CN219265226U - 基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型描述一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，是用于瞄准靶球装置，包括光学机构和驱动机构；光学机构包括第一定位模块、接收靶球反射的激光束的第二定位模块以及处理模块；第一定位模块包括发射第一散射光束的第一散射光源、接收经靶球反射的第一散射光束以获取第一光斑数据的第一成像单元、发射第二散射光束的第二散射光源以及接收经靶球反射的第二散射光束以获取第二光斑数据的第二成像单元，第一成像单元与第二成像单元之间的距离不小于第一预设距离；驱动机构配置为基于靶球反射的散射光束驱动光学机构进行旋转以使第二定位模块监测到靶球反射的激光束。由此，能够直接获取光学机构为瞄准靶球需要旋转的具体角度。

Description

基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置。

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粗略的瞄准，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的瞄准，以便下一步对目标的空间位置坐标进行测量。

专利文献1(CN2022101812576)公开了一种具有自动识别目标功能的坐标测量装置，该坐标测量装置包括：目标和用于识别并瞄准目标的测量主机，测量主机包括目标识别单元、位置探测器、激光发射单元、处理单元以及驱动单元，目标识别单元包括第一成像元件和第一照明光源，第一成像元件用于接收由第一照明光源发射并被目标反射的第一光束以形成第一目标光斑；位置探测器用于接收由激光发射单元发射并被目标反射的激光束以使测量主机瞄准目标；处理单元配置为基于第一目标光斑和初始光斑获得第一旋转角度和第二旋转角度，初始光斑为目标位于预设位置时第一光束在第一成像元件形成的光斑；驱动单元配置为驱动目标识别单元在第一方向旋转第一旋转角度并在第二方向旋转第二旋转角度以使第一目标光斑的质心移动至初始光斑的质心，并在第一目标光斑的质心移动至初始光斑的质心后驱动目标识别单元在第一方向上旋转以使位置探测器监测到目标反射的激光束。

然而，上述专利文献1是采用单一相机(即第一成像元件)的工作模式，该相机的光轴与测量主机的光轴在水平方向(或竖直方向)会存在视差(也即，相机的光轴与测量主机的光轴之间具有一定的距离)，从而使得水平方向(或竖直方向)的零点的位置是不确定的，进而很难直接获取测量主机为了瞄准目标需要旋转的具体角度。

发明内容

本实用新型是有鉴于上述的状况而提出的，目的在于提供一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，该坐标测量装置能够直接获取测量主机为瞄准目标需要旋转的具体角度，从而能够提高测量主机的瞄准精度。

为此，本实用新型提供一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，是用于对靶球进行瞄准的装置，包括光学机构和用于驱动所述光学机构旋转的驱动机构；所述光学机构包括第一定位模块、用于生成激光束的激光源和用于接收所述靶球反射的激光束的第二定位模块；所述第一定位模块包括：用于朝所述靶球发射第一散射光束的第一散射光源、用于接收经所述靶球反射的所述第一散射光束以形成第一光斑并获取针对所述第一光斑的第一光斑数据的第一成像单元、用于朝所述靶球发射第二散射光束的第二散射光源、以及用于接收经所述靶球反射的所述第二散射光束以形成第二光斑并获取针对所述第二光斑的第二光斑数据的第二成像单元，所述第一成像单元与所述第二成像单元之间的距离不小于第一预设距离；所述驱动机构配置为基于所述靶球反射的散射光束驱动所述光学机构进行旋转以使所述第二定位模块监测到所述靶球反射的激光束。

