CN116295004B - 坐标测量装置的跟踪策略的优化方法 - Google Patents

Abstract

本公开描述一种坐标测量装置的跟踪策略的优化方法，包括测量主机搜索目标；基于第一光斑数据或第二光斑数据获得目标的运动状态，响应于目标处于非静止状态，基于第一光斑数据驱动测量主机进行旋转以使位置探测器接收到经目标反射的激光束，响应于目标处于静止状态，基于第一光斑数据和第二光斑数据计算测量主机的旋转角度并驱动测量主机进行旋转以使第一光斑数据靠近第一成像元件的第一预设零点或者第二光斑数据靠近第二成像元件的第二预设零点，基于目标光斑数据驱动测量主机进行旋转以使目标反射的激光束到达预设零点。在这种情况下，能够基于目标的运动状态驱动测量主机执行不同的初步瞄准流程，从而能够提高对目标进行瞄准的效率和精度。

Description

坐标测量装置的跟踪策略的优化方法

技术领域

本公开涉及智能制造装备产业，具体涉及坐标测量装置的跟踪策略的优化方法。

背景技术

近年来，激光跟踪仪(又称三维激光测量仪)、激光绝对测距仪等坐标测量装置在工业测量中受到广泛的重视，并逐渐成为工业测量中应用较为广泛的测量工具。通常情况下，坐标测量装置对目标的位置坐标进行测量时，先启用自动目标识别(Auto TargetsRecognition，ATR)装置在大视场范围内对目标进行初步瞄准，再启用位置敏感探测器(Position Sensitive Detector，PSD)在相对较小的视场内对目标进行精细瞄准，以便下一步对目标的位置坐标进行测量。

专利文献1(CN202210181257.6)公开了一种具有自动识别目标功能的坐标测量装置及其识别方法，该坐标测量装置在执行初步瞄准时，测量主机先获取目标反射的照明光束以形成目标光斑，并通过目标光斑与初始光斑的像素差值计算出测量主机需要旋转的旋转角度，并基于旋转角度驱动测量主机进行旋转以使目标光斑的质心移动与初始光斑的质心重合，从而使得激光跟踪仪的精细瞄准单元能够接收到目标反射的激光束。

然而，专利文献1所涉及的测量主机只采用单一相机(也即一个成像元件)的工作模式，未基于目标的运动状态执行不同的工作模式，导致无法准确的获取测量主机在瞄准目标时需要旋转的角度值。具体而言，由于测量主机的瞄准光轴和成像元件的光轴不重合，导致测量主机的瞄准光轴与成像元件的光轴之间存在视差。坐标测量装置在测量目标时的零点位置(也即目标位于测量主机的瞄准光轴时，目标反射的照明光束在成像元件上的预设位置)与目标至测量主机的距离相关，从而难以准确地获取确切的零点位置。因此，无法基于零点位置准确地获得测量主机在瞄准目标时需要旋转的角度值。

发明内容

本公开是有鉴于上述的状况，目的在于提供一种能够提高对目标进行瞄准的效率和精度的坐标测量装置的跟踪策略的优化方法。

为此，本公开提供了一种坐标测量装置的跟踪策略的优化方法，是一种基于目标的运动状态对所述跟踪策略进行优化的方法，所述坐标测量装置包括目标和测量主机，所述测量主机配置为发射激光束并接收经所述目标反射的激光束，所述测量主机包括用于发射第一光束的第一照明光源、接收所述目标反射的第一光束以获得第一光斑数据的第一成像元件、用于发射第二光束的第二照明光源、接收所述目标反射的第二光束以获得第二光斑数据的第二成像元件、以及配置为接收所述目标反射的激光束以获得目标光斑数据的位置探测器，所述优化方法包括：全局搜索步骤、初步瞄准步骤、以及精细瞄准步骤；在所述全局搜索步骤中，所述测量主机搜索所述目标；在所述初步瞄准步骤中，基于所述第一光斑数据或所述第二光斑数据获得目标的运动状态，响应于所述目标处于非静止状态，基于所述第一光斑数据驱动所述测量主机进行旋转以使所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束，响应于所述目标处于静止状态，基于所述第一光斑数据和所述第二光斑数据计算所述测量主机的旋转角度并驱动所述测量主机进行旋转以使所述第一成像元件接收到经所述目标反射的第一光束获得的第一光斑数据靠近所述第一成像元件的第一预设零点或者所述第二成像元件接收到经所述目标反射的第二光束获得的第二光斑数据靠近所述第二成像元件的第二预设零点；在所述精细瞄准步骤中，基于所述目标光斑数据驱动所述测量主机进行旋转以使所述目标反射的激光束到达所述位置探测器的第三预设零点；所述第三预设零点位于所述测量主机发射出的激光束对准所述目标时，所述目标反射的激光束在所述位置探测器形成的光斑的位置。

在这种情况下，通过本公开所涉及的优化方法，能够根据目标的运动状态驱动测量主机执行不同的初步瞄准流程。若目标处于非静止状态，使用第一光斑数据驱动测量主机进行旋转能够减少计算成本，加快计算速度，从而能够提高测量主机对目标进行实时的初步瞄准的速度。若目标处于静止状态，能够降低初步瞄准中对速度的要求，同时基于第一光斑数据和第二光斑数据能够直接计算测量主机的旋转角度，因此能够使得坐标测量装置较为直接地获取测量主机为瞄准目标而需要旋转的角度，从而能够提高对目标进行瞄准的精度。因此，基于目标的运动状态执行不同的初步瞄准流程，能够提高对目标进行瞄准的效率和精度。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，在所述全局搜索步骤中，驱动所述测量主机使瞄准光轴沿着第一预设路径进行移动，所述瞄准光轴位于所述测量主机发射出的激光束所在的直线；响应于在第一预设时间内所述第一成像元件接收所述目标反射的第一光束或所述第二成像元件接收所述目标反射的第二光束，则执行所述初步瞄准步骤；响应于在所述第一预设时间内所述第一成像元件未接收到所述目标反射的第一光束且所述第二成像元件未接收到所述目标反射的第二光束，则所述测量主机发出第一报错信号，并停止驱动所述测量主机。在这种情况下，通过使瞄准光轴沿着第一预设路径进行移动，能够驱动测量主机沿第一预设路径在最大测量范围进行搜索并找到目标。另外，通过第一成像元件或第二成像元件接收到目标反射的光束以确定测量主机搜索到目标，能够提高测量主机执行初步瞄准步骤的可靠性。另外，通过第一预设时间为测量主机搜索目标设置时限，能够基于测量主机是否在第一预设时间找到目标而确认目标是否在最大测量范围内，从而能够通过测量主机发出第一报错信号提醒用户。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，所述第一预设路径包括螺旋式区域缩小路径、方形区域缩小路径、以及三角形区域缩小路径中的至少一种。在这种情况下，通过为测量主机提供多种覆盖式的搜索路径，能够使得测量主机更加全面细致地在测量范围内搜索目标，从而能够降低遗漏目标的可能性。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，所述非静止状态表示在单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化超出第一预设范围；所述静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出所述第一预设范围。在这种情况下，测量主机能够基于相应的程序判断目标的运动状态。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，所述静止状态包括第一静止状态和第二静止状态，所述第一静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出第二预设范围，所述第二静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出所述第一预设范围并且超出所述第二预设范围。在这种情况下，在目标处于第二静止状态时，双相机工作模式的瞄准速度也能够满足初步瞄准中对速度的要求，通过对目标的静止状态进行细化分类，能够扩大双相机工作模式的适用范围。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，在所述初步瞄准步骤中，所述旋转角度包括绕第一轴线旋转的第二旋转角度和绕第二轴线旋转的第一旋转角度；所述第一轴线与所述第二轴线正交。在这种情况下，能够使得测量主机获得两个不同方向的旋转角度。另外，通过第一轴线与第二轴线正交，能够简化计算第一旋转角度和第二旋转角度的过程。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，所述第一光斑数据包括沿所述第一轴线的第一分量和沿所述第二轴线的第二分量，所述第二光斑数据包括沿所述第一轴线的第三分量和沿所述第二轴线的第四分量；响应于所述目标处于静止状态，基于所述第一分量、所述第三分量、所述目标位于所述瞄准光轴时所述第一分量和所述第三分量满足的预设条件计算所述第一旋转角度，基于所述第二分量和所述第四分量计算所述第二旋转角度。在这种情况下，由于目标位于瞄准光轴时，基于三角关系式能够推导出第一分量和第三分量满足预设条件，进而能够基于预设条件准确且便捷地计算第一旋转角度。另外，基于第一光斑数据、第二光斑数据以及目标位于测量主机的瞄准光轴时第一光斑数据和第二光斑数据满足的预设条件能够计算出在测量主机瞄准目标过程中需要以旋转中心为中心点绕第二轴线旋转的第一旋转角度，基于第一光斑数据、第二光斑数据能够计算得出在测量主机瞄准目标过程中需要以旋转中心为中心点绕第一轴线旋转的第二旋转角度。由此，能够通过令测量主机旋转第一旋转角度及令测量主机旋转第二旋转角度，从而使测量主机瞄准目标。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，响应于所述目标处于非静止状态，基于第一光斑数据计算所述测量主机绕所述第一轴线旋转的第二旋转角度和绕所述第二轴线旋转的第一旋转角度；驱动所述测量主机绕所述第一轴线旋转第二旋转角度和绕所述第二轴线旋转第一旋转角度，以使所述目标反射的第一光束抵达初始光斑的质心；驱动所述测量主机绕所述第一轴线旋转以使所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束。在这种情况下，处理单元只需处理第一成像元件获取的第一光斑数据和初始光斑数据，从而减少处理单元的计算成本提高处理单元对数据处理的效率，进而能够提高测量主机对运动的目标进行实时的初步瞄准的速度。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，基于所述测量主机的最短使用距离获取预设位置，令所述目标位于所述预设位置时，经所述目标反射的第一光束在所述第一成像元件或经所述目标反射的第二光束在所述第二成像元件形成的光斑获取所述初始光斑。在这种情况下，响应于目标处于非静止状态，通过初始光斑数据提供辅助参考作用，能够便于测量主机对目标执行初步瞄准步骤。

