CN113917471A - 确定3d坐标的勘测仪器、距离测量方法及计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及确定3D坐标的勘测仪器、距离测量方法及计算机程序产品，以及在近距离内针对勘测仪器的特定设置精确地确定距目标(回射目标)距离的勘测仪器和方法。接收到的射束的中心部分被勘测仪器的光学单元的部件遮挡。当在命中目标状态下瞄准目标时，距离测量精度在近距离内降低。在未对准瞄准状态下瞄准目标，使反射测量射束撞击在检测器表面未被遮挡的部分上，获得提高的测量精度。通过移位反射测量射束在检测器表面上的撞击位置，即通过对空间不均匀射束轮廓的距离测量值取平均，使撞击位置从检测器的遮挡部分移出。为提高测量精度，可以随时间推移对距离测量值取平均。还涉及保存在机器可读载体或计算机数据信号上的计算机程序产品。

Description

确定3D坐标的勘测仪器、距离测量方法及计算机程序产品

技术领域

本发明涉及用于确定目标的3D坐标的勘测仪器，特别是将被用于近距离测量的勘测仪器。此外，本发明涉及用于确定目标的3D坐标的方法。根据本发明的勘测仪器特别是选自经纬仪、全站仪、激光跟踪仪和建筑信息建模(BIM)机器中的一者的。本发明的领域是大地测量学和工业计量学，以及施工和监测。

背景技术

用于测量目标对象的3D坐标的坐标测量设备(例如，勘测仪器)经常在光电测量系统的基础上工作。这些设备通常在待测量的目标对象的方向上发射光辐射(通常是激光辐射)，以确定该设备与该目标之间的距离。使用角度测量装置，也可以确定目标对象所在的方向。通过测量目标的距离和角位置，确定所述目标的(例如，以极坐标给出的)3D坐标并通常随后对该3D坐标进行进一步处理。在处理中待测量的目标对象将所发射辐射的一部分反射回设备，在该设备处，该部分被接收并被转换成电信号以用于距离确定。除了测量自然存在的目标之外，还可以将人造目标(例如，如特殊目标标记或反射器)粘贴至目标对象，或使用配备有反射器(例如，单个回射器或回射器结构)的移动测量杆作为目标对象。回射器具有以下特性：当瞄准回射器的中心时，简单地反转传入光束的方向，而当瞄准回射器的外围区域时，在具有射束偏移的相反方向上反射传入光束。

所发射的光辐射被配置用于电光距离测量，例如，基于飞行时间或相位测量原理或这些原理的组合，例如在EP1757956、JP4843128或其它文献中描述的。

光辐射还用于目标的识别和/或目标对象所在方向的角度测量。目标标记可以例如体现为回射器或目标对象的视觉特征(诸如角、边缘、对比区域的边界等)，例如在WO2011/1414447或EP1791082中描述的。在这方面，测量设备以脉冲或连续方式发射的光辐射可以支持对测量设备视场中的目标的识别。可以使用设备中的位置敏感光学接收元件(例如，具有CCD或CMOS技术中的区域传感器、基于横向光电效应的PSD、或一个或更多个光感受器(诸如光电二极管、双电池、正交二极管、SPAD阵列等)的结构)以角坐标来识别和/或测量这种类型的目标对象。这种传感器称为自动目标识别和精细对准模块(ATR)。

对于角度确定，测量设备通常设置有一个或更多个角度测量装置(例如，测角计或测角仪)，当设备或设备的部件出于瞄准目的而旋转时，利用所述一个或更多个角度测量装置，可以确定旋转部件的角位置或测量设备的光学单元的瞄准轴线的取向。

对于距离和角度确定，待使用的设备可以发射单独的或共同的辐射，比方说测量射束或辐射源可以用于两种目的，或者一个测量射束可以用于距离测量而一个射束可以用于角度确定或目标识别。针对非协作目标的测量，测量射束的发散必须尽可能小，优选地是衍射受限(diffraction-limited)，否则距离测量可能由于未限定的目标对象照明而无法提供所需的测量精度。

例如，在勘测或大地测量领域中使用的测速仪或全站仪，当在几公里内对三棱镜或回射目标标记进行测量时，距离测量精度可达几毫米甚至小于一毫米。角度测量的精度通常在小于2弧秒至10弧秒的范围内或以下。这些要求受到以下事实的阻碍：这种测量设备通常用于环境条件(根据参数(例如，如温度、湿度等))变化很大的恶劣环境中。

为了提高角度测量的精度，可以使用现在越来越标准化的瞄准状态指示器(例如，所谓的精细瞄准单元)来确定回射器中心与测量射束(例如，激光射束)在反射器上的撞击点之间的位置差。例如，位置敏感检测器用于确定接收到的测量射束与零位置的偏差。使用这种可测量偏差，测量设备的瞄准可以被调整为根据该偏差按照使精细瞄准传感器上的偏差减少(例如，“归零”)的方式重新定位传出激光射束的方向，使得射束朝向反射器的中心取向。对接收到的测量射束与零位置的偏差进行校正的另一方式是确定瞄准误差并基于该瞄准误差来校正关于目标的测量角度。

一些坐标测量仪器(特别是勘测仪器)具有共用的出射和接收器光学单元，这意味着至少一个部件同时应用在出射和接收器光学单元中，或者同时影响出射和接收器光学单元。现有技术已知的一种设置是如下设置，其中由辐射源发射的测量射束相对于瞄准轴线离轴布置，其中，测量射束借助于瞄准单元内的偏转元件耦合到瞄准轴线上或平行于瞄准轴线的轴线上。由于特定设置，最初将传出测量射束朝向目标偏转的偏转元件也存在于接收光路中，并防止反射测量射束中的一部分反射测量射束到达检测器。在本文中，由于偏转元件的存在而防止反射测量射束中的一部分反射测量射束到达检测器称为检测器的遮挡或局部遮挡，因为偏转元件遮挡了检测器的至少一部分，例如使得检测器表面的至少一部分在反射测量射束的视线之外并因此对于测量射束中的至少一部分测量射束来说不可到达。

利用具有所述设置的勘测仪器执行测量时，目标越近并且测量距离越小，返回射束截面的局部遮挡的影响越大，目标越远并且测量距离越大，返回射束截面的局部遮挡的影响越小。远场可以限定为如下距离范围，其中相比于撞击在检测器上的射束截面部分，返回射束截面的遮挡部分较小，并且可以利用具有所述设置的勘测仪器以所需精度测量距离。近距离可以限定为如下距离范围，其中相比于撞击射束截面，检测器的遮挡部分较大，使得距离测量的误差或噪声超过了可容忍限度。针对标准现有技术勘测仪器，从远场到近距离的过渡通常在5m至35m之间。