在本实用新型提供的基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置中，通过第一定位模块能够同时获得第一光斑数据和第二光斑数据，并且，经靶球反射的散射光束包含反映靶球在三维空间中的位置信息，使得驱动机构基于靶球反射的散射光束驱动光学机构进行旋转能够实现光学机构对靶球进行瞄准的目的。另外，第一成像单元与第二成像单元之间的距离不小于第一预设距离，在这种情况下，能够使得第一成像单元接收经靶球反射的第一散射光束而不接收经靶球反射的第二散射光束、并且能够使得第二成像单元接收经靶球反射的第二散射光束而不接收经靶球反射的第一散射光束。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述第一成像单元包括用于聚焦所述第一散射光束的第一成像镜头和用于获取所述第一光斑数据的第一感光阵列；所述第二成像单元包括用于聚焦所述第二散射光束的第二成像镜头和用于获取所述第二光斑数据的第二感光阵列。在这种情况下，通过第一成像镜头和第二成像镜头，能够分别获取高亮度且高能量密度的第一光斑和第二光斑。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述第一成像镜头的光轴和所述第一散射光源的中心之间的距离不大于第二预设距离；所述第二成像镜头的光轴和所述第二散射光源的中心之间的距离不大于第三预设距离。在这种情况下，第一散射光源发射的第一散射光束能够到达靶球且经靶球反射后在第一感光阵列形成第一光斑、并且第二散射光源发射的第二散射光束能够到达靶球且经靶球反射后在第二感光阵列形成第二光斑。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述光学机构还包括外壳，所述外壳具有测量窗口，所述激光源发射的激光束从所述测量窗口射向所述靶球，所述第一成像单元和所述第二成像单元围绕所述测量窗口的中心轴对称布置。在这种情况下，能够使得激光束被靶球反射后沿原光路返回光学机构。另外，通过第一成像单元和第二成像单元对称分布，能够降低光学机构的轴系几何关系的难度，便于后续的计算。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，

所述光学机构还包括与所述驱动机构通讯连接的处理模块，所述处理模块基于所述第一光斑数据和所述第二光斑数据获取所述光学机构的旋转角度。在这种情况下，通过处理模块能够获取光学机构为瞄准靶球而需要进行旋转的具体角度。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述旋转角度包括针对第一方向的第一旋转角度以及针对第二方向的第二旋转角度；所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。在这种情况下，通过处理模块能够获取光学机构在水平方向旋转所需的角度数、以及在竖直方向旋转所需的角度数。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述第一散射光源和所述第二散射光源为LED光源。由此，能够提供一种寿命长、能耗低、并且具有预设波长的散射光源。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述第一散射光源的数量为多个，多个所述第一散射光源围绕所述第一成像镜头的光轴对称布置；所述第二散射光源的数量为多个，多个所述第二散射光源围绕所述第二成像镜头的光轴对称布置。在这种情况下，经靶球反射的多个第一散射光束能够透过第一成像镜头，并在第一感光阵列上聚焦形成一个整体具有规则形状的光斑。例如，形成一个由多个光斑围绕而形成的圆环。另外，经靶球反射的多个第二散射光束能够透过第二成像镜头，并在第二感光阵列上聚焦形成一个整体具有规则形状的光斑。例如，形成一个由多个光斑围绕而形成的圆环。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述第一成像镜头设置有与所述第一散射光源匹配的第一滤光片；所述第二成像镜头设置有与所述第二散射光源匹配的第二滤光片。在这种情况下，通过第一滤光片和第二滤光片分别对第一散射光束和第二散射光进行过滤，能够有效减少杂光对第一散射光束和第二散射光束的干扰。

另外，在本实用新型所涉及的坐标测量装置中，可选地，所述光学机构包括分光组件，所述分光组件配置为接收所述靶球反射的激光束并将激光束反射至所述第二定位模块；所述第二定位模块为位置敏感探测器。在这种情况下，通过分光组件能够使得经靶球反射的激光束沿原路返回并到达第二定位模块，从而能够使得第二定位模块获取反映靶球在三维空间中的位置信息。另外，通过位置敏感探测器对激光束进行持续监测，能够精确获取靶球的位置信息。

根据本实用新型，能够提供一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，该坐标测量装置能够直接获取测量主机为瞄准目标需要旋转的具体角度，从而能够提高测量主机的瞄准精度。

