DE102016102589A1

DE102016102589A1 - Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung und Vorrichtung unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE102016102589A1
Application number: DE102016102589.5A
Authority: DE
Inventors: Hoa-Yu CHAN; Shih-Che HUNG
Original assignee: MSI Computer Shenzhen Co Ltd
Current assignee: MSI Computer Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-04-13
Also published as: TWI557393B; CN106569220A; TW201713921A; JP2017072575A; US9689971B2; US20170102456A1

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung und Laserentfernungsmesser (1000), der ein Linienlasererzeugungsmodul (1100), das derart konfiguriert ist, dass es einen Linienlaserstrahl von einer ersten Position in eine erste Richtung projiziert, ein Bilderfassungsmodul (1200), das derart konfiguriert ist, dass es ein Entfernungsmessbild (3000) in einer zweiten Position in der ersten Richtung erfasst, und ein Verarbeitungsmodul (1300) aufweist, das mit dem Linienlasererzeugungsmodul (1100) und dem Bilderfassungsmodul (1200) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es einen Entfernungsmessvorgang entsprechend einem Laserspot (P, Q) durchführt, der dem Linienlaserstrahl in dem Entfernungsmessbild (3000) entspricht, einen Kalibrierungsparameter entsprechend einer Position eines Linienspotbildes (3300) des Laserspots (P, Q) an einem Kalibrierungszielbild (3200) erlangt, wenn das Entfernungsmessbild (3000) das Kalibrierungszielbild (3200) des Kalibrierungszieles (2000) aufweist, und den Kalibrierungsparameter während des Entfernungsmessvorgangs kalibriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung und eine Vorrichtung unter Verwendung desselben, und insbesondere ein Kalibrierungsverfahren, das bei einem Linienlaserentfernungsmessvorgang verwendet wird, und eine Vorrichtung unter Verwendung desselben.
Die Laserentfernungsmessung ist ein hochpräzises Messverfahren und kann in vielen Gebieten verwendet werden. Eines der Laserentfernungsmessverfahren ist die Verwendung einer Linienlasererzeugungsvorrichtung und einer Bilderfassungsvorrichtung, um einen Abstand zu einem Testobjekt entsprechend der fixierten Relativpositionsbeziehung zwischen den beiden Vorrichtungen.
Ein Linienlaser als eine Lichtquelle mit linearer Korrelationsverteilung arbeitet basierend auf zwei Variablen. Wenn sich der Wert der Variable X ändert, ändert sich in Erwiderung auch der Wert der Variable Y. Die Variable X stellt die Breite oder die Dicke des Bildes des Lichtes der Lichtquelle an dem Testobjekt dar, die Variable Y stellt die Länge oder die Weite (bekannt als Strahlwinkel) des Lichtes der Lichtquelle dar, das durch eine oder mehrere Linsen oder ein bestimmtes Medium hindurchtritt, und die Variable Z stellt eine Energieverteilung des Lichtes der Lichtquelle dar. X und Y haben die Eigenschaft einer linearen Verteilung dazwischen, X und Z haben die Eigenschaft einer linearen Verteilung dazwischen, und Y und Z haben sowohl die Eigenschaft einer linearen Verteilung als auch die Eigenschaft einer nichtlinearen Verteilung dazwischen. Die Eigenschaft der nichtlinearen Verteilung kann durch technische Verfahren linear werden. Eines der technischen Verfahren umfasst das Einstellen einer oder mehrerer Linsen und des Rohrdurchmessers eines oder mehrerer Kupferrohre in der inneren Struktur des Linienlasers. Daher werden all diese Lichtquellen, welche in diese Korrelationsverteilung passen, als Linienlaser bezeichnet.
Jedoch werden für eine Entfernungsmessvorrichtung unter Verwendung eines Linienlasers die Relativpositionen der Linienlasererzeugungsvorrichtung und der Bilderfassungsvorrichtung wegen einigen äußeren Umgebungsbedingungen im Laufe der Zeit sogar instabil. Obwohl sich die Relativpositionen nur ein wenig verlagern, kann diese Verlagerung große Fehler in dem Entfernungsmessergebnis bewirken. Daher ist es erforderlich, eine solche Verlagerung zu kalibrieren.
Mit der Erfindung werden ein Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung und ein Laserentfernungsmesser unter Verwendung desselben geschaffen, um Messfehler, die durch Relativpositionsfehler verursacht werden, zu kalibrieren oder zu kompensieren.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung weist ein Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung die folgenden Schritte auf: Projizieren eines Linienlaserstrahls in eine erste Richtung zu einem Kalibrierungsziel von einer ersten Position durch ein Linienlasererzeugungsmodul, um einen Laserspot an einer Oberfläche des Kalibrierungszieles zu bilden, wobei das Kalibrierungsziel eine erste Breite hat; Erfassen eines Entfernungsmessbildes in der ersten Richtung durch ein Bilderfassungsmodul in einer zweiten Position, wobei das Entfernungsmessbild ein Kalibrierungszielbild des Kalibrierungszieles und ein Linienspotbild des Laserspots umfasst; Ermitteln einer gemessenen Breite des Kalibrierungszieles entsprechend einer Position des Linienspotbildes in dem Entfernungsmessbild; Erlangen eines Kalibrierungsparameters entsprechend der ersten Breite und der gemessenen Breite; Durchführen eines Entfernungsmessvorgangs mittels des Linienlasererzeugungsmoduls und des Bilderfassungsmoduls; und Durchführen eines Kalibrierungsvorgangs entsprechend dem Kalibrierungsparameter.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung weist ein Laserentfernungsmesser zum Durchführen eines Kalibrierungsvorgangs an einem Kalibrierungsziel mit einer ersten Breite ein Linienlasererzeugungsmodul ein Bilderfassungsmodul und ein Verarbeitungsmodul auf. Das Linienlasererzeugungsmodul projiziert einen Linienlaserstrahl von einer ersten Position in eine erste Richtung. Das Bilderfassungsmodul erfasst ein Entfernungsmessbild in einer zweiten Position in der ersten Richtung. Das Verarbeitungsmodul ist mit dem Linienlasererzeugungsmodul und dem Bilderfassungsmodul elektrisch verbunden und führt einen Entfernungsmessvorgang entsprechend einem Laserspot des in dem Entfernungsmessbild gezeigten Linienlaserstrahls durch. Wenn das Entfernungsmessbild ein Kalibrierungszielbild des Kalibrierungszieles aufweist, ermittelt das Verarbeitungsmodul eine gemessene Breite des Kalibrierungszieles entsprechend einer Position eines Linienspotbildes des Laserspots in dem Kalibrierungszielbild, erlangt einen Kalibrierungsparameter entsprechend einer ersten Breite und der gemessenen Breite, und verwendet den Kalibrierungsparameter, um den Kalibrierungsvorgang während des Entfernungsmessvorgangs durchzuführen.