另外，在本公开所涉及的优化方法中，可选地，响应于所述位置探测器未接收到所述目标反射的激光束，则执行局部搜索步骤；在所述局部搜索步骤中，驱动所述测量主机使所述瞄准光轴沿着第二预设路径进行移动；响应于在第二预设时间内所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束，则执行所述精细瞄准步骤；响应于在所述第二预设时间内所述位置探测器未接收到所述目标反射的激光束，则所述测量主机发出第二报错信号，并停止驱动所述测量主机。

在这种情况下，由于目标在移动的过程中，目标反射的激光束在位置探测器所形成的光斑可能会离开位置探测器，因此通过局部搜索步骤能够在小范围内找到目标，从而能够使得位置探测器持续接收到目标反射的激光束。另外，通过使瞄准光轴沿着第二预设路径进行移动，能够驱动测量主机沿第二预设路径在小范围内进行搜索并找到目标。另外，通过第二预设时间为测量主机搜索目标设置时限，能够基于测量主机是否在第二预设时间内找到目标而确认目标是否在小范围内，从而能够通过测量主机发出第二报错信号提醒用户。

根据本公开，能够提供一种能够提高对目标进行瞄准的效率和精度的坐标测量装置的跟踪策略的优化方法。

附图说明

现在将通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开，其中：

图1是示出了本公开示例所涉及的坐标测量装置的应用场景示意图。

图2是示出了本公开示例所涉及的测量主机的整体结构示意图。

图3是示出了本公开示例所涉及的跟踪策略的优化方法的流程图。

图4是示出了本公开示例所涉及的执行全局搜索步骤的流程图。

图5是示出了本公开示例所涉及的执行初步瞄准步骤的流程图。

图6是示出了本公开示例所涉及的响应于目标处于静止状态，执行初步瞄准步骤的流程图。

图7是示出了本公开示例所涉及的测量主机测量目标的距离的示意图。

图8是示出了本公开示例所涉及的目标位于测量主机的瞄准光轴的示意图。

图9是示出了本公开示例所涉及的计算测量主机的第一旋转角度的示意图。

图10是示出了本公开示例所涉及的计算测量主机的第二旋转角度的示意图。

图11是示出了本公开示例所涉及的响应于目标处于非静止状态，执行初步瞄准步骤的流程图。

图12是示出了本公开示例所涉及的执行局部搜索步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

另外，需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本公开所描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非在此另有指示或者与上下文明显矛盾。

一种坐标测量装置的跟踪策略的优化方法，是一种基于目标的运动状态对跟踪策略进行优化的方法。在一些示例中，跟踪策略可以表示测量主机对目标进行瞄准的过程。

以下，结合附图，对公开所涉及的优化方法进行详细说明。

图1是示出了本公开示例所涉及的坐标测量装置1的应用场景示意图。图2是示出了本公开示例所涉及的测量主机100的整体结构示意图。

在一些示例中，坐标测量装置1可以包括目标3和测量主机100(参见图1)，测量主机100可以配置为发射激光束并接收经目标3反射的激光束。在这种情况下，通过接收经目标3反射的激光束，能够使得测量主机100获取反映目标3在三维空间中的位置信息。

在一些示例中，测量主机100可以包括第一识别系统10，第一识别系统10可以包括第一照明光源12和第一成像元件14(参见图2)。

在一些示例中，第一照明光源12可以用于发射第一光束，第一成像元件14可以接收目标3反射的第一光束。

在一些示例中，第一成像元件14可以接收目标3反射的第一光束获得第一光斑数据。具体地，目标3反射的第一光束可以在第一成像元件14形成第一光斑142(稍后描述)，第一成像元件14可以根据第一光斑142获得第一光斑数据。在这种情况下，通过第一光束能够使得第一成像元件14获取反映目标3的空间位置的信息。

在一些示例中，第一光斑数据可以包括第一光斑142在第一成像元件14中的坐标和像素值。

在一些示例中，测量主机100还可以包括第二识别系统20，第二识别系统20可以包括第二照明光源22和第二成像元件24(参见图2)。

在一些示例中，第二照明光源22可以用于发射第二光束，第二成像元件24可以接收目标3反射的第二光束。

在一些示例中，第二成像元件24可以接收目标3反射的第二光束获得第二光斑数据。具体地，目标3反射的第二光束可以在第二成像元件24形成第二光斑242(稍后描述)，第二成像元件24可以根据第二光斑242获得第二光斑数据。在这种情况下，通过第二光束能够使得第二成像元件24获取反映目标3的空间位置的信息。

在一些示例中，第二光斑数据可以包括第二光斑242在第二成像元件24中的坐标和像素值。

在一些示例中，第一照明光源12和第二照明光源22的数量可以为多个，图2示意性地示出了多个第一照明光源12和第二照明光源22中的一个。

在一些示例中，第一照明光源12和第二照明光源22可以为LED光源(例如红外LED光源)。在一些示例中，LED光源的波长可以不同于激光束(稍后描述)的波段。在这种情况下，能够使得作为瞄准的光束与作为测距的光束之间互不干扰。

