WO2022179683A1

WO2022179683A1 - Lasertracker mit zwei messfunktionalitäten und fmcw-distanzmessung

Info

Publication number: WO2022179683A1
Application number: PCT/EP2021/054595
Authority: WO
Inventors: Marcel Rohner; Alexandre PADUCH; Thomas LÜTHI
Original assignee: Leica Geosystems Ag
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-09-01
Also published as: CN116868083A; EP4298459A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Ziels, wobei der Lasertracker zwei Messfunktionalitäten bereitstellt, nämlich eine Messfunktionalität zur Messung und Verfolgung eines kooperativen, z.B. retro-reflektierenden, Ziels und eine Messfunktionalität zur, z.B. abtastenden, Messung auf ein diffus streuendes Ziel, wobei die beiden Messfunktionalitäten mittels desselben opto-elektronischen Distanzmessers durchführbar und zueinander referenzierbar sind.

Description

Lasertracker mit zwei Messfunktionalitäten und FMCW-Distanzmessung

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät, insbesondere ausgebildet als Lasertracker, zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Ziels mit einer optischen Distanzmesseinheit.

Lasertracker werden zum Beispiel in der industriellen Vermessung eingesetzt, z.B. zur koordinativen Positionsbestimmung von Punkten eines Bauteils wie einem Fahrzeugrumpf beispielsweise im Rahmen einer Inspektion oder zur fortlaufenden Positionsüberwachung (z.B. auch Geschwindigkeitsbestimmung) eines sich bewegenden Maschinenteils.

Typischerweise sind solche Lasertracker ausgebildet für eine koordinative Positionsbestimmung eines retro-reflektierenden Zielpunkts und für eine fortlaufende Verfolgung dieses Zielpunkts mittels einer Trackingeinheit. Ein Zielpunkt kann dabei durch eine retroreflektierende Einheit (z.B.

Würfeleckprisma) repräsentiert sein, die mit einem von einer Strahlquelle der Trackingeinheit bzw. von einem Distanzmesser des Lasertrackers erzeugten optischen Messstrahl, typischerweise einem Laserstrahl, angezielt wird. Der Laserstrahl wird parallel zurück zum Lasertracker reflektiert, wobei der reflektierte Strahl mit Erfassungsmitteln der Trackingeinheit bzw. des Distanzmessers erfasst wird. Hierbei wird eine Emissions- bzw.

Empfangsrichtung des Strahls, beispielsweise mittels Sensoren zur Winkelmessung, die einem Ablenkspiegel oder einer Anzieleinheit des Systems zugeordnet sind, ermittelt. Zudem wird mit dem Erfassen des Strahls eine Distanz vom Lasertracker zum Zielpunkt, z.B. mittels Laufzeit- oder Phasendifferenzmessung, mittels optischem Interferometer oder mittels des Fizeau-Prinzips ermittelt. Anhand der Emissions- bzw. Empfangsrichtung und der Distanz werden die Positionskoordinaten des Zielpunkts bestimmt.

Demgegenüber existieren spezielle Lasertrackerweiche ein scannendes Vermessen von Oberflächenpunkten ermöglichen, also ein Bestimmen von sehr vielen Punktkoordinaten auf der Oberfläche eines zu vermessenden Objektes, was in vergleichsweise kurzer Zeit erfolgt. Hierfür müssen allerdings im Vergleich zum Vermessen retroreflektierender Ziele Genauigkeitseinbussen in Kauf genommen werden.

Ein gattungsgemässer Lasertracker weist beispielsweise eine Strahllenkeinheit mit einer Basis, einer Stütze und einer Strahlsendekomponente auf, wobei die Stütze um eine erste Drehachse drehbar auf der Basis befestigt ist und die Strahlsendekomponente um eine zur ersten Drehachse im Wesentlichen orthogonale zweite Drehachse drehbar an der Stütze befestigt ist. Die Strahlsendekomponente weist eine beispielsweise gemeinsame, Aus- und Eintrittsoptik für einen Distanzmessstrahl und einen Anzielstrahl auf, welcher beispielsweise für eine genaue Winkelpositionsbestimmung des kooperativen Ziels sowie zum Tracking des Zielobjekts verwendet wird. Alternativ kann die Strahlsendekomponente auch separate Objektive für unterschiedliche Strahlanteile oder eine separate Eintrittsoptik und eine separate Austrittsoptik aufweisen.

Typischerweise wird zur zweidimensionalen Ausrichtung des Distanzmess- bzw. Anzielstrahls auf ein Ziel sowohl die Stütze wie auch die Strahlsendekomponente motorisiert bewegt.

Zum Beispiel weisen Lasertracker nach dem Stand der Technik für eine fortlaufende Zielverfolgung einen Tracking-Flächensensor in Form eines positionssensitiven Detektors (PSD) auf, wobei am Ziel reflektierte Messlaserstrahlung auf diesem detektiert werden kann. Als PSD ist in diesem Zusammenhang ein örtlich analog arbeitender Flächensensor zu verstehen, mit welchem sehr schnell und mit einer hohen Auflösung ein Schwerpunkt einer Lichtverteilung auf der Sensorfläche bestimmt werden kann. Das Ausgangssignal des Sensors wird dabei vermittels einer oder mehrerer photosensitiver Flächen erzeugt.

Gängige Lasertrackerweisen inzwischen standardmässig eine automatische Zielerfassungs- und Zielverfolgungs-Funktion für als Ziel-Reflektor dienende Prismen auf (ATR: „Automatic Target Recognition“). Dafür sind im Lasertracker gängigerweise eine separate ATR-Lichtquelle und ein spezieller, für die Wellenlänge der ATR-Lichtquelle sensitiver ATR-Detektor (z.B. CCD- Flächensensor) integriert.

Alternativ oder zusätzlich kann ein manuelles, grobes Anvisieren des Zielobjekts benutzerseitig beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Zielobjekt mittels einer am Lasertracker angeordneten Anziel- und/oder Übersichtskamera auf einem Benutzerdisplay des Lasertrackers oder auf dem Display eines separaten Peripheriegerätes (z.B. Datenlogger als Fernsteuerung) abgebildet und angezielt wird.

Um das Ziel auch bei schnellen und ruckartigen Bewegungen des Ziels im „gekoppelten“ Zustand zu halten und nicht aus dem Sichtbereich des ATR- Detektors zu verlieren, kann beispielsweise eine weitere Kamera Bilder des Ziels aufnehmen und anhand von Bildverarbeitung Bewegungen des Ziels (bzw. Bewegungen von sich zusammen mit dem Ziel mitbewegenden Objekten) verfolgen, und dadurch im Falle eines Verlierens des Ziels aus dem „gekoppelten“ Zustand das Wiederauffinden des Retroreflektors und Wiederankoppeln des Laserstrahls an den Retroreflektor erleichtern.

Ausserdem wird in modernen Trackersystemen auf einem Feinanzielsensor eine Ablage des empfangenen Messstrahls von einer Nullposition ermittelt, mittels derer eine Positionsdifferenz zwischen dem Zentrum des Retroreflektors und dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf dem Reflektor bestimmt und die Ausrichtung des Laserstrahls in Abhängigkeit dieser Abweichung derart korrigiert bzw. nachgeführt werden, dass die Ablage auf dem Feinanzielsensor verringert wird, insbesondere „Null“ ist, so dass der Strahl in Richtung des Reflektorzentrums ausgerichtet ist.

Zur Entfernungsmessung weisen Lasertracker des Standes der Technik zumindest einen Distanzmesser auf, wobei dieser z.B. als Interferometer (IFM) ausgebildet sein kann. Da solche Entfernungsmesseinheiten nur relative Distanzänderungen messen können, werden in heutigen Lasertrackern zusätzlich zu Interferometern sogenannte Absolutdistanzmesser (ADM) verbaut. Beispielsweise ist eine derartige Kombination von Messmitteln zur Entfernungsbestimmung durch das Produkt AT901 der Leica Geosystems AG bekannt. Eine Kombination eines Absolutdistanzmessers und eines Interferometers zur Entfernungsbestimmung mit einem HeNe-Laser ist beispielsweise aus der WO 2007/079600 A1 bekannt.

Die US 2014/0226145 A1 offenbart einen Lasertracker, der sowohl ein retroreflektierendes Ziel als auch eine natürliche (also nicht-retroreflektierende) Oberfläche vermessen kann. Hierzu weist der Lasertracker einen ersten Absolutdistanzmesser auf, der wie bekannt ausgebildet ist zum Messen zu einem Retroreflektor. Zusätzlich weist der Lasertracker einen zweiten Absolutdistanzmesser auf, der ausgebildet ist zum Messen zu einer Objektoberfläche. Die jeweiligen Absolutdistanzmesser senden zwar ihre Messstrahlung durch eine einzige Austrittsoptik, sind aber jeweils getrennte, unabhängige Einheiten. Die Notwendigkeit, zwei völlig eigenständige, separate Absolutdistanzmesser bereitzustellen, ist produktionstechnisch aufwendig und damit teuer.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Lasertracker der eingangs genannten Art bereitzustellen.

Eine spezielle Aufgabe liegt insbesondere darin, einen vereinfachten und kompakteren Aufbau der Distanzmesseinheit bereitzustellen, wobei gleichzeitig die Messfunktionalitäten des Lasertrackers erweitert werden, die Messgenauigkeit der bisherigen Messfunktionalitäten aber erhalten oder erhöht werden.

Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung von zumindest Teilen der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts. Der Lasertrackerweist eine Sendeeinheit mit einer um zwei Drehachsen drehbaren Sendekomponente auf, wobei die Sendekomponente konfiguriert ist zum Aussenden eines eine Zielachse definierenden Anzielstrahls und eines eine Distanzmessachse definierenden Distanzmessstrahls. Der Lasertracker weist ferner einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf.