Das Kalibrierungsverfahren und der Laserentfernungsmesser gemäß der Erfindung werden verwendet, um ein Kalibrierungsziel mit einer bekannten Größe zu messen, um Entfernungsmessfehler zu ermitteln, und um eine relative Korrekturgröße zu berechnen. Daher wird diese Korrekturgröße verwendet, um die Entfernungsmessfehler während des praktischen Entfernungsmessvorgangs zu kalibrieren.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1A eine schematische 3D-Ansicht eines Laserentfernungsmessers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei der Benutzung;
1B eine schematische Draufsicht in Bezug auf 1A;
1C eine schematische Seitenansicht in Bezug auf 1A;
2 eine schematische Ansicht eines Entfernungsmessbildes in Bezug auf 1A;
3 ein funktionelles Blockdiagramm eines Laserentfernungsmessers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4A eine schematische 3D-Ansicht eines Laserentfernungsmessers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung bei der Benutzung;
4B eine schematische Draufsicht in Bezug auf 4A;
4C eine schematische Seitenansicht in Bezug auf 4A;
5 eine schematische Ansicht eines Entfernungsmessbildes in Bezug auf 4A; und
6 ein Diagramm von Ergebnissen, die erzielt werden, wenn der Laserentfernungsmesser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Entfernungsmessung mehrere Male durchführt.
Gemäß der Erfindung ist ein Laserentfernungsmesser, insbesondere eine automatische Vorrichtung vorgesehen, die ein Linienlasererzeugungsmodul und ein Bilderfassungsmodul aufweist und verwendet wird, um Entfernungsmessvorgänge durchzuführen. Beispiele des Laserentfernungsmessers umfassen einen Haushalt-Staubsaugerroboter, einen Industriebearbeitungsroboter oder eine andere automatische Vorrichtung mit einer Entfernungsmessfunktion.
Mit Bezug auf die 1A bis 1C weist ein Laserentfernungsmesser 1000 ein Linienlasererzeugungsmodul 1100 und ein Bilderfassungsmodul 1200 auf. In dieser Ausführungsform stellt eine XY-Ebene mit der Z-Achskoordinate von 0 den Boden dar. Das Linienlasererzeugungsmodul 1100 ist 5 Zentimeter (d. h. im Abstand D1) von dem Boden entfernt, und dessen Position ist (0, 0,5). Das Bilderfassungsmodul 1200 ist 15 Zentimeter (d. h. im Abstand D2) von dem Boden entfernt, und dessen Position ist (0, 0,15). Das Linienlasererzeugungsmodul 1100 und das Bilderfassungsmodul 1200 projizieren Laserstrahlen oder Erfassungsbilder entlang der Y-Achsrichtung. Der Blickwinkel des Bilderfassungsmoduls 1200 ist 90 Grad. Ein Kalibrierungsziel 2000 ist auf dem Boden angeordnet, und dessen Y-Achsposition ist 30 Zentimeter (d. h. im Abstand D3) von der Ebene entfernt, wo das Bilderfassungsmodul 1200 und das Linienlasererzeugungsmodul 1100 angeordnet sind. Der Korridor, wo das Kalibrierungsziel 2000 angeordnet ist, hat eine Breite von 60 cm, und die Wand an dem Ende des Korridors hat eine Entfernung (d. h. einen Abstand D4) von etwa 50 cm zu dem Bilderfassungsmodul 1200. Obwohl in dieser Ausführungsform die orthogonale Projektion des Linienlasererzeugungsmoduls 1100 auf dem Boden die orthogonale Projektion des Bilderfassungsmoduls 1100 auf dem Boden überlappt, können andere Ausführungsformen in Erwägung gezogen werden. Die hier genannten Abstände und Winkel sind lediglich beispielhaft und können auch im Rahmen des Umfangs der Erfindung abweichen.
Das Linienlasererzeugungsmodul 1100 erzeugt Linienlaserstrahlen und projiziert den Linienlaserstrahl von dem Laserentfernungsmesser 1000 direkt in Richtung nach vorn, d. h. in der Zeichnung in Y-Achsrichtung. Das Bilderfassungsmodul 1200 erfasst Bilder direkt von dem Laserentfernungsmesser 1000. Wenn das Kalibrierungsziel 2000 vor dem Laserentfernungsmesser 1000 ist, kann das Bilderfassungsmodul 1200 Entfernungsmessbilder erfassen, wie in 2 gezeigt ist. Ein Entfernungsmessbild 3000 umfasst ein Kalibrierungszielbild 3200 des Kalibrierungsziels 2000, ein Bild eines Laserspots 3300, ein Bild eines Laserspots 3400 und ein Bild eines Laserspots 3500. Der Laserspot 3300 ist eine Stelle, die durch einen Laserstrahl gebildet wird, der an der Oberfläche des Kalibrierungsziels 2000 projiziert wird, und der Laserspot 3400 und der Laserspot 3500 sind Stellen, die durch Laserstrahlen gebildet werden, die an der Wand an dem Ende des Korridors projiziert werden.
Mit Bezug auf 3 weist der Laserentfernungsmesser 1000 zusätzlich zu dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 und dem Bilderfassungsmodul 1200 auch ein Verarbeitungsmodul 1300 auf. Das Verarbeitungsmodul 1300 ist mit dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 und dem Bilderfassungsmodul 1200 elektrisch verbunden. Das Verarbeitungsmodul 1300 berechnet den Abstand D3 und den Abstand D4 entsprechend dem Entfernungsmessbild 3000. Insbesondere entspricht die Koordinate (x, y) jedes Pixels in dem Entfernungsmessbild 3000 im Wesentlichen einer Polarkoordinate (α, β). Zum Beispiel hat ein 400·400-Pixelbild, das von dem Bilderfassungsmodul 1200 mit einem 90-Grad-Blickwinkel erfasst wird, einen oberen linken Scheitelpunkt, dessen Koordinate (0, 0) ist, und einen unteren rechten Scheitelpunkt, dessen Koordinate (399, 399) ist. Eine Pixelkoordinate (x, y) in dem Bild entspricht einer Polarkoordinate (α, β), welche durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: (α, β) = ( x – 199.5 / 199.5·45°, 199.5 – y / 199.5·45°)
Zum Beispiel entspricht, wenn eine Pixelkoordinate (x, y) (70, 80) ist, dieses Pixel einer Polarkoordinate (–29,2°, 27°), welche ein relativer Winkel zwischen einer Richtungslinie L0, welche von der Linse beginnt, und einem Abschnitt zwischen einem Punkt, der dem Pixel an einem Objekt entspricht, und der Mitte der Linse in dem Bilderfassungsmodul 1200 ist.