在一些示例中，测量主机100可以包括处理单元，处理单元的数量可以为一个，一个处理单元可以分别与第一识别系统10和第二识别系统20信号连接。在这种情况下，能够使得第一成像元件14将获取的第一光斑数据传输至处理单元。另外，能够使得第二成像元件24将获取的第二光斑数据传输至处理单元。

在一些示例中，测量主机100还可以包括位置探测器，位置探测器可以配置为接收目标3反射的激光束。

在一些示例中，位置探测器可以基于接收到的目标3反射的激光束以获得目标光斑数据。在这种情况下，能够使得坐标测量装置1基于目标光斑数据驱动测量主机100的旋转，从而能够便于确认测量主机100完成对目标3的精细瞄准。另外，通过目标光斑数据，能够方便又较为准确地判断位置探测器是否接收到目标3反射的激光束。

在一些示例中，测量主机100可以具有瞄准光轴T(参见图1)，瞄准光轴T可以用于瞄准目标3以便对目标3进行测量。在一些示例中，测量主机100瞄准目标3可以表示目标3的中心在瞄准光轴T上。

在一些示例中，瞄准光轴T可以位于测量主机100发射出的激光束所在的直线。例如，瞄准光轴T可以与激光束重合。

在一些示例中，设置于测量主机100的第一成像元件14和第二成像元件24可以围绕瞄准光轴T呈对称布置，图2示意性地示出了第一成像元件14和第二成像元件24围绕瞄准光轴T水平对称布置。在这种情况下，能够降低测量主机100的轴系几何关系的复杂度，从而能够便于后续的计算测量主机100的旋转角度。但本公开并不仅限于此，在另一些示例中，第一成像元件14和第二成像元件24可以围绕瞄准光轴T竖直对称布置。

在一些示例中，围绕瞄准光轴T呈对称布置的第一成像元件14与第二成像元件24之间可以具有第一预设距离。在这种情况下，由于第一预设距离的存在，能够减少目标3反射的第二光束对第一成像元件14的干扰，也能够减少目标3反射的第一光束对第二成像元件24的干扰。

图3是示出了本公开示例所涉及的跟踪策略的优化方法的流程图。

参见图3，本公开涉及的优化方法可以包括执行全局搜索步骤(步骤S100)、执行初步瞄准步骤(步骤S200)、并且执行精细瞄准步骤(步骤S300)。

在本实施方式中，在步骤S100中，可以执行全局搜索步骤。通过执行全局搜索步骤可以使坐标测量装置1找到需要进行瞄准的目标3。

在一些示例中，全局搜索可以表示驱动测量主机100在大视场范围内(例如坐标测量装置1的最大测量范围内)进行搜索直到找到目标3。

在本实施方式中，在步骤S200中，可以执行初步瞄准步骤。通过执行初步瞄准步骤可以使坐标测量装置1完成对目标3的初步瞄准。

在一些示例中，初步瞄准可以表示坐标测量装置1对在步骤S100中找到的目标3进行粗略瞄准，粗略瞄准后测量主机100的位置探测器可以接收到经目标3反射的激光束。

在本实施方式中，在步骤S300中，可以执行精细瞄准步骤。通过执行精细瞄准步骤可以使坐标测量装置1持续对目标3进行跟踪锁定。在这种情况下，通过跟踪锁定目标3，使得测量主机100能够对目标3的位置坐标进行测量。

在一些示例中，精细瞄准可以表示从测量主机100发射的激光束经目标3反射后到达位置探测器的第三预设零点(稍后描述)。

在一些示例中，具体地，在精细瞄准步骤中，坐标测量装置1可以基于目标光斑数据驱动测量主机100进行旋转以使目标3反射的激光束到达第三预设零点。

图4是示出了本公开示例所涉及的执行全局搜索步骤的流程图。

在一些示例中，在全局搜索步骤中，测量主机100可以对目标3进行搜索。测量主机100搜索目标3可以表示坐标测量装置1找到需要进行瞄准的目标3。

在一些示例中，在全局搜索步骤中，可以驱动测量主机100在大视场范围内对目标3进行搜索。具体地，在坐标测量装置1的最大测量范围(也称测量范围)内，驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第一预设路径进行移动以使测量主机100沿着第一预设路径对目标3进行搜索。在这种情况下，通过在大视场范围内对目标3进行搜索，能够便于测量主机100找到位于测量范围内的目标3。

在一些示例中，第一预设路径可以包括螺旋式区域缩小路径、方形区域缩小路径、以及三角形区域缩小路径中的至少一种。在这种情况下，通过为测量主机100提供多种覆盖式的搜索路径，能够使得测量主机100更加全面细致地在测量范围内搜索目标3，从而能够降低遗漏目标3的可能性。

本实施方式中，参见图4，全局搜索步骤可以包括驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第一预设路径移动(步骤S110)、照明光源发射的光束沿着第一预设路径进行移动(步骤S120)、判断成像元件是否接收到目标3反射的光束(步骤S130)、响应于成像元件接收到目标3反射的光束而执行初步瞄准步骤(步骤S140)、并且响应于成像元件未接收到目标3反射的光束而停止驱动测量主机100(步骤S150)。

本实施方式中，参见图4，在步骤S110中，驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第一预设路径移动。在一些示例中，可以驱动测量主机100使瞄准光轴T在测量范围内沿着例如螺旋式区域缩小路径进行移动，测量主机100可以沿着螺旋式区域缩小路径对目标3进行搜索。在这种情况下，能够驱动测量主机100沿第一预设路径在最大测量范围进行搜索并找到目标。

本实施方式中，参见图4，在步骤S120中，照明光源发射的光束沿着第一预设路径进行移动。具体地，当驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第一预设路径进行移动时，第一照明光源12发射的第一光束和第二照明光源22发射的第二光束可以随着瞄准光轴T的移动而沿着第一预设路径进行移动。在这种情况下，能够使得第一光束和第二光束沿着第一预设路径进行移动而逐渐覆盖测量范围，从而有利于第一光束和第二光束被测量范围内的目标3反射。

本实施方式中，参见图4，在步骤S130中，判断成像元件是否接收到目标3反射的光束。例如，可以判断在第一预设时间内第一成像元件14是否接收到经目标3反射的第一光束。又例如，可以在第一预设时间内判断第二成像元件24是否接收到经目标3反射的第二光束。

在一些示例中，第一成像元件14和第二成像元件24可以是CMOS感光元件(例如CMOS图像传感器)，在这种情况下，当CMOS感光元件接收到目标3反射的第一光束或第二光束时，能够使得第一成像元件14或第二成像元件24获得相应的电信号，从而能够方便又较为准确地判断成像元件接收到目标3反射的光束。

本实施方式中，参见图4，在步骤S140中，响应于成像元件接收到目标3反射的光束而执行初步瞄准步骤。

在一些示例中，第一成像元件14接收到目标3反射的第一光束可以表示测量主机100搜索到目标3。具体地，响应于在第一预设时间内第一成像元件14接收目标3反射的第一光束，则测量主机100可以执行初步瞄准步骤。由此，能够满足执行初步瞄准步骤的条件。

另外，在一些示例中，第二成像元件24接收目标3反射的第二光束也可以表示测量主机100搜索到目标3。具体地，响应于在第一预设时间内第二成像元件24接收目标3反射的第二光束，则可以执行初步瞄准步骤。在这种情况下，通过第一成像元件14或第二成像元件24接收到目标3反射的光束以确定测量主机100搜索到目标，能够提高测量主机100执行初步瞄准步骤的可靠性。

