DE112013004369T5

DE112013004369T5 - Laserscanner mit zusätzlicher Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013004369T5
Application number: DE112013004369.6T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Steffey; Reinhard Becker; Bernd-Dietmar Becker
Original assignee: Faro Technologies Inc
Current assignee: Faro Technologies Inc
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: JP2015532718A; GB2521312B; US20140063489A1; GB2521312A; WO2014039623A1; US9074878B2; JP5816778B2; GB201505876D0; CN104603575A

Abstract

Es wird ein Laserscanner zum optischen Abtasten und Messen einer Umgebung zur Verfügung gestellt. Der Laserscanner umfasst einen Lichtsender zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls zum Messen von mehreren Punkten in der Umgebung, wobei der Lichtsender an die Dreheinheit gekoppelt ist. Es ist ein Empfänger vorgesehen, um einen reflektierten Lichtstrahl, der von den mehreren Messpunkten reflektiert wird, zu empfangen, wobei der Empfänger an die Dreheinheit gekoppelt ist. Eine erste Bildaufnahmeeinheit ist dafür ausgelegt, ein sichtbares Bild eines Bereichs der Umgebung aufzuzeichnen, der die mehreren Punkte umfasst. Eine Erfassungsvorrichtung ist dafür ausgelegt, Daten des Bereichs aufzuzeichnen. Ein Prozessor ist betriebsbereit an den Empfänger, die erste Bildaufnahmeeinheit und die Erfassungsvorrichtung gekoppelt, der Prozessor ist dafür ausgelegt, einen Farbwert von dem sichtbaren Bild und einen aufgezeichneten Datenwert von der Erfassungsvorrichtung jedem der mehreren Punkte zuzuordnen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der hier offenbarte Gegenstand betrifft einen Laserscanner und insbesondere einen Laserscanner, der in der Lage ist, mehrere, auf ein abgetastetes Objekt bezogene Parameter aufzunehmen und anzuzeigen.
Laserscanner sind eine Art von Vorrichtung, die eine Lichtquelle verwendet, um die dreidimensionalen Koordinaten von Punkten auf der Oberfläche eines Objektes zu messen und zu bestimmen. Laserscanner werden typischerweise dafür verwendet, geschlossene oder offene Räume abzutasten, wie Innenbereiche von Gebäuden, Industrieanlagen und Tunnel. Laserscanner werden für viele Zwecke verwendet, einschließlich für industrielle Anwendungen und Anwendungen zur Rekonstruktion von Unfällen. Ein Laserscanner kann verwendet werden, um Objekte in einem Volumen um den Scanner durch die Aufnahme von Datenpunkten, die Objekte innerhalb des Volumens darstellen, optisch abzutasten und zu messen. Solche Datenpunkte werden erhalten, indem ein Lichtstrahl auf die Objekte ausgesendet und das reflektierte oder gestreute Licht aufgefangen wird, um den Abstand, zwei Winkel (d. h. einen Azimut- und einen Zenitwinkel) und gegebenenfalls einen Graustufenwert zu bestimmen. Diese rohen Abtastdaten werden gesammelt, gespeichert und an einen oder mehrere Prozessoren gesendet, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen, das den abgetasteten Bereich oder das abgetastete Objekt darstellt. Um das Bild zu erzeugen, werden mindestens drei Werte für jeden Datenpunkt gesammelt. Diese drei Werte können den Abstand und zwei Winkel umfassen, oder es können transformierte Werte sein, wie die x-, y- und z-Koordinaten.
Einige gegenwärtige Laserscanner umfassen auch eine Kamera, die an dem Laserscanner angebracht oder in diesen integriert ist, um digitale Kamerabilder der Umgebung zu erfassen und die digitalen Kamerabilder einem Bediener anzuzeigen. Durch Ansehen der Kamerabilder kann der Bediener das Ausmaß des gemessenen Volumens bestimmen und die Einstellungen des Laserscanners anpassen, um über einen größeren oder kleineren Raumbereich zu messen. Außerdem können die digitalen Kamerabilder an einen Prozessor übertragen werden, um dem 3D-Scannerbild Farbe hinzuzufügen. Um ein Farbscannerbild zu erzeugen, werden mindestens sechs Werte (Dreipunktwerte, wie x, y, z, und Farbwerte, wie Rot-, Grün- und Blauwerte oder ”RGB”) für jeden Datenpunkt gesammelt.
Demnach besteht, obwohl bestehende Laserscanner für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, Bedarf an einem Laserscanner mit gewissen Merkmalen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Laserscanner zum optischen Abtasten und Messen einer Umgebung zur Verfügung gestellt. Der Laserscanner umfasst einen Lichtsender zum Ausstrahlen eines Sender-Lichtstrahls zum Messen von mehreren Messpunkten in der Umgebung, wobei der Lichtsender an eine Dreheinheit gekoppelt ist. Ein Empfänger ist vorgesehen, um von den mehreren Messpunkten reflektierte Lichtstrahlen zu empfangen, wobei der Empfänger an die Dreheinheit gekoppelt ist. Eine erste Bildaufnahmeeinheit ist dafür ausgelegt, ein sichtbares Bild eines Bereichs der Umgebung aufzuzeichnen, das die mehreren Messpunkte umfasst. Eine Erfassungsvorrichtung ist dafür ausgelegt, ein zweites Bild von gesammelten Daten des Bereichs aufzuzeichnen. Es ist eine Benutzerschnittstelle vorgesehen. Ein Prozessor ist bedienbar an den Empfänger, die erste Bildaufnahmeeinheit, die zweite Bildaufnahmeeinheit und die Benutzerschnittstelle gekoppelt, wobei der Prozessor auf ausführbare Maschinenbefehle reagiert, wenn diese auf dem Prozessor ausgeführt werden, um jedem der mehreren Messpunkte einen Farbwert von dem sichtbaren Bild und einen gesammelten Datenwert von dem zweiten Bild zuzuordnen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrachten von dreidimensionalen Daten unter Verwendung eines Laserscanners vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen von Datenpunkten eines Bereichs mit dem Laserscanner. Es wird ein visuelles Bild von dem Bereich aufgenommen. Es wird ein Datenbild des Bereichs aufgefangen. Ein Bild der Datenpunkte wird auf einer Anzeige angezeigt. Es wird ein erster Abschnitt eines angezeigten Bildes von Datenpunkten ausgewählt und ein Abschnitt des visuellen Bildes entsprechend dem ersten Abschnitt angezeigt. Es wird ein zweiter Abschnitt des angezeigten Bildes von Datenpunkten ausgewählt und ein Abschnitt des gesammelten Datenbildes entsprechend dem zweiten Abschnitt angezeigt.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Laserscanner mit einem Zentrum und einem Prozessor, wobei der Laserscanner dafür ausgelegt ist, eine Abtastung zu erstellen, indem er optisch eine Umgebung durch Lichtstrahlen abtastet und misst, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, dreidimensionale Koordinaten von mehreren Punkten in der Umgebung zu bestimmen. Ein erster Sensor ist elektrisch an den Prozessor gekoppelt, wobei der erste Sensor dafür ausgelegt ist, ein erstes Bild in einem visuellen Spektrum zu erfassen. Ein zweiter Sensor ist elektrisch an den Prozessor gekoppelt, wobei der zweite Sensor dafür ausgelegt ist, ein zweites Bild von gesammelten Daten aufzunehmen. Eine Benutzerschnittstelle ist an den Laserscanner gekoppelt. Dabei ist der Prozessor dafür ausgelegt, jegliche Abweichungen von einem Zentrum und die Ausrichtung des ersten Sensors und des zweiten Sensors zu korrigieren, um das erste Bild und das zweite Bild mit den mehreren Punkten zu verknüpfen.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen klarer.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung besonders herausgestrichen und ausdrücklich beansprucht. Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Laserscanners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Perspektivansicht des Laserscanners aus 1 von der Seite;
3 eine Bodenansicht des Laserscanners aus 1;
4 eine schematische Veranschaulichung des Laserscanners aus 1, der ein Volumen optisch abtastet und misst;
5 eine Veranschaulichung eines Benutzerschnittstellenbildschirms für den Laserscanner aus 1, der ein Touchscreen umfasst, das von dem Bediener gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
6 ein Flussdiagrammbild eines Verfahrens zum Messen eines Volumens und Aufnehmen von Umgebungsparametern eines Raumvolumens mit einem Laserscanner gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Veranschaulichung des Benutzerschnittstellenbildschirms aus 5 mit einer Ansicht eines dreidimensionalen abgetasteten Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
8 einschließlich 8A eine Veranschaulichung des Benutzerschnittstellenbildschirms aus 6 mit einer visuellen Bildüberlagerung und einer Parameterbild-Überlagerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 ein Flussdiagrammbild eines Verfahrens zum Messen eines Volumens und Aufnehmen von Parametern und eines Videobildes eines Raumvolumens mit einem Laserscanner gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
10 eine Veranschaulichung des Benutzerschnittstellenbildschirms aus 5 mit einer Videobild-Überlagerung eines Bereichs von Interesse; und
11 eine schematische Veranschaulichung eines Laserscanners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die ausführliche Beschreibung erklärt Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Laserscannervorrichtung zur Verfügung, welche erfasste Emissionen und fotografische Bilder, die sich auf das abgetastete Volumen beziehen, aufnehmen kann. Die Abtastdaten, erfassten Emissionen und das fotografische Bild können gleichzeitig auf einer grafischen Anzeige angezeigt werden, um die Sichtbarmachung des abgetasteten Volumens für den Bediener zu verbessern. In einer Ausführungsform ist die grafische Anzeige in der Scannervorrichtung integriert. Der Begriff Emission, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jede Art von Energie oder Teilchen, die aus einem beobachteten Objekt austritt/austreten. Es versteht sich, dass die ausgestrahlte Menge, wie zum Beispiel Licht, von einer separaten Quelle stammen kann und von dem Objekt in Form von reflektierten oder gestreuten Emissionen (zum Beispiel reflektiertes sichtbares Licht) zurückgestrahlt werden kann. Die erfassten Emissionen können Umgebungsemissionen umfassen, die mit einem berührungslosen Sensor messbar sind, wie sichtbares, Infrarot- und Ultraviolett-Licht, Terahertzwellen, Millimeterwellen, Röntgenstrahlen und radioaktive Emissionen, wie alpha-, beta- und gamma-Strahlen. Die erfassten Emissionen können von einer Erfassungsvorrichtung aufgenommen werden, welche einen Bildverstärker umfasst, um das Einfangen von Emissionen in der Nacht – zum Beispiel von Menschen oder Objekten – zu unterstützen. Ausführungsformen der Erfindung bieten dahingehend Vorteile, dass sie es dem Bediener ermöglichen, mehrere Datensätze der verschiedenen Arten von gesammelten Emissionen gleichzeitig in einem dreidimensionalen (3D-)Bild des abgetasteten Volumens anzuzeigen.