当入射光量减少时，距离测量精度降低或根本无法测量距离。这是由于激光轮廓的(空间)不均匀性造成的。由于激光轮廓的空间不均匀性，测量距离值在激光射束的截面内变化。当合理量的测量射束撞击在检测器上时，根据射束的空间分布，可以对测量值取平均，从而产生测量距离的相对精确的结果。然而，当部分射束被遮挡时，返回射束的相关部分会被忽略，并且如果脉冲形状是横向不均匀的，则很可能出现系统距离误差。返回射束的局部遮挡表现得像空间滤光器。这导致如下效果：测量距离变化很大，这取决于射束轮廓截面内的位置。相比于撞击在检测器上的激光束截面部分，遮挡部分越大，忽略检测射束的相关部分的影响越大，并且测量的距离就越不精确。

为了最大限度地减少激光射束波前的系统误差并提高近距离距离测量的精度，已经进行了不同的尝试来解决上述问题，这些问题主要发生在近距离内。根据现有技术，例如已知不对称发射器开口减少了所述问题，因为发射射束是点不对称镜像的。避免检测器的至少一部分的遮挡的问题的另一可能性是使用具有视差的发射器。当使用具有视差的发射器时，可以减少由于不同设置而导致的检测器的遮挡问题。另一解决方案是使用具有还传输反射光中的至少部分反射光的发射器区的发射器，例如，90：10分束器。JP3634772B2公开了一种使用透射发射器的尝试。

然而，需要进一步改进的勘测仪器和距离测量方法，特别是在近距离内，以适当的精度(特别是足够小的距离测量误差)来确定勘测仪器与目标之间的距离。

根据勘测任务的类型，需要全站仪、经纬仪、激光跟踪仪或建筑信息模型(BIM)机器。此外，在一次测量的范围内可能需要表面扫描以及所述表面上的目标位置或另一对象的表面上的目标位置的精确确定。

发明内容

本发明的目的是通过解决反射(回射)射束被光学单元的部件遮挡的问题来提供一种在近距离内具有提高的测量精度的勘测仪器。此外，本发明的目的是提供一种距离测量方法，该距离测量方法提供提高的测量精度，尤其是在近距离内。

在本文的范围内，术语“光轴”将用于通用光学系统和任何类型的望远镜。术语“瞄准轴线”将用于勘测仪器的光学系统的特定情况。此外，在本文的范围内，将并行使用表述“距离测量射束”和“测量射束”。本发明不限于本文描述的实施方式。

本发明涉及一种用于确定回射目标的3D坐标的勘测仪器，特别是经纬仪、全站仪、激光跟踪仪或建筑信息建模(BIM)机器，该勘测仪器包括：辐射源，该辐射源用于生成测量射束；光学单元，该光学单元用于发射和接收测量辐射中的至少一部分测量射束并限定瞄准轴线；检测器，该检测器适于距离测量，其中，检测器被配置为对测量射束的由回射目标反射的至少一部分测量辐射进行检测，其中，检测器被光学单元的至少一个部件遮挡；以及瞄准状态指示器，该瞄准状态指示器被配置为输出指示发射测量射束关于回射目标的瞄准状态的信息，其中，给出命中目标状态，在命中目标状态下，瞄准状态指示器输出表示由回射目标在不具有射束偏移的情况下反射测量射束的信息，其中，勘测仪器被配置为在执行距离测量时利用测量射束按照使得瞄准状态指示器输出指示未对准瞄准状态的信息的方式自动瞄准回射目标，在未对准瞄准状态下，瞄准状态指示器输出表示由回射目标在具有射束偏移的情况下反射测量射束的信息，以及在未对准瞄准状态下，利用检测器检测反射测量射束。当提及检测器的遮挡部分时，这意味着接收孔径或光瞳的一部分(例如，中心部分)被遮挡，并且在未对准瞄准状态下，反射测量射束被移位，使得与现有技术设备相比，接收装置上的遮挡减少。因此，当提及被光学单元的至少一个部件遮挡的检测器时，这意味着到检测器的光路被遮挡。

在未对准瞄准状态下，距离测量射束被移出接收孔径或光瞳的遮挡部分，以增加撞击在检测器上的光量，从而减少测量误差并改进距离测量。移出接收孔径或光瞳和移出检测器的表述在本文中可互换使用。在移出检测器的遮挡部分的情况下，这意味着使测量射束移位，使得该测量射束相对于接收器通道的遮挡部分横向移位，因此射线束的相关部分可以绕过接收器通道中的遮挡光学器件并到达检测器。测量射束可以按照使得仍有一部分反射测量射束被遮挡但是与良好对准的现有技术勘测系统相比可以增强信号强度的方式从检测器的遮挡部分移开。然而，测量射束优选地从检测器的遮挡部分移开，使得距离测量射束的任何部分都不会被出射光学单元的任何部件遮挡。此外，测量射束应该仅移位约少量，从而意味着整个测量射束撞击在检测器上，并且测量射束不会部分或完全跨光敏检测器的边缘移位。因此，勘测仪器被配置为在执行距离测量时以如下方式瞄准回射目标：测量射束特别是反射光束移出检测器的遮挡部分，使得当撞击在检测器的检测器表面上时，测量射束最多被部分遮挡，优选地根本不被遮挡。增加撞击在检测器上的光量(比方说到达检测器的反射距离测量射束的量)减少了距离测量误差并因此提高了距离测量的精度。

瞄准状态指示器可以是任何设备，其被配置为输出指示发射测量射束的瞄准状态的信息。根据本发明的一个方面，瞄准状态指示器包括：区域检测器，特别是位置敏感区域检测器，其用于生成瞄准状态的指示，其中，如果反射测量射束的反射斑点撞击在区域检测器的限定的特别是由校准数据限定的伺服控制点位置，则给出命中目标状态，并且其中，如果参考伺服控制点反射斑点位置分散地撞击，则给出未对准瞄准状态；或者摄像头，其中，该摄像头包括光敏检测器(例如，CCD或CMOS)，并且其中，如果回射目标的图像是在光敏检测器的限定的特别是由校准数据限定的伺服控制点位置处生成的，则给出命中目标状态，并且其中，如果参考伺服控制点位置图像是分散地生成的，则给出未对准瞄准状态。此外，瞄准状态也可以通过其它方法来指示，例如，如果存在适当的视觉系统，则通过使用十字准线来指示，其中十字线的中心限定了瞄准轴线。操作者然后可以例如手动调整勘测仪器，使得给出命中目标状态，或使得给出未对准状态。当十字准线正好位于目标上时，则将指示命中目标状态，当十字准线未正好在目标上时，将给出未对准状态。例如，如果检测器是位置敏感的，则瞄准状态指示器也可以由本发明勘测仪器本身的检测器给出。

根据本发明的一方面，测量射束包括两个局部测量射束，其中，第一局部测量射束适合用于生成瞄准状态指示器上的瞄准状态指示，并且第二局部测量射束适合用于执行距离测量。例如，第一局部测量射束可以是具有特定波长λ₁的激光射束，并且瞄准状态指示器可以是对波长λ₁敏感的区域检测器。距离测量射束可以是具有特定波长λ₂的激光射束，其中，然后可以利用适合用于距离测量的光敏检测器来测量距离，该光敏检测器对波长λ₂敏感。