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实用新型，其中：

图1是示出了本实用新型示例所涉及的坐标测量装置的应用场景示意图。

图2是示出了本实用新型示例所涉及的靶球的结构示意图。

图3是示出了本实用新型示例所涉及的光学机构的整体结构示意图。

图4是示出了沿着图3所示AA'的剖面获取的光学机构的内部结构布置示意图。

图5是示出了本实用新型示例所涉及的第一定位模块、处理模块以及驱动机构的电气连接图。

图6是示出了本实用新型示例所涉及的获取第一预设距离、第二预设距离、以及第三预设距离的示意图。

图7是示出了本实用新型示例所涉及的光学机构的第一定位模块的另一个实施例的示意图。

图8是示出了本实用新型示例所涉及的第一成像单元和第二成像的另一个实施例的示意图。

附图标记说明：

靶球…800，通光孔…810，空心角锥棱镜…820，坐标测量装置…1000，驱动机构…200，光学机构…100，激光源…10，第一定位模块…30，第一成像单元…32，第一散射光源…34，第一成像镜头…322，第一感光阵列…324，第二成像单元…36，第二散射光源…38，第二成像镜头…362，第二感光阵列…364，第二定位模块…40，外壳…50，测量窗口…52，分光组件…60，处理模块…70。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型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。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。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。

本实用新型涉及一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，该坐标测量装置可以用于对靶球进行瞄准。

本实用新型涉及的基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置可以简称为坐标测量装置，或者可以称为坐标测量仪器、空间坐标测量机、激光跟踪仪或坐标测量设备等。靶球可以称为目标、靶标、姿态靶标、姿态靶球或者辅助测量装置等。

需要说明的是上述各名称是为了表示本实用新型所涉及的坐标测量装置和靶球，并且不应当理解为限定性的。

在一些示例中，多目相机可以表示多个相机的组合。在一些示例中，组合后的多个相机可以同时进行工作以获取数据。例如，坐标测量装置基于多目相机实现瞄准功能可以表示坐标测量装置同时使用两个相机(例如两个姿态相机)获取数据(例如反映靶球位置信息的光斑数据)、并根据数据获得为瞄准靶球而需要旋转的具体角度。

以下，结合附图，对本实用新型所涉及的坐标测量装置进行详细说明。

图1是示出了本实用新型示例所涉及的坐标测量装置1000的应用场景示意图。

在本实用新型中，坐标测量装置1000可以包括光学机构100和驱动机构200(参见图1)。在一些示例中，驱动机构200可以用于驱动光学机构100进行旋转。具体地，驱动机构200可以根据具体角度值驱动光学机构100在不同方向进行旋转。例如，驱动机构200可以驱动光学机构100同时在水平方向和竖直方向进行旋转。

在一些示例中，光学机构100可以作为坐标测量装置1000的测量主机对靶球800进行瞄准。例如，光学机构100可以作为测量主机在驱动机构200的驱动下沿着水平方向和竖直方向进行旋转以实现对三维空间中移动的靶球800进行瞄准。

在一些示例中，光学机构100瞄准靶球800可以表示光学机构100在三维空间中搜索到靶球800。在一些示例中，在搜索到靶球800之后，光学机构100可以开始对靶球进行精细瞄准(稍后描述)。

图2是示出了本实用新型示例所涉及的靶球800的结构示意图。

在一些示例中，靶球800可以包括通光孔810和空心角锥棱镜820(参见图2)。在一些示例中，通光孔810可以是由空心角锥棱镜820设置于靶球800而形成。在一些示例中，空心角锥棱镜820可以由多个前表面反射镜组成。在这种情况下，通过空心角锥棱镜820能够使得入射光束的反射精度不受其入射角度的影响。

在一些示例中，在瞄准靶球800之后，光学机构100可以作为测量主机对靶球800的空间位置进行测量。

图3是示出了本实用新型示例所涉及的光学机构100的整体结构示意图。图4是示出了沿着图3所示AA'的剖面获取的光学机构100的内部结构布置示意图。为了更清楚地示意光学机构100的结构，图3和图4省去了部分非必要部件，但这不应当理解为对本实施方式的任何限定。