Beispielsweise weist die Sendeeinheit eine Regelungsrichtung auf und der Lasertracker ist konfiguriert um die Sendekomponente mittels der Regelungseinrichtung durch Drehung um die zwei Drehachsen automatisch auf das Zielobjekt ausgerichtet zu halten, wobei die Regelungseinrichtung mittels des in Richtung auf ein kooperatives Ziel des Zielobjekts ausgesendeten Anzielstrahls eine Ausrichtung der Sendekomponente relativ zum kooperativen Ziel bestimmt. So können also basierend auf zurückkommenden Teilen des Anzielstrahls Steuerdaten zum Anpassen der Ausrichtung der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen erzeugt werden. Vermittels der Steuerdaten kann dann eine automatische Anpassung der Ausrichtung der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen erfolgen und damit die Zielachse auf den durch das kooperative Ziel des Zielobjekts definierten Messpunkt ausgerichtet werden.

Zudem weist der Lasertracker eine Distanzmesseinheit auf, konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen der Distanzmessstrahl von der Sendekomponente in Richtung Zielobjekt ausgesendet und zurückkommende Teile des Distanzmessstrahls empfangen werden.

Somit kann der Lasertracker verwendet werden, um - z.B. mittels des Anzielstrahls und der Winkeldaten - eine Ausrichtung der Sendekomponente relativ zu einem kooperativen Ziel des Zielobjekts zu bestimmen um in Kombination mit der Distanzmessung zum Zielobjekt Koordinaten des Zielobjekts abzuleiten.

Als kooperatives Ziel kann beispielsweise eine passive Reflexionseinheit mit definierten Reflexionseigenschaften dienen, z.B. eine Stahlkugel mit bekannten Abmessungen oder ein Retroreflektor wie ein kubisches Prisma. Mit anderen Worten: Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Begriff "kooperatives Ziel" auf ein Ziel, das speziell für die Verwendung in Verbindung mit einem Feinanzielprozess und beispielsweise einer Zielverfolgung vorgesehen ist. Somit "kooperiert" das kooperative Ziel mit dem Lasertracker, z.B. einer Feinanzieleinheit und/oder Verfolgungseinheit, indem es klar definierte Attribute wie beispielsweise spezielle Reflexionseigenschaften, eine bekannte Form, oder bekannte Abmessungen aufweist, welche durch den Lasertracker zum Zwecke des Feinanzielprozesses und/oder des Trackingprozesses ausgenutzt werden.

Der Lasertracker ist ferner konfiguriert zum Durchführen einer Kalibrationsfunktionalität zur Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse, aufweisend: eine Zielachsenreferenzmessung, wobei einem ersten Zielpunkt mittels des Winkelerfassers Zielachsen-Winkeldaten für eine Ausrichtung der Sendekomponente zugeordnet werden, wenn die Zielachse mittels Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf den ersten Zielpunkt ausgerichtet ist, eine Distanzmessstrahlabtastung, wobei eine Abtastung eines Referenzobjekts erfolgt, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen eingestellt wird und den unterschiedlichen Ausrichtungen mittels des Distanzmessstrahls jeweils zugehörige Abtast-Distanzen zum Referenzobjekt und mittels des Winkelerfassers zugehörige Abtast-Winkeldaten für die jeweilige Ausrichtung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen zugeordnet werden, ein Erzeugen eines geometrischen Modells, z.B. einer Punktwolke oder eines Gittermodells (oft auch als Mesh-Modell, Drahtgittermodell, Oberflächendarstellung oder Polygonnetzmodell bezeichnet), des Referenzobjekts mittels der Abtast-Distanzen und der Abtrast-Winkeldaten, und, basierend darauf, ein Identifizieren eines vordefinierten durch das Referenzobjekt bereitgestellten zweiten Zielpunkts, und ein Ableiten von eine räumliche Beziehung zwischen der Distanzmessachse und der Zielachse beschreibenden Referenzierungsdaten unter Berücksichtigung der Zielachsen-Winkeldaten, der Abtast-Winkeldaten und einer vorbekannten räumlichen Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zielpunkt.

Unter Referenzierung wird in diesem Zusammenhang eine Bestimmung einer relativen geometrischen Ausrichtung der Distanzmessachse bezüglich der Zielachse verstanden, wodurch beispielsweise ermöglicht wird, dass ein mit dem Distanzmessstrahl angezielter Punkt eindeutig einem mit dem Anzielstrahl angezielten Punkt zuordenbar ist. Ferner wird dadurch beispielsweise ermöglicht, dass eine bewusste Anzielung eines beliebigen Punkts im Raum sowohl mit dem Distanzmessstrahl wie dem Anzielstrahl erfolgen kann. In einem weiteren Beispiel, kann die Referenzierung verwendet werden, um mittels eines einstellbaren Strahllenkelements die Distanzmessachse und die Zielachse aufeinander abzustimmen.

Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemässe Kalibrationsfunktionalität, einen Lasertracker m it zwei Messfunktionalitäten bereitzustellen, nämlich die sogenannt "klassische" Messung (und Verfolgung) eines kooperativen, z.B. retro-reflektierenden, Ziels und eine, z.B. abtastende, Messung auf ein diffus streuendes Ziel, wobei die beiden Messfunktionalitäten mittels desselben opto elektronischen Distanzmessers durchführbar und zueinander referenzierbar sind. Dadurch kann beispielsweise der Platzbedarf in der Strahllenkeinheit sowie der Kalibrations- und Produktionsaufwand reduziert werden.

In einer Ausführungsform ist der Lasertracker konfiguriert, dass das Ableiten der Referenzierungsdaten basierend auf der Annahme erfolgt, dass die räumliche Anordnung des ersten und des zweiten Zielpunkts fest ist, insbesondere dass die Positionen des ersten und des zweiten Zielpunkts im Raum identisch sind. In einerweiteren Ausführungsform weist der Lasertracker eine automatische Zielsuchfunktionalität zum automatischen Auffinden des ersten Zielpunkts und/oder des Referenzobjekts auf. Folglich ist der Lasertracker gemäss dieser Ausführungsform in der Lage, im Rahmen der Kalibrationsfunktionalität, mittels Unterstützung durch die automatische Zielsuchfunktionalität, die Zielachsenreferenzmessung und die Distanzmesstrahlabtastung automatisch durchzuführen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist der Lasertracker konfiguriert, dass das Identifizieren des zweiten Zielpunkts basierend auf der Annahme erfolgt, dass das Referenzobjekt zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist und der zweite Zielpunkt dem Kugelmittelpunkt einer durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten Kugel entspricht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts. Der Lasertrackerweist eine Sendeeinheit mit einer um zwei Drehachsen drehbaren Sendekomponente auf, wobei die Sendekomponente konfiguriert ist zum Aussenden eines eine Zielachse definierenden Anzielstrahls und eines eine Distanzmessachse definierenden Distanzmessstrahls. Ferner weist der Lasertracker einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf sowie eine Distanzmesseinheit konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen der Distanzmessstrahl von der Sendekomponente in Richtung Zielobjekt ausgesendet und zurückkommende Teile des Distanzmessstrahls empfangen werden. Wiederum kann der Lasertracker verwendet werden, um beispielsweise mittels des Anzielstrahls und der Winkeldaten eine Ausrichtung der Sendekomponente relativ zu einem kooperativen Ziel des Zielobjekts zu bestimmen.

Gemäss diesem Aspekt der Erfindung ist der Lasertracker konfiguriert zum Durchführen einer Kalibrationsfunktionalität zur Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse, aufweisend: eine Zielachsenreferenzmessung, wobei einem ersten Zielpunkt mittels des Winkelerfassers Zielachsen-Winkeldaten für eine Ausrichtung der Sendekomponente zugeordnet werden, wenn die Zielachse mittels Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf den ersten Zielpunkt ausgerichtet ist, eine Intensitätsabtastung, wobei eine Abtastung eines Referenzobjekts erfolgt, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen eingestellt wird und den unterschiedlichen Ausrichtungen mittels des Distanzmessstrahls jeweils zugehörige Empfangsintensitäten von zurückkommenden Teilen des Distanzmessstrahls und mittels des Winkelerfassers zugehörige Abtast- Winkeldaten für die jeweilige Ausrichtung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen zugeordnet werden, ein Identifizieren eines vordefinierten durch das Referenzobjekt bereitgestellten zweiten Zielpunkts aufgrund einer Intensitätsverteilung der Empfangsintensitäten auf dem Referenzobjekt, insbesondere durch Identifizieren eines Glanzpunktes des Referenzobjekts, und ein Ableiten von eine räumliche Beziehung zwischen der Distanzmessachse und der Zielachse beschreibenden Referenzierungsdaten unter Berücksichtigung der Zielachsen-Winkeldaten, der Abtast-Winkeldaten und einer vorbekannten räumlichen Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zielpunkt.

Zum Beispiel ist der Lasertracker konfiguriert, dass das Identifizieren des zweiten Zielpunkts basierend auf der Annahme erfolgt, dass das Referenzobjekt zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist und der zweite Zielpunkt einem Punkt auf der Kugeloberfläche oder dem Zentrum einer durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten Kugel zugeordnet ist (insbesondere diesem Punkt entspricht). So ist beispielsweise der Radius der durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten Kugel auf dem Lasertracker hinterlegt, so dass die Referenzierung unter Berücksichtigung dieses vorbekannten Radius erfolgt, wobei das Identifizieren des vordefinierten zweiten Zielpunkts beispielsweise durch Identifizierung eines Glanzpunkts in den Empfangsintensitäten erfolgen kann.

Allgemein kann anstelle des Glanzpunkts ein Ziel mit einem ausgezeichneten in den Empfangsintensitäten sichtbaren Merkmal verwendet werden, z.B. ein kontrastreiches Ziel, wo mittels Intensitätsmessung eindeutig ein vordefinierter Punkt bestimmbar ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts. Der Lasertrackerweist eine Sendeeinheit mit einer um zwei Drehachsen drehbaren Sendekomponente auf, wobei die Sendekomponente konfiguriert ist zum Aussenden eines eine Zielachse definierenden Anzielstrahls und eines eine Distanzmessachse definierenden Distanzmessstrahls. Ferner weist der Lasertracker einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf sowie eine Distanzmesseinheit konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen der Distanzmessstrahl von der Sendekomponente in Richtung Zielobjekt ausgesendet und zurückkommende Teile des Distanzmessstrahls empfangen werden.