Dementsprechend berechnet mit Bezug auf die 1B, 1C und 2 das Verarbeitungsmodul 1300 die Polarkoordinate (α_P, β) des Punktes P (als Merkmalspunkt bezeichnet) und die Polarkoordinate (α_Q, β) des Punktes Q (als Merkmalspunkt bezeichnet) entsprechend zwei Endpunkten (den Punkten P und Q) des Laserspots 3300, der in dem Kalibrierungszielbild 3200 des Entfernungsmessbildes 3000 gezeigt ist. Da der Punkt P dieselbe Höhe von dem Boden wie der Punkt Q entfernt ist, ist der Polarwinkel β des Punktes P derselbe wie der Polarwinkel β des Punktes Q. Das Verarbeitungsmodul 1300 berechnet den Abstand D3 entsprechend trigonometrischen Funktionen, eine Abstandsdifferenz ΔD zwischen dem Abstand D1 und dem Abstand D2, und den Polarwinkel β. Entsprechend dem Azimutwinkel α_P, dem Azimutwinkel α_Q und dem Abstand D3 berechnet das Verarbeitungsmodul 1300 die Breite W des Kalibrierungszieles 2000.
Während des praktischen Betriebs kann die Richtungslinie L1 für das Bilderfassungsmodul 1200 zum Erfassen von Bildern abseits einer ursprünglichen Richtungslinie L0 gelangen, was zu Fehlern führt, die bei dem Entfernungsmessvorgang auftreten. Zum Beispiel ist, wie in den 1A bis 2 gezeigt, die Richtungslinie L0 idealerweise parallel zu dem Boden, der Punkt P ist in dem Pixel 281. Reihe, 158. Spalte angeordnet, der Punkt Q ist in dem Pixel 281. Reihe, 242. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –18,38 Grad, und der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,3323. In diesem Falle ist der Abstand D3 30,09 cm, und die Breite W ist 10,04 cm.
In der Praxis verlagert sich, wenn die Richtungslinie L1 für das Bilderfassungsmodul 1200 zum Erfassen von Bildern nicht parallel zu dem Boden ist und sich ein wenig nach unten (in Richtung zu dem Boden) verlagert, die Position eines Objektes, das in einem Bild dargestellt ist, um eine Reihe von Pixeln nach oben. Daher ist der Punkt P des Laserspots 3300 in dem Pixel 280. Reihe, 158. Spalte angeordnet, der Punkt Q des Laserspots 3300 ist in dem Pixel 280. Reihe, 242. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –18,16 Grad, der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,3280, der Abstand D3 30,49 cm, und die Breite W ist 10,17 cm.
Wenn die Richtungslinie L1 für das Bilderfassungsmodul 1200 zum Erfassen von Bildern nicht parallel zu dem Boden ist und sich ein wenig nach oben (von dem Boden weg) verlagert, verlagert sich die Position eines Objektes, das in einem Bild dargestellt ist, um eine Reihe von Pixeln nach unten. Daher ist der Punkt P des Laserspots 3300 in dem Pixel 282. Reihe, 158. Spalte angeordnet, der Punkt Q des Laserspots 3300 ist in dem Pixel 282. Reihe, 242. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –18,61 Grad, der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,3367, der Abstand D3 29,70 cm, und die Breite W ist 9,91 cm.
Wenn die tatsächliche Breite des Kalibrierungszieles 2000 10 cm ist, erkennt das Verarbeitungsmodul 1300 einige Fehler, die bei den obigen Werten auftreten, und erkennt, wie viel die Korrekturgröße sein soll. Zum Beispiel kann, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben, wenn der Abstand D3 über 30 cm ist und die Breite W über 10 cm ist, eine Gleichung der Korrektur der Pixelreihennummer in Bezug auf die Breite W wie folgt ausgedrückt werden:
wobei Δp eine Korrekturgröße der Reihennummer ist, Wo eine erkannte Breite eines Kalibrierungszieles (Einheit: cm) ist, und W eine gemessene Breite des Kalibrierungszieles (Einheit: cm) ist, die durch das oben genannte Verfahren erzielt wird. Mit anderen Worten ist, wenn W₀ 10 cm ist und W 9,9 cm ist (das heißt, die Punkte P und Q sind in der 282. Reihe), die Korrekturgröße der Reihennummer –0,8, und die Reihennummer ist 281,2. Daher ist der Polarwinkel β –18,43 Grad, der Tangenswert ist 0,3332, der Abstand D3 ist 30,01 cm, und die Breite W ist 10 cm.
Jedoch ist die Differenz zwischen dem Polarwinkel β und dem kalibrierten Polarwinkel β Δβ, welche der Versatz der momentanen Richtungslinie L1 des Bilderfassungsmoduls 1200 im Vergleich zu der ursprünglichen Richtungslinie L0 ist und ein Kalibrierungsparameter ist, der verwendet wird, um den Entfernungsmessvorgang durch den Laserentfernungsmesser 1000 durchzuführen.
In einer anderen Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Laserentfernungsmesser 1000 und dem Kalibrierungsziel 2000 größer, wie in den 4A bis 5 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform stellt die XY-Ebene mit der Z-Achskoordinate von 0 den Boden dar. Das Linienlasererzeugungsmodul 1100 ist 5 cm (d. h. im Abstand D1) von dem Boden entfernt, und die Position des Linienlasererzeugungsmoduls 1100 ist (0, 0,5). Das Bilderfassungsmodul 1200 ist 15 cm (d. h. im Abstand D2) von dem Boden entfernt, und die Position des Bilderfassungsmoduls 1200 ist (0, 0,15). Das Linienlasererzeugungsmodul 1100 und das Bilderfassungsmodul 1200 projizieren Laserstrahlen oder Erfassungsbilder entlang der Y-Achsrichtung. Der Blickwinkel des Bilderfassungsmoduls 1200 ist 90 Grad. Das Kalibrierungsziel 2000 ist auf dem Boden angeordnet, und dessen Y-Achsposition ist etwa 1 Meter (d. h. im Abstand D5) von der Ebene entfernt, wo das Bilderfassungsmodul 1200 und das Linienlasererzeugungsmodul 1100 angeordnet sind. Der Korridor, wo das Kalibrierungsziel 2000 angeordnet ist, hat eine Breite von 60 cm, und die Wand an der Rückseite des Korridors hat eine Entfernung (d. h. einen Abstand D6) von etwa 1,5 m zu dem Bilderfassungsmodul 1200.
