光源被配置成沿所述测量轴线发射测量光束。
43、根据组合41和42所述的测绘仪器，其中，所述光学测量仪器包括望远镜；其中，所述望远镜包括至少两个透镜和第一致动器；所述第一致动器被配置成沿所述测量轴线改变所述至少两个透镜之间的距离，特别是用于改变所述望远镜的焦距；以及其中，所述光束路径由所述测量光源和固定至所述照准部或所述基座的检测器提供。
44、根据组合43所述的测绘仪器，其中，所述光束路径还分别由安装在所述照准部和所述基座上的透镜提供，其中，所述测绘仪器还包括第二致动器，所述第二致动器配置成改变所述透镜与所述检测器的距离。
45、一种测绘仪器，特别是与根据组合41至44所述的测绘仪器组合，其中，所述测绘仪器包括：基座；照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；其中，所述光学测量仪器配置成沿所述光学测量仪器的测量轴线发射测量光束；其中，所述光学测量仪器包括位置灵敏探测器和将远距目标成像至所述检测器上的光学器件；其中，所述测绘仪器包括固定至所述基座的反射镜；以及其中，所述光学测量仪器能够被取向成使得所述测量光束从固定至所述基座的所述反射镜反射，使得所述测量光束入射至所述光学测量仪器的检测器上。
46、一种测绘仪器，特别是与根据组合41至45所述的测绘仪器组合，其中，所述测绘仪器包括：基座；照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；用于发射光束的光源，所述光源安装在所述基座或所述照准部上；反射镜，所述反射镜安装在所述光学测量仪器上；以及检测器，所述检测器用于检测由所述光源发射的光束，并且所述检测器安装在所述基座或所述照准部上；其中，存在所述光学测量仪器绕所述第二轴线的两个相反取向，使得从所述光源发射的光束入射至所述反射镜上，并且从所述反射镜反射的光束入射至所述检测器上。
47、根据组合46所述的测绘仪器，其中，所述反射镜具有两个反射面。
48、根据组合46和47所述的测绘仪器，其中，所述反射镜包括载有反射层的玻璃板。
已经结合附图描述了一些实施方式。然而，应当理解，该附图未按比例绘制。距离、角度等仅是示例性的，并且不一定与所示设备的实际尺寸和布局具有确切的关系。可以添加、删除和/或重新排列部件。此外，本文中与各种实施方式有关的任何特定特征、方面、方法、特性、特征、质量、属性、元素等的公开内容可以用于本文中阐述的所有其它实施方式中。另外，将认识到，可以使用适合于执行所列举的步骤的任何设备来实践本文中描述的任何方法。
为了本发明的目的，本文中描述了某些方面、优势和新颖特征。应当理解，根据任何特定实施方式，不一定可以实现所有的这些优势。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以实现本文中所教导的一个优势或一组优势而不必实现本文中所教导或建议的其它优势的方式来实施或执行本发明。
此外，尽管本文中已经描述了说明性实施方式，但是本领域技术人员基于本发明将理解，任何和所有实施方式的范围具有等同元素、修改、省略、(例如，各个实施方式的各个方面的)组合、适配和/或替选。权利要求中的限制应基于权利要求中使用的语言来广义地解释，并且不限于本说明书中或在本申请中描述的示例，这些示例应解释为非排他性的。此外，可以以任何方式修改所公开的过程和方法的动作，包括通过重新排序动作和/或插入附加动作和/或删除动作。因此，本说明书和实施方式仅被认为是说明性的，真正的范围和精神由权利要求及其等同物的全部范围指示。

Claims (51)

1.一种校准测绘仪器的方法，
其中，所述测绘仪器包括：基座；相对于所述基座绕第一轴线可旋转的照准部；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器限定测量轴线并且相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；
其中，所述方法包括：
使用部件为光束提供光束路径，所述部件包括用于发射所述光束的光源、用于准直所述光束的透镜、用于折叠所述光束路径的反射镜、分束器、以及用于检测所述光束的光的位置灵敏检测器，其中，所述光源固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，所述检测器固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，所述光束路径的至少一部分在固定至所述基座的部件中的一者和固定至所述光学测量仪器的部件中的一者之间延伸，并且针对所述光学测量仪器绕所述第二轴线的至少第一范围的旋转位置，存在所述光束路径；
执行多次测量；以及
基于所述多次测量来确定所述测绘仪器的至少一个误差；
其中，每次测量包括当所述照准部位于绕所述第一轴线的给定旋转位置并且所述光学测量仪器位于绕所述第二轴线的给定旋转位置时，使用所述检测器检测所述光束的从所述光源沿所述光束路径传播至所述检测器的光，