In einer Ausführungsform gibt der Laserscanner, wie hier beschrieben und in den Figuren gezeigt, ein abgetastetes 3D-Bild an einen Benutzerschnittstellenbildschirm aus, der sich auf dem Laserscanner befindet oder einstückig mit diesem gebildet ist. In einer Ausführungsform umfasst der Laserscanner eine Anzeige, wie sie in der US-Patentanmeldung Nr. 13/197,404 vom gleichen Inhaber beschrieben ist. Das abgetastete Bild kann in einer ebenen Ansicht, einer Panoramaansicht oder als 3D-Ansicht angezeigt werden. Bei jeder Art von Ansicht wird das Bild auf einem Flachbildschirm gezeigt, aber die Perspektiven und Verzerrungen des angezeigten Bildes sind in jedem Fall anders. Bei den meisten Scannerarten liegen die Daten in Form von zwei Winkeln und einem radialen Abstand vor, wie zum Beispiel als ein Kugelkoordinatensystem. Bei der einfachsten Art der Ansicht, der ebenen Ansicht, werden die Daten einfach in einen rechteckigen Bereich neu formatiert. In einer ebenen Ansicht können gerade Linien in der physikalischen Welt als Kurven erscheinen. Eine ebene Ansicht ist an sich eine flache Ansicht, so dass es nicht möglich ist, ein ebenes Bild zu drehen, um verschiedene Ansichten eines Objektes zu erhalten.
In einer Panoramaansicht werden Objekte in dem Messvolumen auf eine geometrische Form, wie eine Kugel, einen Würfel oder einen Zylinder, abgebildet, wodurch in der ebenen Ansicht zu sehende Verzerrungen herausgenommen werden. In einer Panoramaansicht kann ein Benutzer die Ansicht drehen, aber er kann nicht den Mittelpunkt der Ansicht verlassen. In einer 3D-Ansicht, wie diejenige, die zum Beispiel in den 6 bis 8 gezeigt ist, kann ein Benutzer den Mittelpunkt der Ansicht verlassen und ein unverzerrtes 3D-Bild von jeder gewünschten Stelle und Ausrichtung betrachten. Eine 3D-Ansicht kann es einem Benutzer sogar ermöglichen, durch das 3D-Bild des gemessenen Volumens zu reisen, wodurch es dem Benutzer ermöglicht wird, das gemessene Volumen aus einer Vielfalt von Betrachtungspunkten anzusehen.
Die ebene, die Panorama- und die 3D-Ansicht, die vorstehend beschrieben wurden, können zu einem von einer Kamera eingefangenen digitalen Bild oder zu von einem Parameterbildsensor aufgenommenen Parametern in Kontrast gesetzt werden. Wie sie hier verwendet werden, beziehen sich die von einer Kamera aufgenommenen Bilder auf ein zweidimensionales (2D-)Bild.
Jede dieser Ansichten, die ebene, die Panorama- und die 3D-Ansicht, kann in einem vollständigen oder verkleinerten Format auf einem Monitor dargestellt werden. Die Ansicht kann in einem verkleinerten Format erscheinen (z. B. wird jeder n. Pixel angezeigt), um dem Benutzer eine schnelle Art und Weise zu bieten, zu bestimmen, ob die gewünschten Elemente aufgezeichnet wurden. Zusätzlich kann jede dieser Arten von Ansicht einzeln als eine Einzelansicht angezeigt werden, oder es können mehrere Ansichten gleichzeitig zusammen angezeigt werden. In manchen Fällen können mehrere Sätze von Abtastdaten durch die Verwendung von Deckungstechniken kombiniert werden, um eine größere Ansicht des gemessenen Volumens in einer einzelnen Bilddarstellung zu bieten.
Nun bezugnehmend auf die 1 bis 4 ist ein Laserscanner 20 zum optischen Abtasten und Messen der Umgebung, die den Laserscanner 20 umgibt, gezeigt. Wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff Umgebung auf alle Oberflächen und Gegenstände innerhalb eines Raumbereichs, die zum Abtasten durch den Laserscanner 20 zugänglich sind. Der Laserscanner 20 hat einen Messkopf 22 und einen Fuß 24. Der Messkopf 22 ist auf dem Fuß 24 derart angebracht, dass der Laserscanner 20 um eine vertikale Achse 23 gedreht werden kann. In einer Ausführungsform umfasst der Messkopf 22 einen Kardanpunkt 27, der ein Drehzentrum um eine vertikale Achse 23 und eine horizontale Achse 25 ist. Der Messkopf 22 weist einen Drehspiegel 26 auf, der um die horizontale Achse 25 gedreht werden kann. Die Drehung um die vertikale Achse kann um den Mittelpunkt des Fußes 24 erfolgen.
Der Messkopf 22 ist ferner mit einem elektromagnetischen Strahlungsemitter, wie zum Beispiel dem Lichtemitter 28, versehen, der einen ausgestrahlten Lichtstrahl 30 ausstrahlt. In einer Ausführungsform ist der ausgestrahlte Lichtstrahl 30 ein kohärentes Licht, wie ein Laserstrahl. Der Laserstrahl kann einen Wellenlängenbereich von etwa 300 bis 1600 Nanometern, zum Beispiel 790 Nanometern, 905 Nanometern, 1550 Nanometern oder weniger als 400 Nanometern aufweisen. Es versteht sich, dass auch andere elektromagnetische Strahlenbündel mit größeren oder kleineren Wellenlängen verwendet werden können. Der ausgestrahlte Lichtstrahl 30 ist amplituden- oder intensitätsmoduliert, zum Beispiel mit einer sinusförmigen Wellenform oder mit einer rechteckigen Wellenform. Der ausgestrahlte Lichtstrahl 30 wird von dem Lichtemitter 28 auf den Drehspiegel 26 ausgestrahlt, wo er in die Umgebung abgelenkt wird. Ein reflektierter Lichtstrahl 32 wird durch ein Objekt 34 von der Umgebung reflektiert. Das reflektierte oder gestreute Licht wird von dem Drehspiegel 26 abgefangen und in einen Lichtempfänger 36 gelenkt. Die Richtungen des ausgestrahlten Lichtstrahls 30 und des reflektierten Lichtstrahls 32 ergeben sich aus den Winkelpositionen des Drehspiegels 26 und des Messkopfes 22 um die Achsen 25 bzw. 23. Diese Winkelpositionen hängen wiederum von den entsprechenden Drehantrieben ab, die jeweils mindestens einen Codierer umfassen.