Wie in 5 gezeigt, umfasst ein Entfernungsmessbild 5000 ein Kalibrierungszielbild 5200 des Kalibrierungsziels 2000, ein Bild eines Laserspots 5300, ein Bild eines Laserspots 5400 und ein Bild eines Laserspots 5500. Der Laserspot 5300 wird durch einen Laserstrahl gebildet, der an der Oberfläche des Kalibrierungsziels 2000 projiziert wird, und die Laserspots 5400 und 5500 werden durch Laserstrahlen gebildet, die an der Wand an der Rückseite des Korridors projiziert werden.
Da die Richtungslinie L0 idealerweise parallel zu dem Boden ist, ist der Punkt P des Laserspots 5300 in dem Pixel 225. Reihe, 187. Spalte angeordnet, der Punkt Q des Laserspots 5300 ist in dem Pixel 225. Reihe, 213. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –5,75 Grad, der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,1007, der Abstand D5 ist 99,27 cm, und die Breite W ist 10,17 cm.
Wenn in der Praxis die Richtungslinie L1 für das Bilderfassungsmodul 1200 zum Erfassen von Bildern nicht parallel zu dem Boden ist und sich ein wenig nach unten (in Richtung zu dem Boden) verlagert, verlagert sich die Position eines Objektes, das in einem Bild dargestellt ist, um 1 Reihe von Pixeln nach oben. Der Punkt P des Laserspots 5300 ist in dem Pixel 224. Reihe, 187. Spalte angeordnet, der Punkt Q des Laserspots 5300 ist in dem Pixel 224. Reihe, 213. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –5,53 Grad, der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,0968, der Abstand D5 ist 103,36 cm, und die Breite W ist 10,59 cm.
Wenn in der Praxis die Richtungslinie L1 für das Bilderfassungsmodul 1200 zum Erfassen von Bildern nicht parallel zu dem Boden ist und sich ein wenig nach oben (von dem Boden weg) verlagert, verlagert sich die Position eines Objektes, das in einem Bild dargestellt ist, um eine Reihe von Pixeln nach unten. Der Punkt P des Laserspots 5300 ist in dem Pixel 226. Reihe, 187. Spalte angeordnet, der Punkt Q des Laserspots 5300 ist in dem Pixel 226. Reihe, 213. Spalte angeordnet, der Polarwinkel β ist –5,98 Grad, der Tangenswert des Polarwinkels β ist 0,1047, der Abstand D5 ist 95,5 cm, und die Breite W ist 9,78 cm.
Wenn die tatsächliche Breite des Kalibrierungszieles 2000 10 cm ist, erkennt das Verarbeitungsmodul 1300 jene Fehler, die bei dem obigen Berechnungsergebnis auftreten, und erkennt, wie viel die Korrekturgröße sein soll. Zum Beispiel kann, wie oben beschrieben, wenn der Abstand D5 über 100 cm ist und die Breite W über 10 cm ist, eine Gleichung bezogen auf die Breite W und eine Korrektur der Pixelreihennummer wie folgt ausgedrückt werden:
wobei Δp eine Korrekturgröße der Reihennummer darstellt, Wo eine Breite eines Kalibrierungszieles darstellt, deren Einheit cm ist, und W eine gemessene Breite des Kalibrierungszieles darstellt, deren Einheit cm ist und welche durch das oben genannte Verfahren erzielt wird. Zum Beispiel ist, wenn W₀ 10 cm ist und W 9,78 cm ist (das heißt, die Punkte P und Q sind in der 226. Reihe), eine Korrekturgröße der Reihennummer, die mittels der obigen Gleichung berechnet wird, –0,55, d. h. die Reihennummer ist 225,45. Dann ist der Polarwinkel β –5,85 Grad, der Tangenswert ist 0,1025, der Abstand D5 ist 97,54 cm, und die Breite W ist 9,99 cm. Es können andere Ausführungsformen in Erwägung gezogen werden, in welchen das Verarbeitungsmodul 1300 im Voraus eine Nachschlagetabelle speichert, in der das Verarbeitungsmodul 1300 direkt nach einer Korrekturgröße entsprechend dem gemessenen Abstand (z. B. D3 oder D5) des Kalibrierungszieles 2000 und der gemessenen Breite W des Kalibrierungszieles 2000 suchen kann.
Die vorhergehenden Ausführungsformen zeigen den Versatz, der in der Richtungslinie L1 auftritt, in der das Bilderfassungsmodul 1200 Bilder erfasst. Andere Ausführungsformen können in Erwägung gezogen werden, in denen die Abstandsdifferenz ΔD geändert ist und nicht 10 cm ist. In der Praxis sind die Punkte R und S (als Merkmalspunkte bezeichnet) zwei Referenzpunkte außerhalb des Kalibrierungszieles 2000. In der Zeichnung soll ein Abstand D7 zwischen den Punkten R und S gleich der Breite W sein. Jedoch ist der in dem Bild dargestellte Abstand D7 etwas größer als die gemessene Breite W. Dies deutet darauf hin, dass die Richtungslinie L1 einen Depressionswinkel hat. Mit anderen Worten müssen die Bilder zur Entfernungsmessung nach oben verlagert werden. Wenn der Abstand D7 gleich der gemessenen Breite W ist, wird, da der Abstand D7 von der erkannten Breite W₀ des Kalibrierungszieles 2000 abweicht, berücksichtigt, dass sich die Abstandsdifferenz ΔD ändert. Insbesondere, wenn die Spaltennummerndifferenz zwischen den Punkten P und Q in einem Bild gleich der Spaltennummerndifferenz zwischen den Punkten R und S in dem Bild ist, bedeutet dies, dass der Abstand D7 gleich der gemessenen Breite W ist. Wenn die Spaltennummerndifferenz zwischen den Punkten P und Q in einem Bild größer als die Spaltennummerndifferenz zwischen den Punkten R und S in dem Bild ist, bedeutet dies, dass der Abstand D7 größer als die gemessene Breite W ist.
Dementsprechend ermittelt in einer Ausführungsform das Verarbeitungsmodul 1300 entsprechend dem Abstand D7, der gemessenen Breite W und der erkannten Breite W₀ des Kalibrierungszieles, dass die Fehlerquelle der Versatz der Richtungslinie L1 oder die Änderung der Abstandsdifferenz ΔD ist. Dann stellt das Verarbeitungsmodul 1300 den Kalibrierungsparameter (z. B. wie mit Bezug auf die 1A bis 1C beschrieben) entsprechend der Gleichung der Breite W ein, die wie folgt ausgedrückt wird: W ≡ D3·(tanα_P + tanα_Q) ≡ ΔD·cotβ·(tanα_P + tanα_Q) wobei α_P und α_Q zwei Polarwinkel bezogen auf die Punkte P und Q und die Richtungslinie L1 in dem Blickwinkel in 1B sind, und Fehler werden in der vereinfachten Berechnung ignoriert.