其中，所述检测所述光束的光包括基于检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，第一组测量包括在所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围内的给定旋转位置的至少两个不同的对处执行的至少三次测量。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述第一组测量中的所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的给定旋转位置的所述至少两个不同的对包括具有所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同给定旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对、以及具有所述照准部绕所述第一轴线的相同给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同给定旋转位置的至少两对。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/10。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/2。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述至少一个误差包括基于在所述至少两个不同的对的给定旋转位置处的测量计算中心数据，所述中心数据表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的所述位置的圆在所述检测器上的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，
还包括基于在所述至少两个不同的对的给定旋转位置处的测量确定线数据，所述线数据表示在所述检测器上的延伸通过由确定的所述光位置数据所表示的所述位置的数学直线。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定旋转编码器的编码器读数，所述旋转编码器用于测量所述光学测量仪器绕所述第二轴线的旋转位置，其中，在所述至少两个不同的对的给定旋转位置的至少两个不同旋转位置中的每个旋转位置处确定所述编码器读数；使用所述编码器读数参数化所述线数据；基于所述线数据的参数化，计算与由所述线数据表示的所述直线上的位置相对应的编码器读数，在所述直线上的该位置，所述线最接近于由所述中心数据表示的所述圆的中心。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，所述至少一个误差是基于计算的所述编码器读数来确定的。
10.根据权利要求1所述的方法，
其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的竖直指标误差。
11.根据权利要求1所述的方法，
其中，针对所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二范围的旋转位置，存在所述光束路径，
其中，所述第二范围不同于所述第一范围；以及
其中，所述方法还包括执行第二组测量；以及根据所述第二组测量来确定所述测绘仪器的至少一个误差；
其中，所述第二组测量包括在所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第二范围内的给定旋转位置的至少两个不同的对处执行的至少两次测量。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第二范围的旋转位置的中心与所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围的旋转位置的中心相差大于π/10。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第二范围的旋转位置的中心与所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围的旋转位置的中心相差大于π/2。
14.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述第二组测量中的所述照准部绕所述第一轴线的给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的给定旋转位置的所述至少两个不同的对包括具有所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同给定旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对、以及具有所述照准部绕所述第一轴线的相同给定旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同给定旋转位置的至少两对。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/10。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中，所述至少两对中的所述照准部绕所述第一轴线的所述不同给定旋转位置相差大于π/2。
17.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述确定所述至少一个误差包括基于所述第二组测量中的在具有所述照准部绕所述第一轴线的不同给定旋转位置的至少两对处的测量计算第一半径数据和第二半径数据，所述第一半径数据和所述第二半径数据分别表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的所述位置的圆的半径。
18.根据权利要求17所述的方法，
其中，所述确定所述至少一个误差包括计算所述第一半径数据和所述第二半径数据的线性组合。
19.根据权利要求18所述的方法，
其中，所述确定所述至少一个误差包括计算所述第一半径数据和所述第二半径数据之差与计算所述第一半径数据和所述第二半径数据之和中的至少一者。
20.根据权利要求1所述的方法，
其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的耳轴误差。