Gemäss diesem Aspekt der Erfindung weist der Lasertracker ein optisches Koppelelement konfiguriert zum Erzeugen eines gemeinsamen Sendepfads des Anzielstrahls und des Distanzmessstrahls auf. Ferner ist im Sendepfad des Anzielstrahls strahlaufwärts vom optischen Koppelelement ein erstes Strahllenkelement angeordnet, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Anzielstrahls relativ zur Sendekomponente. Zusätzlich oder alternativ ist im Sendepfad der Distanzmesseinheit strahlaufwärts vom optischen Koppelelement ein zweites Strahllenkelement angeordnet, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Distanzmessstrahls relativ zur Sendekomponente. Ferner ist der Lasertracker hier nun konfiguriert im Rahmen der Distanzmessung, abhängig von einer eingestellten Distanz zum Zielobjekt, insbesondere abhängig von einem eingestellten Fokusparameter hinsichtlich einer Fokussierung des Distanzmessstrahls auf das Zielobjekt, eine Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements vorzunehmen, z.B. basierend auf Referenzierungsdaten für eine Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse, welche durch eine Kalibrationsfunktionalität wie oben ausgeführt bestimmt wurden.

Insbesondere ist der Lasertracker konfiguriert, dass die Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements derart erfolgt, dass die Distanzmessachse koaxial oder parallel zur Zielachse ist.

Als optische Strahllenkelemente sind im Stand der Technik eine Vielzahl möglicher Komponenten bekannt, beispielsweise können ein oder mehrere Justierkeile, eine Linsen- und/oder Spiegelanordnung, und/oder MEMS-basierte Strahllenkung (MEMS=Micro-Electro-Mechanical System) verwendet werden. Weitere Möglichkeiten sind Akkusto-optische Elemente, Flüssiglinsenelemente, Kristalle welche durch elektrisches Feld Brechungsindexgradienten erzeugen, etc.

Zum Beispiel weist die Distanzmesseinheit eine einstellbare Fokuseinheit auf, konfiguriert zum Einstellen eines variablen Fokusparameters für die Fokussierung des Distanzmessstrahls auf das Zielobjekt, insbesondere wobei die einstellbare Fokuseinheit derart konfiguriert und angeordnet ist, dass der optische Pfad des Anzielstrahls frei ist von der Wirkung der Fokuseinheit. Beispielsweise ist die Fokuseinheit ausserhalb des optischen Pfads des Anzielstrahls, also nur im optischen Pfad des Distanzmessstrahls, angeordnet.

In einerweiteren Ausführungsform ist der Lasertracker konfiguriert eine Distanzmessstrahlabtastung bzw. eine Intensitätsabtastung des Referenzobjekts aus einer ersten Distanz und eine weitere Distanzmessstrahlabtastung bzw. eine weitere Intensitätsabtastung eines weiteren Referenzobjekts oder desselben Referenzobjekts aus einer zur ersten Distanz unterschiedlichen zweiten Distanz durchzuführen, wobei die Distanzmesseinheit beispielsweise eine einstellbare Fokuseinheit zum Einstellen eines variablen Fokusparameters hinsichtlich der Fokussierung des Distanzmessstrahls aufweist und für die erste Distanz ein erster Wert des Fokusparameters und für die zweite Distanz ein zum ersten unterschiedlicher zweiter Wert des Fokusparameters eingestellt ist, ein Ableiten von ersten Referenzierungsdaten für die Distanzmessstrahlabtastung bzw. die Intensitätsabtastung aus der ersten Distanz und ein Ableiten von zweiten Referenzierungsdaten für die weitere Distanzmesstrahlabtastung bzw. die weitere Intensitätsabtastung aus der zweiten Distanz durchzuführen, und einen Kompensationsparameter bzw. einen Parametersatz von Kompensationsparametern, z.B. mindestens drei Kompensationsparameter, für eine Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse als Funktion der Distanz, insbesondere des Fokusparameters, abzuleiten, mittels Berücksichtigen der ersten und der zweiten Referenzierungsdaten.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts, aufweisend eine Stütze, eine bezüglich der Stütze drehbare Sendekomponente mit einem Strahlaustritt, und eine Distanzmesseinheit mit einer in der Stütze angeordneten Laserstrahlquelle und einer Lichtleiteranordnung konfiguriert zur fasergeführten Zuführung von Strahlung der Laserstrahlquelle in die Sendekomponente.

Hier ist die Distanzmesseinheit konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen zumindest ein Teil der Strahlung über den Strahlaustritt ausgesendet und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden, wobei die Distanzmessung auf dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars basiert.

Dazu ist die Laserstrahlquelle konfiguriert zur Erzeugung einer ersten und einer zweiten Laserstrahlung, wobei zumindest eine der zwei Laserstrahlungen frequenzmoduliert ist, wobei beispielsweise zumindest zeitabschnittsweise ein Frequenzgradient der ersten Laserstrahlung unterschiedlich ist zu einem Frequenzgradienten der zweiten Laserstrahlung.

Ferner weist der Lasertracker eine in der Stütze angeordnete Optik-Anordnung auf, welche konfiguriert ist zum Teilen der ersten Laserstrahlung in eine erste Messstrahlung und eine erste Referenzstrahlung sowie zum Zuführen der ersten Referenzstrahlung in eine Referenzinterferometer-Anordnung. Ferner ist die Optik-Anordnung konfiguriert zum Teilen der zweiten Laserstrahlung in eine zweite Messstrahlung und eine zweite Referenzstrahlung sowie zum Zuführen der zweiten Referenzstrahlung in die Referenzinterferometer-Anordnung.

Die Referenzinterferometer-Anordnung wird beispielsweise verwendet, um eine Charakterisierung der beispielsweise linearen Durchstimmung der jeweiligen Laserstrahlung zu gewährleisten. Die Referenzinterferometer-Anordnung weist zumindest zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten und/oder zweiten Referenzstrahlung auf, wobei einer der zwei Arme als eine temperaturkontrollierbare und/oder temperaturstabilisierbare fasergeführte Referenzstrecke ausgebildet ist und die zumindest zwei Arme in einem Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung einer Referenzausgangsstrahlung wieder zusammengeführt werden. Die Referenzstrecke ist beispielsweise temperaturkontrollierbar im dem Sinn, dass die Temperatur messbar ist und im Rahmen der Distanzmessung berücksichtigt werden kann. Alternativ oder zusätzlich wird die Temperatur für die Distanzmessung aktiv stabilisiert um die Länge der Referenzstrecke konstant zu halten.

Die erste Referenzausgangsstrahlung wird dann beispielsweise über eine single- mode Faser der Sendekomponente zugeführt.

Der Lasertrackerweist zudem einen Frequenzschieber auf, z.B. basierend auf einem akkusto-optischen Modulator, wobei der Frequenzschieber konfiguriert ist zum Teilen der ersten Messstrahlung in eine erste Sendestrahlung und eine zur ersten Sendestrahlung frequenzverschobene erste Lokaloszillatorstrahlung, und zum Teilen der zweiten Messstrahlung in eine zweite Sendestrahlung und eine zur zweiten Sendestrahlung frequenzverschobene zweite Lokaloszillatorstrahlung.

Die Lichtleiteranordnung ist konfiguriert zur fasergeführten Zuführung der ersten und der zweiten Sendestrahlung sowie der ersten und der zweiten Lokaloszillatorstrahlung, und beispielsweise der Referenzausgangsstrahlung, in die Sendekomponente, wobei für die Distanzmessung ein Teil der ersten und der zweiten Sendestrahlung über den Strahlaustritt der Sendekomponente zum Zielobjekt ausgesendet und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der ersten und der zweiten Sendestrahlung erfasst werden und ferner die vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der ersten bzw. der zweiten Sendestrahlung, z.B. in der Sendekomponente, mit der ersten bzw. der zweiten Lokaloszillatorstrahlung überlagert werden, um basierend darauf im Rahmen der Distanzmessung die Distanz zum Zielobjekt nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars abzuleiten.

Anstelle einer Zuführung der Referenzausgangsstrahlung in die Sendekomponente könnte die Erfassung der Referenzstrahlung auch ausserhalb der Sendekomponente erfolgen und somit lediglich entsprechende elektrische oder digitalisierte Signale für die Berücksichtigung bei der Distanzmessung bereitgestellt werden, z.B. mittels Zuführung der Signale zur Sendekomponente. Ebenso könnten auch die in der Sendekomponente erfassten bzw. aus Sende- und Lokaloszillatorstrahlungen erzeugten Empfangssignale auf elektrischem oder digitalisiertem Weg in die Stütze übertragen werden.

Zum Beispiel ist die Optik-Anordnung als Freistrahloptik ausgebildet. Dies ist beispielsweise vorteilhaft für eine kompakte Bauweise.

Generell kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn weniger Fasern durch die Achse geführt werden, da der Platz knapp ist und eine mechanisch beanspruchte Faser ein Bauteil mit Ausfallrisiko ist bzw. thermisch und/oder mechanisch bedingte Veränderungen der Fasern die Distanzmessung verfälschen können. Um beispielsweise die Anzahl der durch die Achse geführten Fasern zu reduzieren, ist der Frequenzschieber in einer Ausführungsform in der Stütze angeordnet, wobei die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer- Anordnung konfiguriert sind, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels heterodyner Strahlungsmischung unter Verwendung des Frequenzschiebers oder eines weiteren in der Stütze angeordneten Frequenzschiebers erzeugt wird. Ferner sind die Optik-Anordnung und das Lichtleitersystem konfiguriert, dass jeweils die erste und die zweite Sendestrahlung zusammen sowie die erste und die zweite Lokaloszillatorstrahlung zusammen über eine gemeinsame Faser der Sendekomponente zugeführt werden, insbesondere wobei die beiden Fasern jeweils als polarisationserhaltende Fasern ausgeführt sind.