Jedoch ist wegen der oberen Begrenzung in der Auflösung des Entfernungsmessbildes 3000, das von dem Bilderfassungsmodul 1200 erfasst wird, ein Bereich eines körperlichen Objektes, welcher jedem Pixel des Bildes eines Objektes entspricht, das zu weit ist, zu groß. Zum Beispiel entspricht, wie mit Bezug auf die 2 und 5 beschrieben ist, wenn der Abstand D3 zwischen dem Kalibrierungsziel 2000 und dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 30 cm ist, ein Pixel einem Bereich von 0,12 cm × 0,12 cm an dem Kalibrierungsziel 2000. Wenn der Abstand D5 zwischen dem Kalibrierungsziel 2000 und dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 100 cm ist, entspricht ein Pixel einem Bereich von etwa 0,4 cm × 0,4 cm an dem Kalibrierungsziel 2000. Daher können, wenn das Kalibrierungsziel 2000 zu weit von dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 entfernt ist, im Hinblick auf die obigen zwei Beispiele größere Fehler bei dem Kalibrierungsverfahren gemäß der Erfindung auftreten.
Andererseits, wenn das Kalibrierungsziel 2000 zu nahe an dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 ist, kann eine Abweichung in dem Bereich nahe an dem Rand der Linse des Bilderfassungsmoduls 1200 auftreten, was zu einer Bildverzerrung führt. Daher können das Messergebnis und der Kalibrierungseffekt nicht gut sein. Darüber hinaus erfordert, wie oben mit Bezug auf die 1B und 4B beschrieben, der relativ kurze Abstand (z. B. D3 oder D5) den relativ größeren Winkel zwischen der Richtungslinie L1 und der Richtungslinie L0, wodurch das Verarbeitungsmodul 1300 möglicherweise die Änderung des einen Pixels erfasst. Daher muss ein geeigneter kalibrierter Abstand (d. h. der Abstand D3 oder der Abstand D5) festgelegt werden, um einen ausreichend guten Kalibrierungsparameter zu erzielen.
Mit Bezug auf 6 wird das Verfahren zum Bestimmen eines kalibrierten Abstandes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei in dem Diagramm Ergebnisse gezeigt sind, die erreicht werden, wenn der Laserentfernungsmesser den Entfernungsmessvorgang viele Male durchführt. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die vertikale Achse stellt Fehlerwerte dar. Die Kurven in dem Diagramm sind von oben nach unten wie folgt dargestellt. Die erste Kurve zeigt die Pixelreihennummer minus 1 (d. h. das gesamte Bild verlagert sich um eine Pixelreihe nach oben), die zweite Kurve zeigt die Pixelreihennummer minus 0,5 (d. h. das gesamte Bild verlagert sich um 0,5 Pixelreihe nach oben), die dritte Kurve zeigt die Pixelreihennummer ohne Kalibrierung, die vierte Kurve zeigt die Pixelreihennummer plus 0,5 (d. h. das gesamte Bild verlagert sich um 0,5 Pixelreihe nach unten), und die fünfte Kurve zeigt die Pixelreihennummer minus 1 (d. h. das gesamte Bild verlagert sich um eine Pixelreihe nach oben). Während des ersten Zeitraumes P1 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 2 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des zweiten Zeitraumes P2 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 1,8 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des dritten Zeitraumes P3 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 1,6 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des vierten Zeitraumes P4 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 1,4 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des fünften Zeitraumes P5 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 1,2 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des sechsten Zeitraumes P6 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 1 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, während des siebten Zeitraumes P7 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 0,8 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung, und während des achten Zeitraumes P8 hat der Laserentfernungsmesser 1000 einen Abstand (als ein Kandidatenabstand bezeichnet) von 0,6 m zu dem Kalibrierungsziel 2000 für die Messung. In diesem Falle ist die Breite W des Kalibrierungszieles 2000 56 cm. Während jedes Zeitraumes misst der Laserentfernungsmesser 1000 das Kalibrierungsziel 2000 viele Male, um gemessene Abstände (D3) zu erlangen, und speichert diese dann in einem unvergänglichen Speicher in dem Verarbeitungsmodul 1300.
Wie in der Zeichnung gezeigt, sind die Messergebnisse, die zu der Breite des Kalibrierungszieles während jedes von dem ersten Zeitraum P1 bis zu dem vierten Zeitraum P4 erlangt werden, unzureichend normalisiert, so dass die gemessenen Abstände, die während dieser Zeiträume erlangt werden, nicht für Kalibrierungsvorgänge geeignet sind, und die Messergebnisse, die zu der Breite des Kalibrierungszieles während jedes von dem fünften Zeitraum P5 bis zu dem achten Zeitraum P8 erlangt werden, sind relativ normalisiert, so dass die gemessenen Abstände, die während dieser Zeiträume erlangt werden, für Kalibrierungsvorgänge geeignet sind. Mit anderen Worten werden das obige experimentelle Bilderfassungsmodul und das Kalibrierungsziel bei den Kalibrierungsvorgängen in dem Abstand von 1,2 m bis 0,6 m geeignet verwendet.
Mit anderen Worten steuert das Verarbeitungsmodul 1300 den Laserentfernungsmesser 1000, um eine Entfernungsmessung zu dem Kalibrierungsziel 2000 in N Stücken von Positionen durchzuführen und gleichzeitig den Abstand zu dem Kalibrierungsziel 2000 (Abstandsmessung) und die Breite des Kalibrierungszieles 2000 zu erfassen. Der Laserentfernungsmesser 1000 führt M Male von Messungen in jedem der N Stücke von Positionen durch, um M Stücke von gemessenen Breiten des Kalibrierungszieles 2000 zu erzielen und diese aufzuzeichnen. Das Verarbeitungsmodul 1300 sammelt das Maximum der M Stücke von gemessenen Breiten des Kalibrierungszieles 2000 bezogen auf jede der Positionen, um die Messungsdifferenzen (Delta) und die gemessenen Abstände bezogen auf die erste Position bis die N-te Position zu erzielen. Die Messungsdifferenz Di bezogen auf die i-te Position wird wie folgt ausgedrückt: Di = max (Wi) – min (Wi), wobei max (Wi) ein Maximum von Breiten darstellt, das bei M Malen von Messungen in der i-ten Position erzielt wird, und min (Wi) ein Minimum von Breiten darstellt, das bei M Malen von Messungen in der i-ten Position erzielt wird, wobei N und M positive ganze Zahlen größer als 1 sind, und i eine positive ganze Zahl kleiner als oder gleich N ist.
Das Verarbeitungsmodul 1300 wählt eine oder mehrere Positionen aus, welche auf die Messungsdifferenz Di bezogen sind, die kleiner als ein Differenzschwellwert ist, und ein gemessener Abstand entsprechend der ausgewählten Position wird als ein relativ idealer Abstand zur Kalibrierung definiert. In einer anderen Ausführungsform setzt das Verarbeitungsmodul 1300 die N Stücke von Messungsdifferenzen an und wählt dann die eine oder mehreren Positionen bezogen auf die einen oder mehreren relativ kleinen Messungsdifferenzen als einen oder mehrere kalibrierte Abstände aus.