在一些示例中，光学机构100可以包括第一定位模块30(参见图3)。第一定位模块30可以用于获取光斑数据。

在一些示例中，光斑数据可以与光学机构100的旋转角度具有映射关系。在这种情况下，使得光学机构100能够根据旋转角度进行旋转以使光学机构100对靶球800进行瞄准。

在一些示例中，第一定位模块30可以包括第一散射光源34和第一成像单元32(参见图3或图4)。第一散射光源34可以用于发射第一散射光束，第一成像单元32可以用于接收第一散射光束。具体地，第一散射光源34可以面向靶球800(图4示意性地示出了两个第一散射光源34a和34b)，第一散射光源34可以用于朝靶球800发射第一散射光束。

在一些示例中，第一散射光束可以是在预设角度(例如20度至160度)的范围内散射的光线。在这种情况下，由于第一散射光束具有预设角度的范围内散射的特性，能够使得第一散射光束在较大的范围内朝靶球800发射，从而能够提高第一散射光束被靶球800反射的概率。

在一些示例中，第一散射光源34可以为LED光源。在这种情况下，能够提供一种寿命长、能耗低、并且具有预设波长的第一散射光源34。

在一些示例中，作为第一散射光源34的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量的光束之间互不干扰。

在一些示例中，第一成像单元32可以用于接收经靶球800反射的第一散射光束(参见图4)。在这种情况下，通过第一散射光束能够使得第一成像单元32获取反映靶球800的空间位置的信息。

在一些示例中，第一成像单元32接收第一散射光束之后可以形成第一光斑。第一光斑可以是经靶球800反射的第一散射光束在第一成像单元32上形成的光斑。

在一些示例中，第一光斑可以在第一成像单元32形成图像(也称第一光斑图像)。

在一些示例中，第一成像单元32可以根据第一光斑图像获取第一光斑数据，第一光斑数据可以是针对第一光斑的数据。例如，第一光斑数据可以包括第一光斑图像的坐标位置和像素值。

在一些示例中，第一成像单元32还包括第一成像镜头322和第一感光阵列324(参见图4)。

在一些示例中，第一成像镜头322可以用于聚焦第一散射光束。具体地，第一成像镜头322可以用于聚焦经靶球800反射的第一散射光束。在这种情况下，通过第一成像镜头322对第一散射光束进行聚焦，能够使得第一成像单元32获取高亮度且高能量密度的第一光斑。

在一些示例中，第一感光阵列324可以用于获取第一光斑数据。具体地，靶球800反射的第一散射光束经第一成像镜头322聚焦后可以在第一感光阵列324形成第一光斑，第一感光阵列324可以基于第一光斑获取第一光斑数据。例如，第一光斑数据可以包括第一光斑在第一感光阵列324中的坐标位置和像素值。

在一些示例中，第一感光阵列324可以为CMOS图像传感器。在另一些示例中，第一感光阵列324可以为CCD感光元件。

在一些示例中，第一成像镜头322可以设置有第一滤光片，第一滤光片可以准许预设波长的光束通过。该预设波长可以称为第一滤光片的滤波波长。

在一些示例中，经靶球800反射的第一散射光束可以先经过第一滤光片再经过第一成像镜头322，最后在第一感光阵列324上形成第一光斑。

在一些示例中，第一滤光片可以与第一散射光源34匹配。具体地，第一滤光片的滤波波长可以与第一散射光束的波长相同。在这种情况下，通过第一滤光片对第一散射光束进行过滤，能够有效减少杂光对第一散射光束的干扰，从而能够提高第一光斑的质量。

在一些示例中，第一定位模块30还可以包括第二散射光源38和第二成像单元36(参见图3或图4)。第二散射光源38可以用于发射第二散射光束，第二成像单元36可以用于接收第二散射光束。

