CN112284249A - 坐标测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种坐标测量装置。本发明涉及一种用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体的位置的坐标测量装置，其中，发生对所识别目标物体的自动标识和与所述目标物体相关联的规格的指配。

Description

坐标测量装置

本申请是原案申请号为201711390952.9、申请日为2017年12月21日、发明名称为“坐标测量装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体的位置的坐标测量装置，其中，发生对所识别目标物体的自动标识和与所述目标物体相关联的规格的指配。

背景技术

被设计用于基于坐标连续地跟踪目标点并确定该点的位置的坐标测量装置总体上可以被统称为术语“激光跟踪仪”并特别是结合工业方法。在这种情况下，目标点可以通过回射(retroreflecting)单元(即，立方棱镜)来表示，该目标点通过测量装置的光学测量光束(特别是激光束)瞄准。该激光束被平行反射回至测量装置，其中，反射光束由该装置的检测单元检测。在这种情况下，例如借助于用于测角的传感器来确定该光束的发射或接收方向，该传感器被指配给该系统的偏转镜或瞄准单元。另外，在检测到该光束时，从测量装置至目标点的距离例如借助于传播时间测量或者相位差测量来确定。

根据现有技术的激光跟踪仪可以被设计成另外包括光学图像捕获单元，该光学图像捕获单元包括二维光敏阵列，例如，CCD或CID相机或者基于CMOS阵列的相机，或者包括像素阵列传感器和图像处理单元。该激光跟踪仪和相机可以特别是按不能改变它们相对于彼此的位置的这种方式相对于彼此安装。该相机例如可以与激光跟踪仪一起环绕其基本垂直轴旋转，但可独立于激光跟踪仪上下绕枢轴转动，并由此特别是与激光束的光学系统分离地设置。而且，相机可以被设计成例如根据特定应用仅围绕一个轴枢转。在另选实施方式中，相机可以以集成设计与激光光学系统一起安装在一个共享外壳中。

出于测量距离的目的，来自现有技术的激光跟踪仪包括至少一个测距装置，其中，该测距装置例如可以设计为干涉仪(IFM)。因为这种测距装置仅可以测量距离的相对变化，所以除了干涉仪以外，还将所谓的绝对距离测量装置(ADM)安装在现今的激光跟踪仪中。用于距离确定的测量装置的这种组合是已知的，例如，为AT901的形式，来自LeicaGeosystems AG的产品。用于借助于HeNe激光器确定距离的绝对距离测量装置和干涉仪的组合例如根据WO 2007/079600A1已知。

另外，在现代跟踪仪系统中，所接收测量光束与零位置的偏差以日益标准化的方式在传感器上被确定。借助于该可测量偏差，可以确定回射器中心与激光束在反射器上的入射点之间的位置差异，并且根据该偏差，激光束的取向可以按减小传感器上的偏差(特别是“零”)的这种方式被修正或调节，并由此，该光束沿反射器中心的方向取向。通过调节激光束取向，可以进行对目标点的连续目标跟踪，并且可以连续地确定目标点相对于测量装置的距离和位置。在这种情况下，该调节可以借助于偏转镜的取向改变来实现，偏转镜可以借助于马达来移动并且被设置用于偏转激光束，和/或借助于包括光束引导激光光学系统的瞄准单元的枢转。

为了连续目标跟踪的目的，根据现有技术的激光跟踪仪通常包括为位置敏感检测器(PSD)形式的跟踪区域传感器，其中，可以在该检测器上检测在目标上反射的测量激光辐射。关于这点，PSD被理解为是指相对于位置以模拟方式起作用的区域传感器，借助于PSD，可以确定传感器表面上的光分布的质心。在这种情况下，传感器的输出信号借助于一个或多个光敏区域生成，并且取决于光质心的特定位置。可以评估该输出信号，并且可以借助下游或集成电子系统来确定该质心。在这种情况下，确定入射光点的质心位置可以非常迅速并以非常高的分辨率进行。然而，借助于PSD，仅可以确定光分布的一个质心，并且不能确定多个光点的分布。

借助于该PSD，可以确定所检测光束的入射点与伺服控制零点的偏差，并且基于该偏差，可以将激光束与目标对准。为此，并且为了实现高准确度，该PSD的视场被选择为相对小，即，对应于测量激光束的光束直径。

利用PSD执行的检测与测量轴同轴地进行，并因此PSD的检测方向对应于测量方向。只有在测量激光已经被定向朝向回射目标之后，才能使用基于PSD的跟踪和精确瞄准。

在所述目标跟踪之前必须将激光束耦合至反射器。为此，可以在跟踪仪上另外设置包括具有相对较大视野的另一个位置敏感传感器(PSD)的检测单元。另外，将附加照明装置集成在所讨论类型的装置中，借助于该附加照明装置，特别是以不同于测距装置的波长的限定波长照射目标或反射器。关于这点，该传感器可以被设计成对该特定波长附近的范围敏感，以便降低或完全阻止外部光线影响。该目标可以借助于照明装置被照射，并且包括照明反射器的目标的图像可以被相机捕获。借助于传感器上的特定(波长特定)反射的成像，反射位置可以在图像中被解析，并因此，可以确定相对于相机的检测方向的角度和针对目标或反射器的方向。例如，从WO 2010/148525A1获知包括这种目标搜寻单元的激光跟踪仪的一个实施方式。

作为标准，常用激光跟踪仪现在包括针对用作目标反射器的棱镜的自动目标识别和目标跟踪功能(ATR：“自动目标识别”)。为此，通常将独立ATR光源(例如，多模光纤输出部，其发射具有处于850nm范围的波长的光学辐射)和对该波长敏感的专用ATR检测器(例如，CCD区域传感器)集成在激光跟踪仪中。为了在ATR区域传感器上基于对在棱镜上回射的ATR测量光束的反射点的位置的评估来确保自动瞄准起作用，通常需要在开始该功能之前，至少按如下方式使瞄准单元大致朝向目标反射器定向：所回射ATR测量光束也被入射在ATR区域传感器上。为此，例如，可以进行基于眼睛的估计来人工瞄准目标反射器，或者可以预先执行自动粗略瞄准功能。

一方面，用户可以通过在直接在坐标测量装置上的显示控制单元的用户显示器上或者在独立外围装置(例如，作为遥控器的数据记录器)的显示器上观察并瞄准目标物体来执行目标物体的粗略瞄准。然而，这通常像往常一样通过经由望远镜的目镜(即，瞄准单元)观察目标来进行，因为显示在显示控制单元或数据记录器上的显示图像在实际使用中可能不能充分可识别，例如在阳光下。

当目标非常突然和迅速移动以至于从ATR检测器的可视范围中消失(即，在目标上反射的ATR测量辐射不再入射在ATR区域传感器上)时，自动目标识别和目标跟踪功能的问题可能发生。为了即使在快速和突然移动期间也将目标保持在“耦合”状态，并且不从ATR检测器的可视范围中丢失目标，另一个相机(其在可视波长范围内敏感)例如可以捕获目标的图像，并且在图像处理的基础上，可以跟踪目标的移动(或与该目标一起移动的物体的移动)，并因此，在目标从“耦合”状态丢失的情况下，可以更容易地再次定位并耦合回射器。这种系统例如在EP 2141450中进行了描述。

激光跟踪仪对回射器执行测量，例如，空心角(CCR，具有1.5”、7/8"、0.5”直径的钢珠)、三棱镜、N2(标准具)或猫眼反射器。在这种情况下，必需知道反射器类型，因为一方面，测量立方角的位置(在球体的中心)并且工件由球体的表面接触，另一方面，一些反射器类型(三棱镜/猫眼)具有偏离零的附加常数。特别是，在补偿测量中使用正确反射器类型是非常重要的。