本发明还涉及一种用于协调确定目标特别是回射目标的位置的勘测仪器，该勘测仪器包括：基座；支承件，该支承件能够旋转地安装在基座上，因此支承件能够绕第一旋转轴线旋转；载体，该载体能够旋转地安装在支承件上，因此载体能够绕第二旋转轴线旋转；用于获取关于支承件绕第一旋转角度旋转的第一角度数据的角度确定单元；用于获取关于载体绕第二旋转角度旋转的第二角度数据的角度确定单元，其中，测量射束是从载体发射的。

根据本发明的一方面，勘测仪器包括：辐射源，该辐射源用于生成传输的辐射射束；基座；支承件，该支承件能够旋转地安装在基座上，所以支承件能够绕第一旋转轴线旋转；载体，该载体能够旋转地安装在支承件上，因此载体能够绕第二旋转轴线旋转，第二旋转轴线与第一旋转轴线基本正交；出射光学单元，该出射光学单元用于发射由至少一部分传输的辐射提供的距离测量射束并限定瞄准轴线；接收光学单元，该接收光学单元用于接收反射距离测量射束，而出射光学单元和接收光学单元至少部分共享；检测器，该检测器被配置为基于反射距离测量射束中的至少一部分反射距离测量射束来获取距离测量数据；用于获取关于支承件绕第一旋转轴线旋转的第一角度数据的角度确定单元；至少一个射束偏转元件，该至少一个射束偏转元件被设计成以如下方式偏转或操纵距离测量射束：使得至少发射距离测量射束或接收距离测量射束是借助于射束偏转元件的致动装置相对于瞄准轴线偏移和/或倾斜的；用于获取关于载体绕第二旋转角度旋转的第二角度数据的角度确定单元；用于获取第三角度数据并确定操纵测量射束相对于限定瞄准轴线的角度的角度确定单元；以及评估装置，该评估装置被配置为基于距离测量数据以及第一角度数据、第二角度数据和第三角度数据获得目标的位置。

根据本发明，勘测仪器被设计用于特别是以自动方式相对于瞄准轴线改变测量射束的方向或移位测量射束，使得测量射束从检测器的遮挡部分移出，并从外围撞击在接收孔径的表面上。为了相对于瞄准轴线改变测量射束的方向或移位测量射束，勘测仪器包括射束偏转元件、评估装置和用于调节特别是自动调节射束偏转元件的装置(特别是控制装置)，使得反射测量射束按照减小距离测量的测量误差的方式偏转。评估装置可以例如是评估单元；控制装置可以例如是控制单元。具体地，评估装置和控制装置可以合并为评估和控制装置。

射束偏转元件可以影响发射测量射束或反射测量射束或两者。也可以具有超过一个的射束偏转元件，并且例如以影响发射测量射束的方式放置一个射束偏转元件，并以影响反射测量射束的方式放置另一射束偏转元件。射束偏转元件可以是适用于距离测量射束取向的受控改变或适用于相对于瞄准方向移位距离测量射束的任何元件，并因此是适合于以受控方式相对于瞄准轴线移位和/或倾斜测量射束的任何元件。

射束偏转元件可以例如是插入光路中的强偏转对象，但也可以是允许移动(例如，整个光学系统或载体相对于目标的旋转)以使得测量射束相对于瞄准轴线倾斜和/或移位的任何对象，然而，也可以通过发射器偏转来实现所需的变化，而在本发明的范围以类似的方式使用发射器和辐射源。这些元件也可以根据本发明进行组合。

根据本发明的一个方面，通过载体绕至少第一旋转轴线或第二旋转轴线的旋转生成未对准瞄准状态。因此，测量射束可以通过整个光学系统或载体的移动而偏转。例如，假设勘测仪器在移动前与回射目标的光学中心良好对准使得给出命中目标状态，则载体可以绕支承件的旋转轴线略微旋转，该支承件能够旋转地安装在基座上，或绕载体的旋转轴线略微旋转，载体能够旋转地安装在支承件上，略微意味着测量射束仍撞击在回射目标上但具有射束偏移，以及在未对准瞄准状态下回射测量射束撞击在检测器上。

根据本发明的另一方面，通过将射束偏转元件枢转到测量射束的光路中来生成未对准瞄准状态，特别是其中，射束偏转元件被包括在光学单元中，特别是至少一个射束偏转元件是镜子、棱镜、多边形、双光楔、折射元件、可移动光纤或MOEMS元件，其中，射束偏转效果特别是通过射束偏转元件的位移和/或倾斜和/或射束偏转元件的光学(折射)特性的电光控制获得的。例如，射束偏转元件可以是镜子，该镜子安装在载体内部，使得镜子可以在发射测量射束的光路中枢转。

根据本发明的另一方面，射束通过发射器偏转而偏转。在某种类型的设置中，通过倾斜发射器，可以移位反射测量射束在接收孔径上的位置。例如，如果辐射源是激光二极管并因此生成激光射束，并且激光射束是经由具有相对于激光射束倾斜45°(诸如以按照90°改变激光射束的方向)的镜子的出射光学单元发射的，并且如果激光二极管的取向或位置发生变化使得激光射束相对于镜子的角度改变为≠45°的角度，则撞击在检测器上的反射测量射束的位置相应地发生变化。根据本发明的该实施方式，勘测仪器被配置为根据所指示的瞄准状态通过发射器偏转来偏转特别是自动偏转射束。

发射测量射束和反射测量射束的光路可以被构造成使得射束偏转元件影响反射测量射束或发射测量射束，例如，射束偏转元件可以定位成使其仅影响发射测量射束，比方说接收通道的映射特性基本上独立于射束偏转元件的控制，或者可以存在影响发射测量射束的射束偏转元件和影响反射测量射束的一个射束偏转元件，射束偏转元件中的每一者都是独立可控的，或者一个单个射束偏转元件影响发射测量射束和反射测量射束两者。

用于发射和接收测量射束中的至少一部分测量射束的光学单元包括用于发射距离测量射束的部件和用于接收反射距离测量射束的部件。用于发射距离测量射束的出射光学单元和用于接收反射距离测量射束的接收光学单元至少部分地共享。例如，可以以如下方式构建出射光学单元：辐射源被定位成使得由辐射源发射并传输到出射光学单元的测量射束与由出射光学单元沿着瞄准轴线发射的射束正交。改变测量射束方向的部件可以是镜子。为了塑造或改进射束特性，可以将透镜或透镜组插入测量射束的光路中，例如，在镜子之后并在朝向目标发射测量射束之前。在反射测量射束撞击在检测器上之前，接收单元使用相同的透镜来改进射束特性。在该设置中，因为两个光学单元都使用透镜，所以透镜和镜子是出射光学单元和接收光学单元共享的部件，并且镜子不仅对出射光学单元是必需的，而且通过遮挡检测器的至少一部分来影响接收光学单元，特别是在近距离测量的情况下对接收光学单元产生负面影响。