在一些示例中，第二散射光源38可以面向靶球800(图4示意性地示出了两个第二散射光源38a和38b)，第二散射光源38可以用于朝靶球800发射第二散射光束。

在一些示例中，第二散射光束可以是在预设角度(例如20度至160度)的范围内散射的光线。在这种情况下，由于第二散射光束具有预设角度的范围内散射的特性，能够使得第二散射光束在较大的范围内朝靶球800发射，从而能够提高第二散射光束被靶球800反射的概率。

在一些示例中，第二散射光源38可以为LED光源。在这种情况下，能够提供一种寿命长、能耗低、以及具有预设波长的第二散射光源38。

在一些示例中，作为第二散射光源34的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量的光束之间互不干扰。

在一些示例中，第二成像单元36可以用于接收经靶球800反射的第二散射光束(参见图4)。在这种情况下，通过第二散射光束能够使得第二成像单元36获取反映靶球800的空间位置的信息。

在一些示例中，第二成像单元36接收第二散射光束之后可以形成第二光斑。第二光斑可以是经靶球800反射的第二散射光束在第二成像单元36上形成的光斑。在一些示例中，第二光斑可以在第二成像单元36形成图像(也称第二光斑图像)。

在一些示例中，第二成像单元36可以根据第二光斑图像获取第二光斑数据，第二光斑数据可以是针对第二光斑的数据。例如，第二光斑数据可以包括第二光斑图像的坐标位置和像素值。

在一些示例中，第二成像单元36还包括第二成像镜头362和第二感光阵列364(参见图4)。

在一些示例中，第二成像镜头362可以用于聚焦第二散射光束。具体地，第二成像镜头362可以用于聚焦经靶球800反射的第二散射光束。在这种情况下，通过第二成像镜头362对第二散射光束进行聚焦，能够使得第二成像单元36获取高亮度且高能量密度的第二光斑。

在一些示例中，第二感光阵列364可以用于获取第二光斑数据。具体地，靶球800反射的第二散射光束经第二成像镜头362聚焦后可以在第二感光阵列364形成第二光斑，第二感光阵列364可以基于第二光斑获取第二光斑数据。例如，第二光斑数据可以包括第二光斑在第二感光阵列364中的坐标位置和像素值。

在一些示例中，第二感光阵列364可以为CMOS图像传感器。在另一些示例中，第二感光阵列364可以为CCD感光元件。

在一些示例中，第二成像镜头362可以设置有第二滤光片，第二滤光片可以用于准许预设波长的光束通过。该预设波长可以称为第二滤光片的滤波波长。

在一些示例中，经靶球800反射的第二散射光束可以先经过第二滤光片再经过第二成像镜头362，最后在第二感光阵列364上形成第二光斑。

在一些示例中，第二滤光片可以与第二散射光源38匹配。具体地，第二滤光片的滤波波长可以与第二散射光束的波长相同。在这种情况下，通过第二滤光片对第二散射光束进行过滤，能够有效减少杂光对第二散射光束的干扰，从而能够提高第二光斑的质量。

在一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以分别为两个姿态相机。姿态相机可以为广角相机。在这种情况下，通过广角摄像能够在较大的范围内搜索靶球800。

在一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以为相同的姿态相机。在另一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以为不同的姿态相机。

图5是示出了本实用新型示例所涉及的第一定位模块30、处理模块70以及驱动机构200的电气连接图。

在一些示例中，光学机构100还包括处理模块70，处理模块70可以与第一定位模块30通讯连接(参见图5)。在这种情况下，使得第一定位模块30能够将第一光斑数据和第二光斑数据传输至处理模块70。

在一些示例中，处理模块70可以用于接收第一光斑数据和第二光斑数据，并且处理模块70可以基于第一光斑数据和第二光斑数据获取光学机构100的旋转角度。光学机构100的旋转角度可以包括第一旋转角度和第二旋转角度。