来自现有技术的激光跟踪仪具有如下缺点：所利用的反射器每次都必须在软件中被人工输入，例如在对相对较长距离或多个不同目标物体执行测量的情况下，这需要相当量的努力和时间，例如，当尚未正确标识的目标物体必须首先被人工验证时。

常规激光跟踪仪和目标物体的一个实质性缺点特别是，针对目标物体(例如，反射器型)的错误标识的鲁棒性不足，例如，在多个目标物体位于视野中的情况下。另外，在来自现有技术的一些已知激光跟踪仪中，将特定目标物体的目标物体身份复杂地传送至激光跟踪仪已被证明是不利的。

因此，本发明致力于解决的一个问题是，提供更鲁棒且更少误差的坐标测量系统。

本发明致力于解决的又一问题是，提供一种用于更高效且简化的坐标测量的坐标测量装置和目标物体。

这些问题通过实现独立权利要求书的特征化特征来解决。按另选或有利方式精炼本发明的特征可以在从属权利要求中找到。

发明内容

本发明涉及一种用于特别是激光跟踪仪的坐标测量装置的目标物体，其中，所述目标物体包括回射元件，该回射元件可以借助于所述坐标测量装置的光学测量光束在所述目标物体的坐标测量的范围内被使用。所述目标物体还包括标识元件，该标识元件由所述坐标测量装置可见并且可识别，其中，所述标识元件包括来自下列组中的至少一个元件：回射标识元件，该回射标识元件仅回射具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的辐射；具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的标识元件；以及特别是由回射材料制成的具有限定ID图案的标识元件。

具体来说，所述标识元件被设计成相对于所述坐标测量装置的在所述坐标测量的范围内限定的目标轴旋转地不对称。该实施方式的优点在于，所述标识元件还可以被用于检测所述目标物体的空间取向和/或用于粗略定位所述目标物体。

本发明还涉及一种用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体(例如，上述目标物体)的位置的坐标测量装置(特别是激光跟踪仪)，其中，所述坐标测量装置至少包括：辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

HeNe激光源或激光二极管源可以特别用作辐射源。所述测量光束可以被用于不同功能，并且例如还可以由多个分量(单独光束)的同轴或平行组合构成，例如，由用于距离和角度测量单元的红外激光测量光束、(可视)指向光束(例如，作为操作员的视觉支持)、以及分离目标追踪分量构成。

测距单元通常被设计为激光测距仪，例如，借助于传播时间测量或者相位差测量或者借助于Fizeau原理。特别是，所述测距单元还可以被设计为绝对距离测量装置。这种测距装置已知为例如AT901的形式(来自Leica Geosystems AG的产品)，并且用于借助于HeNe激光器确定距离的绝对距离测量装置和干涉仪的组合例如根据WO2007/079600A1已知。

所述测量光束在目标物体上被反射，其中，反射光束被所述坐标测量装置的检测单元检测。在这种情况下，例如借助于用于测角的传感器(特别是角编码器)来确定所述光束的发射或接收方向。

例如，所述测量光束可以在特别是自动目标识别功能的范围内耦合至目标物体的回射器。为此，例如，可以利用独立(专用)目标识别相机(例如包括具有相对大视场的位置敏感传感器或者最初提到的ATR检测器)。另外，通常将附加照明装置集成到所讨论类型的装置中，特别是用于生成具有不同于所述测距装置的波长的限定波长的识别辐射的装置。关于这点，该传感器可以被设计成对该特定波长附近的范围敏感，以便降低或完全阻止外部光线影响。

在现代系统中，在所述目标跟踪功能的范围内，所述接收光束与零位置的偏差例如按日益标准化的方式在传感器上被确定。借助于可以按这种方式测量的这种偏差，可以确定回射器中心与激光束在反射器上的入射点之间的位置差，并且根据该偏差，激光束的取向可以按减小传感器上的偏差(特别是“零”)的这种方式来修正或调节，并由此，该光束沿反射器中心的方向取向。通过调节激光束取向，可以进行对目标点的连续目标跟踪，并且可以连续地确定目标点相对于测量装置的距离和位置。在这种情况下，该调节可以借助于偏转镜(偏转镜可以借助于马达来移动并且其被设置用于偏转激光束)的取向改变和/或借助于包括光束引导激光光学系统的瞄准单元的枢转来实现。

特别是，所述目标识别功能、所述目标跟踪功能、以及所述距离和角度测量功能例如可以通过独立专用检测器和/或包括合适相机光学系统的相机来提供，或者一个或几个检测器和/或相机可以按可以与其一起执行几个前述功能的这种方式来设计和使用。

所述评估和控制单元记录和处理不同传感器(例如，测距装置、用于确定相对或绝对轴位置的角编码器)的测量值，并且控制轴位置马达以便定向所述光束引导单元。

根据本发明的坐标测量单元还包括：目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给每个单独目标物体的规格和ID颜色，其中每个ID颜色都被指配给单独目标物体，可以彼此明确区分，并且覆盖至少一个特定波长范围，其中，恰好一个ID颜色被指配给恰好一个目标物体；相机，该相机对所述ID颜色的波长范围的频谱敏感，相机在下文中被称为ID相机，并且特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，例如，具有基本上沿着所述目标轴的观看方向；以及照明装置，该照明装置用于利用覆盖所述ID颜色的波长范围的频谱的标识辐射来照射目标物体，例如借助于包含单独ID颜色的白光和/或彩色LED。

(ID)颜色或限定(ID)颜色的波长范围(或者一般来说，波长范围)可以例如基于如下来限定：基于具有单个明确界定的波长的辐射；和/或基于具有单个(连续)频谱范围的辐射；和/或基于具有彼此相邻或者彼此间隔开(若需要的话)的波长范围的频谱。特别是，多个波长范围的混合和/或组合限定了“混合颜色”，即，在ID颜色的意义上的“颜色”，假设以这种方式生成的(混合)ID颜色不同于另一(原始)ID颜色达到适合于所述ID相机并且被所述ID相机识别为固有颜色的程度。

根据本发明，在通过所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内，利用所述标识辐射照射要标识的目标物体，其中，针对所述目标物体的ID颜色的确定基于借助于所述ID相机捕获的所述目标物体的图像来进行，所述目标物体的自动标识基于所述目标物体的所述ID颜色来进行，并且其中，特别是，向所述目标物体自动分配所指配规格基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行。

特别是，已经存在于所述系统中的相机可以按例如还可以用作ID相机的这种方式来适配，例如：

·用于检测用于距离测量和/或角度测量功能的测量光束的检测相机，

·用于目标识别功能的目标识别相机，

·用于目标跟踪功能的目标跟踪相机，以及

·用于为用户提供概览图像的相机。

在一个实施方式中，所述坐标测量装置例如具有用于朝向所述目标物体定向所述测量光束的目标识别功能，特别是包括调整单元，该调整单元用于自动搜索并识别所述目标物体，其中，所述目标识别功能借助于在所述目标识别功能的范围内的限定波长范围中提供的识别辐射来实现，该识别辐射特别是通过生成所述标识辐射的照明装置或者通过附加目标识别照明装置生成，特别是，其中，所述ID相机对所述识别辐射的所述波长范围的至少一部分敏感，并且被设置用作目标识别相机，特别是其中，所述识别辐射设置在所述ID颜色的所述波长范围的频谱之外的限定波长范围中，和/或所述识别辐射的从所述目标物体返回的部分在借助于所述ID相机捕获的所述目标物体的图像中，由所述评估和控制单元在所述标识功能的范围内加以考虑，特别是被遮蔽；或者所述目标识别功能借助于专用目标检测相机来实现，并且所述ID相机对所述识别辐射的所述波长范围不敏感；或者所述目标识别功能借助于专用目标识别相机来实现，并且所述识别辐射设置在所述ID颜色的所述波长范围的频谱之外的限定波长范围中，特别是其中，所述目标识别相机对来自所述ID颜色的所述波长范围的频谱的辐射不敏感，和/或所述标识辐射的从所述目标物体返回的部分在借助于所述目标识别相机捕获的所述目标物体的图像中，由所述评估和控制单元在所述目标识别功能的范围内加以考虑，特别是被遮蔽。