Ferner könnte gemäss einer weiteren Variante beispielsweise der Einfluss aller Fasern auf die Messdistanz direkt gemessen und der Einfluss auf die Distanzmessung zum Zielobjekt entsprechend kompensiert werden. Entsprechend weist die Sendekomponente in einerweiteren Ausführungsform einen internen Kontrollkanal auf mit einem von zurückkommenden Teilen der ersten bzw. zweiten Sendestrahlung abgeschirmten separaten Empfänger für eine separate Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars. Dabei werden in der Sendekomponente ein Teil der ersten bzw. zweiten Sendestrahlung und ein Teil der ersten bzw. zweiten Lokaloszillatorstrahlung in den internen Kontrollkanal ausgekoppelt, und basierend darauf eine auf dem internen Kontrollkanal basierende separate Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars durchgeführt um thermisch und/oder mechanisch bedingte Veränderungen der Fasern der Lichtleiteranordnung beim Ableiten der Distanz zum Zielobjekt zu berücksichtigen.

In einerweiteren Ausführungsform ist der Frequenzschieber in der Sendekomponente angeordnet, wobei der Lasertracker einen weiteren in der Stütze angeordneten Frequenzschieber aufweist. Hier sind die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung konfiguriert, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels heterodyner Strahlungsmischung unter Verwendung des weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschiebers erzeugt wird. Ferner sind die Optik-Anordnung und die Lichtleiteranordnung konfiguriert, dass die erste und die zweite Messstrahlung über eine gemeinsame Faser, z.B. eine polarisationserhaltende Faser, der Sendekomponente zugeführt werden. Zum Beispiel erfolgt hierbei strahlabwärts vom weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber die Teilung der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung sowie die Zuführung der ersten bzw. zweiten Referenzstrahlung zur Referenzinterferometer-Anordnung im Freistrahl.

Zum Beispiel werden die erste und die zweite Laserstrahlung durch den weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber geführt, wobei die erste und die zweite Messstrahlung Strahlung derselben Ordnung des weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschiebers entsprechen. Im Speziellen basiert beispielsweise die erste bzw. die zweite Messstrahlung jeweils auf einem Teil der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung, der frei ist von einer Frequenzverschiebung durch den weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber.

Alternativ wird beispielsweise die erste und die zweite Messstrahlung strahlaufwärts vom weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber ausgekoppelt und am weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber vorbei in die Sendekomponente geführt.

In einerweiteren Ausführungsform ist der Frequenzschieber in der Sendekomponente angeordnet, wobei die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung derart konfiguriert sind, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels homodyner Strahlungsmischung erzeugt wird. Die Optik-Anordnung und die Lichtleiteranordnung sind dann konfiguriert, dass die erste und die zweite Messstrahlung über eine gemeinsame Faser, z.B. eine polarisationserhaltende Faser, der Sendekomponente zugeführt werden.

In einerweiteren Ausführungsform sind die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung gemeinsam in einem vom Lasertracker in einem Stück separierbaren Modulgehäuse angeordnet. Durch die Anordnung des Modulgehäuses in der Stütze, insbesondere wobei z.B. auch entsprechende Steckerverbindungen der Fasern der Lichtleiteranordnung in der Nähe des Modulgehäuses in der Stütze angeordnet sind, hat beispielsweise den Vorteil, dass die sensible Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung mitsamt Stützen-Fasern leicht austauschbar sind, wodurch beispielsweise der Wartungs- und Reparaturaufwand reduziert werden kann.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Referenzinterferometer-Anordnung ein erstes und ein zweites Referenzinterferometer auf, welche konfiguriert sind, eine erste bzw. eine zweite Teilstrahlung der Referenzausgangsstrahlung bereitzustellen. Das erste Referenzinterferometer weist hierzu zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten Referenzstrahlung auf, wobei einer der zwei Arme des ersten Referenzinterferometers über die (temperaturkontrollierbare und/oder temperaturstabilisierbare fasergeführte) Referenzstrecke geführt ist und die zwei Arme des ersten Referenzinterferometers im Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung der ersten Teilstrahlung wieder zusammengeführt werden. Das zweite Referenzinterferometer weist zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der zweiten Referenzstrahlung auf, wobei einer der zwei Arme des zweiten Referenzinterferometers über eine weitere temperaturkontrollierbare und/oder temperaturstabilisierbare fasergeführte Referenzstrecke geführt ist und die zwei Arme des zweiten Referenzinterferometers im Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung der zweiten Teilstrahlung wieder zusammengeführt werden. Insbesondere sind die zwei Arme des ersten Referenzinterferometers von den zwei Armen des zweiten Referenzinterferometers getrennt.

Die erste bzw. die zweite Teilstrahlung werden dann beispielsweise jeweils über eine single-mode Faser der Sendekomponente zugeführt.

In einerweiteren Ausführungsform sind die Referenzstrecke und die weitere Referenzstrecke in einer gemeinsamen temperaturkontrollierbaren und/oder temperaturstabilisierbaren Box angeordnet. Dadurch kann beispielsweise der elektronische und bauliche Aufwand für die Temperaturstabilisierung reduziert werden und es wird sichergestellt, dass die beiden Referenzstrecken denselben Bedingungen unterworfen sind.

Bei heterodyner Detektion oder bei unterschiedlichen Sweep-Raten kann anstelle der Verwendung von zwei separat ausgebildeten Referenzinterferometern für die erste und die zweite Referenzstrahlung der Lasertracker alternativ auch konfiguriert sein, das Interferometerausgangssignal eines gemeinsamen Interferometers algorithmisch bezüglich Anteilen der ersten und der zweiten Referenzstrahlung zu trennen.

Entsprechend weist die Referenzinterferometer-Anordnung ein (z.B. einziges) Referenzinterferometer auf, welches zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten und der zweiten Referenzstrahlung aufweist, wobei einer der zwei Arme über die Referenzstrecke geführt ist und die zwei Arme im Überlagerungsabschnitt wieder zusammengeführt werden. Die Optik-Anordnung ist ferner konfiguriert, dass die erste und die zweite Referenzstrahlung strahlaufwärts vom Referenzinterferometer zusammengeführt und gemeinsam als Teile derselben Interferometereingangsstrahlung dem Referenzinterferometer zugeführt werden. Die Interferometerausgangsstrahlung wird dann beispielsweise über eine single-mode Faser der Sendekomponente zugeführt, wobei der Lasertracker konfiguriert ist, ein durch das Referenzinterferometer erzeugtes Interferometerausgangssignal algorithmisch bezüglich Anteilen der ersten und der zweiten Referenzstrahlung zu trennen.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Lichtleiteranordnung eine nur teilweise mit Tube geschützte Faser auf, wobei die teilweise mit Tube geschützte Faser in einem Bereich der Durchführung zwischen Stütze und Sendekomponente Tube aufweist.

Die teilweise Verwendung von Tube hat beispielsweise den Vorteil, dass dadurch die mechanische Belastung der Faser durch das Tube aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten reduziert werden kann. Beispielsweise wird die nur teilweise mit Tube geschützte Faser lediglich an Orten mit - durch den Betrieb des Lasertrackers bedingter - mechanischer Belastung mit Tube geschützt.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Sendekomponente ein Objektiv, zwei Faserkollimatoren, einen Empfänger und zwei auf einer Anordnungsachse parallel oder koaxial zur optischen Achse des Objektivs in Reihe angeordnete, z.B. polarisierende, Strahlteiler auf. Die erste und die zweite Sendestrahlung werden über einen der zwei Faserkollimatoren auf den dem Objektiv axial näher angeordneten Strahlteiler ausgesendet, welcher konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und der zweiten Sendestrahlung axial in Richtung Objektiv abzulenken. Die erste und die zweite Lokaloszillatorstrahlung werden über den anderen der zwei Faserkollimatoren auf den dem Objektiv axial entfernter angeordneten Strahlteiler ausgesendet, welcher konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und der zweiten Lokaloszillatorstrahlung axial in Richtung Empfänger abzulenken. Dabei sind die zwei Strahlteiler konfiguriert, zumindest Teile der vom Ziel zurückkommenden Teile der ersten bzw. der zweiten Sendestrahlung zum Empfänger durchzulassen.

Typischerweise weist die Sendekomponente ferner eine l/4 Verzögerungsplatte aufweist, welche beispielsweise auf der Anordnungsachse zwischen dem Objektiv und den zwei Strahlteilern angeordnet ist.

Ferner kann die Sendekomponente im optischen Pfad der ersten und der zweiten Sendestrahlung eine einstellbare Blende aufweisen.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Sendekomponente einen Abschwächer auf, konfiguriert zum einstellbaren Abschwächen der aus dem einen der zwei Faserkollimatoren ausgesendeten ersten und zweiten Sendestrahlung, wobei der Abschwächer beispielsweise zwischen dem einen der zwei Faserkollimatoren und dem dem Objektiv axial näher angeordneten Strahlteiler angeordnet ist. Zum Beispiel ist der Abschwächer in den optischen Pfad der ersten und der zweiten Sendestrahlung ein- und ausschwenkbar oder konfiguriert zum wählbaren Einstellen von unterschiedlichen Abschwächfaktoren (Abschwächstärken). Beispielsweise basiert der Abschwächer auf einem fasergekoppelten variablen optischen Abschwächer.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Sendekomponente zwischen jedem der zwei Faserkollimatoren und dem jeweils zugeordneten Strahlteiler ein Strahllenkelement auf, konfiguriert zum Anpassen der Strahlrichtungen der ersten und zweiten Sendestrahlung bzw. der ersten und zweiten Lokaloszillatorstrahlung.