本实施方式中，参见图4，在步骤S150中，响应于成像元件未接收到目标3反射的光束而停止驱动测量主机100。

在一些示例中，响应于在第一预设时间内第一成像元件14未接收到目标3反射的第一光束且第二成像元件24未接收到目标3反射的第二光束(也即测量主机100未找到目标3)，则测量主机100可以发出第一报错信号，并停止驱动测量主机100。在这种情况下，通过第一预设时间为测量主机100搜索目标3设置时限，能够基于测量主机100是否在第一预设时间找到目标3而确认目标3是否在最大测量范围内，从而能够通过测量主机100发出第一报错信号提醒用户。另外，通过结合第一成像元件14和第二成像元件24对测量主机100搜索目标3的结果进行判断，能够提高判断结果的准确性，从而能够降低测量主机100可以发出误报信号的可能性。

在一些示例中，第一预设时间可以是用户定义的一个时间段，例如，第一预设时间可以为3秒、5秒或10秒。

在一些示例中，当测量主机100因未在第一预设时间内找到目标3时，测量主机100可以提醒用户进行手动接光。例如，在坐标测量装置1停止驱动测量主机100后，用户可以手动调整测量主机100的旋转角度以使测量主机100的瞄准光轴T位于目标3的附近，以便坐标测量装置1再次执行全局搜索步骤找到目标3。

图5是示出了本公开示例所涉及的执行初步瞄准步骤的流程图。图6是示出了本公开示例所涉及的响应于目标3处于静止状态，执行初步瞄准步骤的流程图。

本实施方式中，参见图5，初步瞄准步骤可以包括基于光斑数据获得目标3的运动状态(步骤S210)、判断目标3是否处于静止状态(步骤S220)、响应于目标3处于静止状态，基于第一光斑数据和第二光斑数据驱动测量主机100进行旋转(步骤S230)、并且响应于目标3处于非静止状态，基于第一光斑数据驱动测量主机100进行旋转(步骤S240)。

本实施方式中，参见图5，在步骤S210中，基于光斑数据获得目标3的运动状态。目标3的运动状态可以包括静止状态和非静止状态。

在一些示例中，基于第一光斑数据可以获得目标3的运动状态。具体地，非静止状态可以表示为在单位时间内第一光斑数据的变化超出第一预设范围，静止状态可以表示在单位时间内第一光斑数据的变化不超出第一预设范围。在这种情况下，测量主机100能够基于相应的程序判断目标3的运动状态。另外，通过监测单位时间内光斑数据的变化是否超出预设范围，能够提高获取目标3的运动状态的准确性，从而能够减少误判的可能性。

在一些示例中，第一光斑数据可以包括第一光斑142的像素值，第一预设范围可以为15个像素值，如果第一光斑142的像素值在单位时间内(例如500或1000毫秒)的变化(或差值)大于15个像素值，则可以认为目标3处于非静止状态。否则，则可以认为目标3处于静止状态。

另外，在一些示例中，基于第二光斑数据可以获得目标3的运动状态。具体地，非静止状态可以表示为在单位时间内第二光斑数据的变化超出第一预设范围，静止状态可以表示在单位时间内第二光斑数据的变化不超出第一预设范围。在这种情况下，当第一成像元件14因故障无法获得第一光斑数据时，通过第二成像元件24获得第二光斑数据能够获得目标3的运动状态，从而能够提高测量主机100获取目标3的运动状态的可靠性。

在一些示例中，第二光斑数据可以包括第二光斑242的像素值，第一预设范围可以为15个像素值，如果第二光斑242的像素值在单位时间内的变化大于15个像素值，则可以认为目标3处于非静止状态，否则，则可以认为目标3处于静止状态。

本实施方式中，参见图5，在步骤S220中，判断目标3是否处于静止状态。

如上所述，可以根据单位时间内第一光斑数据或第二光斑数据的变化是否超出第一预设范围判断目标3是否处于静止状态。例如，单位时间内第一光斑数据的变化不超出第一预设范围，则可以判断目标3处于静止状态，否则可以判断目标3处于非静止状态。又例如，单位时间内第二光斑数据的变化不超出第一预设范围，则可以判断目标3处于静止状态，否则可以判断目标3处于非静止状态。

本实施方式中，参见图5，在步骤S230中，响应于目标3处于静止状态，基于第一光斑数据和第二光斑数据驱动测量主机100进行旋转。在一些示例中，步骤S230也可以称为双相机工作模式。具体地，若目标3处于静止状态，坐标测量装置1可以启用第一识别系统10和第二识别系统20对目标进行初步瞄准。

在一些示例中，参见图6，步骤S230可以包括获取第一光斑数据和第二光斑数据(步骤S232)、基于第一光斑数据和第二光斑数据计算测量主机100的旋转角度(步骤S234)、并且驱动测量主机100旋转以使第一光斑数据靠近第一预设零点或者第二光斑数据靠近第二预设零点(步骤S236)。

在一些示例中，参见图6，在步骤S232中，响应于目标3处于静止状态，测量主机100可以同时启动第一识别系统10和第二识别系统20，第一光束和第二光束可以同时经目标3反射后而分别被第一成像元件14和第二成像元件24接收。在这种情况下，在第一成像元件14获得第一光斑数据的同时，第二成像元件24能够获得第二光斑数据，从而能够使得测量主机100同时获取第一光斑数据和第二光斑数据。

在一些示例中，参见图6，在步骤S234中，响应于目标3处于静止状态，可以基于第一光斑数据和第二光斑数据计算测量主机100的旋转角度。

在一些示例中，在初步瞄准步骤中，旋转角度可以包括第一旋转角度α和第二旋转角度β。具体地，旋转角度可以包括绕第一轴线旋转的第二旋转角度β和绕第二轴线旋转的第一旋转角度α。由此，能够使得测量主机100获得两个不同方向的旋转角度。

在一些示例中，当坐标测量装置1处于双相机工作模式时，坐标测量装置1可以根据第一旋转角度α和第二旋转角度β驱动测量主机100从当前位置直接旋转至瞄准位置。瞄准位置可以表示测量主机100的瞄准光轴T对准目标3的中心，且经目标3反射的激光束落在位置探测器的第三预设零点(稍后描述)。

在一些示例中，第一轴线可以与第二轴线正交。例如，第一轴线可以平行于水平方向，第二轴线可以平行于竖直方向。在这种情况下，通过第一轴线与第二轴线正交，能够简化计算第一旋转角度α和第二旋转角度β的过程。

在一些示例中，第一旋转角度α可以为测量主机100在水平方向的旋转角度(也即水平角度)，第二旋转角度β可以为测量主机100在竖直方向的旋转角度(也即俯仰角度)。

在一些示例中，第一光斑数据可以包括沿第一轴线的第一分量和沿第二轴线的第二分量，第二光斑数据可以包括沿第一轴线的第三分量和沿第二轴线的第四分量。

在一些示例中，响应于目标3处于静止状态，基于第一分量、第三分量、目标3位于瞄准光轴T时第一分量和第三分量满足的预设条件可以计算第一旋转角度α。在这种情况下，由于目标位于瞄准光轴T时，基于三角关系式能够推导出第一分量和第三分量满足预设条件，进而能够基于预设条件准确且便捷地计算第一旋转角度α。