根据所使用的照明装置和/或相机的实施方式，可以利用所述标识辐射和所述识别辐射同时或者交替地照射所述目标物体，例如，其中，仅接通所述标识照明装置以便标识所识别的目标物体。

根据该实施方式，用于所述标识辐射和所述识别辐射的所述照明装置可以为可独立控制的照明组件的形式，例如不同LED，或者它们例如可以被设计为可以提供不同辐射的单独照明组件，特别是取决于目前预期用途。

例如，针对所述目标识别相机，可以利用仅在所述ID颜色的波长范围的频谱中敏感的合适检测器或者所述相机的所述入口光学系统中的合适相机滤波器。

本发明的又一方面涉及一种坐标测量装置，特别是激光跟踪仪，所述坐标测量装置用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体的位置，其中，所述坐标测量装置至少包括辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

所述坐标测量单元还包括目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给每个所述单独目标物体的规格和指配给每个单独目标物体的差分参数的值，其中，所述差分参数包括来自下列组中的至少一个元素：代表目标物体的总回射能力的参数，特别是入射在所述目标物体上的辐射相对于所述入射辐射的已经在所述特定目标物体上被回射的部分的比率、和代表目标物体的回射器的孔径尺寸的参数，特别是借助于相距限定距离的平面检测器捕获的特定目标物体的回射器的图像的直径或面积。

根据本发明，在通过所述评估和控制单元针对要标识的目标物体自动控制的标识功能的范围内，确定来自以下组中的至少一个标识元素：借助于强度检测器登记的所述目标物体的强度信号的值，借助于平面检测器捕获的所述目标物体的图像的直径或面积；其中，自动标识所述目标物体基于所述确定的标识元素来进行，特别是，其中，针对所述标识的目的，所述标识元素被设定成与借助于所述测距功能确定的到所述目标物体的距离有关，并且向所述目标物体分配所指配规格基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行。

在一个实施方式中，所述测距功能包括绝对距离测量单元，并且标识所述目标物体基于借助于所述绝对距离测量单元测量的到所述目标物体的距离来进行。

特别是，在具有绝对距离测量的激光跟踪仪的情况下，所述距离测量的准确度取决于基于具有已知基准频率的足够稳定时钟信号(驱动器时钟)的距离测量。因此必须检查基准频率(或驱动器时钟)，并且若需要的话，例如按预定义服务间隔通常周期性地调节基准频率。这种检查通常利用合适测量装置进行，例如基于铷频率标准，为此，通常在所述激光跟踪仪上或者在所述激光跟踪仪的测距模块上提供可接入以用于服务的接口，例如用于测试装置与所述激光跟踪仪的电耦接(例如经由HF连接器)。

然而其缺点在于，一个(或几个)复杂接口(或多个接口)通常必须用于传送(电子)测试信号，例如从测试单元到激光跟踪仪的几个待监测信号，这例如导致在硬件、电子装置方面的额外费用，因此也导致高成本。例如利用非常高频率(例如，在GHz范围内)检查驱动器时钟常常因此变得困难。

因此，本发明解决的另一个问题是，提供一种用于驱动器时钟的改进校准方法，特别是用于绝对距离测量模块中，具体是在激光跟踪仪中。

根据本发明，要校准的驱动器时钟信号被调制到所述系统(即，在这种情况下是激光跟踪仪)的光学光束上，特别是已经存在的光学光束例如已经通过合适设计的测距模块提供。原则上，任何类型的调制都可以被用于此目的，例如幅度调制。特别是，信号源可配置并且可以准许输出要监测的几个信号，并且若需要的话，信号源可以完全被断开。

这种方法借助于相对简单的测试装置的接收器单元(例如借助于光检测器)进行对驱动器时钟或基准频率的容易接入非接触式测量。因为将光学辐射用作信号载体，所以即使没有复杂的接口，也可以特别是输出非常高的频率(～GHz)。

又一实施方式的特征在于，所述强度检测器被用于下列功能中的至少一个功能：作为所述坐标测量装置的专用标识检测器；作为具有所述测距功能的接收器，特别是其中，所述强度检测器在下列测距单元中的至少一个测距单元的范围内使用：用于测量传播时间的单元、干涉仪单元、WFD单元、FMCW单元、频率梳单元、相间距离测量单元、以及Fizeau绝对距离测量单元；作为具有所述目标跟踪功能的跟踪检测器，特别是被设计为位置敏感检测器(PSD)；作为所述坐标测量装置的具有目标识别功能的用于朝向所述目标物体定向所述测量光束的目标识别检测器；或者作为具有立体目标识别功能的用于将所述测量光束朝向所述目标物体定向的目标识别检测器并且用于确定到所述目标物体的距离。

所述平面检测器可以被用于下列功能中的至少一个功能：作为所述坐标测量装置的专用标识检测器；作为具有所述目标跟踪功能的跟踪检测器，特别是被设计为位置敏感CCD相机或CMOS相机；作为所述坐标测量装置的具有目标识别功能的用于朝向所述目标物体定向所述测量光束的目标识别检测器；作为所述坐标测量装置的具有立体目标识别功能的用于将所述测量光束朝向所述目标物体定向并且用于确定到所述目标物体的距离的目标识别检测器；或者作为用于为用户提供概览图像的相机。

因为利用所述测量光束(例如，利用专用跟踪照明)照射的目标物体的测量强度主要取决于所述目标物体的类型(孔径、尺寸、设计等)和到所述目标物体的距离，所以可以基于所述强度和(若需要的话)距离信息，在所述目标物体的所述自动标识的范围内导出所述目标物体的状态，例如所述目标物体的缺陷或沾污度，假设具有所识别目标物体的先验知识。

又一具体实施方式的特征在于，所述目标物体的所述自动标识范围内的所述标识限定第一比较参数，基于另选方法(特别是另选人工或自动方法)来进行对所述目标物体的另一标识，例如，其中，用户经由所述评估和控制单元的输入模块人工输入期望类型的目标物体和所指配的状态数据，其中，所述另一标识限定第二比较参数，以及通过所述评估和控制单元进行所述第一比较参数与所述第二比较参数的比较(特别是自动比较)，并且基于所述比较，导出所述目标物体的状态，特别是所述目标物体的缺陷或沾污度。

因而使所述目标物体的状态例如对于用户可见，并且若需要的话，可以在所述坐标测量的范围内加以考虑。

本发明的又一方面涉及一种坐标测量装置，特别是激光跟踪仪，所述坐标测量装置用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体的位置，其中，所述坐标测量装置至少包括辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

所述坐标装置还包括：照明装置，该照明装置用于以限定波长范围中的标识辐射来照射所述目标物体，照明装置特别被设计为LED，相机在下文中被称为ID相机，相机对所述标识辐射的所述波长范围的至少一部分敏感，该相机特别是基于CCD传感器或CMOS传感器；以及目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给每个单独目标物体的规格、指配给所述单独目标物体的位置或者与在由所述ID相机捕获的图像中的利用所述照明装置照射的所述单独目标物体的所述目标轴的偏差，根据所述坐标测量装置与所述单独目标物体之间的距离，所述单独目标物体的所述回射器的横向直径、以及所述照明装置的光轴与所述ID相机的光轴之间的横向距离。