An den Lichtemitter 28 und den Lichtempfänger 36 ist ein Controller 38 gekoppelt. Der Controller 38 bestimmt für eine Vielzahl von Messpunkten X eine entsprechende Anzahl an Abständen d zwischen dem Laserscanner 20 und Punkten X auf dem Objekt 34. Der Abstand zu einem besonderen Punkt X wird zumindest teilweise basierend auf der Lichtgeschwindigkeit in Luft bestimmt, durch welche sich elektromagnetische Strahlung von der Vorrichtung zum Objektpunkt X ausbreitet. In einer Ausführungsform wird die Phasenverschiebung zwischen dem Laserscanner 20 und dem Punkt X bestimmt und bewertet, um einen gemessenen Abstand d zu erhalten.
Der Messkopf 22 umfasst einen Distanzmesser 39, der den Abstand von dem Scanner zu Punkten auf gemessenen Oberflächen misst. Der Distanzmesser 39 umfasst den Lichtempfänger 36 und den Controller 38, wobei der Controller zusätzlich für andere Scannerfunktionen verwendet werden kann.
Die Lichtgeschwindigkeit in Luft hängt von den Eigenschaften der Luft ab, wie zum Beispiel der Lufttemperatur, dem Luftdruck, der relativen Feuchtigkeit und der Kohlendioxidkonzentration. Solche Lufteigenschaften beeinflussen den Brechungsindex n der Luft Die Lichtgeschwindigkeit in Luft ist gleich der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c geteilt durch den Brechungsindex. Mit anderen Worten c_air = c/n. Ein Laserscanner der hier besprochenen Art basiert auf der Laufzeit des Lichts in der Luft (der Umlaufzeit des Lichts, um von der Vorrichtung zum Objekt und zurück zur Vorrichtung zu wandern). Ein Verfahren zum Messen eines Abstands basierend auf der Laufzeit von Licht (oder irgendeiner Art von elektromagnetischer Strahlung) hängt von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab und ist daher leicht von den Verfahren des Messens eines Abstands basierend auf Dreiecksvermessung zu unterscheiden. Auf Dreiecksvermessung basierende Verfahren beinhalten das Projizieren von Licht von einer Lichtquelle entlang einer besonderen Richtung und dann das Einfangen des Lichts auf einem Kamerapixel entlang einer besonderen Richtung. Indem der Abstand zwischen der Kamera und dem Projektor bekannt ist und indem ein projizierter Winkel auf einen empfangenen Winkel abgestimmt wird, ermöglicht das Verfahren der Dreiecksvermessung die Bestimmung des Abstands zum Objekt unter Verwendung einer bekannten Seitenlänge und von zwei bekannten Winkeln eines Dreiecks. Das Verfahren der Dreiecksvermessung hängt daher nicht unmittelbar von der Lichtgeschwindigkeit in Luft ab.
Das Abtasten des Volumens um den Laserscanner 20 erfolgt, indem der Drehspiegel 26 schnell um die Achse 25 gedreht wird, während der Messkopf 22 langsam um die Achse 23 gedreht wird, wodurch der Aufbau in einem Spiralmuster bewegt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform dreht sich der Drehspiegel mit einer Höchstgeschwindigkeit von 5820 Umdrehungen pro Minute. Für eine solche Abtastung definiert der Kardanpunkt 27 den Ursprung des lokalen feststehenden Bezugssystems. Der Fuß 24 ruht in diesem lokalen feststehenden Bezugssystem.
Zusätzlich zum Messen eines Abstands d von dem Kardanpunkt 27 zu einem Objektpunkt X kann der Scanner 20 auch Graustufeninformationen betreffend die empfangene Lichtleistung sammeln. Der Graustufenwert kann zum Beispiel durch Integrieren des Bandpass-gefilterten und verstärkten Signals in dem Lichtempfänger 36 über einen dem Objektpunkt X zugeordneten Messzeitraum bestimmt werden.
Der Messkopf 22 kann eine Anzeigevorrichtung 40 umfassen, die in dem Laserscanner 20 integriert ist. Die Anzeigevorrichtung 40 kann ein grafisches Touchscreen 41, wie in 5 gezeigt ist, umfassen, wodurch der Bediener die Parameter einstellen oder den Betrieb des Laserscanners 20 starten kann. Zum Beispiel kann der Bildschirm 41 Symbole aufweisen, wie ein Parametersymbol 43, das es dem Bediener ermöglicht, die Abtastvariablen zu ändern. Der Bildschirm 41 kann ferner ein Symbol ”Abtastungen ansehen” 45 aufweisen, wie unten genauer besprochen wird. Der Bildschirm 41 kann ferner einen Abschnitt 47 umfassen, der dem Bediener zusätzliche Informationen bietet, wie zum Beispiel den Namen des Projekts, den in die Vorrichtung eingeloggten Bediener, die Umgebungstemperatur und die Zeit. Es versteht sich, dass das Vorliegen einer integrierten Anzeigevorrichtung 40 Vorteile dahingehend bietet, dass der Bediener alle Vorgänge zum Aufnehmen von Daten und Betrachten des abgetasteten Bildes ausführen kann, ohne dass er zusätzliche Ausrüstung, wie zum Beispiel einen Laptop-Computer, transportieren und anschließen muss.
Der Laserscanner 20 umfasst eine Trägerstruktur 42, die einen Rahmen für den Messkopf 22 und eine Plattform zum Anbringen der Komponenten des Laserscanners 20 bietet. In einer Ausführungsform besteht die Trägerstruktur 42 aus einem Metall, wie Aluminium. Die Trägerstruktur 42 umfasst ein Querelement 44 mit einem Paar von Wänden 46, 48 an entgegengesetzten Enden. Die Wände 46, 48 sind parallel zueinander und erstrecken sich in eine Richtung entgegengesetzt zum Fuß 24. Die Hüllen 50, 52 sind an die Wände 46, 48 gekoppelt und bedecken die Komponenten des Laserscanners 20. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Hüllen 50, 52 aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, wie zum Beispiel Polycarbonat oder Polyethylen. Die Hüllen 50, 52 wirken mit den Wänden 46, 48 zusammen, um ein Gehäuse für den Laserscanner 20 zu bilden.
An einem Ende der Hüllen 50, 52 gegenüber den Wänden 46, 48 ist ein Paar von Bügeln 54, 56 angeordnet, um die jeweiligen Hüllen 50, 52 teilweise zu bedecken. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Bügel 54, 56 aus einem geeigneten haltbaren Material, wie zum Beispiel Aluminium, gefertigt, das zum Schutz der Hüllen 50, 52 während des Transports und Betriebs beiträgt. Die Bügel 54, 56 umfassen jeweils einen ersten Armabschnitt 58, der, zum Beispiel mit einer Befestigungseinrichtung, an den Querträger 42 neben dem Fuß 24 gekoppelt ist. Der Armabschnitt für jeden Bügel 54, 56 erstreckt sich von dem Querträger 44 schräg zu einer äußeren Ecke der jeweiligen Hülle 50, 54. Von der äußeren Ecke der Hülle 50, 54 erstrecken sich die Bügel 54, 56 entlang der Seitenkante der Hülle 32 zu einer gegenüberliegenden äußeren Ecke der Hülle 50, 54. Jeder Bügel 54, 56 umfasst ferner einen zweiten Armabschnitt, der sich schräg zu den Wänden 46, 48 erstreckt. Es versteht sich, dass die Bügel 54, 56 an mehreren Stellen an den Querträger 42, die Wände 46, 48 und die Hüllen 50, 54 gekoppelt sein können.
Das Paar von Bügeln 54, 56 wirkt zusammen, um einen konvexen Raum zu umschreiben, in welchem die beiden Hüllen 50, 52 angeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform wirken die Bügel 54, 56 zusammen, um alle äußeren Kanten der Hüllen 50, 52 zu bedecken, und der obere und der untere Armabschnitt stehen zumindest über einen Teil der oberen und unteren Kanten der Hüllen 50, 52 vor. Dies schafft Vorteile in Bezug auf den Schutz der Hüllen 50, 52 und des Messkopfes 22 vor Schäden während des Transports und Betriebs. Bei anderen Ausführungsformen können die Bügel 54, 56 zusätzliche Merkmale umfassen, wie zum Beispiel Griffe zum Erleichtern des Tragens des Laserscanners 20 oder Anbringungspunkte für Zubehör.