检测器可以是光电传感器，其足够大以允许测量射束在检测器表面的敏感区域上的外围位移。光电传感器例如可以是光电池、PIN光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、半导体光电倍增器(诸如，如SiPM或SPAD阵列)。检测器需要被配置为检测光信号并将该光信号转换为电信号。因此，光电传感器需要针对反射测量射束的特性进行调整，特别是它需要在特定波长范围内敏感，使得反射测量射束的波长位于所述波长范围内。

执行电光距离测量的几种方法是已知的，例如，如飞行时间(TOF)测量原理，诸如调频连续波(FMCW)原理或相干调频连续波(CFMCW)原理、使用调制方案进行的光学相干距离测量(例如，如用于调频连续波光检测和测距(LiDAR))、相位测量原理或通过激光三角测量测量距离。针对勘测仪器，例如，使用飞行时间(TOF)测量原理或相位测量原理或其组合，以满足对测量精度的高要求。

辐射源基本上可以是将电能转化为光辐射能的任何部件，即，发光二极管(LED)、激光器尤其是主动触发的固态激光器或激光二极管，诸如砷化镓(GaAs)或铟磷化物(InP)激光二极管。然而，辐射源必须适应距离测量方法和几个其它参数，例如，如距离范围、所需精度等。激光二极管特别是GaAs激光二极管通常用于基于飞行时间(TOF)或相位差原理进行距离测量的仪器中。大多数激光器发射空间相干光，从而提供高光聚焦锐度或具有高能量密度的脉冲。如今，光纤激光器、种子光纤放大器和梳状激光器通常用作用于精确距离测量的辐射源。

根据本发明的一个实施方式，评估和控制装置被包括在计算机单元中，并且被配置为基于距离测量数据和距离测量射束的取向来获得目标的位置。可以通过现有技术中已知的几种方法来测量距离，例如，通过相位测量原理或通过飞行时间(TOF)方法。可以通过获取关于支承件绕第一旋转角度的旋转的第一角度数据以及获取关于载体绕第二旋转角度的旋转的第二角度数据来确定测量射束的空间取向，其中，可以使用任何角度测量装置。此外，例如，可以通过使用瞄准状态指示器(诸如摄像头或区域检测器)来确定测量射束相对于瞄准轴线的倾斜角(诸如有时在未对准瞄准状态下发现的)。瞄准轴线对准的确定、垂直角度和水平角度的精确确定以及竖轴的倾斜度以及测量射束相对于瞄准轴线的倾斜角度的确定可以例如使用传感器以自动化方式完成。然后内部处理完全由微处理器控制，特别是水平角度测量和垂直角度测量的结果以二进制或数字形式提供。其输出可以使用串行接口提供或可以显示在显示器上(如果存在)。

根据本发明的一个方面，勘测仪器包括衍射光学元件，该衍射光学元件被插入到测量射束的光路中，该衍射光学元件特别是移动漫射器、光楔特别是近距离光楔、或近距离发散透镜。衍射光学元件被插入到光路中，以在撞击在反射器上之前均匀化测量射束，特别是执行空间和/或时间均匀化。测量射束特性或测量射束质量(例如，经调制的波前或脉冲波前的平面性)对测量精度起着重要作用。测量射束的特性可以例如通过混合测量射束来改进，特别是为了产生多个至少局部重叠的局部射束，所述局部射束一个挨一个设置。由于时间和空间的混合，不均衡的分布被平整化，就像原本的那样，并且获得了均匀或至少更均匀的测量射束，即空间均匀化的测量射束。在一个实施方式中，勘测设备被配置用于测量射束的时间均匀化。测量射束和衍射光学元件的相对位置可以是动态的，特别是周期性的可变的，特别是通过将衍射光学元件布置或使其能够被布置在光路中以使其能够移动，使得元件能够在整个测量射束上动态移动。例如，衍射光学元件可以是可振动的，特别是垂直于测量射束的传播轴线，和/或可旋转的，特别是能够绕测量射束的传播轴线或相对于其具有平行偏移或具有偏心的轴线旋转。

本发明还涉及一种用于协调确定目标的位置的勘测仪器，其中，根据距目标的距离或基于反射测量射束的信号强度(该信号强度取决于所指示的瞄准状态、由检测器检测)来调整特别是自动调整命中目标状态与未对准状态之间的差异。例如，实施为镜子的射束偏转元件可以安装在载体内部，使得镜子可以在发射测量射束的光路中枢转。然后可以将勘测仪器配置为通过以下操作来生成未对准瞄准状态：改变镜子相对于测量射束的角度，特别是自动改变角度，例如，取决于根据现有技术的先前执行的距目标的距离的测量(其指示目标位于近距离内)。

本发明特别涉及一种用于协调确定回射目标的位置的勘测仪器，其中，根据距回射目标的距离或基于反射测量射束的信号强度(该信号强度取决于所指示的瞄准状态、由检测器检测)来调整特别是自动调整命中目标状态与未对准状态之间的差异。

此外，本发明涉及一种用于确定勘测仪器与目标之间的距离的距离测量方法。根据距目标的距离，射束偏转元件被调整，特别是被自动调整，因此测量射束按照使得测量射束被移出检测器的遮挡部分并且从外围撞击在接收孔径上的方式移位和/或倾斜。

具体地，本发明涉及一种用于确定勘测仪器特别是经纬仪、全站仪、激光跟踪仪或建筑信息建模(BIM)机器与回射目标之间的距离的距离测量方法，勘测仪器具有：辐射源；光学单元，该光学单元限定了瞄准轴线；检测器，该检测器适用于距离测量，其中，检测器被配置为对测量射束的由回射目标反射的至少一部分测量射束进行检测，其中，检测器被光学单元的至少一个部件遮挡；以及瞄准状态指示器，该瞄准状态指示器用于指示关于回射目标的瞄准状态，其中，给出命中目标状态，在命中目标状态下，瞄准状态指示器生成表示未发生关于回射目标的未对准的限定的特别是由校准数据限定的输出，所述方法包括以下步骤：瞄准回射目标并利用瞄准状态指示器检测瞄准状态；在辐射源中生成测量射束；通过光学单元发射并接收测量射束中的至少一部分测量射束，其中，发射测量射束是朝向至少一个回射目标发射的；以及接收回射测量射束的至少一部分回射测量射束并利用检测器检测该至少一部分回射测量射束，从而测量勘测仪器与回射目标之间的距离，其中，在执行距离测量时：完成按照使得瞄准状态指示器指示未对准瞄准状态的方式瞄准回射目标，在未对准瞄准状态下，瞄准状态指示器生成表示回射目标按照使得发生关于回射目标的未对准的方式反射测量射束的限定输出，以及在未对准瞄准状态下，完成利用检测器检测反射测量射束的步骤。