根据本发明，在针对要标识的所述目标物体的标识功能的范围内，所述目标物体相对于所述目标轴被检测，其中，通过所述评估和控制单元被自动地控制，确定所述坐标测量装置与所述目标物体之间的距离借助于所述测距功能来进行，确定所述目标物体的位置在利用所述标识辐射照射的所述目标物体的借助于所述ID相机捕获的图像中进行，自动标识所述目标物体基于所确定距离和所述目标物体在由所述ID相机捕获的所述图像中的所确定位置来进行，以及向所述目标物体分配所指配规格基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行。

根据一个实施方式，所述照明装置例如被设计为安装在所述ID相机的入口光学系统侧面上的特别是作为LED的多个单独光源，其中，所述单独光源的光轴均具有与所述ID相机的光轴不同的横向间距，特别是，其中，所述单独光源生成处于彼此不同的限定波长范围中的辐射。

例如对于在所述目标物体上反射的来自单独同时接通光源的辐射的已经借助于所述ID相机捕获的图像的图像处理范围内的标识和区分，后者是有利的。

又一实施方式的特征在于，所述照明装置中的至少一个第一光源还被设置为用于所述坐标测量装置的具有目标识别功能的瞄准照明装置，其用于朝向所述目标物体定向所述测量光束，特别是其中，所述第一光源例如根据当前预期用途交替地或重叠地提供所述标识辐射和所述识别辐射的一部分。

具体来说，所述照明装置中的所述单独光源可以通过所述评估和控制单元同时或者独立地(特别是顺序地)接通和断开，其中，所述光源的接通和/或断开在时间上联系至借助于所述ID相机的图像捕获。

本发明的又一方面涉及一种坐标测量装置，特别是激光跟踪仪，该坐标测量装置用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体(例如，上述目标物体)的位置，其中，所述坐标测量装置至少包括辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

所述坐标测量装置还包括目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元上，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给每个所述单独目标物体的规格和指配给每个所述单独目标物体并且可以彼此明确地区分的ID图案，其中，恰好一个ID图案被指配给恰好一个目标物体，相机在下文中被称为ID相机，特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，特别是，其中，所述ID相机被设计成具有变焦镜头，该变焦镜头具有基于借助于所述测距功能测量的到所述目标物体的距离的可调节放大倍率，并且所述相机的观看方向沿着与所述目标轴平行或同轴的轴。

在通过所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内，确定针对所述目标物体的ID图案基于借助于所述ID相机捕获的所述目标物体的图像来进行，自动标识所述目标物体基于所述目标物体的所述ID图案来进行，以及特别地，向所述目标物体自动分配所指配规格基于由所述目标物体数据库提供的所述信息来进行。

根据一个实施方式，确定用于所述目标物体的所述ID图案在这种情况下通过以下方式进行：通过调节借助于所述ID相机捕获的所述图像的限定图像比例，和/或通过基于借助于所述测距功能测量的所述目标物体的距离对所述变焦镜头进行合适调节，按限定图像比例借助于所述ID相机捕获图像。

本发明的又一方面涉及一种坐标测量系统，该坐标测量系统包括特别是激光跟踪仪的坐标测量装置和包括回射器的目标物体，其中，所述坐标测量装置至少包括辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定离所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

所述坐标测量装置还包括：第一发送器单元，该第一发送器单元用于发送具有第一限定波长范围的查询信号，特别是具有限定调制频率的调制辐射；相机，该相机对第二波长范围敏感并且具有沿着所述目标轴的观看方向，所述相机用于捕获来自至少一个目标物体的响应信号；以及目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元上，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给每个所述单独目标物体的规格和指配给每个单独目标物体的查询和响应信号。

所述目标物体还包括：接收器单元，该接收器单元对所述第一波长范围敏感；第二发送器单元，该第二发送器单元用于发射具有限定波长范围的响应信号，该限定波长范围包括所述第二波长范围的至少一部分；以及控制电子系统，特别是为微处理器，其处于省电模式，其中，所述控制电子系统可以借助于所述目标物体特有的唤醒信号通过所述接收器单元被激活，以便退出所述省电模式。

根据本发明，借助于所述第一发送单元照射的至少一个目标物体通过所述评估和控制单元自动标识，并且向所述目标物体分配所指配规格基于以下来进行：由所述目标物体数据库提供的信息、基于由所述目标物体数据库提供的信息通过所述坐标测量装置的所述第一发送器单元发送查询信号、基于借助于至少一个第一目标物体的第一接收器单元接收所述发送查询信号，其中，在通过所述第一目标物体的所述接收器单元接收的所述查询信号与所述第一目标物体特有的所述唤醒信号一致的情况下，所述第一目标物体的所述控制电子系统被激活并且所述目标物体借助于所述第二发送器单元发送通过所述相机捕获的响应信号，以及通过所述评估和控制单元导出利用所述查询信号照射的所述目标物体的身份。

一个实施方式例如根据以下事实被特征化：所述查询信号对于所述第一目标物体是特有的，并且其中，所述响应信号确认所述第一目标物体的身份，特别是其中，所述第一目标物体相对于所述坐标测量装置的粗略位置基于通过所述相机捕获的所述响应信号的图像来导出。结果，例如，可以进行对某个目标物体的定向搜索和瞄准。

在又一实施方式中，查询信号是触发信号，其中，由于所述触发信号，所述第一目标物体发送响应信号，其中，所述评估和控制单元可以基于所述响应信号和通过所述目标物体数据库提供的所述信息来导出所述第一目标物体的身份，特别是其中，所述第一目标物体相对于所述坐标测量装置的粗略位置基于通过所述相机捕获的所述响应信号的图像来导出。结果，例如可以进行对可用目标物体的搜索和/或对可用目标物体的位置的验证。

本发明的又一方面涉及一种坐标测量装置，特别是激光跟踪仪，该坐标测量装置用于检测可以在空间中移动并且包括回射器的目标物体的位置，其中，所述坐标测量装置至少包括辐射源，该辐射源用于发射光学测量光束，其中，所述测量光束借助于光束引导单元沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴，并且所述坐标测量装置还包括：测距功能，该测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离；测角功能，该测角功能用于确定所述测量光束的发射方向；目标跟踪功能，该目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体；以及评估和控制单元，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置。

所述坐标测量装置还包括目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括指配给所述单独目标物体的规格和ID颜色，其中每个ID颜色都被指配给单独目标物体，其可以彼此明确区分并且覆盖至少一个特定波长范围，其中，恰好一个ID颜色被指配给恰好一个目标物体；相机，该相机对所述ID颜色的所述波长范围的频谱敏感，在下文中被称为ID相机，并且特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，其中，在通过所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内，确定针对所述目标物体的ID颜色基于借助于所述ID相机捕获的所述目标物体的图像来进行，自动标识所述目标物体基于所述目标物体的所述ID颜色来进行，并且特别地，向所述目标物体自动分配所述规格基于由所述目标物体数据库提供的所述信息来进行。

因为该实施方式不一定需要标识辐射，而相反可以仅借助于可用(可变)环境光或者借助于照明装置的辐射来操作(例如用于所述目标识别)，所以由所述ID相机检测的标识元件一方面具有相对低强度，而另一方面具有受所述环境光的波长范围影响的颜色。

在该实施方式中，因此有利的是，当例如在特别是自动目标识别功能的范围内时，不仅识别目标物体，而且还进行对所识别目标物体的自动定位时，该定位由所述评估和控制单元在时间上联系至借助于所述ID相机捕获的图像。

附图说明

下面，仅通过举例方式，参照附图中示意性地表示的示例性实施方式来描述根据本发明的坐标测量装置。图中的相同元件用相同标号标注。所述实施方式通常不按真实比例表示，也不被理解为是限制。