Auf dem Querträger 44 ist ein Prisma 60 vorgesehen. Das Prisma erstreckt sich parallel zu den Wänden 46, 48. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Prisma 60 als Teil der Trägerstruktur 42 mit dieser einstückig ausgebildet. Bei anderen Ausführungsformen ist das Prisma 60 eine separate Komponente, die an den Querträger 44 gekoppelt ist. Wenn sich der Spiegel 26 dreht, richtet der Spiegel 26 bei jeder Drehung den ausgestrahlten Lichtstrahl 30 auf den Querträger 44 und das Prisma 60. Auf Grund von Nicht-Linearitäten bei den elektronischen Komponenten, zum Beispiel im Lichtempfänger 36, hängen die gemessenen Abstände d von der Signalintensität ab, wie zum Beispiel Helligkeit, Temperatur. Eine Abstandskorrektur, die als Funktion der Helligkeit gespeichert ist, ist nichtlinear und wird hier verwendet. Da das Prisma 60 einen bekannten Abstand und bekannte Helligkeitsstufen hat, kann eine Einstellung der Abstandskorrektur während des Betriebs vorgenommen werden, wenn der ausgestrahlte Lichtstrahl 30 auf das Prisma 60 trifft und zurück reflektiert wird. Dies ermöglicht den Ausgleich von Umgebungsvariablen, wie der Temperatur. In der beispielhaften Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Abstandskorrektur durch den Controller 38.
Der Fuß 24 ist an einen (nicht gezeigten) Schwenkaufbau gekoppelt, wie derjenige, der in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/EP2011/003263 vom gleichen Inhaber beschrieben ist, welche hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist. Der Schwenkaufbau ist in der Trägerstruktur 42 aufgenommen und umfasst einen Motor, der dafür ausgelegt ist, den Messkopf 22 um die Achse 23 zu drehen. Der Laserscanner 20 kann ferner Lüftungsöffnungen umfassen, die es ermöglichen, dass Luft durch den Laserscanner strömt, um unerwünschte Temperaturpegel innerhalb des Laserscanners 20 zu verhindern, um interne Komponenten zu schätzen.
Bei manchen Anwendungen kann es wünschenswert sein, zusätzlich zu den 3D-Koordinaten und den Graustufenwerten der Datenpunkte zusätzliche Informationen über das abgetastete Volumen zu erhalten. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Laserscanner 20 eine erste Bildaufnahmevorrichtung 64 und eine Erfassungsvorrichtung 66. Die Bildaufnahmevorrichtung 64 und die Erfassungsvorrichtung 66 stehen in asynchroner und bidirektionaler Verbindung mit dem Controller 38.
In der beispielhaften Ausführungsform ist die erste Bildaufnahmevorrichtung 64 eine Kamera. Die Kamera kann eine Farbkamera mit einem Sensor, wie einem CCD- oder einem CMOS-Sensor sein. Der Sensor stellt ein Signal, welches dreidimensional im Farbraum ist, wie zum Beispiel ein RGB-Signal, für ein zweidimensionales Bild 68 im Realraum bereit. Das Zentrum 70 der ersten Bildaufnahmevorrichtung 64 wird als der Punkt verwendet, von dem aus das Farbbild 68 aufgenommen wird, wie zum Beispiel das Zentrum der Blende. Alternativ kann die Kamera eine Monochromkamera oder eine Kamera sein, die Infrarot- oder Ultraviolett-Wellenlängen misst.
Eine Erfassungsvorrichtung 66 kann eine Vorrichtung sein, die einen dem abgetasteten Volumen oder dem abgetasteten Objekt zugeordneten Parameter einfängt und misst und ein Signal bereitstellt, welches die gemessenen Parameter über den Bildaufnahmebereich 72 darstellt. Die Erfassungsvorrichtung 66 kann in der Lage sein, optische Emissionen außerhalb des sichtbaren Bereichs, zum Beispiel in den Infrarot- und Ultraviolett-Bereichen, aufzunehmen. In diesen Bereichen können optische Komponenten, wie Linsen und Strahlenteiler verwendet werden. Außerdem kann die Erfassungsvorrichtung in der Lage sein, Millimeterwellen, Terahertzwellen und Röntgenstrahlen zu messen. Die Erfassungsvorrichtung 66 kann ein Strahlungsdetektor sein, der die Fähigkeit besitzt, wenigstens eines von alpha-Strahlung, beta-Strahlung und gamma-Strahlung zu messen. Die Erfassungsvorrichtung 66 kann einen Bildverstärker umfassen, der in Kombination mit einem anderen Sensor verwendet wird, um hellere Bilder in dunklen Umgebungen zu schaffen. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die Erfassungsvorrichtung 66 ein einzelnes Sensorelement, während bei anderen Ausführungsformen die Erfassungsvorrichtungen eine Reihe von Erfassungselementen, d. h. einen Reihendetektor, umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann ein Anpassungselement als Teil der Erfassungsvorrichtung 66 vorgesehen sein, um eingehende Emissionen anzupassen. Zum Beispiel kann in dem Fall einer optischen Erfassungsvorrichtung 66 die Anpassungsvorrichtung eine Linse umfassen, um auf dem Reihendetektor ein Bild der Emissionen an der Position der gemessenen Oberflächen bereitzustellen. In einem anderen Fall, zum Beispiel im Fall eines Röntgenstrahlen-Reihendetektors, kann die Anpassungsvorrichtung eine Lochplatte sein, die für eine Funktion ähnlich derjenigen einer Lochplatte in einer Lochkamera ausgebildet ist. Im Fall eines Röntgenstrahlen-Reihendetektors kann das Material der Lochplatte ein dichtes Material sein, wie zum Beispiel Blei.
Bei manchen Ausführungsformen fängt die erste Bildaufnahmevorrichtung einen dem abgetasteten Volumen zugeordneten Parameter ein und misst diesen. In einer Ausführungsform unterscheidet sich der von der ersten Bildaufnahmevorrichtung aufgenommene Parameter von demjenigen, der von der Erfassungsvorrichtung aufgenommen wurde. Zum Beispiel kann die erste Bildaufnahmevorrichtung ein ionisierender Strahlungsdetektor sein, und die Erfassungsvorrichtung kann ein thermischer Bildwandler sein.
Für beispielhafte Zwecke beziehen sich die hier beschriebenen Ausführungsformen auf einen thermischen Bildwandler, der den Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet, um Bilder von Strahlung zu erzeugen, die von Objekten innerhalb des abgetasteten Volumens ausgestrahlt werden. Dies dient jedoch nur beispielhaften Zwecken und die beanspruchte Erfindung sollte nicht darauf beschränkt werden.
Die Bildaufnahmevorrichtung 64 und die Erfassungsvorrichtung 66 sind an dem Messkopf 22 durch eine Halterung oder einen Halter 76 angebracht. Die Halter 76 befestigen die Vorrichtungen 64, 66 so an dem Messkopf, dass die Vorrichtungen 64, 66 um die Achse 23 gedreht werden können. Auf diese Weise können die Vorrichtungen 64, 66 mehrere Bilder 68, 72 aufnehmen, während der Messkopf 22 um die Achse 23 gedreht wird, um somit den gesamten Winkelbereich abzudecken. Die Richtung, aus der die Bilder 68, 72 aufgenommen werden, kann durch Codierer angepasst werden. In einer Ausführungsform umfasst der Halter einen Mechanismus zum Zuordnen der angebrachten Vorrichtung.
Es versteht sich, dass die Möglichkeit, Abtast-Bilddaten und aufgenommene Parameter auf einer Benutzerschnittstelle des Laserscanners zu verschieben, dahingehend Vorteile mit sich bringt, dass dem Bediener die Möglichkeit gegeben wird, zu überprüfen, ob die Abtastdaten korrekt eingefangen und vollständig sind. Ferner erlaubt es die Möglichkeit, die Messpunkte, das Bild und die aufgenommenen Parameter gleichzeitig über die gesamte oder über einen Teil der Benutzerschnittstelle anzuzeigen, dem Bediener, die aufgenommenen Parameter schnell zu sichten, um den Zustand des abgetasteten Volumens zu überprüfen.
In einem Betriebsmodus werden das Farbbild und die aufgenommenen Parameter gleichzeitig mit den Abtastdaten angezeigt. In einem zweiten Betriebsmodus werden ein, zwei oder drei von Farbbild, aufgenommenen Parametern und Abtastdaten in einem teilweise transparenten Modus angezeigt, wobei alle Daten angesehen werden können, ohne dass irgendeine Art von Daten die anderen Arten von Daten verdeckt. In einem dritten Betriebsmodus werden ausgewählte Teile des Farbbildes, der aufgenommenen Parameter und der abgetasteten Daten angezeigt.
In einer Ausführungsform wird nur ein Teil der aufgenommenen Parameter angezeigt. Zum Beispiel können gemessene Strahlungsniveaus angezeigt werden, wenn die Niveaus eine gegebene Schwelle überschreiten. Als weiteres Beispiel können gesammelte Infrarotdaten verwendet werden, um die Bewegung von Leuten zu erkennen, wobei die visuelle Anzeige dafür ausgelegt ist, das Ausmaß der Bewegung anzuzeigen. Eine solche Anzeige könnte zum Beispiel bei einer Messung in der Nacht verwendet werden, wenn Lichtwerte zu gering sind, um die Anwesenheit von Menschen durch sichtbares Licht zu erkennen. Während einer dreidimensionalen Messung durch einen Scanner kann eine Infrarotkamera verwendet werden, um die Temperatur von Objekten zu messen und Änderungen der Objekttemperaturen zu vermerken, wodurch die Erkennung von Bewegungen von Menschen ermöglicht wird. Das Vorliegen von Bewegungen von Menschen kann dann den abgetasteten Bildern überlagert werden.