根据本发明的一个方面，该方法包括以下步骤：利用测量射束按照使得瞄准状态指示器指示命中目标状态的方式瞄准回射目标；基于所指示的命中目标状态来确定瞄准方向；执行距离测量，其中，勘测仪器利用测量射束按照使得瞄准状态指示器指示未对准瞄准状态的方式瞄准回射目标，在未对准瞄准状态下，瞄准状态指示器生成表示回射目标按照使得发生关于回射目标的未对准的方式反射测量射束的限定输出，并在未对准瞄准状态下利用检测器检测反射测量射束。

根据本发明的另一方面，通过将偏转对象枢转到测量射束的光路中，使测量射束相对于瞄准轴线偏转。

本发明还涉及一种方法，勘测仪器还具有基座；支承件，该支承件能够旋转地安装在基座上，因此支承件能够绕第一旋转轴线旋转；载体，该载体能够旋转地安装在支承件上，因此载体能够绕第二旋转轴线旋转；用于获取关于支承件绕第一旋转角度的旋转的第一角度数据的角度确定单元；用于获取关于载体绕第二旋转角度的旋转的第二角度数据的角度确定单元，其中，测量射束是从载体发射的，并且载体至少绕第一旋转轴线或第二旋转轴线旋转，从而按照使得生成未对准状态的方式操纵测量射束。

本发明还涉及一种方法，其中，将衍射光学元件插入测量射束的光路中，该衍射光学元件特别是移动漫射器、光楔或近距离发散透镜，使得测量射束在撞击在回射器和/或检测器的检测器表面上之前被均匀化。

本发明还涉及一种方法，其中，根据距回射目标的距离或基于由检测器检测到的反射测量射束的角度相关信号强度，自动调整测量射束的未对准水平。

本发明勘测仪器和方法也可以应用于漫反射光的目标。在撞击在这样的目标上时，测量射束则按照使得反射光或散射光作为球面波在所有可能方向上传播并且只有一定量的发射测量射束是朝向检测器反射的方式反射。因此，与使用回射目标时相比，来自反射测量射束的撞击在检测器上的光量更少。此外，撞击测量射束未被聚焦。为了避免漫反射目标的检测器的遮挡问题，可以按照使得至少发射距离测量射束或接收测量射束相对于瞄准轴线倾斜的方式偏转或操纵距离测量射束。假设勘测仪器包括：基座；支承件，该支承件能够旋转地安装在基座上，因此支承件能够绕第一旋转轴线旋转；以及载体，该载体能够旋转地安装在支承件上，因此载体能够绕第二旋转轴线旋转，这可以例如通过绕至少第一旋转轴线或第二旋转轴线旋转整个载体来实现。

本发明还涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，而计算机程序产品保存在机器可读载体上，特别是保存在根据本发明的勘测仪器上，或用于实现根据本发明的方法的计算机数据信号上。

附图说明

随后将借助于附图中所示的示意性表示的实施方式来描述根据本发明的创造性勘测仪器和方法，但是也公开了本发明的另外的优点。在这些实施方式中，术语准直测量射束和发散测量射束主要用于将相当发散的测量射束的各方面与相比之下更聚焦或更准直的测量射束进行比较。如本领域技术人员所知，每个激光射束都显示出一定的发散度，即使是具有衍射受限波前特性的准直射束也是如此。由于发散，所以激光射束直径取决于激光射束行进的距离。这在附图中详细示出：

图1a至图1d示出了在命中目标状态下，在距目标18m的距离(图1a和图1c)以及距目标2m的距离(图1b和图1d)情况下，针对望远镜透镜处的反射发散测量射束的透镜的遮挡(图1a和图1b)以及针对望远镜透镜处的反射准直测量射束的透镜的遮挡(图1c和图1d)的示例性可视化。

图2示出了现有技术设置的实施方式中的射束光路的示意图，其中，在命中目标状态下执行测量。

图3a至图3c示出了在命中目标状态下利用发散测量射束测量的、距目标2m的距离(图3a)和距目标18m的距离(图3c)的、透镜的遮挡的示例性可视化，以及当利用发散反射测量射束执行命中目标距离测量时的、利用本发明勘测仪器的实施方式的、利用发散测量射束的、距目标的距离在0m至18m之间的距离测量的总体趋势(图3b)。

图4a至图4c示出了在未对准瞄准状态下利用准直测量射束测量的、距目标2m的距离(图4a)和距目标18m的距离(图4c)的、透镜的遮挡的示例性可视化，以及当利用准直反射测量射束执行未对准瞄准状态下的距离测量时的、利用本发明勘测仪器的实施方式的、利用准直测量射束的、距目标的距离在0m至18m之间的距离测量的总体趋势(图4b)。

图5示出了本发明设置的实施方式中的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量，并且未对准瞄准状态是通过射束偏转元件例如镜子的倾斜生成的。

图6示出了本发明勘测仪器的实施方式的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量，并且未对准瞄准状态是通过载体的旋转生成的。

图7示出了本发明勘测仪器的实施方式的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量，并且未对准瞄准状态是通过发射器偏转生成的。

图8示出了当在未对准瞄准状态下执行距离测量时本发明勘测仪器中的射束光路的实施方式的示意图。

具体实施方式

图1a至图1d示出了利用发散测量射束(图1a和图1b)和准直测量射束(图1c和图1d)执行的距离测量的、距目标的距离为2m(图1b和图1d)和18m(图1a和图1c)的、在望远镜前透镜8的孔径处的遮挡3的示例性可视化，其中测量是在命中目标状态下进行的，因此望远镜的瞄准轴线对准回射器的光学中心。图1a示出了距目标的距离为18m的、发散测量射束2的、望远镜透镜或透镜组8的孔径处的遮蔽或遮挡3，并且图1b示出了从望远镜内部看到的、距目标的距离为2m的、发散测量射束2的、望远镜透镜8处的遮挡3。图1c示出了距目标的距离为18m的、准直测量射束4的、望远镜透镜8处的遮挡3，并且图1d示出了从望远镜内部看到的、距目标的距离为2m的、望远镜透镜8处的遮挡3。遮挡3后面的所传输的测量射束2示出了环形形状，中心部分被阻挡，只有少量能量可以通过并到达光学检测器。望远镜透镜8处的遮挡3是由于光学系统的部件而产生的，因此最终只有反射测量射束的边界部分到达接收器，从而导致较高的测量误差。这是如下情况：例如，当激光射束表现出空间调制误差时，使得飞行时间在射束截面内发生变化。如果射束的中心部分由于遮挡3被阻挡，则只有射束的环形部分对距离测量有贡献，从而导致系统误差。从图1b和图1d中可以看出，相比于测量距目标18m的距离时的反射测量射束的边界部分(图1a和图1c)，测量距目标2m的距离时的反射测量射束的边界部分更小。因此，相比于18m的距离处的目标的距离测量的精度，2m的距离处的目标的距离测量的精度更低。当比较发散测量射束2和准直测量射束4时可以看出，发散测量射束2的情况下的来自反射测量射束5的边界部分的光量高于准直测量射束4。在该示例中，距目标2m的距离被归类为近距离，而距目标18m的距离被归类为远场。尽管针对准直测量射束4和发散测量射束2，近距离与远场之间的过渡范围可能不同，但针对发散测量射束2和准直测量射束4两者，都出现了近距离内距离测量精度有限的问题。