21.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述光源固定至所述光学测量仪器。
22.根据权利要求21所述的方法，
其中，所述光源是所述光学测量仪器的沿所述测量轴线发射所述光束的测量光源。
23.根据权利要求22所述的方法，
其中，所确定的至少一个误差包括所述测绘仪器的准直误差。
24.根据权利要求22所述的方法，
其中，所述光学测量仪器包括具有可变焦距的望远镜；并且，所述方法还包括针对所述望远镜的焦距的多个不同设置中的每个设置来确定所述测绘仪器的所述至少一个误差。
25.根据权利要求22所述的方法，
其中，所述检测器是所述光学测量仪器的检测器；
其中，所述方法包括：
在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的多个旋转位置上执行多次测量，其中，在所述多次测量中的每次测量中，所述光学测量仪器被取向成使得从所述光学测量仪器发射的光束从固定至所述基座的反射镜反射并且入射至所述光学测量仪器的检测器上；以及
基于所述多次测量来确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
26.根据权利要求25所述的方法，
其中，所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的所述至少一个特性包括表示在所述检测器的坐标系中的位置的信息，所述在所述检测器的坐标系中的位置对应于在使用所述检测器记录的目标的图像中的位置，从所述光学测量仪器发射的光束在所述目标的图像中的位置入射至所述目标上。
27.根据权利要求21所述的方法，
其中，所述光源不同于所述光学测量仪器的沿所述测量轴线发射所述光束的测量光源。
28.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述部件包括固定至所述照准部并且彼此间隔布置的反射镜和分束器。
29.根据权利要求28所述的方法，
其中，存在于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的所述第一范围的旋转位置内的光束路径从所述反射镜反射并且穿过所述分束器，其中存在于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二范围的旋转位置内的光束路径不从所述反射镜反射并且穿过所述分束器。
30.根据权利要求1所述的方法，
其中，在所述检测器上表示的所述位置是入射在所述检测器上的光束的中心的位置。
31.根据权利要求30所述的方法，
其中，入射在所述检测器上的光束的所述中心是入射在所述检测器上的光束的光强度的重心。
32.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述光源固定至所述基座和所述照准部中的一者。
33.根据权利要求32所述的方法，
其中，所述部件包括固定至所述光学测量仪器的第一反射镜和第二反射镜。
34.根据权利要求33所述的方法，
其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜由设置在固定至所述光学测量仪器的透明板上的反射层的相对的平坦面提供。
35.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述检测器固定至所述基座和所述照准部中的一者。
36.根据权利要求35所述的方法，
其中，所述光源、所述检测器和所述分束器固定至所述基座和所述照准部中的一者。
37.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当所述照准部位于绕所述第一轴线的给定旋转位置并且所述光学测量仪器位于绕所述第二轴线的给定旋转位置时，使用所述光学测量仪器沿所述测量轴线执行测量；
测量所述光学测量仪器绕所述第二轴线的旋转位置；
测量所述照准部绕所述第一轴线的旋转位置；
基于所述测绘仪器的所确定的误差，校正所述光学测量仪器绕所述第二轴线的测量的旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的测量的旋转位置；
将使用所述光学测量仪器执行的测量与所述光学测量仪器绕所述第二轴线的校正旋转位置和所述照准部绕所述第一轴线的校正旋转位置相关联。
38.一种校准测绘仪器的方法，
其中，所述测绘仪器包括：基座；照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；以及光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；其中，所述光学测量仪器被配置成沿所述光学测量仪器的测量轴线发射测量光束；其中，所述光学测量仪器包括位置灵敏检测器和将远距目标成像至所述检测器上的光学器件；
其中，所述方法包括：在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的多个旋转位置处执行多次测量，其中，在所述多次测量中的每次测量中，所述光学测量仪器被取向成使得所述测量光束由固定至所述基座的光源产生并且入射至所述检测器上；以及
基于所述多次测量来确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
39.根据权利要求38所述的方法，
其中，所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的所述至少一个特性包括表示在所述检测器上的位置的数据，在所述检测器上的所述位置成像所述远距目标的位置，所述测量光束在所述远距目标的所述位置入射在所述远距目标上。