6 veranschaulicht einen Verfahrensablauf 78 zum Anzeigen von Abtastdaten, visuellen Bildern und aufgenommenen Daten auf einer Benutzerschnittstelle 41 auf einem Laserscanner 20. Zunächst nimmt das Verfahren 78 bei Block 80 die gemessenen Datenpunkte X auf. Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren des Aufnehmens der Datenpunkte, dass der Bediener ein abzutastendes Raumvolumen auswählt. In einer Ausführungsform kann der Bediener auch in der Lage sein, wenigstens ein Objekt von Interesse für das Abtasten auszuwählen. In einer anderen Ausführungsform wird der Laserscanner so eingestellt, dass er Objekte innerhalb wenigstens einer geografischen Stelle umfasst. In einer Ausführungsform wird der Laserscanner so eingestellt, dass er Objekte innerhalb eines Raumbereichs umfasst. In einer Ausführungsform kann der Bediener, bevor das Abtasten gestartet wird, Parameter prüfen und einstellen, indem er das Symbol ”Parameter” auf der Benutzerschnittstelle 41 wählt. Diese Parameter umfassen unter anderem: den Abtastbereich, die Auflösung, die Abtastqualität, Filtereinstellungen, Abtasten in Farbe oder in Schwarz-Weiß. Die Benutzerschnittstelle kann Auswahlen anbieten, um die zu sammelnden Datenpunkte und Bilder einzuschließen. Zum Beispiel kann der Benutzer auswählen, dass 2D-Fotografien, Infrarot-Abtastbilder, Strahlungsbilder und andere Arten von Sensordaten zusätzlich zu Abtastdaten eingeschlossen werden sollen. Die Benutzerschnittstelle kann auch Auswahlen dafür anbieten, wie die Daten angezeigt werden sollen – zum Beispiel in mehreren Fenstern, die gleichzeitig angezeigt werden; so angeordnet, dass einige Bilder in einem nicht transparenten oder halbtransparenten Modus über anderen Bildern angezeigt werden; oder mit einer Überlagerung von Bildern über einen Abschnitt der Abtastdaten.
Die Benutzerschnittstelle kann es dem Benutzer auch ermöglichen, abstrakte Merkmale in die Anzeige einzubetten. Solche Merkmale berechnen grafische Elemente, wie Linien, Kurven oder andere berechnete Bilder (z. B. Ränder), Text oder andere Kennzeichnungen und abstrakte Bilder basierend auf gemessenen Positionen – zum Beispiel Übersichtspunkten. Solche abstrakten Merkmale können von einem internen oder externen Computer oder einer Speichervorrichtung in die angezeigten Bilder heruntergeladen oder von dem Controller 38 berechnet werden.
Die Schritte in den Blöcken 80, 82 und 84 sind in dieser Reihenfolge in 6 zu beispielhaften Zwecken gezeigt, und die beanspruchte Erfindung sollte nicht darauf beschränkt werden. Die in den Blöcken 80, 82 und 84 gezeigten Schritte können in jeder Reihenfolge durchgeführt werden und sind nicht auf die in 6 gezeigte Reihenfolge beschränkt. Bei Block 80 empfängt der Laserscanner Datenpunkte, die unter anderem Folgendes umfassen: Abstandsinformationen, Graustufenwerte für jeden Messwert, vertikale Winkelinformationen und horizontale Winkelinformationen. Der Abstandsmesswert, die vertikalen Winkelinformationen und die horizontalen Winkelinformationen werden hier zusammen als 3D-Koordinaten bezeichnet. Die Abstands- und Winkelmessungen können verwendet werden, um in dem lokalen Scanner-Koordinatensystem erhaltene 3D-Koordinaten in jedes andere gewünschte Koordinatensystem umzuwandeln, wie zum Beispiel in ein kartesisches oder zylindrisches Koordinatensystem.
Im Block 82 werden visuelle 2D-Bilder eingefangen. Bei manchen Ausführungsformen wird eine digitale Kamera 64 verwendet, um die 2D-Bilder einzufangen. In einer Ausführungsform ist die digitale Kamera 64 an dem Körper des Scanners angebracht, wie in 2 gezeigt ist. In einer anderen Ausführungsform befindet sich die Kamera innen im Scanner und kann die gleiche optische Achse haben wie die 3D-Scannervorrichtung. Diese Ausführungsform ist in 11 veranschaulicht. Ein solcher Ansatz hat den Vorteil der Verringerung oder Minimierung der Parallaxe. In einer anderen Ausführungsform, die in den 12, 13 veranschaulicht ist, ist die Kamera an dem Scannerkörper angebracht, aber mit einem Einstellmechanismus versehen, der es ermöglicht, dass die optische Achse der Kamera mit der Achse 23 ausgerichtet werden kann. Die Höhe des Scanners auf einem diesen haltenden Ständer kann dann gesenkt oder angehoben werden, um die optische Achse der Kamera vor der Einstellung in ungefähre Übereinstimmung mit der optischen Achse des Scanners zu bringen. Die digitale Kamera nimmt fotografische 2D-Bilder des abgetasteten Bereichs auf, um Farbdaten einzufangen, um sie dem abgetasteten Bild hinzuzufügen. Bei einer eingebauten Farbkamera mit einer optischen Achse, die mit derjenigen der 3D-Abtastvorrichtung zusammenfällt, wie in 11 gezeigt ist, kann die Richtung der Kamerasicht leicht erhalten werden, indem einfach der Lenkmechanismus des Scanners eingestellt wird – zum Beispiel durch Einstellen des Azimutwinkels um die Achse 23 und durch Lenken des Spiegels 26.
Wie auch immer die digitale 2D-Farbkamera mit der 3D-Scannervorrichtung ausgerichtet wird, die Deckung von 2D-Bildern mit den 3D-Datenabtastungen kann durch Vergleichen der Merkmale in den 2D- und 3D-Bildern verbessert werden. Zum Beispiel können Linien, Kreise und Merkmale irgendeiner Art (einschließlich Merkmalen, die auf Deckungszielen erscheinen) sowohl in den 2D- als auch in den 3D-Daten zu sehen sein und verwendet werden, um die Position der 2D-Bilder an die 3D-Abtastdaten anzupassen.
Block 84 werden zusätzlich zu den von der digitalen Farbkamera und dem 3D-Abtastmechanismus wie vorstehend beschrieben erhaltenen Daten 2D- und 3D-Daten von Sensoren gesammelt. Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff ”gesammelte Daten” einen Satz von Messwerten, die von einem dem Scanner 20 zugeordneten berührungslosen Sensor aufgenommen werden, wobei der Sensor so gekoppelt ist, dass er mit dem Controller 38 kommuniziert. In der beispielhaften Ausführungsform können die gesammelten Daten unter anderem Folgende sein: zum Beispiel Infrarot-Wellenlängendaten, Millimeter-Wellenlängendaten, Röntgenstrahlen-Wellenlängendaten, gamma-Strahlen-Wellenlängendaten, ionisierende Strahlung oder nicht ionisierende Strahlung. Die Erfassungsvorrichtung (z. B. eine thermische Bildwandlervorrichtung) fängt 2D-Bilder von gesammelten Daten des abgetasteten Bereichs ein, wie zum Beispiel die Temperatur. In einer Ausführungsform ist eine Erfassungsvorrichtung 66 direkt auf dem Körper der Abtastvorrichtung angebracht und kann um die vertikale Achse 23 gedreht werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Bildaufnahme intern im Scanner erfolgen und eine Sammelachse mit nutzen, die mit der Achse des 3D-Messsystems übereinstimmt (ähnlich wie die in 11 gezeigte Anordnung, jedoch mit einer Art von Sensor, die sich von einer 2D-Farbkamera unterscheidet oder zusätzlich vorhanden ist). In einer anderen Ausführungsform kann die Bildaufnahmevorrichtung außen montiert sein, jedoch einstellbar sein, um Parallaxe zu minimieren.
Es ist auch möglich, Sensordaten auf einer punktweisen Basis an Stelle einer Sammlung von Punkten in einem Bild zu sammeln. Zum Beispiel kann ein Bild derart in den Scanner integriert werden, dass die gewünschten Sensordaten zu einem Zeitpunkt zusammen mit den gesammelten 3D-Daten gesammelt werden. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Sensordaten automatisch mit den 3D-Abtastdaten in Deckung gebracht werden können.