图2示出了现有技术设置的实施方式中的射束光路的示意图，其中在命中目标状态下执行测量。部件的长度和大小的比例仅被选择用于解释原理，并且不以任何方式进行限制。发射器9生成测量射束，该测量射束被传输到出射光学单元。为了准直或平行测量射束，可以将透镜20插入到射束光路中。从图2中可以看出，在该示例中，根据图1a至图1d的解释，测量射束在透镜20之后还不是完全平行的。射束偏转元件6(例如，镜子或反射棱镜)按照使得在平行于瞄准轴线7的取向上朝向另一透镜或透镜组8偏转的方式将测量射束偏转90°。插入透镜8，以进一步平行化测量射束。发射测量射束的发散度可以被选择成例如在1mrad至3mrad之间。测量射束沿着瞄准轴线7朝向目标12(在该实施方式中示出为回射目标12)发射18。由于回射目标12被制造为在完全相反的方向上反射传入光束，因此反射测量射束5的方向关于发射测量射束18反转180°。发射测量射束18的边缘部分以关于其中心有横向偏移的方式击中目标12，并以相对于测量射束18的发射边缘部分的点对称横向偏移被反射。测量射束的发散度通过回射保持不变，从而当反射测量射束从目标12传播回勘测仪器时，导致直径进一步增大。反射测量射束5通过透镜8以近似平行的方式进入接收光学单元。可以在接收器19前面插入附加透镜，以将反射测量射束5聚焦到接收器19上，该接收器通常非常小(也就是说约数百μm)。可以看出，由于射束偏转元件6生成的遮挡3，只有反射测量射束5的边界部分最终到达接收器19。由于发射测量射束18具有选定的、优化的发散度，所以发射测量射束18的直径随着距目标12的距离的增大而增大。因此，距目标12的距离越小，遮挡3的问题变得越糟。该图中所示的测量射束是准直测量射束，然而，发散测量射束也会出现遮挡的问题。

图3a至图3c示出了在命中目标状态下利用发散测量射束测量的、距目标2m的距离(图3a)和距目标18m的距离(图3c)的、望远镜透镜8处的遮挡3的示例性可视化，以及当利用发散测量射束2执行命中目标距离测量时的、利用本发明勘测仪器的实施方式的、利用发散测量射束2的、距目标的距离在0m至18m之间的距离测量的总体趋势。也可以利用现有技术的勘测仪器来执行这种命中目标距离测量。图3a示出了距目标12约2m的距离下、望远镜透镜8处的遮挡3，图3c示出了距目标12约18m的距离下、望远镜透镜8处的遮挡3。图3b示出了当利用发散测量射束2进行测量时，根据距离的距离测量系统误差的总体趋势。图3b中的两条水平线表示所需精度。可以看出，对于小于上水平线与指示距离测量误差的线的交点的距离，不能满足精度要求。例如，一些降低距离测量精度的误差源是由于射束偏转元件表面的光散射而产生的至少部分遮挡和杂散光。

图4a至图4c示出了在未对准瞄准状态下利用准直测量射束4测量的、距目标2m的距离(图4a)和距目标18m的距离(图4c)的、望远镜透镜8处的遮挡3的示例性可视化，以及当利用准直测量射束4执行未对准瞄准状态下的距离测量时的、利用本发明勘测仪器的实施方式的、利用准直测量射束4的、距目标的距离在0m至18m之间的距离测量的总体趋势(图4b)。图4a示出了距目标约2m的距离下、望远镜透镜8处的遮挡3，图4c示出了距目标约18m的距离下、望远镜透镜8处的遮挡3。图4b示出了当利用准直测量射束4进行测量时，根据距离的距离测量误差的总体趋势。图4b中的位于中央粗水平线上方和下方的两条水平线表示所需精度。可以看出，在未对准瞄准状态下测量距离时，可以满足精度要求。

图5示出了本发明设置的实施方式中的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量。部件的长度和大小的比例仅被选择用于解释原理，并且不以任何方式进行限制。发射器9生成测量射束，该测量射束被传输到出射光学单元。为了有效地收集来自光学单元的光并生成尽可能平行的测量射束，可以将透镜20插入射束光路中。从图5中可以看出，在该示例中，测量射束在透镜20之后还不是完全平行的。位于瞄准轴线7上的射束偏转元件6(例如，镜子)按照以下方式偏转或操纵该测量射束：使得测量射束以相对于瞄准轴线7不平行的方式朝向另一透镜8偏转。例如，如果射束偏转元件6是镜子，则该镜子可以相对于其在命中目标状态下的位置倾斜，以偏转测量射束。射束偏转元件6优选地位于非常靠近透镜8的位置，使得测量射束以相对于目标轴线7的特定角度离开透镜8，但大约通过透镜8的中心。发射测量射束18然后穿过透镜8并朝向目标12(在该实施方式中示出为回射目标12)发射。由于回射目标12被制造为以平行方式反射进入光束，所以反射测量射束5的轴线或主射线平行于发射测量射束18，除了不可避免的射束扩展(这根据距目标12的距离)。反射测量射束5以近似平行的方式通过透镜8进入接收光学单元，并在撞击接收器19之前聚焦，该接收器在该示例中体现为雪崩光电二极管(APD)阵列或SPAD-阵列的阵列。可以看出，当在本文描述的未对准瞄准状态下进行测量时，由射束偏转元件6生成的遮挡3不影响反射测量射束5，因此不影响距离测量。射束光路被构造成使得反射测量射束5绕过射束偏转元件6，使得不仅接收器19接收反射测量射束5的边界部分(诸如在命中目标状态下)，而且接收器19接收全反射测量射束5。该附图中示出的测量射束是准直测量射束，然而，针对发散测量射束(例如，具有约2mrad的全发散角的发射的发散射束)会发生相同的效果。