Als optische Strahllenkelemente sind im Stand der Technik eine Vielzahl möglicher Komponenten bekannt, beispielsweise Justierkeile, Linsen- und/oder Spiegelanordnungen, MEMS-basierte Strahllenkung (MEMS=Micro-Electro- Mechanical System), akkusto-optische Elemente, Flüssiglinsenelemente,

Kristalle welche durch elektrisches Feld Brechungsindexgradienten erzeugen, etc.

In einerweiteren Ausführungsform weist die Sendekomponente eine zumindest partiell reflektierende Referenzkomponente auf und ist konfiguriert, zumindest einen Teil der ersten und zweiten Sendestrahlung im Freistrahl auf die Referenzkomponente zu senden und von der Referenzkomponente zurückkommende Teile der ersten und zweiten Sendestrahlung im Rahmen der Distanzmessung zu berücksichtigen.

Alternativ zu den oben beschriebenen Optik- und Interferometer-Anordnungen könnte als Laserstrahlquelle ein einzelner konstant betriebener Laser in Kombination mit einem in der Stütze angeordneten elektro-optischen Modulator verwendet werden (mit RF-Generierung). Ein solcher Aufbau zur Strahlerzeugung ist beispielsweise beschrieben in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 18 190343.6. Dadurch muss lediglich eine Faser durch die Achse geführt werden, wobei diese Faser die durch den elektro-optischen Modulator erzeugten und für die Messstrahlung zu verwendenden Seitenbänder führt. Zum Ermöglichen einer heterodynen Messung ist der Frequenzschieber beispielsweise in der Sendekomponente angeordnet, um die erste bzw. zweite Sendestrahlung sowie die erste bzw. zweite Lokaloszillatorstrahlung zu erzeugen. Die interferometrisch messbare Distanz hat ihren Ursprung im Frequenzschieber, womit die zur Achsdurchführung verwendete Faser also nicht in die Messdistanz eingeht. Die oben genannten Faserprobleme treffen jedoch für die Ausgangsfasern des in der Sendekomponente angeordneten Frequenzschiebers weiter zu, reduzieren sich im Wesentlichen jedoch auf thermische Effekte, da die mechanisch ändernde Achsdurchführung entfällt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts, aufweisend eine Stütze, eine bezüglich der Stütze drehbare Sendekomponente mit einem Strahlaustritt und eine Distanzmesseinheit mit einer in der Stütze angeordneten Laserstrahlquelle und einer Lichtleiteranordnung konfiguriert zur fasergeführten Zuführung von Strahlung der Laserstrahlquelle in die Sendekomponente. Die Distanzmesseinheit ist konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen zumindest ein Teil der Strahlung über den Strahlaustritt ausgesendet und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden.

Gemäss diesem Aspekt ist die Laserstrahlquelle konfiguriert zur Erzeugung einer frequenzmodulierten Laserstrahlung und der Lasertrackerweist ferner einen Frequenzschieber auf, z.B. basierend auf einem akkusto-optischen Modulator, konfiguriert zum Teilen der Laserstrahlung in eine Sendestrahlung und eine zur Sendestrahlung frequenzverschobene Lokaloszillatorstrahlung. Ferner ist der Lasertracker konfiguriert um zumindest einen Teil der Sendestrahlung über den Strahlaustritt der Sendekomponente zum Zielobjekt auszusenden sowie vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Sendestrahlung und zumindest einen Teil der Lokaloszillatorstrahlung zu überlagern, um basierend darauf im Rahmen der Distanzmessung die Distanz zum Zielobjekt nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars abzuleiten.

Die Sendekomponente weist ferner eine zumindest partiell reflektierende Referenzkomponente auf und ist konfiguriert, zumindest einen Teil der Sendestrahlung im Freistrahl auf die Referenzkomponente zu senden sowie von der Referenzkomponente zurückkommende Teile der Sendestrahlung zu erfassen und diese von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung für die Distanzmessung zum Zielobjekt zu berücksichtigen.

Beispielsweise ist der Lasertracker konfiguriert, die von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung durch eine Überlagerung der von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit zumindest einem Teil der Lokaloszillatorstrahlung zu berücksichtigen.

Beispielsweise ist die Referenzkomponente als eine partiell reflektierende Linse, insbesondere als Meniskuslinse, ausgebildet. Denkbar wäre beispielsweise auch eine Scheibe oder Planplatte, oder ein Rückreflex an einem Beamsplitter. Allgemein könnten in der Sendekomponente nicht in Richtung Zielobjekt abgelenkte Strahlanteile in einem separaten Kanal erfasst und gemessen werden.

Die Reflexion ermöglicht ein Erfassen und Kompensieren von verbleibenden thermisch oder mechanisch bedingten Veränderungen von Faserlängen, welche somit in Echtzeit erkannt und bei der Distanzmessung kompensiert werden können. Beispielsweise ist der Lasertracker konfiguriert, Schwankungen einer Faserlänge einer für die Strahlführung der Sendestrahlung und/oder Lokaloszillatorstrahlung verwendeten Faser zu kompensieren, basierend auf der Annahme, dass der die Faser für die Sendestrahlung enthaltende optische Pfad der Sendestrahlung hin zur Referenzkomponente konstant sein sollte.

Insbesondere bei homodyner Detektion könnte die Reflexion an der Referenzkomponente direkt als Lokaloszillatorstrahlung dienen, wobei die Position des Reflexes beispielsweise gerade dem Nullpunkt entspricht.

Alternativ, insbesondere bei heterodyner Detektion, wird die Reflexion an der Referenzkomponente jedoch eher als zusätzliche Kalibration verwendet.

In einer Ausführungsform weist die Sendekomponente ein Objektiv und einen Strahlteiler auf, wobei das Objektiv und der Strahlteiler auf einer Anordnungsachse parallel oder koaxial zur optischen Achse des Objektivs in Reihe angeordnet sind, so dass zumindest ein Teil der Sendestrahlung über den Strahlteiler axial in Richtung Objektiv abgelenkt wird. Ferner ist die Referenzkomponente in einem statischen Bereich zwischen dem Objektiv und dem Strahlteiler entlang der Anordnungsachse angeordnet, wobei der statische Bereich frei ist von sich axial bewegenden Komponenten der Sendekomponente und strahlteilerseitig durch den Strahlteiler begrenzt ist und wobei der Strahlteiler konfiguriert ist zumindest Teile der von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung durchzulassen.

In einerweiteren Ausführungsform weist der Bereich zwischen der äussersten optischen Komponente und dem Strahlteiler ferner einen beweglichen Bereich mit sich axial bewegenden Komponenten auf, z.B. eine Fokuseinheit.

In einerweiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil der Sendestrahlung über den Strahlteiler axial in Richtung Objektiv abgelenkt und der Strahlteiler ist konfiguriert, zumindest Teile der vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der Sendestrahlung durchzulassen.

Insbesondere ist die Sendekomponente als eine um zwei Drehachsen drehbare Sendekomponente ausgebildet und der Lasertrackerweist eine Regelungseinrichtung auf, mittels derer die Sendekomponente durch Drehung um die zwei Drehachsen motorisiert auf das Zielobjekt ausrichtbar ist.

Durch die Verwendung der Optik- bzw. Mess-Anordnung für ein moduliertes Dauerstrichradar kann ein Koordinatenmessgerät, z.B. ein Lasertracker gemäss einer der eingangs beschriebenen Ausführungsformen, dank dem Auftreten von Specklemustern (oft auch lediglich als Speckle bezeichnet) ferner erweitert werden um beispielsweise eine Messung einer Drehrate eines rotierenden Zielobjekts, z.B. eines sich in Eigenrotation befindlichen Zielobjekts, bereitzustellen.

Wird das Zielobjekt beispielsweise mit der Distanzmessachse abseits der Rotationsachse des Zielobjekts angezielt, wobei der Distanzmessstrahl nicht parallel ist zur Rotationsachse, kann durch das Auftreten von Specklemustern eine durch den axialen Anteil der Rotationsgeschwindigkeit des Zielobjekts am Auftreffpunkt der Distanzmessachse auf das Zielobjekt verursachte Dopplerverschiebung der Frequenz des Distanzmessstrahls beobachtet werden. Wie nachfolgend dargelegt kann dies ausgenutzt werden, um die (instantane) Drehrate des Zielobjekts um die Rotationsachse abzuleiten.

Insbesondere die Zweiachs-Anordnung der Sendekomponente ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte Bestimmungen der Rotationsachse und der Drehzahl des sich drehenden Zielobjekts, beispielsweise mittels automatischer Vermessung des Zielobjekts zum Bestimmen der Ausrichtung einer von der Rotationsachse durchstossener Stirnfläche des rotierenden Objekts in Bezug auf die Rotationsachse.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Punktes im Raum, z.B. ausgebildet als Lasertracker, aufweisend eine Sendeeinheit, konfiguriert zum Einstellen der Ausrichtung einer Messachse bezüglich zwei Drehachsen. Das Koordinatenmessgerät weist eine Distanzmesseinheit mit einer Laserstrahlquelle auf, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung, in deren Rahmen zumindest ein Teil von mit der Laserstrahlquelle erzeugter Strahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse in den Raum ausgesendet und als Empfangsstrahlung bezeichnete zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden. Dabei weist die Distanzmesseinheit eine optische Anordnung zur Durchführung der Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars auf (siehe beispielsweise eingangs beschriebene Koordinatenmessgeräte). Ferner weist das Koordinatenmessgerät einen Winkelerfasser auf, konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich der Ausrichtung der Messachse um die zwei Drehachsen.

Gemäss diesem Aspekt weist das Koordinatenmessgerät ferner eine Drehratenmessfunktionalität zur Bestimmung einer Drehrate eines sich um eine Rotationsachse drehenden Zielobjekts auf, wobei das Koordinatenmessgerät konfiguriert ist, mit Bezug auf eine Messrichtung entlang der Messachse, für eine Empfangsfrequenz der Empfangsstrahlung eine Dopplerverschiebung zu bestimmen und unter Berücksichtigung einer 6DoF Position (6-degrees-of- freedom, die sechs Bewegungsfreiheitsgrade) der Rotationsachse des Zielobjekts relativ zum Koordinatenmessgerät die Drehrate des Zielobjekts abzuleiten.