具体地，处理模块70可以基于第一光斑数据和第二光斑数据获取光学机构100需要旋转的第一旋转角度以及第二旋转角度。在这种情况下，通过第一定位模块30能够同时获得第一光斑数据和第二光斑数据，使得处理模块70能够同时基于第一光斑数据和第二光斑数据获取光学机构100为瞄准靶球800而需要旋转的具体角度值。

在一些示例中，第一旋转角度可以是针对第一方向，第一方向可以为竖直方向。例如，第一旋转角度可以表示光学机构100在竖直方向旋转的具体角度数(也称第一方向角度数)。在一些示例中，第一方向角度数为正值可以表示光学机构100在竖直方向逆时针旋转，第一方向角度数为负值可以表示光学机构100在竖直方向顺时针旋转。

在一些示例中，第二旋转角度可以是针对第二方向，第二方向可以为水平方向。例如，第二旋转角度可以表示光学机构100在水平方向旋转的具体角度数(也称第二方向角度数)。在一些示例中，第二方向角度数为正值可以表示光学机构100在水平方向逆时针旋转，第二方向角度数为负值可以表示光学机构100在水平方向顺时针旋转。

如上所述，坐标测量装置1000还可以包括驱动机构200。

在一些示例中，驱动机构200可以配置为基于靶球800反射的散射光束驱动光学机构100进行旋转以使第二定位模块40(稍后描述)监测到靶球800反射的激光束。具体地，靶球800反射的散射光束可以包括上述经靶球800反射的第一散射光束和第二散射光束。由于第一散射光束和第二散射光束均包含反映靶球800的空间位置的信息，第一成像单元32基于第一散射光束可以获取第一光斑数据，第二成像单元36基于第二散射光束可以获取第二光斑数据，处理模块70可以基于第一光斑数据和第二光斑数据计算光学机构100为瞄准目标需要旋转的第一方向角度数和第二方向角度数。在这种情况下，驱动机构200能够根据第一方向角度数和第二方向角度数驱动光学机构100在水平方向和竖直方向进行旋转，从而实现光学机构100对靶球800进行瞄准。

以下，结合处理模块70，说明驱动机构200基于靶球800反射的散射光束驱动光学机构100进行旋转的过程。

在一些示例中，驱动机构200可以与处理模块70通讯连接(参见图5)。在一些示例中，处理模块70可以将第一方向角度数和第二方向角度数传至驱动机构200(参见图5)，驱动机构200可以接收并存储第一方向角度数和第二方向角度数。在这种情况下，驱动机构200能够获取具体的旋转角度值，从而能够驱动光学机构100进行精确的旋转。

在一些示例中，驱动机构200可以基于旋转角度值驱动光学机构100进行旋转。具体地，驱动机构200可以根据第一方向角度数和第二方向角度数驱动光学机构100进行旋转以使第二定位模块40监测到靶球800反射的激光束。在这种情况下，通过驱动机构200驱动光学机构100旋转第一方向角度数和第二方向角度数，能够使得光学机构100完成对靶球800的瞄准。

在一些示例中，光学机构100还可以包括激光源10和第二定位模块40(参见图4)。激光源10可以用于生成激光束，第二定位模块40可以用于接收激光束。具体地，激光源10生成的激光束可以从测量窗口52射向靶球800。第二定位模块40可以用于接收经靶球800反射的激光束。第二定位模块40监测到靶球800反射的激光束可以表示光学机构100完成对靶球800的瞄准。

在一些示例中，经靶球800反射的激光束可以用于辅助光学机构100对靶球800进行精细瞄准。精细瞄准可以表示经靶球800的中心反射的激光束落在第二定位模块40的零点位置。具体地，第二定位模块40接收经靶球800的中心反射的激光束后，可以获取该激光束在第二定位模块40中的坐标位置，第二定位模块40可以基于该坐标位置与零点位置的偏差而获得光学机构100为进行精细瞄准而需要旋转的角度值。