Wenn ein Laserentfernungsmesser die eine oder mehrere oben genannte Ausführungsformen des Verfahrens verwendet, kann er einen Kalibrierungsvorgang nicht zu irgendeinem Zeitpunkt durchführen, um sowohl der Effizienz als auch der Genauigkeit gerecht zu werden. Daher führt der Laserentfernungsmesser einen Kalibrierungsvorgang nur zum richtigen Zeitpunkt (d. h. nach Bedarf) durch. Ebenso kann der Befestigungsmechanismus zwischen dem Bilderfassungsmodul und dem Linienlasererzeugungsmodul in dem Laserentfernungsmesser, wie oben beschrieben, durch Kollisionen oder die Änderungen in der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit leicht verformt werden. Daher weist in einer Ausführungsform mit Bezug auf 3 der Laserentfernungsmesser 1000 ferner ein Temperaturerfassungsmodul 1400 auf, das mit dem Verarbeitungsmodul 1300 elektrisch verbunden ist. Während jedes Kalibrierungsvorgangs erfasst das Temperaturerfassungsmodul 1400 die momentane Temperatur, d. h. eine Kalibrierungstemperatur, und speichert diese in einem unvergänglichen Speicher in dem Verarbeitungsmodul 1300. Wenn der Laserentfernungsmesser 1000 arbeitet, erfasst das Temperaturerfassungsmodul 1400 regelmäßig oder unregelmäßig die momentane Temperatur, und das Verarbeitungsmodul 1300 vergleicht die erfasste momentane Temperatur mit der Kalibrierungstemperatur. Wenn die Differenz zwischen der erfassten momentanen Temperatur und der Kalibrierungstemperatur größer als ein Temperaturdifferenzschwellwert ist, bemerkt das Verarbeitungsmodul 1300, dass der Laserentfernungsmesser 1000 kalibriert werden muss, und führt automatisch einen Kalibrierungsvorgang durch, wenn der Laserentfernungsmesser außer Betrieb ist.
In einer anderen Ausführungsform, wie in 3 gezeigt ist, weist der Laserentfernungsmesser 1000 ferner ein Luftfeuchtigkeitserfassungsmodul 1500 auf, das mit dem Verarbeitungsmodul 1300 elektrisch verbunden ist. Immer wenn ein Kalibrierungsvorgang durchgeführt wird, erfasst das Luftfeuchtigkeitserfassungsmodul 1500 die momentane Luftfeuchtigkeit, d. h. eine Kalibrierungsluftfeuchtigkeit, während des Kalibrierungsvorgangs und speichert die Kalibrierungsluftfeuchtigkeit in einem unvergänglichen Speicher in dem Verarbeitungsmodul 1300. Danach erfasst, wenn der Laserentfernungsmesser 1000 arbeitet, das Luftfeuchtigkeitserfassungsmodul 1500 regelmäßig oder unregelmäßig die momentane Luftfeuchtigkeit, und das Verarbeitungsmodul 1300 vergleicht die momentane Luftfeuchtigkeit mit der Kalibrierungsluftfeuchtigkeit. Wenn die Differenz zwischen der momentanen Luftfeuchtigkeit und der Kalibrierungsluftfeuchtigkeit größer als ein Luftfeuchtigkeitsdifferenzschwellwert ist, bemerkt das Verarbeitungsmodul 1300, dass der Laserentfernungsmesser 1000 kalibriert werden muss. Das Verarbeitungsmodul 1300 führt automatisch einen Kalibrierungsvorgang durch, wenn der Laserentfernungsmesser 1000 außer Betrieb ist. Darüber hinaus entscheidet das Verarbeitungsmodul 1300 entsprechend der momentanen Temperatur, der momentanen Luftfeuchtigkeit, der Kalibrierungstemperatur und der Kalibrierungsluftfeuchtigkeit, ob der Laserentfernungsmesser 1000 kalibriert werden muss.
In einer anderen Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, weist der Laserentfernungsmesser 1000 ferner ein Beschleunigungserfassungsmodul 1600 auf, das mit dem Verarbeitungsmodul 1300 elektrisch verbunden ist. Immer wenn ein Kalibrierungsvorgang beendet ist, setzt das Verarbeitungsmodul 1300 eine Menge von Kollisionen auf Null. Während des Betriebs des Laserentfernungsmessers 1000 erzeugt, immer wenn der Laserentfernungsmesser 1000 kollidiert, das Beschleunigungserfassungsmodul 1600 ein Kollisionsanzeigesignal. Das Verarbeitungsmodul 1300 summiert die Menge von Kollisionen entsprechend dem Kollisionsanzeigesignal. Wenn die Menge von Kollisionen größer als ein Kollisionsanzahlschwellwert ist, bemerkt das Verarbeitungsmodul 1300, dass der Laserentfernungsmesser 1000 kalibriert werden muss. Das Verarbeitungsmodul 1300 führt automatisch einen Kalibrierungsvorgang durch, immer wenn der Laserentfernungsmesser 1000 außer Betrieb ist. Ebenso ermittelt, wenn der Laserentfernungsmesser 1000 durch eine relativ große Kraft kollidiert wird, das Verarbeitungsmodul 1300 entsprechend dem Kollisionsanzeigesignal, ob die momentane Beschleunigung größer als ein Kollisionskraftschwellwert ist. Wenn die momentane Beschleunigung größer als ein Kollisionskraftschwellwert ist, führt das Verarbeitungsmodul 1300 automatisch einen Kalibrierungsvorgang in Echtzeit durch. Darüber hinaus ist das Beschleunigungserfassungsmodul 1600 zum Beispiel ein Beschleunigungsmesser oder ein Gyroskop, und das Beschleunigungserfassungsmodul 1600 prüft im Allgemeinen, ob die Richtung des von dem Linienlasererzeugungsmodul 1100 emittierten Linienlaserstrahls horizontal ist, um das Auftreten von Fehlern zu vermeiden.