图6示出了本发明的勘测仪器的实施方式的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量。部件的长度和大小的比例仅被选择用于解释原理，并且不以任何方式进行限制。发射测量射束18在未对准瞄准状态下沿着瞄准轴线7通过，因此为了使附图更清楚，该图中未示出处于未对准瞄准状态的瞄准轴线7。而是示出了到目标中心的方向7’。发射测量射束18朝向目标12(本文示出为回射目标12)通过出射光学单元的透镜8。发射测量射束18偏心地(比方说相对于回射目标12的中心具有横向射束偏移)击中回射目标12。反射测量射束5在相反方向上投射，而反射测量射束5关于回射目标12的中心的横向射束偏移等于发射测量射束18关于回射目标12的中心的横向射束偏移。关于目标12的未对准的量(更具体地，瞄准轴线7与到目标中心的方向7’之间的角度)可以例如按照使得反射测量射束5在透镜8处具有预定横向脱位(dislocation)的方式生成，例如该预定横向脱位可以被选择成透镜直径的四分之一(例如，10mm)。在该实施方式中，射束偏移是由整个光学系统或载体15的移动特别是旋转生成的。通过绕第一旋转角度16旋转支承件14或绕第二旋转角度17旋转载体15或其组合来实现旋转。另选地，可以旋转基座13，以旋转整个勘测仪器。整个光学系统的旋转会影响发射测量射束18和反射测量射束5。发射测量射束18未完全居中对准回射目标12，而是关于回射目标12偏移。由于回射目标12被制造成以平行方式反射进入射束，因此反射测量射束5平行于发射测量射束18。反射测量射束5最后通过透镜8重新进入望远镜。望远镜枢转的操纵允许重复执行距离测量，并通过计算所需的测量射束偏移与实际原始距离的比率来计算理想角度未对准的比率。该图中所示的测量射束是准直测量射束，然而，本发明的所述类型的勘测仪器也可以用于利用发散测量射束测量距目标12的距离。在该实施方式中，勘测仪器例如通过使用自动角度测量系统(ATR)来确定瞄准轴线7与到目标的方向7’之间的角度，尽管处于未对准瞄准状态，但该ATR直接测量关于目标对象中心的角度。在另选程序中，在第一步骤中居中瞄准回射器，并且利用瞄准状态指示器确保命中目标状态，并且在第二步骤中(例如，通过如上所述的旋转)生成未对准瞄准状态，并在未对准瞄准状态下测量距目标12的距离。

图7示出了本发明的设置的实施方式中的射束光路的示意图，其中在未对准瞄准状态下执行测量。部件的长度和大小的比例仅被选择用于解释原理，并且不以任何方式进行限制。发射器9生成测量射束，该测量射束被传输到出射光学单元。为了生成尽可能平行的测量射束，可以将透镜20插入到射束光路中。然而，在该示例中，测量射束在透镜20之后还不是完全平行的。射束偏转元件6(例如，镜子)按照以下方式偏转或操纵该测量射束：使得测量射束以相对于瞄准轴线7不平行的方式朝向另一透镜8偏转。在该实施方式中，射束偏转元件6处于与命中目标状态相同的位置和取向。测量射束的偏转是通过发射器9偏转或平移来实现的。按照使得发射器9以相对于目标轴线7≠90°的角度发射测量射束的方式定位发射器9确保了测量射束在射束偏转元件6上偏转后相对于瞄准轴线7倾斜，其中假设射束偏转元件6(在这种情况下是镜子)位于瞄准轴线7上并且不倾斜。射束偏转元件6优选地位于非常靠近透镜8的位置，使得测量射束以相对于目标轴线7的特定角度离开透镜，但大约通过透镜8的中心。发射测量射束18然后穿过透镜8并朝向目标12(在该实施方式中示出为回射目标12)发射。由于回射目标12被制造为以平行方式反射进入光束，所以反射测量射束5平行于发射测量射束18。反射测量射束5通过透镜8进入光学单元，反射测量射束5在该光学单元处聚焦。反射测量射束5通过透镜8以近似平行的方式进入接收光学单元。在该实施方式中，在接收器19的前面插入影响反射测量射束5的附加射束偏转元件或射束操纵元件21，以将反射测量射束5聚焦到接收器19上，该接收器通常非常小(例如，约50μm至500μm)。射束操纵元件21可以由一个光学部件组成或者可以包括多个光学部件，所述多个光学部件中的一些光学部件例如是移动透镜、负透镜、液体透镜、透射或反射多边形、棱镜或微机电(MEMS)射束操纵元件。可以看出，当在本文描述的未对准瞄准状态下进行测量时，由射束偏转元件6生成的遮挡3不影响反射测量射束5，因此不影响距离测量。射束光路被构造成使得反射测量射束5绕过射束偏转元件6，使得不仅接收器19接收反射测量射束5的边界部分(诸如在命中目标状态下)，而且接收器19接收全反射测量射束5。该附图中示出的测量射束是准直测量射束，然而，本发明的所述类型的勘测仪器也可以用于利用发散测量射束来测量距离。

图8示出了在未对准瞄准状态下执行距离测量时本发明的勘测仪器中的射束光路的实施方式的示意图。发射器9朝向射束偏转元件6发射测量射束，在射束偏转元件处，该测量射束被传输到透镜8。在该实施方式中，直接在发射器9之后将附加透镜20插入射束光路中，以生成平行的测量射束。发射测量射束18以相对于回射目标12的中心的射束偏移撞击在回射目标12上，并以相对于发射测量射束18平行的方式反射。射束偏移是由方向7’与瞄准轴线7之间的角度给定的未对准引起的，方向7’和瞄准轴线7两者都未在该图中示出。反射测量射束5进入接收光学单元，并朝向平面板22聚焦，该平面板22朝向射束偏转元件6(本文中是镜子)反射测量射束。镜子6然后将反射测量射束5反射到接收器19。由于接收器19通常非常小(例如，在50μm至500μm的范围内)，因此可以将附加透镜插入接收器19前面的射束光路中，以聚焦反射测量射束5。该附图中示出的测量射束是聚焦测量射束，然而，本发明的所述类型的勘测仪器也可以用于利用发散测量射束来测量距离。

尽管上文部分地参照一些优选实施方式例示了本发明，但必须理解，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。所有这些修改都在所附权利要求的范围内。不言而喻，所例示的这些图仅仅是可能的示例性实施方式的示意图。

Claims (15)

1.一种用于确定回射目标(12)的3D坐标的勘测仪器，特别是经纬仪、全站仪、激光跟踪仪或建筑信息建模BIM机器，所述勘测仪器包括：

辐射源(9)，所述辐射源用于生成测量射束；

光学单元(6、8)，所述光学单元用于发射和接收所述测量射束中的至少一部分测量射束并限定瞄准轴线(7)；

检测器(1)，所述检测器适于距离测量，其中，所述检测器(1)被配置为检测所述测量射束(5)中由所述回射目标(12)反射的至少一部分测量射束，

其中，所述检测器(1)被所述光学单元(6、8)的至少一个部件(6)遮挡(3)；以及

瞄准状态指示器，所述瞄准状态指示器被配置为输出指示所发射的测量射束(10、11)关于所述回射目标(12)的瞄准状态的信息，其中，给出命中目标状态，在所述命中目标状态下，所述瞄准状态指示器输出表示所述测量射束在不具有射束偏移的情况下由所述回射目标(12)反射的信息；

其特征在于，所述勘测仪器被配置为在执行距离测量时自动执行以下操作：

利用所述测量射束，按照使得所述瞄准状态指示器输出指示未对准瞄准状态的信息的方式瞄准所述回射目标(12)，在所述未对准瞄准状态下，所述瞄准状态指示器输出表示所述测量射束在具有射束偏移的情况下由所述回射目标(12)反射的信息，以及

在所述未对准瞄准状态下，利用所述检测器(1)检测所反射的测量射束(5)。

2.根据权利要求1所述的勘测仪器，其特征在于，所述勘测仪器被配置为在执行所述距离测量时以如下方式瞄准所述回射目标(12)：所述测量射束被移位，使得在撞击在所述检测器(1)的检测器表面上时，所述测量射束最多被部分遮挡，优选地根本不被遮挡。