Wie vorstehend angegeben, sollte klar sein, dass, während das Verfahren 78 das Einfangen von Bildern oder Daten durch Vorrichtungen (wie die Vorrichtungen 64, 66) als sequentiell beschrieb, dies nur beispielhaften Zwecken dient und die beanspruchte Erfindung nicht darauf beschränkt werden soll. In einer Ausführungsform fangen die Vorrichtungen 64, 66 Bilder gleichzeitig ein. In einer anderen Ausführungsform werden die Bilder gleichzeitig mit der Aufnahme der gemessenen Datenpunkte eingefangen.
Das Verfahren 78 fährt dann mit Block 86 fort, wo die abgetasteten Messpunkte in ein betrachtbares Bild übersetzt und auf der Benutzerschnittstelle 41 angezeigt werden, wie ein Graustufenbild, ein 3D-Bild, ein farbverbessertes 3D-Bild oder ein Linienbild, wie zum Beispiel in 7 gezeigt ist. Bei manchen Ausführungsformen können Farb- oder Sensorbilder automatisch angezeigt werden. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung verfügt der Bediener über vom Benutzer auswählbare Optionen zur Anzeige der Messpunkte, der fotografischen Bilder und der Sensorbilder. In einer Ausführungsform kann der Bediener unter Verwendung eines Auswahlwerkzeugs 90 einen gesammelten Datenbereich 88 auf der Benutzerschnittstelle 41 auswählen. Der gesammelte Datenbereich 88 definiert den Bereich, in dem der Bediener gesammelte Datenwerte ansehen möchte. In einer anderen Ausführungsform kann der Bediener einen Bereich von gesammelten Datenwerten (z. B. Temperaturen von mehr als 38°C (100°F) oder zwischen 27°C und 38°C (80°F und 100°F)) auswählen, um zu definieren, welche gesammelten Datenwerte grafisch angezeigt werden. Der Bediener kann ferner unter Verwendung des Auswahlwerkzeugs 90 einen zweiten oder Bildbereich 92 auswählen. Der Bildbereich 92 definiert die Objekte, die in Farbe angezeigt werden.
Sobald der Bediener die Bereiche 88, 92 auswählt, übersetzt der Laserscanner 20 die Farbinformationen von den fotografischen Bildern oder bildet sie auf den Messpunkten innerhalb des Bereichs 92 ab. Das Abbilden ist ein Verfahren des Verknüpfens der Abtastdaten für die Messpunkte X (3D-Realraum) mit den Bildern von der Kamera 64 (visuelle Farbe). Die Abweichung des Zentrums 70 von dem Zentrum C des Laserscanners kann korrigiert werden. Die Verknüpfung erfolgt für jedes Bild der Farbkamera 64 zu jedem Messpunkt X. Somit empfängt jeder Messpunkt X zugeordnete Farbwerte. In der beispielhaften Ausführungsform erfolgt das Abbilden des Farbbildes und der Messpunkte X durch Projizieren auf eine gemeinsame Bezugsfläche, wie zum Beispiel eine Kugel. Die Projektion des Farbbildes auf die Bezugsfläche.
In ähnlicher Weise können durch Projizieren auf die gemeinsame Bezugsfläche die Bilder von der Erfassungsvorrichtung 66 auf jeden Messpunkt X abgebildet werden. Das Abbildungsverfahren kann ein iteratives Verfahren sein, wobei die transformierte virtuelle Position der aufgenommenen Bilder zu neuen virtuellen Positionen verschoben werden kann, bis die aufgenommenen Bilder und das abgetastete Bild die bestmögliche Übereinstimmung zwischen den Messpunkten X und den Bildern von der Aufnahmevorrichtung 64 und der Erfassungsvorrichtung 66 erhalten haben.
8 zeigt eine beispielhafte Benutzerschnittstelle 41 mit einer gleichzeitigen Anzeige in Überlagerung des abgetasteten Bildes, eines eingefärbten abgetasteten Bildes und eines von dem Sensor gesammelten Datenwertes. Es versteht sich, dass die vom Sensor gesammelten Datenwerte auf vielfältige Weise auf der Benutzerschnittstelle 41 angezeigt werden können, wie zum Beispiel mit der in 8 gezeigten Konturendarstellung. Bei dieser Ausführungsform kann die Benutzerschnittstelle 41 einen Bereichsschlüssel 94 (8A) umfassen, der die Werte als Farbe abbildet. In einer anderen Ausführungsform können in dem angezeigten Bild die vom Sensor gesammelten Datenwerte auf alle Messpunkte abgebildet werden, und der Bediener kann durch Bewegen des Auswahlwerkzeugs auf Stellen Werte erhalten, wie zum Beispiel Temperaturwerte, und der Laserscanner 20 zeigt an dieser Stelle einen numerischen Wert für die Sensorablesung an.
Es versteht sich, dass die Benutzerschnittstelle 41 ferner Steuerorgane und Funktionalitäten umfassen kann, die es dem Bediener ermöglichen, das Bild zu prüfen und durch dieses zu navigieren, zum Beispiel durch Scrollen, Heranzoomen, Herauszoomen, Drehen und Schwenken. In einer Ausführungsform kann der Bediener über die Benutzerschnittstelle 41 Mess-Dimensionsqualitäten erhalten, wie zum Beispiel mit dem Auswahlwerkzeug 90. Die Bilder können in jeder von mehreren Formen angezeigt werden, wie unter anderem: sofort nach dem Abtastvorgang, während des Abtastvorgangs bis zu einem letzten Eintrag, im Grauton, in Farbtönen, ein 2D-Bild mit einer Abbildung der Kugel auf einen flachen 2D-Bereich, als ein Panoramabild, als ein 3D-Bild, in einer perspektivischen Ansicht oder in einer isometrischen Ansicht.
Andere Bedieneroptionen können unter anderem Folgendes umfassen: Ändern des Abtastparameters, Starten der nächsten Abtastung mit Auswählen eines Bereichs des Bildes, um die Winkelgrenzen für die nächste Abtastung einzustellen. In noch weiteren Ausführungsformen können die abgetasteten Daten mit einem vorigen Abtastdatensatz kombiniert werden, wobei die Abtastungen mit einem üblichen Koordinatensystem in Deckung gebracht werden. Das in Deckung bringen erfolgt normalerweise unter Verwendung von Bezugspunkten, wie natürlichen oder künstlichen Zielen, die gemeinsam Abtastbereiche überlappen. In einer Ausführungsform ermöglicht die Benutzerschnittstelle 41 auch zusätzliche Informationen (z. B. einen Kompass, die GPS-Koordinaten), die Anzeige von ausgewählten Teilen der Messpunkte, die Anzeige von Scheiben der Messpunkte und eine transparente Ansicht der Messpunkte.
In einer Ausführungsform ist der Laserscanner 20 an einen oder mehrere entfernte Computerprozessoren angeschlossen, wie zum Beispiel durch ein drahtgebundenes oder drahtloses Weitbereichsnetz (Wide Area Network, WAN), um aufgezeichnete Daten zu liefern und zu speichern, um die Daten zu verarbeiten (Filterung, Deckung, Objekterkennung usw.) und um die Daten zurück zum Laserscanner 20 zu senden oder visuelle Daten zur Scanneranzeige zu streamen. In einer Ausführungsform ist der Laserscanner 20 mit einem Kampfmanagementsystem oder einem ähnlichen Sicherheitsmanagementsystem verbunden, das eine bidirektionale Kommunikation der 3D-Bilder mit Boden- oder Luftpersonal ermöglicht.
9 zeigt einen weiteren Verfahrensablauf 96 zur Integration von Videobildern von gesammelten Daten, die die Benutzerschnittstelle 41 von Sensoren erhalten hat. Bei dieser Ausführungsform fängt die Erfassungsvorrichtung 66 Videobilder eines Bereichs von Interesse ein. Das Verfahren 96 startet bei Block 98 mit der Aufnahme der gemessenen Datenpunkte X für das abgetastete Volumen oder einen vom Benutzer ausgewählten Bereich von Interesse, wie hier vorstehend beschrieben wurde. Das Verfahren 96 übersetzt dann in Block 100 die Messpunkte in ein sichtbares Bild und zeigt das Bild auf der Benutzerschnittfläche 41 in Block 102 an. Der Laserscanner 20 initiiert dann die Erfassungsvorrichtung 66 zur Aufnahme eines Videobildes der gesammelten Daten in Block 104. In der beispielhaften Ausführungsform fängt die Erfassungsvorrichtung 66 elektromagnetische Infrarot- oder Nahinfrarot-Strahlung ein. Der Laserscanner 20 bildet in Block 106 den Videostream von der Erfassungsvorrichtung 66 ab und überlagert das Videobild über dem Bild der Messpunkte auf der Benutzerschnittstelle 41, wie in 10 gezeigt ist. In einer Ausführungsform ermöglicht die Benutzerschnittstelle 41 dem Bediener, einen Bereich von Interesse 108 zu bezeichnen und die Bewegung oder Änderung in diesem Bereich zu verfolgen, während eine gleichzeitige Anzeige des 3D-Bildes der abgetasteten Messpunkte beibehalten wird. Es versteht sich, dass dies Vorteile bei Anwendungen schafft, wie bei der Überwachung eines Herstellungsprozesses, an einem Katastrophenschauplatz, beim Verfassungsschutz oder der Überwachung zur Durchsetzung von Gesetzen oder bei militärischen Operationen.