在一些示例中，响应于目标3处于静止状态，基于第二分量和第四分量可以计算第二旋转角度β。在这种情况下，基于第一光斑数据、第二光斑数据能够计算得出在测量主机100瞄准目标3过程中需要以旋转中心800为中心点绕第一轴线旋转的第二旋转角度β。

在一些示例中，第一轴线和二轴线的交点可以为旋转中心800，第一旋转角度α可以表示测量主机100以旋转中心800为中心点在水平方向上的旋转角度，第二旋转角度β可以表示测量主机100以旋转中心800为中心点在竖直方向上的旋转角度。

以下，以第一成像元件14和第二成像元件24围绕瞄准光轴T呈水平对称布置为例，详细介绍响应于目标3处于静止状态，基于第一光斑数据和第二光斑数据计算第一旋转角度α和第二旋转角度β的过程。

图7是示出了本公开示例所涉及的测量主机100测量目标3的距离的示意图。图8是示出了本公开示例所涉及的目标3位于测量主机100的瞄准光轴T的示意图。图9是示出了本公开示例所涉及的计算测量主机100的第一旋转角度α的示意图。图10是示出了本公开示例所涉及的计算测量主机100的第二旋转角度β的示意图。

在一些示例中，图7可以是根据测量主机100沿水平方向(例如图1中的第一轴线方向X)的截面而获得的第一等效光路图。在图7中，基于光路成像原理，第一照明光源12和第二照明光源22可以分别具有对应的第一虚拟光源12'和第二虚拟光源22'。

在一些示例中，第一识别系统10还可以包括第一透镜16(参见图7)，第一光束经目标3反射后可以透过第一透镜16在第一成像元件14形成第一光斑142。在这种情况下，通过第一透镜16对第一光束进行聚焦，能够使得第一成像元件14获得高亮度且高能量密度的第一光斑142。

在一些示例中，第二识别系统20还可以包括第二透镜26(参见图7)，第二光束经目标3反射后可以透过第二透镜26在第二成像元件24形成第二光斑242。在这种情况下，通过第二透镜26对第二光束进行聚焦，能够使得第二成像元件24获得高亮度且高能量密度的第二光斑242。

在一些示例中，第一透镜16和第二透镜26具有相同的焦距。在一些示例中，第一透镜16可以具有第一光轴T1，第二透镜26可以具有第二光轴T2，第一光轴T1可以平行于第二光轴T2(参见图7)。在一些示例中，第一光轴T1和第二光轴T2可以围绕测量主机100的瞄准光轴T呈水平对称。由此，能够使得计算第一旋转角度α和第二旋转角度β的过程趋于简便和精确。

在一些示例中，第一光轴T1与第二光轴T2之间可以具有第二预设距离A(参见图7)。第二预设距离A和第一预设距离可以相同。

在一些示例中，设置于测量主机100的第一透镜16和第二透镜26可以形成一个测量平面M，测量平面M可以朝向目标3(参见图7)。

在一些示例中，目标3与测量主机100之间的距离(也称测量距离D)可以等效于目标3至测量平面M的距离(参见图7)。

在一些示例中，测量距离D的计算过程可以如下：

参见图7，根据相似三角关系可以得到式(1)：

其中，d₁可以表示在第一成像元件14上第一光斑142到第一光轴T1在第一轴线方向X上的距离，d₂可以表示在第二成像元件24上第二光斑242到第二光轴T2在第一轴线方向X上的距离，f可以表示第一透镜16和第二透镜26的焦距，A可以表示第二预设距离A，h可以表示目标3相对与瞄准光轴T在第一轴线方向X上移动的距离。

上述式(1)中两式相加消去h，可以得到式(2)：

在这种情况下，通过成像元件上的光斑与透镜光轴之间的距离，能够便捷地计算出目标3相对于测量主机100的距离(也即测量距离D)，从而能够确定目标3相对测量主机100的空间位置，进而能够计算第一旋转角度α和第二旋转角度β。

在一些示例中，在计算第一旋转角度α时，可以用x₁表示第一光斑数据在第一成像元件14中沿第一轴线方向X的坐标值，可以用x₂表示第二光斑数据在第二成像元件24中沿第一轴线方向X的坐标值。具体地，x₁可以表示沿第一轴线的第一分量，x₂可以表示沿第一轴线的第三分量。

在一些示例中，沿着第一轴线方向X，第一光轴T1到第一成像元件14的中心(也即第一图像中心)可以具有第一预设偏移量，其中，b₁可以表示第一预设偏移量。

在一些示例中，沿着第一轴线方向X，第二光轴T2到第二成像元件24的中心(也即第二图像中心)可以具有第二预设偏移量，其中，b₂可以表示第二预设偏移量。

在一些示例中，第一成像元件14的成像范围可以表示为第一图像范围，第二成像元件24的成像范围可以表示为第二图像范围。第一图像范围和第二图像范围的像素总宽度可以为预设长度，其中，W可以表示预设长度，预设长度的单位可以为像素点的数量，u可以表示单个像素点的宽度，u的单位可以是毫米(mm)。由此可以得到式(3)：

＝u(x₁-x₂+b₂-b₁)

令b＝b₂-b₁，式(2)可以转换得到式(4)：

为更好地描述测量主机100的瞄准光轴T对准目标3时，第一光斑数据的第一分量x₁和第二光斑数据的第三分量x₂之间的关系。在一些示例中，可以定义预设值，预设值可以用K表示，预设值可以是目标3的中心位于测量主机100的瞄准光轴T上，对测量主机100进行标定而获得的数值。

具体地，令测量主机100瞄准目标3时，也即目标3位于测量主机100的瞄准光轴T上(参见图8)，则可以有式(5)：

d₁＝d₂

即有式(6)：

由此，可以得到式(7)：

x₁+x₂＝W+b₁+b₂

由式(7)可知，当测量主机100瞄准目标3时，不管目标3位于瞄准光轴T上的哪个位置(也即不管目标3是靠近测量主机100还是远离测量主机100)，第一分量和第三分量都可以满足的预设条件为式(8)：

K＝x₁+x₂＝W+b₁+b₂

其中，x₁可以表示第一分量，x₂可以表示第二分量，b₁可以表示第一预设偏移量，b₂可以表示第二预设偏移量，W可以表示预设长度。

具体地，令测量主机100瞄准目标3时，通过对测量主机100进行标定，可获得第一光斑数据的第一分量和第二光斑数据的第三分量，第一分量和第三分量相加的结果可以为预设值，K表示预设条件的预设值。

在一些示例中，预设值与测量距离D可以是无关的。另外，预设值与第一光斑数据的第二分量和第二光斑数据的第四分量也可以是无关的。在这种情况下，在测量主机100对目标3进行瞄准之前，通过对测量主机100进行标定以获得预设值，能够在不同的测量距离D下，根据预设条件式(8)得到预设值，从而通过直接调用预设值，能够较为准确地、便捷地计算出第一旋转角度α。

在一些示例中，沿着第一轴线方向X，当目标3偏离测量主机100的瞄准光轴T时(图9示意性地示出了目标3偏离瞄准光轴T的距离为h/2)，目标3相对于测量主机100的旋转中心800在第一轴线方向X上可以具有第一旋转角度α(参见图9)，即式(9)

综合公式(1)和公式(8)，可以获得在第一轴线方向X的第一旋转角度α，即式(10)：

其中，u可以表示单个像素点的宽度，u的单位可以是毫米(mm)，f可以表示第一透镜16和第二透镜26的焦距，L可以表示旋转中心800到测量平面M的距离，D可以表示目标3与测量主机100之间的距离，K可以表示预设条件中的预设值。