3.根据权利要求1或2所述的勘测仪器，其特征在于，所述瞄准状态指示器包括：

区域检测器，所述区域检测器用于生成所述瞄准状态的指示，其中，如果所反射的测量射束的反射斑点撞击在所述区域检测器的限定的特别是由校准数据限定的伺服控制点位置上，则给出所述命中目标状态，并且其中，如果所述反射斑点关于所述伺服控制点位置分散地撞击，则给出所述未对准瞄准状态；或者

摄像头，其中，所述摄像头包括光敏检测器，并且其中，如果所述回射目标的图像是在所述光敏检测器的限定的特别是由校准数据限定的伺服控制点位置处生成的，则给出所述命中目标状态，并且其中，如果所述图像关于所述伺服控制点位置是分散地生成的，则给出所述未对准瞄准状态。

4.根据前述权利要求中任一项所述的勘测仪器，其特征在于，所述测量射束包括两个局部测量射束，其中，第一局部测量射束适于被用于在所述瞄准状态指示器上生成瞄准状态指示，并且第二局部测量射束适于被用于执行所述距离测量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的勘测仪器，其特征在于，所述勘测仪器包括：

基座(13)；

支承件(14)，所述支承件能够旋转地安装在所述基座(13)上，因此所述支承件能够绕第一旋转轴线(16)旋转；

载体(15)，所述载体能够旋转地安装在所述支承件(14)上，因此所述载体能够绕第二旋转轴线(17)旋转；

用于获取关于所述支承件(14)绕所述第一旋转角度(16)旋转的第一角度数据的角度确定单元；

用于获取关于所述载体(15)绕所述第二旋转角度(17)旋转的第二角度数据的角度确定单元；

其中，所述测量射束是从所述载体(15)发射的。

6.根据权利要求5所述的勘测仪器，其特征在于，所述未对准瞄准状态是通过以下操作生成的：

所述载体(15)至少绕所述第一旋转轴线(16)或所述第二旋转轴线(17)旋转；或者

将射束偏转元件(6)枢转到所述测量射束的光路中，特别是在所述射束偏转元件(6)被包括在所述光学单元(6、8)中的情况下，特别是至少一个射束偏转元件(6)是镜子、棱镜、多边形、双光楔、折射元件、可移动光纤或MOEMS元件，其中，射束偏转效果特别是通过所述射束偏转元件(6)的位移和/或倾斜和/或所述射束偏转元件(6)的光学特性即折射特性的电光控制获得的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的勘测仪器，其特征在于，衍射光学元件被插入到所述测量射束的射束光路中，所述衍射光学元件特别是移动漫射器、光楔或近距离发散透镜。

8.根据前述权利要求中任一项所述的勘测仪器，其特征在于，所述命中目标状态与所述未对准状态之间的差异是根据距所述回射目标(12)的距离调整的，特别是自动调整的；或者是基于所反射的测量射束(5)的信号强度调整的，特别是自动调整的，所述信号强度是取决于所指示的瞄准状态、由所述检测器(1)检测到的。

9.一种用于确定勘测仪器特别是经纬仪、全站仪、激光跟踪仪或建筑信息建模BIM机器与回射目标(12)之间的距离的距离测量方法，所述勘测仪器具有：

辐射源(9)；

光学单元(6、8)，所述光学单元限定瞄准轴线；

检测器(1)，所述检测器适于距离测量，其中，所述检测器(1)被配置为检测测量射束(5)中由所述回射目标(12)反射的至少一部分测量射束，

其中，所述检测器(1)被所述光学单元(6、8)的至少一个部件(6)遮挡(3)；以及

瞄准状态指示器，所述瞄准状态指示器用于指示关于所述回射目标(12)的瞄准状态，其中，给出命中目标状态，在所述命中目标状态下，所述瞄准状态指示器生成限定的输出，特别是由校准数据限定的输出，所述限定的输出表示未发生关于所述回射目标(12)的未对准；

所述方法包括以下步骤：

瞄准所述回射目标(12)并利用所述瞄准状态指示器检测瞄准状态；

在所述辐射源(9)中生成测量射束；

通过所述光学单元(6、8)发射并接收所述测量射束(10、11)中的至少一部分测量射束，其中，所发射的测量射束(10、11)是朝向所述至少一个回射目标(12)发射的；

接收并利用所述检测器(1)检测所回射的测量射束(5)中的至少一部分测量射束，从而测量所述勘测仪器与所述回射目标(12)之间的距离；

其特征在于，在执行距离测量时：

按照使得所述瞄准状态指示器指示未对准瞄准状态的方式完成对所述回射目标(12)的瞄准，在所述未对准瞄准状态下，所述瞄准状态指示器生成限定的输出，所述限定的输出表示所述回射目标(12)按照使得发生关于所述回射目标(12)的未对准的方式反射所述测量射束；以及

在所述未对准瞄准状态下，完成利用所述检测器(1)检测所述反射测量射束(5)的步骤。

10.一种方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

利用测量射束，按照使得瞄准状态指示器指示命中目标状态的方式瞄准回射目标(12)；

基于所指示的命中目标状态来确定瞄准方向；

执行根据权利要求9所述的距离测量。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，通过将射束偏转元件(6)枢转到所述测量射束的光路中，使所述测量射束相对于所述瞄准轴线偏转。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，所述勘测仪器还具有：

基座(13)；

支承件(14)，所述支承件能够旋转地安装在所述基座(13)上，因此所述支承件能够绕第一旋转轴线(16)旋转；

载体(15)，所述载体能够旋转地安装在所述支承件(14)上，因此所述载体能够绕第二旋转轴线(17)旋转；

用于获取关于所述支承件(14)绕所述第一旋转角度(16)旋转的第一角度数据的角度确定单元；

用于获取关于所述载体(15)绕所述第二旋转角度(17)旋转的第二角度数据的角度确定单元；

其特征在于，所述测量射束是从所述载体(15)发射的，并且所述载体(15)至少绕所述第一旋转轴线(16)或所述第二旋转轴线(17)旋转，从而按照使得生成未对准状态的方式操纵所述测量射束。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，将衍射光学元件插入所述测量射束的射束光路中，所述衍射光学元件特别是移动漫射器、光楔或近距离发散透镜，使得所述测量射束在撞击在回射器或所述检测器(1)的检测器表面上之前被均匀化。

14.根据权利要求9至13所述的方法，其特征在于，所述测量射束的未对准水平是根据距所述回射目标(12)的距离自动调整的；或者是基于由所述检测器(1)检测到的、所反射的测量射束(5)的角度相关信号强度自动调整的。

15.一种具有程序代码的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品保存在机器可读载体(15)上，特别是保存在根据权利要求1至8中任一项所述的勘测仪器上，或用于实现根据权利要求9至14所述的方法的计算机数据信号上。

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