Nun bezugnehmend auf 11 wird eine weitere Ausführungsform eines Laserscanners 110 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform können die Bildaufnahmevorrichtungen 112, 114 in dem Messkopf 22 integriert und so angeordnet sein, dass sie Bilder entlang des gleichen Strahlenverlaufs wie dem vom ausgestrahlten Lichtstrahl 30 und vom reflektierten Lichtstrahl 32 aufnehmen. Bei dieser Ausführungsform wird der Lichtemitter 28 von einem feststehenden Spiegel 116 reflektiert, wandert zu dem dichroitischen Strahlenteiler 118, der das Licht 117 von dem Lichtemitter 28 auf den Drehspiegel 26 reflektiert. Der dichroitische Strahlenteiler 118 lässt das Licht bei anderen Wellenlängen wie die Wellenlänge des Lichts 117 hindurch. Zum Beispiel kann der Lichtemitter 28 ein Nahinfrarot-Laserlicht sein (zum Beispiel Licht bei Wellenlängen von 780 nm oder 1150 nm), wobei der dichroitische Strahlenteiler 118 dafür ausgelegt ist, das Infrarot-Laserlicht zu reflektieren, während sichtbares Licht (z. B. Wellenlängen von 400 bis 700 nm) durchgelassen wird. Bei anderen Ausführungsformen hängt die Bestimmung, ob das Licht durch den Strahlenteiler 118 hindurch geht oder reflektiert wird, von der Polarisation des Lichtes ab.
Eine oder mehrere Bildaufnahmevorrichtungen 112, 114 sind neben dem Emissionsspiegel 118 gegenüber dem Drehspiegel 26 positioniert. In einer Ausführungsform ist die erste Bildaufnahmevorrichtung 112 eine Kamera, die fotografische Bilder einfängt, und die Erfassungsvorrichtung 114 ist eine Vorrichtung, die Bilder von gesammelten Daten einfängt, wie ein thermischer Bildwandler. In anderen Ausführungsformen kann die Erfassungsvorrichtung 112 eine Vorrichtung sein, die gesammelte Daten aufnimmt, wie zum Beispiel unter anderem Infrarot-Wellenlängenparameter, Röntgenstrahlen-Wellenlängendaten, Millimeter-Wellenlängendaten, Ultraviolett-Wellenlängendaten, gamma-Strahlendaten, nicht ionisierende Strahlungsdaten und ionisierende Strahlungsdaten. Es versteht sich, dass, während für die Ausführungsform hier beschrieben ist, dass sowohl die erste Bildaufnahmevorrichtung 112 als auch die Erfassungsvorrichtung 114 beide innerhalb des Messkopfes 22 angeordnet sind, dies nur beispielhaften Zwecken dient und die beanspruchte Erfindung nicht darauf beschränkt werden sollte. In anderen Ausführungsformen kann eine der Aufnahmevorrichtungen, wie zum Beispiel die Kamera, innerhalb des Messkopfes 22 positioniert sein, während die andere Vorrichtung extern angekoppelt ist, wie es an anderer Stelle hier beschrieben wird. Die Aufnahmevorrichtungen 112, 114 können an eine Ausnehmung in dem Kollimatorobjektiv 120 gekoppelt oder innerhalb dieser angeordnet sein. Das Kollimatorobjektiv 120 lenkt das reflektierte Licht 132 über den Spiegel 122 um und zum Lichtempfänger 36.
Es versteht sich, dass das Anordnen der Aufnahmevorrichtungen 112, 114 innerhalb des Messkopfes 22 und in Ausrichtung mit der Achse 25 dahingehend Vorteile bietet, dass es nahezu keine Parallaxe zwischen den abgetasteten Daten und den aufgenommenen Bildern gibt. Bei manchen Ausführungsformen können weitere Vorteile erreicht werden, indem die abgetasteten Daten und die Bilder gleichzeitig eingefangen werden. In einer anderen Ausführungsform wird das Einfangen von Scannerdaten und der Bilddaten sequenziell ausgeführt, wobei der Drehspiegel 26 mit einer geringeren Geschwindigkeit (etwa 100 Umdrehungen pro Sekunde) gedreht wird als beim Einfangen von Scannerdaten (wobei zum Beispiel 730 bis 5280 Umdrehungen pro Sekunde erreicht werden).
Die technischen Wirkungen und Vorteile umfassen die Möglichkeit zu überprüfen, ob die Abtastdaten und die aufgenommenen gesammelten Daten korrekt eingefangen wurden und die Abtastung vollständig ist. Dies kann zu zusätzlichen vollständigen Abtastungen oder kleineren Abtastungen mit einer höheren Auflösung während einer einzigen Abtastsitzung führen. Weitere technische Wirkungen und Vorteile umfassen die verbesserte Sichtbarmachung von gesammelten Daten, wie zum Beispiel der Temperatur, im Kontext einer 3D-Umgebung durch das gleichzeitige Anzeigen der Abtastdaten, der visuellen Bilder und der aufgenommenen gesammelten Daten. Noch weitere technische Wirkungen und Vorteile umfassen die Möglichkeit, dass der Bediener Änderungen der Position oder von Werten von gesammelten Daten in einem Bereich von Interesse unter Verwendung eines den Abtastdaten überlagerten Videostreams sehen kann.
Wie für einen Fachmann ersichtlich ist, können Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Demnach können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer Ausführung komplett als Hardware, einer Ausführung komplett als Software (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode, usw.) oder einer Ausführung, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert annehmen, die hier alle allgemein als eine ”Schaltung”, ein ”Modul”, eine ”Einheit” oder ein ”System” bezeichnet werden können. Des Weiteren können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammproduktes annehmen, das in einem oder in mehreren maschinenlesbaren Medium/Medien integriert ist, in dem/denen ein maschinenlesbarer Programmcode ausgeführt ist.
Jede Kombination von einem oder mehreren maschinenlesbaren Medium/Medien kann genutzt werden. Das maschinenlesbare Medium kann ein maschinenlesbares Signalmedium oder ein maschinenlesbares Speichermedium sein. Ein maschinenlesbares Speichermedium kann zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleiter-System, ein solches Gerät oder eine solche Vorrichtung oder jede geeignete Kombination von diesen sein. Genauere Beispiele (eine nicht vollständige Liste) für das maschinenlesbare Medium würden Folgendes umfassen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen programmierbaren Festwertspeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen Lichtleiter, einen tragbaren CD-Festwertspeicher (CD-ROM), eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder jede geeignete Kombination des Vorstehenden. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein maschinenlesbares Speichermedium jedes greifbare Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch ein oder in Verbindung mit einem/einer Befehlsausführungssystem, -gerät oder -Vorrichtung enthalten oder speichern kann.
Ein maschinenlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin ausgeführten maschinenlesbaren Programmcode umfassen, zum Beispiel in Basisband oder als Teil einer Trägerschwingung. Ein derartiges sich ausbreitendes Signal kann jede einer Vielfalt von Formen annehmen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eine elektromagnetische oder optische Form, oder jede geeignete Kombination von diesen. Ein maschinenlesbares Signalmedium kann jedes maschinenlesbare Medium sein, das kein maschinenlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch ein/eine oder in Verbindung mit einem/einer Befehlsausführungssystem, -Einrichtung oder -Vorrichtung kommunizieren, verbreiten oder transportierten kann.
Der auf einem maschinenlesbaren Medium ausgeführte Programmcode kann unter Verwendung jedes geeigneten Mediums übertragen werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, drahtlos, drahtgebunden, per Lichtleiterkabel, HF, usw., oder jede geeignete Kombination von diesen.
Der Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeder Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben sein, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie Java, Smalltalk, C++ oder dergleichen, und herkömmlicher verfahrensorientierter Programmiersprachen, wie die ”C”-Programmiersprache oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf dem Laserscanner, teilweise auf dem Laserscanner, als ein eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Laserscanner und teilweise auf einem angeschlossenen Computer, teilweise auf dem Laserscanner und teilweise auf einem entfernten Computer oder ganz auf dem entfernten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernte Computer durch jede Art von Netz mit dem Laserscanner verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzes (LAN) oder eines Weitbereichsnetzes (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Laserscanner hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Providers).