In einer speziellen Ausführungsform weist die Drehratenmessfunktionalität zwei Stufen auf, wobei im Rahmen einer ersten Stufe eine automatische Doppler- Vermessung des Zielobjekts durchgeführt wird, aufweisend unterschiedliche Ausrichtungen der Messachse bezüglich der zwei Drehachsen und für jede der unterschiedlichen Ausrichtungen ein Bestimmen der Dopplerverschiebung. Basierend auf der automatischen Doppler-Vermessung erfolgt eine automatische Bestimmung der 6DoF-Position der Rotationsachse des Zielobjekts relativ zum Koordinatenmessgerät, beispielsweise unter der Annahme einer konstanten Drehrate des Zielobjekts während der ersten Stufe. Im Rahmen einer zweiten Stufe kann dann die (instantane) Drehrate bestimmt werden, durch Ausrichten der Messachse auf einen Messpunkt auf dem Zielobjekt, wobei der Messpunkt einen Versatz weg von der Rotationsachse aufweist, z.B. wobei das Koordinatenmessgerät aufgrund der 6DoF Position der Rotationsachse eine Radialdistanz des Messpunkts zur Rotationsachse ableitet und beim Bestimmen der Drehrate berücksichtigt.

Beispielsweise ist das Koordinatenmessgerät konfiguriert, im Rahmen der ersten und/oder zweiten Stufe Geometriedaten zu berücksichtigen, welche eine Information bezüglich der äusseren Form des Zielobjekts bereitstellen.

Alternativ oder zusätzlich weist das Koordinatenmessgerät beispielsweise eine weitere Stufe auf, konfiguriert zur automatischen koordinativen Abtastung des Zielobjekts und zum Bestimmen einer Geometrieinformation bezüglich einer äusseren Form des Zielobjekts, welche im Rahmen der ersten und/oder zweiten Stufe berücksichtigt wird. Zum Beispiel erfolgt die koordinative Abtastung mittels der Distanzmesseinheit und mehrerer unterschiedlicher Ausrichtungen der Messachse bezüglich der zwei Drehachsen erfolgt und/oder mittels einer kamerabasierten Abtastung durch eine Kamera des Koordinatenmessgeräts, z.B. basierend auf dem Prinzip der Stereophotogrammmetrie oder Streifenprojektion. Durch die koordinative Abtastung kann somit ein 3D-Modell des Zielobjekts, z.B. eine Punktwolke oder ein Gittermodell, erzeugt und im Rahmen der ersten und/oder zweiten Stufe berücksichtigt werden.

Somit können beispielsweise Bewegungskomponenten in Richtung der Messachse, welche sich durch eine Nichtplanarität des Zielobjekts ergeben berücksichtigt bzw. kompensiert werden. Hierzu gehört beispielsweise eine nicht-ideale Ausrichtung der Stirnfläche des Zielobjekts zur Rotationsachse.

In einerweiteren Ausführungsform ist das Koordinatenmessgerät konfiguriert, die Distanzmessung nach dem Prinzip einer Dual-Chirp Frequenzmodulation durchzuführen und dadurch die Distanz als Absolutdistanz zwischen dem Koordinatenmessgerät und dem Zielobjekt abzuleiten.

Beispielsweise ist die Distanzmesseinheit konfiguriert zur Erzeugung einer Laserstrahlung und zum Teilen der Laserstrahlung in eine Sendestrahlung und eine Lokaloszillatorstrahlung, z.B. wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zur Erzeugung einer frequenzmodulierten Laserstrahlung und einen Frequenzschieber zum Teilen der Laserstrahlung in die Sendestrahlung und die Lokaloszillatorstrahlung aufweist, wobei die Lokaloszillatorstrahlung zur Sendestrahlung frequenzverschoben ist. Dabei ist die Distanzmesseinheit ausgebildet zum Aussenden von zumindest ein Teil der Sendestrahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse und zum Überlagern von vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit der Lokaloszillatorstrahlung.

Insbesondere ist die Laserstrahlquelle konfiguriert zur Erzeugung einer weiteren, typischerweise frequenzmodulierten, Laserstrahlung, wobei beispielsweise zumindest zeitabschnittsweise ein Frequenzgradient der Laserstrahlung unterschiedlich ist zu einem Frequenzgradienten der weiteren Laserstrahlung. Somit kann die Dopplerverschiebung unter Berücksichtigung der weiteren Laserstrahlung bestimmt werden. In einerweiteren Ausführungsform weist das Koordinatenmessgerät einen segmentierten Empfänger zum Durchführen einer Speckle-Messfunktionalität auf. Der segmentierte Empfänger ist konfiguriert zum Erfassen von zumindest einem Teil der Empfangsstrahlung, wobei der Empfänger mehrere, insbesondere mindestens drei, voneinander getrennt auslesbare Empfangsflächen aufweist.

Ein typischer solcher segmentierter Empfänger ist beispielsweise ein Quadrantendetektor, wobei die Segmente vier Quadranten einer Empfangsfläche bilden und die Empfangsflächen eng beieinander liegen, so dass zwischen benachbarten Quadranten jeweils nur ein schmaler Spalt liegt.

Die Speckle-Messfunktionalität des Koordinatenmessgeräts ist konfiguriert zur Bestimmung eines zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters der Empfangsstrahlung. Der Empfänger ist also beispielsweise ausgebildet, ein Specklefeld zumindest teilweise aufzulösen. Ferner erfolgt im Rahmen der Speckle-Messfunktionalität eine Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemustern der Empfangsstrahlung, wobei die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemuster abgeleitet wird.

Zum Beispiel wird die Drehrate durch Suchen eines sich wiederholenden Merkmals des Specklemusters, im Speziellen einer Periodizität des sich wiederholenden Merkmals bestimmt. Theoretisch könnte ferner aus dem Verlauf der Specklemuster auch eine Bewegungsrichtung bestimmt werden.

In einer Ausführungsform ist die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert zur Bestimmung eines Speckle-Zentroids des zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugten Specklemuster. Somit kann die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden abgeleitet werden, beispielsweise durch Bestimmen eines sich wiederholenden Musters, im Speziellen einer Priodizität, der Speckle-Zentroide. Für eine Beschreibung der Entstehung von Speckles und deren Relevanz in interferometrischen Messgeräten wird auf die EP 2513595 B1 verwiesen.

Ferner wird in der EP 2513595 B1 beispielsweise auch eine im Stand der Technik bekannte Möglichkeit beschrieben, um unter Verwendung eines segmentierten Empfängers, z.B. eines Quadrantendetektors, ein Speckle- Zentroid zu bestimmen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Punktes im Raum, z.B. ausgebildet als Lasertracker, aufweisend eine Sendeeinheit, konfiguriert zum Einstellen der Ausrichtung einer Messachse bezüglich zwei Drehachsen. Das Koordinatenmessgerät weist eine Distanzmesseinheit mit einer Laserstrahlquelle auf, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung, in deren Rahmen zumindest ein Teil von mit der Laserstrahlquelle erzeugter Strahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse in den Raum ausgesendet und als Empfangsstrahlung bezeichnete zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden. Ferner weist das Koordinatenmessgerät einen Winkelerfasser auf, konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich der Ausrichtung der Messachse um die zwei Drehachsen.

Gemäss diesem Aspekt weist das Koordinatenmessgerät ferner einen segmentierten Empfänger und eine Speckle-Messfunktionalität auf, wobei der segmentierte Empfänger zum Erfassen von zumindest einem Teil der Empfangsstrahlung konfiguriert ist und mehrere voneinander getrennt auslesbare Empfangsflächen aufweist, und die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert ist zur Bestimmung eines zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters der Empfangsstrahlung und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemustern der Empfangsstrahlung.

Insbesondere weist die Distanzmesseinheit eine optische Anordnung zur Durchführung der Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars auf (siehe beispielsweise eingangs beschriebene Koordinatenmessgeräte). In einer Ausführungsform weist das Koordinatenmessgerät eine Drehratenmessfunktionalität zur Bestimmung einer Drehrate eines sich um eine Rotationsachse drehenden Zielobjekts auf, wobei die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemuster abgeleitet wird, z.B. durch Bestimmen eines sich wiederholenden Merkmals des Specklemusters, im Speziellen einer Periodizität des sich wiederholenden Merkmals.

In einer Ausführungsform ist die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert zur Bestimmung eines Speckle-Zentroids des zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugten Specklemuster, wobei die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden abgeleitet wird, z.B. durch Bestimmen eines sich wiederholenden Musters, im Speziellen einer Priodizität, der Speckle- Zentroide.

Der erfindungsgemässe Lasertracker bzw. das erfindungsgemässe Koordinatenmessgerät sowie die verschiedenen Aspekte der Erfindung werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in der Regel nicht massstabsgetreu dargestellt und sie sind auch nicht als Einschränkung zu verstehen.

Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 : schematisch ein Vermessungssystem nach dem Stand der

Technik;

Fig. 2: exemplarische Anwendung eines Lasertrackers gemäss der vorliegenden Erfindung, aufweisend eine erste und eine zweite Messfunktionalität; Fig. 3: schematischer Aufbau eines Lasertrackers mit einer Zielachse und einer Distanzmessachse;

Fig. 4: erfinderischer Lasertracker bei einer Messung in der ersten Messfunktionalität zum Bestimmen von Zielachsen-Winkeldaten im Rahmen der Kalibrationsfunktionalität;

Fig. 5: erfinderischer Lasertracker bei einer Messung in der zweiten Messfunktionalität zum Bestimmen von Abtast-Distanzen und Abtast-Winkeldaten im Rahmen der Kalibrationsfunktionalität;

Fig. 6: eine erste Ausführungsform einer optischen Anordnung für einen erfinderischen auf dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars basierenden Lasertracker;

Fig. 7: eine zweite Ausführungsform einer optischen Anordnung für einen erfinderischen auf dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars basierenden Lasertracker; Fig. 8: eine dritte Ausführungsform einer optischen Anordnung für einen erfinderischen auf dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars basierenden Lasertracker;

Fig. 9: eine optische Sende- und Empfangsanordnung in der Sendekomponente, wie sie beispielsweise bei den in Fig. 6 und Fig. 8 dargestellten Ausführungsformen verwendet werden könnte;

Fig. 10 eine beispielhafte Anordnung zur Messung der Drehrate eines sich in Eigenrotation befindlichen Zielobjekts unter Verwendung eines eine Drehratenmessfunktionalität aufweisenden Koordinatenmessgeräts.