具体来说：

图1示出了根据本发明的坐标测量装置在工业计量学方面的典型应用的示例；

图2示出了示例性坐标测量装置的示意性外部布局图；

图3a、图3b示出了根据本发明的两个坐标测量装置的示意性布局图，该坐标测量装置包括用于生成测量光束和跟踪光束的一个(a)或几个(a)光束源，并且包括一个(a)或几个(b)特定相机；

图4a至图4d示出了根据本发明的包括用于被动(a-c)或主动(d)标识的标识元件的典型目标物体的示意性布局图；

图5a、图5b示出了根据本发明的坐标测量装置(a)的示意性布局图以及借助于ID相机捕获的目标物体(b)的示例性图像，以用于在没有具体附接至目标物体的识别元件的情况下标识该目标物体；以及

图6示出了根据本发明的对用于坐标测量装置的测距模块的距离测量的驱动器的系统时钟进行校准的示意性布局图。

具体实施方式

图1示出了坐标测量装置1的示例性实施方式，在这种情况下，该坐标测量装置被设计为工业计量学方面的激光跟踪仪，用于利用扫描激光测量光束2来扫描所制造物体4的表面，并且确定该物体的为坐标形式的空间维度。在这种情况下，通常借助于用于激光跟踪仪1的激光测量光束2的回射器3，例如借助于附接至要测量的物体4的几个目标物体来进行测量。

为了检测并且能够跟踪要测量的物体的移动，使得激光测量光束2保持定向在回射器3上，激光跟踪仪1通常包括目标识别单元和目标跟踪单元，以确保借助于激光束2连续跟踪由激光跟踪仪1检测到的回射器3，并且以这种方式，可以连续确定目标点相对于激光跟踪仪1的距离和位置。

目前检测到的回射器的类型必须是已知的，因为一方面回射器3通常相对于待有效测量的位置具有偏移，该偏移是已知的，并且根据安装的类型而不同。另一方面，不同反射器类型(例如，三棱镜、猫眼)具有不同光学校正因子，例如，偏离零的附加常数。特别是在补偿测量的情况下，已知正确反射器类型并且利用坐标测量装置1在测量范围内应用正确光学规格和补偿参数是重要的。

图2示意性地示出了包括以下元件的示例性激光跟踪仪1’的外部布局图：入口和出口光学系统6、包括瞄准照明装置8的目标识别相机7，在这种情况下，借助于入口光学系统的在目标识别相机7两侧上的两个光源以及包括概览照明装置10的概览相机9，在这种情况下同样包括入口光学系统的在概览相机9两侧上的两个单独光源。还示出了：目标轴11、支承件13可绕其相对于基部14旋转的枢轴12、以及光束引导单元16可绕其相对于支承件13倾斜的倾斜轴15。

调整和控制单元(这里未示出)记录并且处理来自不同传感器(例如，测距装置、用于确定相对或绝对轴位置的角编码器)的测量值，并且控制角位置马达以便定向光束引导单元16。显示装置(未示出)示出关于测量和装置状态的信息，并且还可以显示来自其中一个可用图像传感器(特别是概览相机9)的图像。另选地，目标识别相机7也可以包括多于一个光学系统。

图3a和图3b参照示意布局图例示了根据本发明的坐标测量装置的不同实施方式。

图3a示出了根据本发明的坐标测量装置100，该坐标测量装置包括光束引导单元16’，该光束引导单元16’包括：光束源101，其辐射102被用作用于确定到目标物体104的距离的测量辐射103以及用于跟踪目的的跟踪光束105两者。而且，坐标测量装置100包括评估和控制单元107，该评估和控制单元用于数据存储并且用于控制坐标测量装置100，该评估和控制单元在这种情况下例如还位于光束引导单元16’中。

光束引导单元16’在其面向目标物体104的前侧包括：用于沿目标轴11发射辐射并用于接收反射辐射的入口和出口光学系统6，并包括标识相机，标识相机在下文中被称为ID相机108，该标识相机包括标识照明装置109，标识照明装置在这种情况下例如被设计为入口光学系统的ID相机108两侧上的两个LED光源，其中，适当地适配的目标识别相机例如被用作ID相机108，若需要的话，该ID相机也被设置为概览相机，以用于为用户提供概览图像。

在所示示例中，标识照明装置109提供覆盖波长范围频谱的标识辐射、以及在该标识辐射的频谱之外的限定波长范围内的识别辐射。

另选地，还可以将另一独立特定相机用作目标识别相机和/或概览相机(例如，参见图3b)和/或用于生成标识辐射和检测辐射的独立照明装置，特别是其中，该照明装置生成不同波长范围的辐射或者该相机具有不同波长相关灵敏度。另外，借助于被用于几个功能的相机(例如在这种情况下同时用作目标识别相机的ID相机108)捕获的图像还可以特别是相对于对所识别目标物体104的标识或对目标物体104的目标识别，借助于图像处理通过评估和控制单元107被优化以用于特定目的。

ID相机108的相机光学系统可以特别被设计为具有固定焦点和固定变焦的定焦镜头、或者作为变焦镜头。

光束引导单元16’在其内部还包括测距装置106，测距装置用于接收反射测量辐射103并且用于确定到目标物体104的距离。在所示示例中，测距装置106是绝对距离测量装置，但是其也可以是干涉仪、或两者的组合。

而且，在这种情况下，光束引导单元16’包括平面跟踪检测器110，该平面跟踪检测器用于接收在目标物体104上反射的跟踪光束105并且用于生成用于控制坐标测量装置100的目标跟踪功能的输出信号。

优选的是，坐标测量装置100之外的跟踪光束105和测量光束103的光轴彼此并且与目标轴11同轴地(即，在共享发射轴上)延伸，如这里所示。然而，另选地，具有平行轴布置或者轴仅彼此大致平行延伸的布置的多个实施方式也是可以的，例如，在横跨极大距离测量的情况下仅相对于远程会聚延伸。

尽管这里未示出，但坐标测量装置100和/或光束引导单元16’还可以包含对用于目标跟踪的坐标测量装置来说典型的另一些组件，当然例如附加概览相机、附加照明装置、变焦或可变焦相机、用于相机的固定或可切换滤波装置、指示器光束源等。

另外，光束引导单元100包括多个分束器200，借助于该分束器，测量辐射103和跟踪光束105通过入口和出口光学系统6沿目标轴11被发射，并且由目标物体104反射的辐射借助于入口和出口光学系统6被引导朝向测距装置106和跟踪检测器110的传感器表面。

图3b示出了根据本发明的坐标测量装置100’的又一实施方式，其中，在这种情况下，光束引导单元16”包括用于生成测量辐射103的第一辐射源101’、和用于生成追踪光束105的第二辐射源101”。而且，坐标测量装置100’包括评估和控制单元107，评估和控制单元用于数据存储并且用于控制坐标测量装置100’，其在这种情况下，例如还位于光束引导单元16”中。

光束引导单元16”在其面向目标物体104的前侧上包括：用于沿目标轴11发射辐射并用于接收反射辐射的入口和出口光学系统6，并包括标识相机，标识相机在下文中被称为ID相机108，标识相机包括标识照明装置109，标识照明装置在这种情况下例如被设计为入口光学系统的在ID相机108两侧上的两个LED光源，其中ID相机还设置为用于向用户提供概览图像的概览相机。在所示实施方式中，光束导向单元16”还包括包括瞄准照明装置8的独立目标识别相机7，瞄准照明装置在这种情况下例如被设计为入口光学系统的在目标识别相机7两侧上的两个LED光源。

光束引导单元16”在其内部还包括测距装置106，该测距装置用于接收反射测量辐射103并且用于确定到目标物体104的距离。在所示示例中，测距装置106是绝对距离测量装置，但是其也可以是干涉仪或两者的组合。