40.根据权利要求38所述的方法，
其中，所述执行多次测量包括基于所述测量光束的检测到的光来确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
41.根据权利要求40所述的方法，
其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性包括基于在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的相同旋转位置处执行的多次测量确定中心数据，所述中心数据表示延伸通过由确定的所述光位置数据表示的位置的圆在所述检测器上的位置。
42.根据权利要求41所述的方法，
其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性包括确定表示延伸通过由多个中心数据表示的位置的数学直线的线数据，所述多个中心数据是在所述光学测量仪器绕所述第二轴线的不同旋转位置处获得的。
43.根据权利要求38所述的方法，
其中，所述确定所述坐标转换的至少一个特性还基于表示所述测绘仪器的竖直指标误差、所述测绘仪器的耳轴误差和所述测绘仪器的准直误差中的至少一者的数据。
44.一种测绘仪器，包括：
基座；
照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；
光学测量仪器，所述光学测量仪器限定测量轴线并且相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；
其中，所述测绘仪器被配置成提供由部件提供的光束的光束路径，所述部件包括用于发射所述光束的光的光源、用于准直所述光束的透镜、用于折叠所述光束路径的反射镜、分束器、以及用于检测所述光束的光的位置灵敏检测器，
其中，所述光源固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，
其中，所述检测器固定至所述基座、所述照准部和所述光学测量仪器中的一者，
其中，所述光束路径的至少一部分在固定至所述基座的部件中的一者与固定至所述光学测量仪器的部件中的一者之间延伸；
其中，至少对于所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第一旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的第二旋转位置，存在所述光束路径，所述第二旋转位置不同于所述第一旋转位置；
其中，当所述照准部位于绕所述第一轴线的给定旋转位置并且所述光学测量仪器位于绕所述第二轴线的给定旋转位置时，所述检测器检测所述光束的从所述光源沿所述光束路径传播至所述检测器的光；以及
其中，所述检测器检测所述光束的光包括基于检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
45.根据权利要求44所述的测绘仪器，
其中，所述光学测量仪器包括测量光源，所述测量光源被配置成沿所述测量轴线发射测量光束。
46.根据权利要求45所述的测绘仪器，
其中，所述光学测量仪器包括望远镜；其中，所述望远镜包括至少两个透镜和第一致动器；
其中，所述第一致动器被配置成沿所述测量轴线改变所述至少两个透镜之间的距离，以改变所述望远镜的焦距；以及
其中，所述光束路径由所述测量光源和固定至所述照准部或所述基座的检测器提供。
47.根据权利要求46所述的测绘仪器，
其中，所述光束路径还分别由安装在所述照准部和所述基座上的透镜提供，其中，所述测绘仪器还包括第二致动器，所述第二致动器配置成改变所述基座上的透镜与所述检测器的距离。
48.一种测绘仪器，包括：
基座；
照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；以及
光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；
其中，所述光学测量仪器配置成沿所述光学测量仪器的测量轴线发射测量光束；
其中，所述光学测量仪器包括位置灵敏检测器和将远距目标成像至所述检测器上的光学器件；
其中，所述测绘仪器包括固定至所述基座的反射镜；
其中，所述光学测量仪器能够被取向成使得所述测量光束从固定至所述基座的所述反射镜反射，使得所述测量光束入射至所述光学测量仪器的检测器上；
其中，在所述照准部绕所述第一轴线的不同旋转位置和所述光学测量仪器绕所述第二轴线的多个旋转位置处执行多次测量，并且基于所述多次测量来确定所述检测器的坐标系与所述测绘仪器的坐标系之间的坐标转换的至少一个特性。
49.一种测绘仪器，包括：
基座；
照准部，所述照准部相对于所述基座绕第一轴线可旋转；
光学测量仪器，所述光学测量仪器相对于所述照准部绕第二轴线可旋转；
用于发射光束的光源，所述光源安装在所述基座或所述照准部上；
安装在所述光学测量仪器上的反射镜；以及
位置灵敏检测器，所述检测器用于检测由所述光源发射的光束，并且所述检测器安装在所述基座或所述照准部上；
其中，存在所述光学测量仪器绕所述第二轴线的两个相反取向，使得从所述光源发射的光束入射至所述反射镜上，并且从所述反射镜反射的光束入射至所述检测器上；以及
其中，基于所述检测器检测到的所述光束的光，确定表示在所述检测器上的位置的光位置数据。
50.根据权利要求49所述的测绘仪器，其中，所述反射镜具有两个反射面。
51.根据权利要求49所述的测绘仪器，其中，所述反射镜包括载有反射层的玻璃板。
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