在一些示例中，在计算第二旋转角度β时，可以用y₁表示第一光斑数据在第一成像元件14中相对于第一光轴沿第二轴线方向Y的坐标值，可以用y₂表示第二光斑数据在第二成像元件24中相对于第二光轴沿第二轴线方向Y的坐标值。具体地，y₁可以表示沿第二轴线第二分量，y₂可以表示沿第二轴线的第四分量。

在一些示例中，图10可以是以图9中所示的A-A'方向进行投影，得到的第二等效光路。换言之，将第一识别系统10的光路投影在竖直方向上，可以获得图10所示的第二等效光路。

在一些示例中，第二等效光路可以包括目标3、第一透镜16、以及第一成像元件14。

在一些示例中，沿着竖直方向进行投影，第一透镜16的第一光轴T1可以与测量主机100的瞄准光轴T重合。在这种情况下，在第二等效光路中，能够用瞄准光轴T表示第一光轴T1，从而能够简化计算第二旋转角度β的过程。

在一些示例中，参见图10，根据三角函数，可以得出第二旋转角度β，即式(11)：

其中，h1可以表示目标3在竖直方向上相对瞄准光轴T的偏移距离，L可以表示旋转中心800到第一透镜16的距离，D可以表示目标3与测量主机100之间的距离。

根据相似三角形公式，可以得出式(12)：

其中，d可以表示第一光斑在竖直方向上相对瞄准光轴T的偏移距离，f可以表示第一透镜16的焦距，D可以表示目标3与测量主机100之间的距离。

在一些示例中，基于第一光斑数据的第二分量和第二光斑数据的第四分量可以计算第二旋转角度β。由此，可以得到式(13)：

其中，y₁可以表示第二分量，y₂可以表示第四分量，u可以表示单个像素点的宽度，u的单位可以是毫米(mm)。

在一些示例中，由于第一光轴T1和第二光轴T2在竖直方向上与瞄准光轴T不存在视差，当目标3位于坐标测量装置1的测量范围内的任意位置时，基于第一光斑数据的第二分量计算得到的第二旋转角度β和基于第二光斑数据的第四分量计算得到的第二旋转角度β可以是基本一致的。在这种情况下，第一光斑142或第二光斑242在竖直方向上相对瞄准光轴T的偏移距离d能够简化为第一光斑数据的第二分量和第二光斑数据的第四分量的平均值，从而能够提高计算第二旋转角度β精确度。

由此，结合式(11)至式(13)，可以获得在第二轴线方向Y的第二旋转角度β，即有式(14)：

其中，y₁可以表示第二分量，y₂可以表示第四分量，u可以表示单个像素点的宽度，u的单位可以是毫米(mm)，f可以表示第一透镜16和第二透镜26的焦距，L可以表示旋转中心800到第一透镜16的距离，D可以表示目标3与测量主机100之间的距离。

在一些示例中，坐标测量装置1还可以包括驱动单元。驱动单元可以与测量主机100的处理单元信号连接。在一些示例中，处理单元可以将上述计算获得的第一旋转角度α和第二旋转角度β传输至驱动单元。

在一些示例中，驱动单元可以驱动测量主机100进行旋转以使位置探测器接收到经目标3反射的激光束。具体地，驱动单元可以根据接收到的第一旋转角度α和第二旋转角度β驱动测量主机100在第一轴线方向和第二轴线方向进行旋转。在这种情况下，若目标3处于静止状态，能够降低初步瞄准步骤中对速度的要求，同时基于第一光斑数据和第二光斑数据能够直接计算测量主机100的旋转角度。

返回参考图6，在步骤S236中，可以驱动测量主机100旋转以使第一成像元件14接收到经目标3反射的第一光束获得的第一光斑数据靠近第一成像元件14的第一预设零点或者第二成像元件24接收到经目标3反射的第二光束获得的第二光斑数据靠近第二成像元件24的第二预设零点。

具体地，驱动单元可以驱动测量主机100绕第一轴线旋转第二旋转角度β以及绕第二轴线旋转第一旋转角度α，以使第一成像元件接收到经目标反射的第一光束获得的第一光斑数据靠近第一成像元件的第一预设零点。另外，在一些示例中，驱动单元可以驱动测量主机100绕第一轴线旋转第二旋转角度β以及绕第二轴线旋转第一旋转角度α，以使第二成像元件接收到经目标反射的第二光束获得的第二光斑数据靠近第二成像元件的第二预设零点。在这种情况下，通过驱动测量主机100在第一轴线方向X和第二轴线方向Y旋转确切的角度值对目标3进行初步瞄准，能够提高初步瞄准的精度。

在一些示例中，第一光斑数据靠近第一预设零点可以表示第一光斑落在第一成像元件以第一预设零点为中心的有效范围内。另外，在一些示例中，第二光斑数据靠近第二预设零点可以表示第二光斑落在第二成像元件以第二预设零点为中心的有效范围内。

在一些示例中，第一预设零点可以表示当目标3位于测量主机100的瞄准光轴T时，经目标3反射的第一光束在第一成像元件形成的第一光斑的位置。在一些示例中，第一光斑数据靠近第一预设零点可以表示目标3靠近测量主机100的瞄准光轴T。

在一些示例中，第二预设零点可以表示当目标3位于测量主机100的瞄准光轴时，经目标3反射的第二光束在第二成像元件形成的第二光斑的位置。在一些示例中，第二光斑数据靠近第二预设零点可以表示表示目标3靠近测量主机100的瞄准光轴T。

在一些示例中，响应于目标3处于静止状态，第一光斑数据靠近第一预设零点或者第二光斑数据靠近第二预设零点可以表示执行初步瞄准步骤已完成。在测量主机100完成初步瞄准目标3之后，可以执行精细瞄准步骤。

在一些示例中，响应于目标3处于静止状态，由于执行初步瞄准步骤之后目标3已经靠近测量主机100的瞄准光轴T，在测量主机100执行精细瞄准步骤时，坐标测量装置1可以基于位置探测器获得的目标光斑数据较为迅速地调整测量主机100的第一旋转角度α和第二旋转角度β，以使得从目标3的中心反射的激光束到达位置探测器第三预设零点，从而使得测量主机100完成对目标3的精细瞄准。在这种情况下，若目标3处于静止状态，坐标测量装置1能够较为直接地获取测量主机100为瞄准目标3而需要旋转的角度，从而能够提高对目标进行瞄准的精度。

在一些示例中，第三预设零点可以位于测量主机100发射出的激光束对准目标3时，目标3反射的激光束在位置探测器形成的光斑的位置。在这种情况下，通过第三预设零点提供辅助参考作用，能够便于测量主机100对目标3执行精细瞄准步骤。在一些示例中，激光束对准目标3可以表示测量主机100发射出的激光束落在目标3的中心位置。

在一些示例中，当目标3处于静止状态时，该静止状态可以包括第一静止状态和第二静止状态。

在一些示例中，第一静止状态可以表示在单位时间内第一光斑数据的变化不超出第二预设范围。例如，第二预设范围可以为5个像素值，如果第一光斑的像素值在单位时间内的变化(或差值)小于或等于15个像素值，则可以认为目标3处于第一静止状态。

另外，在一些示例中，第一静止状态可以表示在单位时间内第二光斑数据的变化不超出第二预设范围。

在一些示例中，第二静止状态可以表示在单位时间内第一光斑数据的变化不超出第一预设范围并且超出第二预设范围。例如，第一预设范围可以为15个像素值，第二预设范围可以为5个像素值，如果第一光斑的像素值在单位时间内的变化大于5个像素值且小于15个像素值，则可以认为目标3处于第二静止状态。