Außerdem bewirken noch, selbst wenn der Laserentfernungsmesser 1000 nicht den großen Änderungen in der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit oder irgendeiner heftigen Kollision ausgesetzt wurde, im Laufe der Zeit andere Umgebungsbedingungen die Verformung des Befestigungsmechanismus in dem Laserentfernungsmesser 1000. Zum Beispiel können im Laufe der Zeit die metallischen oder anderen festen Materialien, die in dem Befestigungsmechanismus verwendet werden, altern, was zu der leichten Formveränderung führt. In einer Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, weist der Laserentfernungsmesser 1000 ferner ein Zeitmessermodul 1700 auf. Immer wenn ein Kalibrierungsvorgang beendet ist, erlangt das Verarbeitungsmodul 1300 eine Kalibrierungszeit von dem Zeitmessermodul 1700. Das Zeitmessermodul 1700 sendet ein Signal, das die momentane Zeit angibt, zu irgendeinem Zeitpunkt an das Verarbeitungsmodul 1300. Das Verarbeitungsmodul 1300 ermittelt dann, ob die Differenz zwischen der momentanen Zeit und der kalibrierten Zeit größer als ein Zeitschwellwert ist. Wenn die Differenz größer als der Zeitschwellwert ist, erwägt das Verarbeitungsmodul 1300, dass der Laserentfernungsmesser 1000 kalibriert werden muss, und führt einen Kalibrierungsvorgang für diesen zu einem geeigneten Zeitpunkt durch.

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Laserentfernungsmessung, aufweisend die Schritte: (a) Projizieren eines Linienlaserstrahls in eine erste Richtung zu einem Kalibrierungsziel (2000) durch ein Linienlasererzeugungsmodul (1100) in einer ersten Position, um einen Laserspot (P, Q) an einer Oberfläche des Kalibrierungszieles (2000) zu bilden, wobei das Kalibrierungsziel (2000) eine erste Breite hat; (b) Erfassen eines Entfernungsmessbildes (3000) in der ersten Richtung durch ein Bilderfassungsmodul (1200) in einer zweiten Position, wobei das Entfernungsmessbild (3000) ein Kalibrierungszielbild (3200) des Kalibrierungszieles (2000) und ein Linienspotbild (3300) des Laserspots (P, Q) umfasst, und wobei die erste Position eine konstante Korrelation zu der zweiten Position hat; (c) Ermitteln einer gemessenen Breite des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend einer Position des Linienspotbildes (3300) in dem Entfernungsmessbild (3000); (d) Erlangen eines Kalibrierungsparameters entsprechend der ersten Breite und der gemessenen Breite (W); und (e) Durchführen eines Entfernungsmessvorgangs mittels des Linienlasererzeugungsmoduls (1100) und des Bilderfassungsmoduls (1200), und Durchführen eines Kalibrierungsvorgangs entsprechend dem Kalibrierungsparameter.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) durchgeführt wird: wahlweises Durchführen des Schrittes (a) entsprechend einer momentanen Zeit, einer Kalibrierungszeit und einem Zeitschwellwert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) durchgeführt wird: wahlweises Durchführen des Schrittes (a) entsprechend einer momentanen Temperatur, einer Kalibrierungstemperatur und einem Temperaturdifferenzschwellwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) durchgeführt wird: wahlweises Durchführen des Schrittes (a) entsprechend einer momentanen Luftfeuchtigkeit, einer Kalibrierungsluftfeuchtigkeit und einem Luftfeuchtigkeitsdifferenzschwellwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) durchgeführt wird: wahlweises Durchführen des Schrittes (a) entsprechend einer Menge von Kollisionen und einem Kollisionsanzahlschwellwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (c) aufweist: Ermitteln einer Mehrzahl von Winkeln von zwei Endpunkten des Linienspotbildes (3300) in Bezug auf eine Linse des Bilderfassungsmoduls (1200) entsprechend einem Blickwinkel des Bilderfassungsmoduls (1200), einer Menge von Pixeln des Entfernungsmessbildes (3000) und Pixeln des Linienspotbildes (3300); und Ermitteln der gemessenen Breite (W) entsprechend der Korrelation zwischen den Winkeln, der ersten Position und der zweiten Position.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Kalibrierungsziel (2000) ferner einen ersten Merkmalspunkt (R) und einen zweiten Merkmalspunkt (S) aufweist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist: (f) Ermitteln eines charakteristischen Abstandes zwischen dem ersten Merkmalspunkt (R) und dem zweiten Merkmalspunkt (S) entsprechend einer Position eines Bildes des ersten Merkmalspunktes (R) und einer Position eines Bildes des zweiten Merkmalspunktes (S) in dem Entfernungsmessbild (3000); und wobei in dem Schritt (d) der Kalibrierungsparameter entsprechend dem charakteristischen Abstand erlangt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) bis der Schritt (e) durchgeführt werden: Einstellen eines Abstandes (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000), um den Schritt (a) bis den Schritt (c) basierend auf jedem von N Stücken von verschiedenen Kandidatenabständen für M Male zu wiederholen; Setzen einer Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum von M Stücken von gemessenen Breiten (W), welche durch Wiederholen der Schritte (a) bis (c) basierend auf dem i-ten Kandidatenabstand für M Male erlangt werden, auf eine i-te Messungsdifferenz (Delta) entsprechend dem i-ten Kandidatenabstand; Auswählen wenigstens eines Kandidatenabstandes der N Stücke von Kandidatenabständen als einen kalibrierten Abstand entsprechend den N Stücken von Messungsdifferenzen und einem Differenzschwellwert; und Einstellen des Abstandes (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) entsprechend dem kalibrierten Abstand, wenn der Schritt (a) bis der Schritt (e) durchgeführt sind, wobei N und M ganze Zahlen größer als 1 sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend, bevor der Schritt (a) bis der Schritt (e) durchgeführt werden: Einstellen eines Abstandes (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000), um den Schritt (a) bis den Schritt (c) basierend auf jedem von N Stücken von verschiedenen Kandidatenabständen für M Male zu wiederholen; Setzen einer Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum von M Stücken von gemessenen Breiten (W), welche durch Wiederholen der Schritte (a) bis (c) basierend auf dem i-ten Kandidatenabstand für M Male erlangt werden, auf eine i-te Messungsdifferenz (Delta) entsprechend dem i-ten Kandidatenabstand; Auswählen von k Stücken von relativ kleinen Messungsdifferenzen unter den N Stücken von Messungsdifferenzen, und Setzen eines der k Stücke von Kandidatenabständen entsprechend den ausgewählten k Stücken von relativ kleinen Messungsdifferenzen unter den N Stücken von Kandidatenabständen auf einen kalibrierten Abstand; und Einstellen des Abstandes (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) entsprechend dem kalibrierten Abstand, wenn der Schritt (a) bis der Schritt (e) durchgeführt sind, wobei N und M ganze Zahlen größer als 1 sind, und k eine positive ganze Zahl kleiner als N ist.