而且，光束引导单元16”包括跟踪检测器110，跟踪检测器用于接收在目标物体104上反射的跟踪光束105(例如，包括确定所反射跟踪辐射在位置敏感检测器上的入射点)并且用于生成用于控制坐标测量装置100’的目标跟踪功能的输出信号。

优选的是，坐标测量装置100’之外的跟踪光束105和测量光束103的光轴(其也可以是相同的)彼此并且与目标轴11同轴地(即，在共享发射轴上)延伸，如这里所示。这预示着两个光束源101’、101”包括共享出口光学系统6。具有两个光束路径的共享入口和出口光学系统6意味着两个光束路径从装置退出到装置的周围，或者从装置的周围通过同一光学元件(诸如镜头或盘)进入装置。在这种情况下，光束路径通常至少大致同轴。

另外，光束引导单元100’包括多个分束器200，借助于分束器，测量辐射103和跟踪光束105通过入口和出口光学系统6沿目标轴11被发射，并且由目标物体104反射的辐射借助于入口和出口光学系统6被引导朝向测距装置106和跟踪检测器110的传感器表面。

测量辐射103和跟踪光束105按如下方式特别是相对于其极性和/或波长而不同：依靠位于跟踪检测器110之前的滤波器111的合适实施方式，旨在用于测距的反射辐射被滤出并且不到达跟踪检测器110。同样，任何传入的外部干扰辐射都可以以这种方式被滤出，并因此仅跟踪光束105的辐射到达跟踪检测器110的传感器。另选地或者另外地，依靠分束器200的合适实施方式，反射辐射的总体可以被分成旨在用于测距的部分和旨在用于目标跟踪的部分。

还指出了根据本发明的包括标识元件112的目标物体104，该目标物体例如位于目标物体104的回射器的反射器轴环(collar)上。标识元件112的示例性实施方式在图4a至图4d中示出。

图4a示出了包括用于回射器3的壳体113的典型目标物体104，该壳体在这种情况下被设计为球体。包括回射器的典型目标物体例如包括“中空角”回射器、三棱镜、标准具反射器、或“猫眼”反射器。在借助于坐标测量装置100、100’(参见图3a和图3b)执行测量的情况下，必需知道反射器类型，因为一方面，测量立方角的位置(在球体的中心)并且例如待测量工件由球体的表面接触，另一方面，一些反射器类型(三棱镜/猫眼)具有偏离零的附加常数。特别是，在补偿测量中使用正确反射器类型是非常重要的。在现有技术中，所使用的反射器必须人工输入，根据应用，其可能耗时且容易出错。

根据本发明，目标物体104由坐标测量装置100、100’自动标识(参见图3a和图3b)。为此，坐标测量装置100、100’包括目标物体数据库，该目标物体数据库被存储在评估和控制单元107中，并且提供针对一组限定目标物体的信息，该信息至少包括针对目标物体的一组标识特征和规格。

在这种情况下，在特定实施方式中，根据本发明的目标物体例如包括目标物体特有的标识元件，并且例如位于由坐标测量装置100、100’自动检测的反射器轴环114上。

图4b示出了在第一实施方式中的根据本发明的目标物体104A的正视图。在这种情况下，根据本发明的坐标测量装置100、100’(参见图3a、图3b)的目标物体数据库(参见图3a、图3b)提供针对一组限定目标物体的信息，该信息至少包括一组限定ID颜色，该一组限定ID颜色覆盖特定波长范围并且已经指配了用于目标物体的规格。

借助于ID相机108(参见图3a和图3b)的标识照明装置109(参见图3a、图3b)(其对ID颜色的波长范围的频谱敏感并且具有沿着目标轴11的观看方向，特别是其中，ID相机108还旨在用于为用户提供概览图像)，利用覆盖ID颜色的波长范围的频谱的标识辐射照射目标物体104A，其中目标物体104A包括回射标识元件112A(在这种情况下，该回射标识元件位于反射器轴环114上(参见图4a))，该回射标识元件仅反射限定来自该组限定ID颜色中的ID颜色的波长范围的辐射。

在目标识别功能的范围内，目标物体104A的自动识别(还特别是定位)借助于坐标测量装置100、100’进行，该定位由评估和控制单元107在时间上联系至借助于ID相机108捕获的图像，并且其中，用于所识别目标物体104A的ID颜色通过对借助于ID相机108捕获的图像的图像处理由评估和控制单元107来确定，并且自动标识所识别目标物体104A基于目标物体104A的所确定ID颜色来进行。

标识元件112A对目标识别功能的干扰影响(例如，借助于瞄准照明装置和目标识别相机7(参见图3a、图3b))可以被补偿，例如因为标识元件112A对于目标跟踪功能的识别辐射的波长范围是非反射的，目标识别相机7对来自ID颜色的波长范围的频谱的辐射不敏感，或者在标识元件上反射的辐射被加以考虑，例如通过在借助于目标识别相机7捕获的图像中的图像处理由评估和控制单元107来遮蔽。

另外，ID相机108可以按如下方式设计：对ID颜色的波长范围的频谱以外的辐射不敏感。

作为对识别元件112A的替代方案(其仅反射一个ID颜色的辐射)，标识元件本身可以按ID颜色来配置，例如，由回射材料制成。

因为该实施方式不一定需要特定标识辐射，而是可以仅借助于可用(可变)环境光或者借助于目标识别单元的照明装置的辐射来操作，所以由ID相机108检测的标识元件一方面具有相对低强度，而另一方面具有受所述环境光的波长范围影响的颜色。

在该实施方式中，因此有利的是，当在目标识别功能的范围内时，不仅识别目标物体，而且还进行对所识别目标物体的自动定位，该定位由评估和控制单元107在时间上联系至借助于ID相机108捕获的图像。

在又一另选实施方式中，标识元件不具有ID颜色而是ID图案(特别是由回射材料制成)，其中，目标物体数据库提供包括针对目标物体的指配规格的一组限定ID图案，并且基于所确定ID图案进行对目标物体的标识。

同样在该实施方式中，当不仅进行对目标物体的识别，而且进行对所识别目标物体的自动定位时，其也是有利的。

另外，当ID相机108被设计为具有基于借助于测距单元测量的目标物体的距离的可调放大倍率的变焦镜头时是有利的，以便为借助于ID相机108捕获并且具有ID图案的目标物体的图像提供被限定并存储在目标物体数据库中的图像比例。可选地或者另外地，例如，还可以通过对借助于ID相机捕获的图像的图像处理来提供限定图像比例。

图4c示出了在这种情况下包括ID图案的标识元件112B的又一非旋转对称实施方式中的根据本发明的目标物体104B的正视图。该实施方式的优点在于，借助于ID相机108(参见图3a、图3b)或者借助于另选相机捕获的标识元件112B的图像同样可以借助于评估和控制单元107的图像处理来使用，以用于检测目标物体104B的空间取向和/或用于粗略地定位目标物体104B。

图4d示出了的在这种情况下作为活动目标物体的根据本发明的目标物体104C的又一实施方式。在该实施方式中，坐标测量装置包括用于发送具有第一限定波长范围的查询信号(特别是具有限定调制频率的调制辐射)的发送器单元和对第二波长范围敏感并且具有沿着目标轴的观看方向的相机，该相机用于记录至少一个目标物体104C的响应信号，特别是其中，该相机还旨在为用户提供概览图像。

该目标物体数据库提供针对一组限定目标物体的信息，该信息至少包括一组限定查询和包括针对目标物体104C的指配规格的响应信号，其中，目标物体104C包括对第一波长范围敏感的接收器单元115和用于发射具有限定波长范围的响应信号的发送器单元116，该限定波长范围包括第二波长范围的至少一部分，并且因此，目标物体104C的响应信号可以由相机检测。