Die Figur 1 zeigt schematisch ein Vermessungssystem nach dem Stand der Technik zum Bestimmen von 3D-Koordinaten eines Objekts 100. Das Vermessungssystem weist hierbei einen Lasertracker 101 und eine mobile Scanningeinheit 2 auf. An der Scanningeinheit 2 ist ein Retroreflektor 3 angebracht, der vom Lasertracker 101 mittels eines Laserstrahls 4 als Tracking- bzw. Messstrahl angezielt werden kann, wodurch die Position der Scanningeinheit 2 relativ zum Lasertracker 101 bestimmbar ist. Ferner weisen Lasertracker 101 nach dem Stand der Technik heutzutage zunehmend standardisiert eine Kamera auf (nicht dargestellt), so dass mittels an der Scanningeinheit 2 angebrachter Markierungen (nicht dargestellt) und Bildbearbeitung einer Kameraaufnahme von der Scanningeinheit 2 deren Ausrichtung bestimmt werden kann. An der mobilen Scanningeinheit 2 wird zudem ein Scanningstrahl 5 emittiert, mit dem die Objektoberfläche abgetastet und lokale Messkoordinaten der jeweiligen Position der Oberfläche bestimmt werden. Durch diese Anordnung können die so vermessenen Messpunkte am Objekt 100 mittels des Lasertrackers 101 in einem Objektkoordinatensystem referenziert und globale 3D-Koordinaten des Objekts 100 erzeugt werden.

Derartige Vermessungssysteme werden beispielsweise in der industriellen Produktion bei der Vermessung von z.B. Flugzeugen oder Automobilen eingesetzt und können produktionsbegleitend eine Qualitätskontrolle von Werkstücken ermöglichen.

Die mobile Scanningeinheit 2 ist dabei typischerweise ausgebildet als handgehaltener Scanner oder wird auf einem motorisiert bewegbaren Gelenkarm oder einem Roboter, z.B. UAV ("Unmanned Aerial Vehicle"), montiert. Dabei muss die Scanningeinheit 2 für eine Messung typischerweise nahe an die Objektoberfläche gebracht werden, z.B. weniger als einen Meter. Dies ist jedoch nicht immer möglich bzw. mit Aufwand verbunden, beispielsweise indem bei grossen überhängenden Objekten, z.B. Flugzeugbauteile in einer Fertigungshalle, unter Einhaltung der nötigen Sicherheitsvorkehrungen zur Sicherung des Arbeiters, eine Leiter für einen den mobilen Scanner 2 führenden Arbeiter fortlaufend neu platziert werden muss oder indem die Lage des Messobjekts fortlaufend mittels teils schwerem Gerät an die Messaufgabe angepasst werden muss. Demgegenüber zeigt Figur 2 schematisch einen Lasertracker 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, z.B. aufweisend eine erste und eine zweite Messfunktionalität, wobei die erste Messfunktionalität ausgebildet ist zur koordinativen Positionsbestimmung eines kooperativen, z.B. retroreflektierenden, Ziels 3 und die zweite Messfunktionalität ausgebildet ist zur koordinativen Positionsbestimmung eines (im Wesentlichen) diffus streuenden Ziels, d.h. zum Scannen einer natürlichen Oberfläche eines Zielobjekts 100, hier beispielsweise ein Flugzeugflügel, und zur Generierung einer Punktwolke der Oberfläche basierend auf einer Anzahl von Abtastpositionen der Oberfläche. Der Lasertracker 1 ist dabei beispielsweise konfiguriert, dass eine zielverfolgende bzw. eine einem vorgegebenen Scanmuster 6 folgende Bewegung des Laserstrahls 4 ermöglicht ist.

Zum Beispiel ist der Lasertracker in der zweiten Messfunktionalität konfiguriert zur Durchführung einer Vielzahl von Distanzmessungen zu einer Vielzahl von diffus streuenden Zielen bzw. Zielpunkten auf der Oberfläche eines zu vermessenden Zielobjekts. Dabei ist der Lasertracker beispielsweise konfiguriert, z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Steuer- und Auswerteeinheit, dass für die Vielzahl der Distanzmessungen jeweils mit Winkelmessmitteln erfasste Drehwinkel mit den gemessenen Distanzen verknüpft werden, sodass durch die Verknüpfung Punktpositionen der jeweiligen Zielpunkte definiert sind, und eine eine Anzahl der Punktpositionen aufweisende Punktwolke erzeugbar ist. Dies erfolgt z.B. mit einer Rate von wenigstens 100 Punktpositionen pro Sekunde. Beispielsweise werden pro Sekunde wenigstens 1000 oder wenigstens 10.000 Punktpositionen ermittelt.

Die erste Messfunktionalität kann also beispielsweise zur gattungsgemässen Verfolgung eines beweglichen mit Retroreflektoren 3 ausgestatteten Werkstücks 100 verwendet werden oder zur Vermessung von einzelnen speziell ausgezeichneten mit Retroreflektoren 3 ausgestatten Referenzpunkten auf der Oberfläche des Objekts 100. Ferner kann anstelle der Verwendung einer mobilen Scanningeinheit 2 (siehe Fig. 1) in die zweite Messfunktionalität geschaltet werden, um die Oberfläche des Zielobjekts 100 zu vermessen, beispielsweise referenziert zu einem in der ersten Messfunktionalität vermessenen mit einem Retroreflektor 3 markierten Referenzpunkt.

Im Gegensatz zu einer nach dem Stand der Technik verwendeten mobilen Scanningeinheit 2, kann mittels des erfindungsgemässen Lasertrackers 1 die Objektoberfläche in der zweiten Messfunktionalität über vergleichsweise grosse Distanzen, z.B. über einige Meter bis zu einigen Dutzend Metern, abgetastet werden zur Erzeugung einer dreidimensionalen Punktwolke der Objektoberfläche.

Der erfindungsgemässe Lasertracker ist konfiguriert, die Distanzmessung in beiden Messfunktionalitäten mittels desselben opto-elektronischen Distanzmessers durchzuführen, wodurch beispielsweise der Platzbedarf in der Strahllenkeinheit sowie der Kalibrations- und Produktionsaufwand reduziert werden können.

Für die elektrooptische Distanzmessung sind verschiedene Prinzipien und Verfahren bekannt. Ein Ansatz besteht darin, gepulste elektromagnetische Strahlung, wie z.B. Laserlicht, auf ein zu vermessendes Ziel auszusenden und nachfolgend ein Echo von diesem Ziel als rückstreuendem Objekt zu empfangen, wobei die Distanz zum zu vermessenden Ziel beispielsweise anhand der Laufzeit, der Form, und/oder der Phase des Pulses bestimmt werden kann. Solche Laserdistanzmesser haben sich mittlerweile in vielen Bereichen als Standardlösungen durchgesetzt.

Beispielsweise ist der opto-elektronische Distanzmesser des erfindungsgemässen Lasertrackers ausgebildet für eine Distanzmessung nach dem Pulslaufzeit-Prinzip, wobei beispielsweise mittels Abtasten und Sampling der gesamten rückgestreuten (und gegebenenfalls ausgesendeten) Pulsform die gesamte Signalform erfasst wird (sogenanntes "Waveform Digitizing", WFD). Ein emittiertes Puls-Signal wird detektiert, indem die von einem Detektor erfasste Strahlung abgetastet, innerhalb des abgetasteten Bereichs ein Signal identifiziert und schliesslich eine Lage des Signals zeitlich bestimmt wird. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Abtastwerten und/oder zur Emissionsrate synchronem Aufsummieren des Empfangssignals kann ein Nutzsignal auch unter ungünstigen Umständen identifiziert werden, so dass auch grössere Distanzen oder verrauschte bzw. mit Störungen behaftete Hintergrundszenarien bewältigt werden können.

Alternativ ist der opto-elektronische Distanzmesser des erfindungsgemässen Lasertrackers beispielsweise ausgebildet zur Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars, auch FMCW-Distanzmessung genannt (FMCW: „Frequency Modulated Continuous Wave“).

In einer FMCW-Anordnung wird eine durchstimmbare Laserquelle verwendet. In der prinzipiell einfachsten Ausführungsform erfolgt dabei das Durchstimmen der optischen Frequenz der Laserquelle linear und mit einer bekannten Durchstimm rate, wobei jedoch die absolute Wellenlänge des so erzeugten Signals nur bis zu einem gewissen Grad bekannt ist. Die zum Ziel ausgesendete Strahlung wird oft Sendestrahlung oder Sendesignal genannt, wobei zurückkommende Teile der Sendestrahlung Empfangsstrahlung oder Empfangssignal genannt werden. Die Empfangsstrahlung wird mit einer zweiten Strahlung überlagert, welche nicht zum Ziel ausgesendet wird, jedoch von der der emittierten Sendestrahlung zugrundeliegenden Laserstrahlung abgeleitet wird. Die zweite Strahlung wird oft lokale Oszillatorstrahlung oder Lokaloszillatorstrahlung genannt. Die entstehende Schwebungsfrequenz des Mischprodukts, dem Interferogramm, ist ein Mass für die Distanz zum Ziel.