Laserentfernungsmesser (1000) zum Durchführen eines Kalibrierungsvorgangs an einem Kalibrierungsziel (2000) mit einer ersten Breite, wobei der Laserentfernungsmesser (1000) aufweist: ein Linienlasererzeugungsmodul (1100), das derart konfiguriert ist, dass es einen Linienlaserstrahl von einer ersten Position in eine erste Richtung projiziert; ein Bilderfassungsmodul (1200), das derart konfiguriert ist, dass es ein Entfernungsmessbild (3000) in einer zweiten Position in der ersten Richtung erfasst; und ein Verarbeitungsmodul (1300), das mit dem Linienlasererzeugungsmodul (1100) und dem Bilderfassungsmodul (1200) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es einen Entfernungsmessvorgang entsprechend einem Laserspot (P, Q) durchführt, der dem Linienlaserstrahl in dem Entfernungsmessbild (3000) entspricht, einen Kalibrierungsparameter entsprechend einer Position eines Linienspotbildes (3300) des Laserspots (P, Q) an einem Kalibrierungszielbild (3200) erlangt, wenn das Entfernungsmessbild (3000) das Kalibrierungszielbild (3200) des Kalibrierungszieles (2000) aufweist, und den Kalibrierungsparameter während des Entfernungsmessvorgangs kalibriert.
Laserentfernungsmesser (1000) nach Anspruch 10, wobei beim Erlangen des Kalibrierungsparameters das Verarbeitungsmodul (1300) eine gemessene Breite (W) des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend der Position des Linienspotbildes (3300) ermittelt und den Kalibrierungsparameter entsprechend der ersten Breite und der gemessenen Breite (W) erlangt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend: ein Zeitmessermodul (1700), das mit dem Verarbeitungsmodul (1300) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es eine Kalibrierungszeit für jede Kalibrierung erfasst und eine momentane Zeit während des Betriebs des Laserentfernungsmessers (1000) erfasst, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) die Kalibrierung unter Verwendung des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend der momentanen Zeit, der Kalibrierungszeit und einem Zeitschwellwert wahlweise durchführt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner aufweisend: ein Temperaturerfassungsmodul (1400), das mit dem Verarbeitungsmodul (1300) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es eine aufgezeichnete Temperatur für jede Kalibrierung erfasst und eine momentane Temperatur während des Betriebs des Laserentfernungsmessers (1000) erfasst, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) die Kalibrierung unter Verwendung des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend der momentanen Temperatur, der aufgezeichneten Temperatur und einem Temperaturdifferenzschwellwert wahlweise durchführt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner aufweisend: ein Luftfeuchtigkeitserfassungsmodul (1500), das mit dem Verarbeitungsmodul (1300) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es eine aufgezeichnete Luftfeuchtigkeit für jede Kalibrierung erfasst und eine momentane Luftfeuchtigkeit während des Betriebs des Laserentfernungsmessers (1000) erfasst, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) die Kalibrierung unter Verwendung des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend der momentanen Luftfeuchtigkeit, der aufgezeichneten Luftfeuchtigkeit und einem Luftfeuchtigkeitsdifferenzschwellwert wahlweise durchführt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner aufweisend: ein Beschleunigungserfassungsmodul (1600), das mit dem Verarbeitungsmodul (1300) elektrisch verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass es eine Kollision erfasst, um ein Kollisionsanzeigesignal entsprechend der Kollision zu erzeugen, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) eine Menge von Kollisionen entsprechend dem Kollisionsanzeigesignal summiert, den Kalibrierungsvorgang unter Verwendung des Kalibrierungszieles (2000) entsprechend der Menge von Kollisionen und einem Kollisionsschwellwert wahlweise durchführt, und die Menge von Kollisionen zurücksetzt, nachdem der Kalibrierungsvorgang beendet ist.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) eine Korrelation zwischen einem Blickwinkel des Bilderfassungsmoduls (1200), einer Anzahl von Pixeln des Entfernungsmessbildes (3000), der ersten Position und der zweiten Position aufzeichnet, und wobei das Verarbeitungsmodul (1300) eine Mehrzahl von Winkeln von zwei Endpunkten des Linienspotbildes (3300) in Bezug auf Linsen in dem Bilderfassungsmodul (1200) entsprechend dem Blickwinkel und der Anzahl von Pixeln des Linienspotbildes (3300) ermittelt und eine gemessene Breite (W) entsprechend den Winkeln und der Korrelation ermittelt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das Kalibrierungsziel (2000) ferner einen ersten Merkmalspunkt (R) und einen zweiten Merkmalspunkt (S) aufweist, und wobei das Verarbeitungsmodul (1300) ferner einen charakteristischen Abstand zwischen dem ersten Merkmalspunkt (R) und dem zweiten Merkmalspunkt (S) entsprechend einer Position eines Bildes des ersten Merkmalspunktes (R) und einer Position eines Bildes des zweiten Merkmalspunktes (S) in dem Entfernungsmessbild (3000) ermittelt und den Kalibrierungsparameter entsprechend dem charakteristischen Abstand erlangt.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) ferner einen Abstand (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) einstellt, um eine gemessene Breite (W) des Kalibrierungszieles (2000) basierend auf jedem von N Stücken von verschiedenen Kandidatenabständen für M Male zu wiederholen, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) eine Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum der M Stücke von gemessenen Breiten (W) basierend auf dem i-ten Kandidatenabstand auf eine i-te Messungsdifferenz (Delta) entsprechend dem i-ten Kandidatenabstand setzt, und wobei das Verarbeitungsmodul (1300) wenigstens eines der N Stücke von Kandidatenabständen auswählt und auf einen kalibrierten Abstand entsprechend den N Stücken von Messungsdifferenzen und einem Differenzschwellwert setzt, und den kalibrierten Abstand verwendet, um den Abstand (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) einzustellen, um den Kalibrierungsparameter zu erlangen, und wobei N und M ganze Zahlen größer als 1 sind.
Laserentfernungsmesser (1000) nach einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) ferner einen Abstand (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) einstellt, um die gemessene Breite (W) des Kalibrierungszieles (2000) basierend auf jedem von N Stücken von verschiedenen Kandidatenabständen für M Male wiederholt zu messen, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) eine Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum der M Stücke von gemessenen Breiten (W) basierend auf dem i-ten Kandidatenabstand als eine i-te Messungsdifferenz (Delta) entsprechend dem i-ten Kandidatenabstand aufzeichnet, wobei das Verarbeitungsmodul (1300) k Stücke von relativ kleinen Messungsdifferenzen (Delta) unter den N Stücken von Messungsdifferenzen auswählt und einen von k Stücken von Kandidatenabständen entsprechend den ausgewählten Messungsdifferenzen unter den N Stücken von Kandidatenabständen auf einen kalibrierten Abstand setzt, und das Verarbeitungsmodul (1300) den kalibrierten Abstand verwendet, um den Abstand (D3) zwischen der ersten Position und dem Kalibrierungsziel (2000) einzustellen, um den Kalibrierungsparameter zu erlangen, und wobei N und M ganze Zahlen größer als 1 sind.