在一些示例中，第二定位模块40可以为位置敏感探测器。在这种情况下，通过位置敏感探测器对激光束进行持续监测，能够精确获取靶球800的位置信息。

在一些示例中，光学机构100还可以包括分光组件60(参见图4)，分光组件60可以配置为接收靶球800反射的激光束并将激光束反射至第二定位模块40。在这种情况下，通过分光组件60能够使得经靶球800反射的激光束沿原路返回并到达第二定位模块40，从而能够使得第二定位模块40获取反映靶球800的空间位置的信息。在一些示例中，分光组件60可以为分光镜片。

为了使光学机构100顺利地完成对靶球800的瞄准，光学机构100的成像镜头(例如第一成像镜头322和第二成像镜头362)与对应的散射光源(例如第一散射光源34和第二散射光源38)之间的距离需要满足第一预设条件，并且第一成像单元32与第二成像单元36之间的距离需要满足第二预设条件。以下，结合附图详细说明第一预设条件和第二预设条件。

图6是示出了本实用新型示例所涉及的获取第一预设距离、第二预设距离、以及第三预设距离的示意图。

在一些示例中，第一成像镜头322的光轴和第一散射光源34的中心之间的距离L2可以满足第一预设条件。

在一些示例中，第一成像镜头322的光轴和第一散射光源34的中心之间的距离L2可以不大于第二预设距离，第二预设距离可以为靶球800的通光孔810的直径d与第一成像镜头322的半径a之和(也即L2≤d+a，参见图6)。在这种情况下，使得第一散射光源34发射的第一散射光束能够到达靶球800且经靶球800的反射透过第一成像镜头322后能够在第一感光阵列324形成第一光斑。

在一些示例中，第二成像镜头362的光轴和第二散射光源38的中心之间的距离L3可以不大于第三预设距离。第三预设距离可以为靶球800的通光孔810的直径d与第二成像镜头362的半径b之和(也即L3≤d+b，参见图6)。在这种情况下，第二散射光源38发射的第二散射光束能够到达靶球800且经靶球800的反射透过第二成像镜头362后能够在第二感光阵列364形成第二光斑。

在一些示例中，第二预设距离可以等于第三预设距离。

如上所述，第一成像单元32与第二成像单元36之间的距离L1可以满足第二预设条件(参见图6)。在一些示例中，第一成像单元32与第二成像单元36之间的距离L1可以不小于第一预设距离。具体地，第一成像镜头322的光轴与第二成像镜头362的光轴之间的距离L1大于等于第一预设距离。

在一些示例中，第一预设距离可以大于第二预设距离。在这种情况下，能够使得第一成像单元32接收经靶球800反射的第一散射光束而不接收经靶球800反射的第二散射光束。

在一些示例中，第一预设距离可以大于第三预设距离。在这种情况下，能够使得第二成像单元36接收经靶球800反射的第二散射光束而不接收经靶球800反射的第一散射光束。

图7是示出了本实用新型示例所涉及的光学机构100第一定位模块30的另一个实施例的示意图。图8是示出了本实用新型示例所涉及的第一成像单元32和第二成像单元36的另一个实施例的示意图。

在一些示例中，光学机构100还可以包括外壳50，外壳50可以具有测量窗口52(参见图3或图7)。

在一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以围绕测量窗口52的中心轴(也称第一轴线)对称布置(参见图7)。在这种情况下，通过第一成像单元和第二成像单元对称分布，能够降低光学机构100的轴系几何关系的难度，便于后续的计算。

在一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以围绕第一轴线水平对称布置(参见图8)。在另一些示例中，第一成像单元32和第二成像单元36可以围绕第一轴线竖直对称布置(参见图7)。

在一些示例中，第一散射光源34的数量可以为多个，多个第一散射光源34可以围绕第一成像镜头322的光轴(也称第二轴线)对称布置(图8示意性地示出了多个第一散射光源34中的一个)。在这种情况下，经靶球800反射的多个第一散射光束能够透过第一成像镜头322，并在第一感光阵列324上聚焦形成一个整体具有规则形状的光斑。例如，形成一个由多个光斑围绕而形成的圆环。