目标物体104C还包括控制电子系统，例如微处理器117，在这种情况下处于省电模式，其中，微处理器117可以借助于目标物体104C特有的唤醒信号通过接收器单元115被激活，以便退出省电模式。

坐标测量装置例如发送目标物体104C特有的查询信号或一般闪码(flash code)。当目标物体104C接收到查询信号或一般闪码时，目标物体104C发送目标物体104C特有的响应信号。因此，坐标测量装置可以标识其相机的视场中的目标物体，或者可以直接响应于特定目标物体。

代替借助于具体附接至目标物体的标识元件或发送和接收查询和响应信号标识目标物体，根据本发明的目标物体和所指配反射器类型在目标物体上没有辅助装置的情况下也可以加以标识，例如通过对借助于测距单元的强度检测器的测量的评估，对所反射跟踪光束在跟踪检测器上的成像的评估，和/或通过借助于相机(例如，ID相机108(参见图3a、图3b))对利用点状光源(例如，通过标识照明装置109)照射的目标物体的成像。

图5a和图5b例示了本发明的用于在不利用具体附接至目标物体104的标识元件的情况下标识目标物体104的又一实施方式。

图5a示出了根据本发明的包括光束引导单元16”’的坐标测量装置100”的示意性实施方式，该光束引导单元16”’包括与根据图3b的光束引导单元基本相同的组件和元件，但是在这种情况下没有独立目标识别相机并且没有独立瞄准照明装置。在所示示例中，ID相机108被同时用作目标识别相机，并且若需要的话，作为用于为用户提供概览图像的相机(例如，还参见图3a的描述)。

在该实施方式中，根据本发明的坐标测量装置100”还包括被设计为多个单独光源的标识照明装置(例如，LED)，其被安装在ID相机108的入口光学系统的侧面上并且具有与ID相机108的光轴不同的横向间距。在所示示例中，坐标测量装置100”包括四个独立光源109A、109B、109C、109D。不同光源例如可以生成不同波长范围内的辐射，目的是在对目标物体104上反射的标识照明装置的辐射的图像(其已经借助于ID相机108被捕获)的图像处理范围内改进标识和后续区分。

标识辐射的四个光源中的至少一个(优选为直接在ID相机108一侧上的光源之一)在所示示例中还被用作用于目标识别功能的瞄准照明装置。例如，该主光源109A不仅提供覆盖波长范围的频谱的标识辐射，而且提供处于标识辐射的频谱之外的限定波长范围内的识别辐射，其中，可以调整ID相机108对处于标识辐射的波长范围的频谱之内和之外的辐射的灵敏度，例如，借助于ID相机108的可切换滤波功能(未示出)。

单独光源同时或独立地(例如，顺序地)被接通，以便照射目标物体104。目标物体104利用每个接通光源特有的形状并且按取决于坐标测量装置100”与目标物体104之间的距离、目标物体104的回射器104的横向直径、以及光源109A、109B、109C、109D的发射点(例如由特定光轴限定的)与ID相机108的光轴之间的横向距离在已经借助于ID相机108捕获的图像中在不同位置被成像。

图5b示出了利用根据图5a的标识照明装置的针对坐标测量装置100”到目标物体104的限定距离借助于ID相机108捕获的目标物体104的示例性图像118。目标物体104按特定形状和针对每个光源的特定位置在借助于ID相机108捕获的图像118中被成像119A、119B、119C、119D。

坐标测量装置100”还包括提供针对一组限定目标物体的信息的目标物体数据库，该信息至少包括针对借助于标识照明装置照射的目标物体的标识特征和规格，其中，根据坐标测量装置100”与目标物体之间的距离、目标物体的回射器的横向直径、以及标识照明装置109A、109B、109C、109D的发射点与ID相机108的光轴之间的横向距离，该标识特征至少包括已经在目标识别功能的范围内被捕获的目标物体在借助于ID相机104捕获的图像118中的位置。

在目标识别功能的范围内，所识别的目标物体104的基准位置120的自动识别和定位例如具体针对利用主光源109A照射目标物体104来进行，该定位由评估和控制单元107(参见图5a)在时间上联系至借助于ID相机108捕获的图像118，并且其中，例如，具体针对光源109A、109B、109C、109D之一成像的形状或者所成像的目标物体相对于基准点120的位置119A、119B、119C、119D借助于ID相机108捕获的图像118的图像处理由评估和控制单元107针对所识别的目标物体104来识别，并且基于坐标测量装置100”确定的坐标测量装置100”与所定位目标物体之间的距离和基于由ID相机108描绘的目标物体的具体成像形状或位置119A、119B、119C、119D，所识别目标物体的自动标识基于所确定距离和在借助于ID相机108捕获的图像118中的所定位目标物体的所确定位置或者形状来进行。

图6示出了根据本发明的对用于坐标测量装置100”’的测距模块的距离测量的驱动器201的系统时钟200的校准，其例如可以在激光跟踪仪中使用。根据本发明，坐标测量装置100”’的系统时钟200的待校准时钟信号202例如借助于幅度调制而被调制到光束204上，该光束例如由坐标测量装置的测距模块的光源203提供。

信号源特别是可配置的，并且可以准许输出要监测的几个信号，并且若需要的话可以完全被断开。

结果，驱动器时钟的容易接入非接触测量特别是可以借助于相当简单的测试装置300(例如，借助于光检测器301和分析单元302)来进行。因为将光学辐射用作信号载体，所以即使没有复杂的接口，也可以特别是输出非常高的频率(～GHz)。

应当明白，这些描绘图仅示意性地表示可能示例性实施方式。不同方法可以彼此组合并且与根据现有技术的方法和装置组合。

Claims (9)

1.一种坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，特别是激光跟踪仪，所述坐标测量装置用于检测能够在空间中移动并且包括回射器(3)的目标物体(104、104A、104B、104C)的位置，所述坐标测量装置至少包括

·辐射源(101、101’)，所述辐射源用于发射光学测量光束(103)，其中，所述测量光束借助于光束引导单元(16、16’、16”、16”’)沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴(11)，

·测距功能(106)，所述测距功能用于借助于所述测量光束(103)来确定到所述目标物体的距离，

·测角功能，所述测角功能用于确定所述测量光束(103)的发射方向，

·目标跟踪功能，所述目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体，以及

·评估和控制单元(107)，所述评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置，

其特征在于

所述坐标测量装置还包括

·目标物体数据库，所述目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括

ο规格，所述规格被指配给每个所述单独目标物体，以及

οID颜色，每个ID颜色被指配给单独目标物体并且覆盖至少一个特定波长范围，所述ID颜色能够彼此明确区分，其中，恰好一个ID颜色被指配给恰好一个目标物体，

·相机，所述相机对所述ID颜色的所述波长范围的频谱敏感，所述相机在下文中被称为ID相机(108)，并且特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，以及

·照明装置(109、109A、109B、109C、109D)，所述照明装置用于用覆盖所述ID颜色的所述波长范围的频谱的标识辐射来照射目标物体，

其中，在由所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内，

·利用所述标识辐射照射要标识的目标物体，

·基于借助于所述ID相机捕获的所述目标物体的图像来进行针对所述目标物体的ID颜色的确定，

·基于所述目标物体的所述ID颜色来进行所述目标物体的自动标识，以及

·基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行向所述目标物体分配所指配规格，特别是自动分配所指配规格。