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf Abbildungen von Ablaufdiagrammen und/oder Blockdiagrammen von Verfahren, Geräten (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Abbildungen von Ablaufdiagrammen und/oder Blockdiagrammen sowie Kombinationen von Blöcken in den Abbildungen der Ablaufdiagramme und/oder in den Blockdiagrammen durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden können.
Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Mehrzweckcomputers, eines Spezialcomputers oder eines anderen programmierbaren Datenverarbeitungsgerätes zur Herstellung einer Maschine zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder eines anderen programmierbaren Datenverarbeitungsgerätes ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der in dem Block/in den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder des Blockdiagramms spezifizierten Funktionen/Handlungen schaffen. Diese Computerprogrammanweisungen können auch auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, andere programmierbare Datenverarbeitungsgeräte oder andere Vorrichtungen steuern kann, so dass diese auf eine bestimmte Weise funktionieren, so dass die auf dem maschinenlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsgegenstand erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder des Blockdiagramms spezifizierte Funktion/Handlung implementieren.
Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät oder andere Vorrichtungen geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer, einem anderen programmierbaren Gerät oder anderen Vorrichtungen zu bewirken, um ein Computer-implementiertes Verfahren zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder einem anderen programmierbaren Gerät ausgeführt werden, Verfahren zur Implementierung der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufdiagramms und/oder Blockdiagramms spezifizierten Funktionen/Handlungen zur Verfügung stellen.
Das Ablaufdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb von möglichen Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich kann jeder Block in dem Ablaufdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Codeabschnitt darstellen, das oder der eine oder mehr ausführbare Anweisungen zur Implementierung der spezifizierten logischen Funktion(en) aufweist. Es sei auch angemerkt, dass in manchen alternativen Implementierungen die in dem Block angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten können. Zum Beispiel können zwei aufeinanderfolgend gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, je nach der jeweiligen Funktionalität. Es sei auch angemerkt, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder des Ablaufdiagramms sowie Kombinationen von Blöcken in der Abbildung der Blockdiagramme und/oder des Ablaufdiagramms durch Hardware-basierte Spezialsysteme, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder durch Kombinationen von Spezialhardware und Maschinenbefehlen implementiert werden können.
Obwohl die Erfindung im Detail nur im Zusammenhang mit einer begrenzten Anzahl an Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte ohne weiteres klar sein, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um jede beliebige Anzahl an Veränderungen, Abänderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen, die hier noch nicht beschrieben wurden, jedoch dem Geist und Rahmen der Erfindung entsprechen, einzubringen. Außerdem versteht es sich, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Demnach sollte die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt angesehen werden; diese ist vielmehr nur durch den Rahmen der beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Laserscanner, der dreidimensionale (3D-)Koordinaten einer Oberfläche in einem Laserscanner-Bezugsrahmen misst, umfassend: eine Lichtquelle, einen ersten Motor, einen zweiten Motor, eine erste Winkelmessvorrichtung, eine zweite Winkelmessvorrichtung, einen Distanzmesser, eine Erfassungsvorrichtung und einen Prozessor; wobei die Lichtquelle dazu ausgelegt ist, einen ersten Lichtstrahl einzukoppeln; wobei der erste Motor und der zweite Motor dazu ausgelegt sind, den ersten Lichtstrahl in eine erste Richtung zu lenken, wobei der erste Lichtstrahl die Oberfläche in einem ersten Punkt schneidet; wobei die erste Winkelmessvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen ersten Drehwinkel zu messen, die zweite Winkelmessvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen zweiten Drehwinkel zu messen, wobei die erste Richtung vom ersten Drehwinkel und vom zweiten Drehwinkel bestimmt wird; wobei der Distanzmesser dazu ausgelegt ist, den ersten, von dem ersten Punkt reflektierten Lichtstrahl zu empfangen und einen ersten Abstand von dem Scanner zum ersten Punkt zu messen, wobei der erste Abstand zumindest teilweise auf einer Lichtgeschwindigkeit in Luft basiert; wobei die Erfassungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, von wenigstens einem von dem ersten Motor und dem zweiten Motor bewegt zu werden, wobei die Erfassungsvorrichtung aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Strahlungsdetektor, einem Millimeterwellendetektor, einem optischen Bildverstärker und einem Terahertzwellensensor besteht, wobei die Erfassungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, eine erste Emission von dem ersten Punkt einzufangen, wobei der Strahlungsdetektor in der Lage ist, wenigstens eines von alpha-Strahlung, beta-Strahlung und gamma-Strahlung zu messen; und wobei der Prozessor dazu ausgelegt ist, die 3D-Koordinaten des ersten Punktes zu bestimmen und einen von der Erfassungsvorrichtung entsprechend dem ersten Punkt erhaltenen Wert zu bestimmen, wobei die 3D-Koordinaten zumindest teilweise auf dem ersten Drehwinkel, dem zweiten Drehwinkel und dem ersten Abstand basieren, wobei der Prozessor ferner dazu ausgelegt ist, den Wert den 3D-Koordinaten des ersten Punktes zuzuordnen.
Laserscanner nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung von dem ersten Motor und nicht von dem zweiten Motor bewegt wird.
Laserscanner nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle von dem ersten Motor und nicht von dem zweiten Motor bewegt wird.
Laserscanner nach Anspruch 3, wobei der zweite Motor einen Spiegel dreht, der den ersten Lichtstrahl lenkt.
Laserscanner nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung ferner einen Reihendetektor umfasst.
Laserscanner nach Anspruch 5, wobei die Erfassungsvorrichtung ferner eine Linse umfasst.
Laserscanner nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung ferner eine zwischen der Oberfläche und dem Reihendetektor angeordnete Lochblende umfasst.
Laserscanner nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Kamera, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Monochrom-Kamera, einer Farbkamera und einer Nahinfrarot-Kamera besteht.
Verfahren zum Messen von dreidimensionalen Koordinaten einer Oberfläche, umfassend: Vorsehen eines Laserscanners mit einer Lichtquelle, einem ersten Motor, einem zweiten Motor, einer ersten Winkelmessvorrichtung, einer zweiten Winkelmessvorrichtung, einem Distanzmesser, einer Erfassungsvorrichtung und einem Prozessor, wobei die Lichtquelle dazu ausgelegt ist, einen ersten Lichtstrahl einzukoppeln, wobei der erste Motor und der zweite Motor dazu ausgelegt sind, den ersten Lichtstrahl in eine erste Richtung zu lenken, wobei der erste Lichtstrahl die Oberfläche in einem ersten Punkt schneidet, wobei die erste Winkelmessvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen ersten Drehwinkel zu messen, die zweite Winkelmessvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen zweiten Drehwinkel zu messen, wobei die erste Richtung von dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel bestimmt wird, wobei der Distanzmesser dazu ausgelegt ist, den ersten, von dem ersten Punkt reflektierten Lichtstrahl zu empfangen und einen ersten Abstand von dem Scanner zum ersten Punkt zu messen, wobei der erste Abstand zumindest teilweise auf einer Lichtgeschwindigkeit in Luft basiert, wobei die erste Erfassungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, von wenigstens einem von dem ersten Motor und dem zweiten Motor bewegt zu werden, wobei die Erfassungsvorrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Strahlungsdetektor, einem Millimeterwellendetektor, einem optischen Bildverstärker und einem Terahertzwellensensor besteht, wobei die Erfassungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, eine erste Emission vom ersten Punkt einzufangen, wobei der Strahlungsdetektor in der Lage ist, wenigstens eine von alpha-Strahlung, beta-Strahlung und gamma-Strahlung zu messen; Lenken des ersten Lichtstrahls auf den ersten Punkt; Messen des ersten Abstands, des ersten Drehwinkels und des zweiten Drehwinkels; Bestimmen, durch den Prozessor, der dreidimensionalen Koordinaten des ersten Punktes, zumindest teilweise basierend auf dem gemessenen ersten Abstand, dem gemessenen ersten Winkel und dem gemessenen zweiten Winkel; Lenken des Laserscanners derart, dass die erste Erfassungsvorrichtung auf die erste Emission vom ersten Punkt reagiert; Messen eines Wertes für die erste Emission vom ersten Punkt durch die Erfassungsvorrichtung; Zuordnen des Messwertes für die erste Emission zu den dreidimensionalen Koordinaten des ersten Punktes; und Speichern der dreidimensionalen Koordinaten des ersten Punktes und des Messwertes für die erste Emission.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Schritt des Messens des ersten Abstands der erste Motor während der Messung mit einer ersten konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Schritt des Messens des ersten Abstands der zweite Motor während der Messung mit einer zweiten konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht wird.