在一些示例中，第一散射光源34的数量可以为两个，两个第一散射光源34可以围绕第二轴线水平对称布置。在另一些示例中，两个第一散射光源34可以围绕第二轴线竖直对称布置。

在一些示例中，第二散射光源38的数量可以为多个，多个第二散射光源38可以围绕第二成像镜头362的光轴(也称第三轴线)对称布置(图8示意性地示出了多个第二散射光源34中的一个)。在这种情况下，经靶球800反射的多个第二散射光束能够透过第二成像镜头362，并在第二感光阵列364上聚焦形成一个整体具有规则形状的光斑。例如，形成一个由多个光斑围绕而形成的圆环。

在一些示例中，第二散射光源38的数量可以为两个，两个第二散射光源38可以围绕第三轴线水平对称布置。在另一些示例中，两个第二散射光源38可以围绕第三轴线竖直对称布置。

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

Claims (10)

1.一种基于多目相机实现瞄准功能的坐标测量装置，是用于对靶球进行瞄准的装置，其特征在于，

包括光学机构和用于驱动所述光学机构旋转的驱动机构；

所述光学机构包括第一定位模块、用于生成激光束的激光源和用于接收所述靶球反射的激光束的第二定位模块；

所述第一定位模块包括：用于朝所述靶球发射第一散射光束的第一散射光源、用于接收经所述靶球反射的所述第一散射光束以形成第一光斑并获取针对所述第一光斑的第一光斑数据的第一成像单元、用于朝所述靶球发射第二散射光束的第二散射光源、以及用于接收经所述靶球反射的所述第二散射光束以形成第二光斑并获取针对所述第二光斑的第二光斑数据的第二成像单元，所述第一成像单元与所述第二成像单元之间的距离不小于第一预设距离；

所述驱动机构配置为基于所述靶球反射的散射光束驱动所述光学机构进行旋转以使所述第二定位模块监测到所述靶球反射的激光束。

2.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述第一成像单元包括用于聚焦所述第一散射光束的第一成像镜头和用于获取所述第一光斑数据的第一感光阵列；

所述第二成像单元包括用于聚焦所述第二散射光束的第二成像镜头和用于获取所述第二光斑数据的第二感光阵列。

3.根据权利要求2所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述第一成像镜头的光轴和所述第一散射光源的中心之间的距离不大于第二预设距离；所述第二成像镜头的光轴和所述第二散射光源的中心之间的距离不大于第三预设距离。

4.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述光学机构还包括外壳，所述外壳具有测量窗口，所述激光源发射的激光束从所述测量窗口射向所述靶球，所述第一成像单元和所述第二成像单元围绕所述测量窗口的中心轴对称布置。

5.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述光学机构还包括与所述驱动机构通讯连接的处理模块，所述处理模块基于所述第一光斑数据和所述第二光斑数据获取所述光学机构的旋转角度。

6.根据权利要求5所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述旋转角度包括针对第一方向的第一旋转角度以及针对第二方向的第二旋转角度；所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

7.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述第一散射光源和所述第二散射光源为LED光源。

8.根据权利要求2所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述第一散射光源的数量为多个，多个所述第一散射光源围绕所述第一成像镜头的光轴对称布置；所述第二散射光源的数量为多个，多个所述第二散射光源围绕所述第二成像镜头的光轴对称布置。

9.根据权利要求2所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述第一成像镜头设置有与所述第一散射光源匹配的第一滤光片；所述第二成像镜头设置有与所述第二散射光源匹配的第二滤光片。

10.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其特征在于，

所述光学机构包括分光组件，所述分光组件配置为接收所述靶球反射的激光束并将激光束反射至所述第二定位模块；所述第二定位模块为位置敏感探测器。

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