另外，在一些示例中，第二静止状态可以表示在单位时间内第二光斑数据的变化不超出第一预设范围并且超出第二预设范围。

如上所述，具体地，将静止状态分为第一静止状态和第二静止状态，第一静止状态可以不同于第二静止状态。在这种情况下，在目标3处于第二静止状态时，双相机工作模式的瞄准速度也能够满足初步瞄准中对速度的要求，通过对目标3的静止状态进行细化分类，能够扩大双相机工作模式的适用范围。

返回参考图5，本实施方式中，在步骤S240中，响应于目标3处于非静止状态，基于第一光斑数据驱动测量主机100进行旋转。具体地，坐标测量装置1可以基于第一光斑数据驱动测量主机100进行旋转以使位置探测器接收到经目标3反射的激光束。

在一些示例中，步骤S240也可以称为单相机工作模式。具体地，若目标3处于非静止状态，坐标测量装置1可以启用第一识别系统10或第二识别系统20对目标进行初步瞄准。以下，以单相机工作模式表示坐标测量装置1启用第一识别系统10为例，详细说明单相机工作模式的工作流程。

图11是示出了本公开示例所涉及的响应于目标3处于非静止状态，执行初步瞄准步骤的流程图。

在一些示例中，参见图11，步骤S240可以包括获取第一光斑数据(步骤S242)、基于第一光斑数据计算第一旋转角度α和第二旋转角度β(步骤S244)、驱动测量主机100旋转以使目标3反射的第一光束抵达初始光斑的质心(步骤S246)、并且驱动测量主机100绕第一轴线旋转以使位置探测器接收到激光束(步骤S248)。

在一些示例中，参见图11，在步骤S242中，响应于目标3处于非静止状态，测量主机100可以启动第一识别系统10，第一光束可以经目标3反射后被第一成像元件14接收。由此，使得测量主机100能够获得第一光斑数据。

在一些示例中，参见图11，在步骤S244中，响应于目标3处于非静止状态，基于第一光斑数据可以计算测量主机100绕第一轴线旋转的第二旋转角度β和绕第二轴线旋转的第一旋转角度α。在这种情况下，通过第一光斑数据能够使得测量主机100获得两个不同方向的旋转角度。例如，处理单元可以基于第一光斑数据与第一预设零点之间的偏差计算第一旋转角度α和第二旋转角度β。

在一些示例中，测量主机100的处理单元可以基于第一光斑数据和初始光斑(稍后描述)获得第一旋转角度α和第二旋转角度β。具体地，处理单元可以根据第一光斑数据与初始光斑数据之间的像素差值获得第一旋转角度α和第二旋转角度β。在这种情况下，通过获取第一光斑数据的像素值，并将第一光斑数据的像素值与初始光斑的像素值进行相应计算，从而能够计算出测量主机100需要旋转的角度。另外，处理单元只需处理第一成像元件14获取的第一光斑数据和初始光斑数据，从而减少处理单元的计算成本，提高处理单元对数据处理的效率，进而能够提高测量主机100对运动的目标3进行实时的初步瞄准的速度。

在一些示例中，参见图11，在步骤S246中，响应于目标3处于非静止状态，可以驱动测量主机100绕第一轴线旋转第二旋转角度β和绕第二轴线旋转第一旋转角度α以使目标3反射的第一光束抵达初始光斑的质心。

在一些示例中，具体地，驱动单元可以根据处理单元传输的角度值驱动测量主机100进行旋转。例如，驱动单元可以驱动测量主机100在水平方向旋转第一旋转角度α并在竖直方向旋转第二旋转角度β，以使目标3反射的第一光束抵达初始光斑的质心。

在一些示例中，初始光斑可以为目标3位于预设位置时，经目标3反射的第一光束在第一成像元件14形成的光斑。

在一些示例中，基于测量主机100的最短使用距离可以获取预设位置。例如，预设位置可以定义为测量主机100刚好能够获取到目标3的姿态和坐标的位置，此时目标3与测量主机100之间的距离可以称为临界距离。在一些示例中，令目标3位于预设位置时，经目标3反射的第一光束在第一成像元件14形成的光斑可以获取初始光斑。第一成像元件14可以基于初始光斑获取初始光斑数据(例如初始光斑的坐标和像素值)。在这种情况下，响应于目标3处于非静止状态，通过初始光斑数据提供辅助参考作用，能够便于测量主机100对目标3执行初步瞄准步骤。另外，在一些示例中，可以令目标3位于预设位置时，经目标3反射的第二光束在第二成像元件24形成的光斑可以获取初始光斑。

在一些示例中，参见图11，在步骤S248中，在执行完步骤S246之后，可以驱动测量主机100绕第一轴线旋转以使位置探测器接收到经目标3反射的激光束。具体地，当第一成像元件14和第二成像元件24围绕测量主机100的瞄准光轴T水平对称布置时，在步骤S248中，驱动测量主机100绕第一轴线旋转可以使得位置探测器接收到激光束。

另外，在一些示例中，当第一成像元件14和第二成像元件24围绕测量主机100的瞄准光轴T竖直对称布置时，在步骤S248中，驱动测量主机100绕第二轴线旋转可以使得位置探测器接收到激光束。

在一些示例中，响应于目标3处于非静止状态，位置探测器接收到经目标3反射的激光束可以表示执行初步瞄准步骤已完成。具体地，基于位置探测器监测到的目标3反射的激光束，说明测量主机100完成对目标3的初步瞄准，在测量主机100初步瞄准目标3后，可以执行精细瞄准步骤。

在一些示例中，响应于目标3处于非静止状态，在测量主机100执行精细瞄准步骤时，由于激光束落在位置探测器的位置是不确定的，坐标测量装置1可以基于位置探测器获得的目标光斑数据连续地调整测量主机100的第一旋转角度α和第二旋转角度β，直至从目标3的中心反射的激光束到达位置探测器的第三预设零点，从而使得测量主机100完成对目标3的精细瞄准。

具体而言，响应于目标3处于非静止状态，在步骤S240中，可以使用一个处理单元去处理第一成像元件14获取的第一光斑数据和初始光斑数据。在这种情况下，使用第一光斑数据驱动测量主机100进行旋转能够减少计算成本，加快计算速度，从而能够提高测量主机100对目标进行实时的初步瞄准的速度。

图12是示出了本公开示例所涉及的执行局部搜索步骤的流程图。

在本实施方式中，在初步瞄准步骤中，可以响应于位置探测器未接收到目标3反射的激光束，则执行局部搜索步骤。在这种情况下，由于目标3在移动的过程中，目标3反射的激光束在位置探测器所形成的光斑可能会离开位置探测器，因此通过局部搜索步骤能够在小范围内找到目标3，从而使得位置探测器持续接收到目标3反射的激光束。

在一些示例中，参见图12，局部搜索步骤可以包括驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第二预设路径移动(步骤S420)、判断位置探测器是否接收到激光束(步骤S440)、响应于位置探测器接收到激光束而执行精细瞄准步骤(步骤S460)、并且响应于位置探测器未接收到激光束而停止驱动测量主机100(步骤S480)。

在一些示例中，参见图12，在步骤S420中，驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第二预设路径移动。在一些示例中，在局部搜索步骤中，可以驱动测量主机100使瞄准光轴T沿着第二预设路径进行移动，以使目标3反射的激光束照射在位置探测器上。具体地，由于目标3在移动的过程中，目标3反射的激光束在位置探测器所形成的光斑可能会离开位置探测器，通过驱动测量主机100使从测量主机100发射的激光束在小范围内沿着第二预设路径进行移动，从而使位置探测器持续接收到目标3反射的激光束。