2.根据权利要求1所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

所述目标物体包括回射元件(3)，所述回射元件能够在借助于所述坐标测量装置的光学测量光束(103)对所述目标物体进行坐标测量的范围内使用，

所述目标物体包括标识元件(112A、112B)，所述标识元件对所述坐标测量装置可见并且能由所述坐标测量装置识别，其中，所述标识元件包括来自下列组中的至少一个元件

·回射标识元件(112A)，所述回射标识元件仅回射具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的辐射，

·具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的标识元件(112A)，以及

·特别是由回射材料制成的具有限定ID图案的标识元件(112B)，

特别是其中，所述标识元件被配置成相对于所述坐标测量装置的在所述坐标测量的范围内限定的目标轴(11)旋转地不对称。

3.根据权利要求1所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

·所述坐标测量装置还具有用于朝向所述目标物体定向所述测量光束(103)的目标识别功能，特别是包括用于自动搜索并识别所述目标物体的调整单元，

·所述目标识别功能借助于在所述目标识别功能的范围内在限定波长范围中提供的识别辐射来实现，所述识别辐射特别是由生成所述标识辐射的所述照明装置(109、109A、109B、109C、109D)或者由附加目标识别照明装置(8)生成，

特别是其中

·所述ID相机对所述识别辐射的所述波长范围的至少一部分敏感，并且被设置用作目标识别相机，特别是其中

ο所述识别辐射在处于所述ID颜色的所述波长范围的频谱之外的限定波长范围中被提供，和/或

ο在借助于所述ID相机捕获的目标物体的图像中，所述识别辐射的从所述目标物体返回的部分由所述评估和控制单元在所述标识功能的范围内加以考虑，特别是被遮蔽，

或者

·所述目标识别功能借助于专用目标检测相机(7)来实现，并且所述ID相机(108)对所述识别辐射的波长范围不敏感，

或者

·所述目标识别功能借助于专用目标识别相机来实现，并且所述识别辐射在处于所述ID颜色的所述波长范围的频谱之外的限定波长范围中被提供，特别是其中

ο所述目标识别相机对来自所述ID颜色的所述波长范围的频谱的辐射不敏感，和/或

ο在借助于所述目标识别相机捕获的目标物体的图像中，所述标识辐射的从所述目标物体返回的部分由所述评估和控制单元在所述目标识别功能的范围内加以考虑，特别是被遮蔽。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

所述标识辐射仅被接通用于标识所述目标物体。

5.一种坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，特别是激光跟踪仪，所述坐标测量装置用于检测能够在空间中移动并且包括回射器(3)的目标物体(104、104A、104B、104C)的位置，所述坐标测量装置至少包括

·辐射源(101、101’)，所述辐射源用于发射光学测量光束(103)，其中，所述测量光束借助于光束引导单元(16、16’、16”、16”’)沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴(11)，

·测距功能，所述测距功能用于借助于所述测量光束来确定到所述目标物体的距离，

·测角功能，所述测角功能用于确定所述测量光束的发射方向，

·目标跟踪功能，所述目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体，以及

·评估和控制单元(107)，所述评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置，

其特征在于

所述坐标测量装置还包括

·目标物体数据库，所述目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括

ο规格，所述规格被指配给每个所述单独目标物体，以及

οID图案，所述ID图案被指配给每个所述单独目标物体并且能够彼此明确地区分，其中，恰好一个ID图案被指配给恰好一个目标物体，

·相机，所述相机在下文中被称为ID相机(108)，特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，特别是其中，所述ID相机被配置成具有变焦镜头，所述变焦镜头具有基于借助于所述测距功能(106)测量的到所述目标物体的距离的可调节放大倍率，并且所述相机(108)的观看方向沿着与所述目标轴(11)平行或同轴的轴，

其中，在由所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内

·基于借助于所述ID相机捕获的目标物体的图像来进行针对所述目标物体的ID图案的确定，

·基于所述目标物体的所述ID图案来进行所述目标物体的自动标识，以及

·基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行向所述目标物体分配所指配规格，特别是自动分配所指配规格。

6.根据权利要求5所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

所述目标物体包括回射元件(3)，所述回射元件能够在借助于所述坐标测量装置的光学测量光束(103)对所述目标物体进行坐标测量的范围内使用，

所述目标物体包括标识元件(112A、112B)，所述标识元件对所述坐标测量装置可见并且能由所述坐标测量装置识别，其中，所述标识元件包括来自下列组中的至少一个元件

·回射标识元件(112A)，所述回射标识元件仅回射具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的辐射，

·具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的标识元件(112A)，以及

·特别是由回射材料制成的具有限定ID图案的标识元件(112B)，

特别是其中，所述标识元件被配置成相对于所述坐标测量装置的在所述坐标测量的范围内限定的目标轴(11)旋转地不对称。

7.根据权利要求5所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

确定针对所述目标物体(104、104A、104B、104C)的所述ID图案通过以下方式进行

·调节借助于所述ID相机(108)捕获的图像的限定图像比例，和/或

·通过基于借助于所述测距功能(106)测量的目标物体的距离对所述变焦镜头进行合适调节，借助于所述ID相机以限定图像比例捕获图像。

8.一种坐标测量装置(7、9、106、108、110)，特别是激光扫描仪，所述坐标测量装置用于检测能够在空间中移动并且包括回射器(3)的目标物体(104、104A、104B、104C)的位置，其中，所述坐标测量装置至少包括

·辐射源(101、101’)，所述辐射源用于发射光学测量光束(103)，其中，所述测量光束借助于光束引导单元(16、16’、16”、16”’)沿限定空间方向被发射并由此限定目标轴(11)，

·测距功能(106)，所述测距功能用于借助于所述测量光束(103)来确定到所述目标物体的距离，

·测角功能，所述测角功能用于确定所述测量光束(103)的发射方向，

·目标跟踪功能，所述目标跟踪功能用于连续跟踪所述目标物体，以及

·评估和控制单元(107)，所述评估和控制单元用于数据存储并且用于控制所述坐标测量装置，

其特征在于

所述坐标测量装置还包括

·目标物体数据库，所述目标物体数据库被存储在所述评估和控制单元中，并且提供针对一组单独目标物体的信息，所述信息至少包括

ο规格，所述规格被指配给每个所述单独目标物体，以及

οID颜色，每个ID颜色都被指配给单独目标物体并且覆盖至少一个特定波长范围，所述ID颜色能够彼此明确区分，其中，恰好一个ID颜色被指配给恰好一个目标物体，

·相机，所述相机对所述ID颜色的所述波长范围的频谱敏感，所述相机在下文中被称为ID相机(108)，并且特别是基于CCD传感器或CMOS传感器，

其中，在由所述评估和控制单元自动控制的标识功能的范围内

·基于借助于所述ID相机(108)捕获的目标物体的图像来进行针对所述目标物体的ID颜色的确定，

·基于所述目标物体的所述ID颜色来进行所述目标物体的自动标识，以及

·基于由所述目标物体数据库提供的信息来进行向所述目标物体分配所述规格，特别是自动分配所述规格。

9.根据权利要求8所述的坐标测量装置(100、100’、100”、100”’)，

其特征在于

所述目标物体包括回射元件(3)，所述回射元件能够在借助于所述坐标测量装置的光学测量光束(103)对所述目标物体进行坐标测量的范围内使用，

所述目标物体包括标识元件(112A、112B)，所述标识元件对所述坐标测量装置可见并且能由所述坐标测量装置识别，其中，所述标识元件包括来自下列组中的至少一个元件

·回射标识元件(112A)，所述回射标识元件仅回射具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的辐射，

·具有覆盖至少一个特定波长范围的限定ID颜色的标识元件(112A)，以及

·特别是由回射材料制成的具有限定ID图案的标识元件(112B)，

特别是其中，所述标识元件被配置成相对于所述坐标测量装置的在所述坐标测量的范围内限定的目标轴(11)旋转地不对称。

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