在一些示例中，小范围可以是用户定义的一个搜索范围。在这种情况下，用户能够根据需要为测量主机100执行局部搜索步骤确定搜索范围，从而能够提高执行局部搜索步骤的灵活性。在一些示例中，小范围可以表示10×10个像素值的范围。

在一些示例中，第二预设路径的类型可以与第一预设路径相似或相同。例如，第二预设路径也可以为螺旋式区域缩小路径、方形区域缩小路径、或者三角形区域缩小路径。

在一些示例中，参见图12，在步骤S440中，判断位置探测器是否接收到激光束。在一些示例中，通过监测位置探测器是否在第二预设时间(例如2秒、4秒或8秒)内获得目标光斑数据，可以判断位置探测器是否接收到经目标3反射的激光束。在这种情况下，通过目标光斑数据，能够方便又较为准确地判断位置探测器是否接收到目标3反射的激光束。

在一些示例中，参见图12，在步骤S460中，响应于位置探测器接收到激光束而执行精细瞄准步骤。具体地，响应于在第二预设时间内位置探测器接收到经目标3反射的激光束，则执行精细瞄准步骤。

在一些示例中，在精细瞄准步骤中，坐标测量装置1可以基于目标光斑数据和位置探测器的第三预设零点计算第一旋转角度α和第二旋转角度β，并根据第一旋转角度α和第二旋转角度β驱动测量主机100进行旋转以使目标反射的激光束抵达位置探测器的第三预设零点。

在一些示例中，参见图12，在步骤S480中，响应于位置探测器未接收到激光束而停止驱动测量主机100。具体地，响应于在第二预设时间内位置探测器未接收到目标3反射的激光束，则测量主机100可以发出第二报错信号，并可以停止驱动测量主机100。在这种情况下，通过第二预设时间为测量主机100搜索目标3设置时限，能够基于测量主机100是否在第二预设时间内找到目标3而确认目标3是否在小范围内，从而能够通过测量主机100发出第二报错信号提醒用户。

在一些示例中，第二报错信号的内容可以包括提醒用户执行初步瞄准步骤失败，测量主机100未能锁定目标3。此时，坐标测量装置1还可以提醒用户对测量主机100进行标定。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种坐标测量装置的跟踪策略的优化方法，是基于目标的运动状态对所述跟踪策略进行优化的方法，所述坐标测量装置包括目标和测量主机，所述测量主机配置为发射激光束并接收经所述目标反射的激光束，所述测量主机包括用于发射第一光束的第一照明光源、接收所述目标反射的第一光束以获得第一光斑数据的第一成像元件、用于发射第二光束的第二照明光源、接收所述目标反射的第二光束以获得第二光斑数据的第二成像元件、以及配置为接收所述目标反射的激光束以获得目标光斑数据的位置探测器，其特征在于，

所述优化方法包括：全局搜索步骤、初步瞄准步骤、以及精细瞄准步骤；

在所述全局搜索步骤中，所述测量主机搜索所述目标；

在所述初步瞄准步骤中，基于所述第一光斑数据或所述第二光斑数据获得目标的运动状态，所述运动状态包括非静止状态和静止状态，

响应于所述目标处于所述非静止状态，基于所述第一光斑数据驱动所述测量主机进行旋转以使所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束，

响应于所述目标处于所述静止状态，基于所述第一光斑数据和所述第二光斑数据计算所述测量主机的旋转角度并驱动所述测量主机进行旋转以使所述第一成像元件接收到经所述目标反射的第一光束获得的第一光斑数据靠近所述第一成像元件的第一预设零点或者所述第二成像元件接收到经所述目标反射的第二光束获得的第二光斑数据靠近所述第二成像元件的第二预设零点，所述第一预设零点表示所述目标位于所述测量主机的瞄准光轴时经所述目标反射的所述第一光束在所述第一成像元件形成的第一光斑的位置，所述第二预设零点表示所述目标位于所述测量主机的瞄准光轴时经所述目标反射的所述第二光束在所述第二成像元件形成的第二光斑的位置；

在所述精细瞄准步骤中，基于所述目标光斑数据驱动所述测量主机进行旋转以使所述目标反射的激光束到达所述位置探测器的第三预设零点；

所述第三预设零点位于所述测量主机发射出的激光束对准所述目标时，所述目标反射的激光束在所述位置探测器形成的光斑的位置。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，

在所述全局搜索步骤中，驱动所述测量主机使瞄准光轴沿着第一预设路径进行移动，所述瞄准光轴位于所述测量主机发射出的激光束所在的直线；

响应于在第一预设时间内所述第一成像元件接收所述目标反射的第一光束或所述第二成像元件接收所述目标反射的第二光束，则执行所述初步瞄准步骤；

响应于在所述第一预设时间内所述第一成像元件未接收到所述目标反射的第一光束且所述第二成像元件未接收到所述目标反射的第二光束，则所述测量主机发出第一报错信号，并停止驱动所述测量主机。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，

所述第一预设路径包括螺旋式区域缩小路径、方形区域缩小路径、以及三角形区域缩小路径中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，

所述非静止状态表示在单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化超出第一预设范围；所述静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出所述第一预设范围。

5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，

所述静止状态包括第一静止状态和第二静止状态，所述第一静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出第二预设范围，所述第二静止状态表示在所述单位时间内所述第一光斑数据或所述第二光斑数据的变化不超出所述第一预设范围并且超出所述第二预设范围。

6.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，

在所述初步瞄准步骤中，所述旋转角度包括绕第一轴线旋转的第二旋转角度和绕第二轴线旋转的第一旋转角度；所述第一轴线与所述第二轴线正交。

7.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，

所述第一光斑数据包括沿所述第一轴线的第一分量和沿所述第二轴线的第二分量，所述第二光斑数据包括沿所述第一轴线的第三分量和沿所述第二轴线的第四分量；

响应于所述目标处于静止状态，基于所述第一分量、所述第三分量、所述目标位于所述瞄准光轴时所述第一分量和所述第三分量满足的预设条件计算所述第一旋转角度，基于所述第二分量和所述第四分量计算所述第二旋转角度。

8.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，

响应于所述目标处于非静止状态，基于第一光斑数据计算所述测量主机绕所述第一轴线旋转的第二旋转角度和绕所述第二轴线旋转的第一旋转角度；

驱动所述测量主机绕所述第一轴线旋转第二旋转角度和绕所述第二轴线旋转第一旋转角度，以使所述目标反射的第一光束抵达初始光斑的质心；

驱动所述测量主机绕所述第一轴线旋转以使所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束。

9.根据权利要求8所述的优化方法，其特征在于，

基于所述测量主机的最短使用距离获取预设位置，

令所述目标位于所述预设位置时，经所述目标反射的第一光束在所述第一成像元件或经所述目标反射的第二光束在所述第二成像元件形成的光斑获取所述初始光斑。

10.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，

响应于所述位置探测器未接收到所述目标反射的激光束，则执行局部搜索步骤；

在所述局部搜索步骤中，驱动所述测量主机使所述瞄准光轴沿着第二预设路径进行移动；

响应于在第二预设时间内所述位置探测器接收到经所述目标反射的激光束，则执行所述精细瞄准步骤；

响应于在所述第二预设时间内所述位置探测器未接收到所述目标反射的激光束，则所述测量主机发出第二报错信号，并停止驱动所述测量主机。