Die zur Umsetzung dieser Verfahren verwendeten Distanzmessvorrichtungen nutzen üblicherweise einen Signal-Generator, mittels dessen einer modulierbaren Strahlungsquelle ein Signal aufgeprägt wird, beispielsweise eine ansteigende oder fallende Frequenzrampe. Im optischen Bereich werden als Strahlungsquellen zumeist modulierbare Laser eingesetzt. Zur Emission und zum Empfang kommen im optischen Bereich Sende- und Empfangsoptiken zum Einsatz, denen beispielsweise ein Detektor zur Heterodynmischung, A/D- Wandler und ein digitaler Signal-Prozessor nachgeschaltet sind. Die Änderung der Frequenz des emittierten Sendesignals stellt den Massstab der Messung dar. Je nach Genauigkeitsanforderung an die Distanzmessung kann dieser Massstab mittels einer zusätzlichen Messung verifiziert oder genauer bestimmt werden. Oft erfordert beispielsweise eine ausreichend lineare Durchstimmung der Laserquelle zusätzlichen Aufwand. Hierzu wird beispielsweise ein Teil der emittierten Strahlung über ein Referenzinterferometer mit definierter Referenzlänge geführt. Aus dem entstehenden Schwebungsprodukt kann aufgrund der bekannten Referenzlänge auf die zeitliche Frequenzänderung des emittierten Sendesignals geschlossen werden. Ist die Referenzlänge nicht bekannt oder instabil, z.B. aufgrund von Temperatureinflüssen, so kann diese über eine zusätzliche Kalibriereinheit, bspw. eine Gaszelle oder ein Fabry-Perot-Element, bestimmt werden.

Im günstigsten Fall handelt es sich beim Ziel um ein relativ zum Distanzmesser ruhendes Ziel, d.h. ein Ziel welches eine zeitlich unveränderliche Distanz zum Distanzmesser aufweist. Mit geeigneten Kompensationsmassnahmen sind jedoch auch Absolutdistanzmessungen auf sich bewegende oder vibrierende Ziele durchführbar.

Eine radiale Bewegung des Ziels relativ zum Distanzmesser führt aufgrund des Dopplereffekts zu einer Dopplerverschiebung der Empfangsfrequenz. Die Dopplerverschiebung kann jedoch beispielsweise durch eine kombinierte Messung mittels aufeinanderfolgenden ansteigenden und abfallenden Frequenzrampen kompensiert werden, da die Dopplerverschiebung im Fall einer konstanten radialen Geschwindigkeit des Ziels für beide Rampen gleich ist, wobei jedoch die durch die beiden Rampen erzeugten Schwebefrequenzen unterschiedlich sind.

Typischerweise werden zwei zeitgleiche und gegenläufige Frequenzrampen verwendet, d.h. wobei Strahlung mit zwei Strahlungsanteilen emittiert wird, wobei die Frequenz eines ersten Strahlungsanteils nach „oben“, d.h. zu höheren Frequenzen, und gleichzeitig die Frequenz eines zweiten Strahlungsanteils nach „unten“, d.h. zu niedrigeren Frequenzen, durchgestimmt wird. Um die Strahlungsanteile messtechnisch separieren zu können, ist der Lasertracker beispielsweise konfiguriert für polarisationsbasierte, spektralbasierte, oder algorithmische Trennungen.

Ein solches Messprinzip für ein moduliertes Dauerstrichradar mit zwei Laserstrahlen zur Kompensation des Doppler-Effekts, wobei zumindest eine der zwei Laserstrahlen frequenzmoduliert ist, wird Dual-Chirp Frequenzmodulationsprinzip oder Dual-Laser Frequenzmodulationsprinzip genannt.

Wie in Figur 3 schematisch dargestellt, weist der Lasertracker eine Basis 7, eine Stütze 8 und eine Sendekomponente 9 auf, wobei die Stütze 8 um eine erste Drehachse drehbar auf der Basis 7 befestigt ist und die Sendekomponente 9 um eine zur ersten Drehachse im Wesentlichen orthogonale zweite Drehachse drehbar an der Stütze 8 befestigt ist. Die Sendekomponente 9 weist eine beispielsweise gemeinsame, Aus- und Eintrittsoptik für einen Distanzmessstrahl und einen Anzielstrahl (oft z.B. auch als Trackingstrahl verwendet) auf.

Oft werden die Basis 7, Stütze 8 und die somit um zwei Drehachsen drehbare und eine Zielachse 10 definierende Sendekomponente 9 auch gemeinsam Strahllenkeinheit 11 genannt. Der Lasertracker ist konfiguriert, um entlang der Zielachse 10 einen Anziel- bzw. Trackingstrahl auszusenden und zurückkommende Teile des Anziel- bzw. Trackingstrahls zu empfangen. Für die Zielverfolgung ist der Lasertracker beispielsweise konfiguriert, um basierend auf dem Trackingstrahl eine Winkelpositionsänderung eines kooperativen Ziels des Zielobjekts gegenüber dem Lasertracker abzuleiten, und Steuerdaten zum Anpassen der Ausrichtung der Strahllenkeinheit 11 zu erzeugen.

Ferner weist der Lasertracker eine Distanzmesseinheit auf, konfiguriert zum Bestimmen einer Distanz zum Zielobjekt mittels Aussenden eines eine Distanzmessachse 12 definierenden Distanzmessstrahls über einen Strahlaustritt der Sendekomponente 9 und Erfassen von zurückkommenden Teilen des Distanzmessstrahls. Die Orientierung bzw. eine Orientierungsänderung der Strahllenkeinheit 11 wird beispielsweise mittels eines Winkelerfassers bestimmt, welcher konfiguriert ist zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Strahllenkeinheit 11 um ihre beiden Drehachsen, d.h. zum Erfassen einer Drehung der Stütze 8 relativ zur Basis 7 und einer Drehung der Sendekomponente 9 relativ zur Stütze 8.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Sendekomponente 9 und somit die Zielachse 10 zur Zielverfolgung derart ausgerichtet, dass ein kooperatives Ziel, beispielsweise ein Retroreflektor 3 (siehe Fig. 1) oder ein sogenannter Tooling-Ball, mittels eines aus der Sendekomponente 9 entlang der Zielachse 10 ausgesendeten Trackingstrahls angezielt wird.

Bei der Verwendung eines Retroreflektors 3 als kooperatives Ziel wird der Trackingstrahl parallel zur Zielachse 10 zurück zur Sendekomponente 9 reflektiert, wobei der reflektierte Strahl mit Erfassungsmitteln der Strahllenkeinheit 11 erfasst wird. Hierbei wird mittels den Winkelmessern eine Emissions- bzw. Empfangsrichtung des Trackingstrahls, also eine Richtung der Zielachse 10, ermittelt. Beispielsweise ist der Empfänger der Strahllenkeinheit ausgebildet als positionssensitiver Detektor (PSD) mit welchem sehr schnell und mit einer hohen Auflösung ein Schwerpunkt einer Lichtverteilung auf der Sensorfläche bestimmt werden kann. Mittels der PSD wird eine Ablage des empfangenen Trackingstrahls von einer Nullposition ermittelt und die Ausrichtung der Strahllenkeinheit 11 , also die Ausrichtung der Zielachse 10, in Abhängigkeit dieser Ablage fortlaufend angepasst so dass die Zielachse 10 auf das Zentrum des Retroreflektors 3 ausgerichtet ist.

Ferner wird aus der Sendekomponente 9 mittels der optischen Distanzmesseinheit ein eine Distanzmessachse 12 definierender Distanzmessstrahl ausgesendet zum Bestimmen einer Distanz zum Zielobjekt.

Vorzugsweise sind die Distanzmesseinheit und die Strahllenkeinheit 11 derart konfiguriert und aufeinander abgestimmt, dass die durch die Zielachse 10 und durch die Distanzmessachse 12 definierten Zielrichtungen genau übereinstimmen, d.h. koaxial aus der Sendekomponente 9 austreten. Dadurch wird beispielsweise eine vereinfachte, bestenfalls direkte (kein Rechenaufwand), Referenzierung von Positionsdaten einer Messung auf einen Retroreflektor (Anzielstrahl bzw. Trackingstrahl definiert Zielrichtung) mit Positionsdaten einer Messung auf ein diffus streuendes Ziel (Distanzmessstrahl definiert Zielrichtung) ermöglicht.

Die relative Orientierung der beiden Zielrichtungen zueinander kann jedoch beispielsweise aufgrund von Alterung sowie Temperatureinflüssen und mechanischen Effekten variieren. Ebenso können variable Optikbauteile wie z.B. eine Fokuseinheit oder einschwenkbare Filter eine Ablenkung der Messachse bewirken.

Zum Beispiel erfolgt bei der Umstellung von einer Messung auf einen Retroreflektor zur Messung auf ein diffus streuendes Ziel eine Änderung der Fokuseinstellung des Distanzmessstrahls von einer im Wesentlichen auf unendlich eingestellten Fokussierung zur Messung auf Retroreflektoren auf eine distanzabhängige Fokuseinstellung zur im Wesentlichen scharfen Abbildung des diffus streuenden Zielobjekts. Die distanzabhängige Fokuseinstellung kann beispielsweise mittels einer für unterschiedliche Distanzen einstellbaren Fokuseinheit oder mittels einer als Fixfokuseinheit ausgebildeten Fokuseinheit, welche einen Nominalfokus bereitstellt, erfolgen. Die Fokuseinheit ist dabei vorzugsweise Teil der Distanzmesseinheit und derart im Lasertracker angeordnet, dass die Fokuseinheit nicht auf die Anziel- bzw. Trackingstrahlung wirkt, d.h. dass die Anziel- bzw. Trackingstrahlung die Fokuseinheit nicht passiert. Diese Fokusumstellung kann nun jedoch für unterschiedliche Messdistanzen zu unterschiedlichen Ablagen der Distanzmessachse 12 zur Zielachse 10 führen.

Ferner werden beispielsweise verstellbare Abschwächfilter im Sendekanal der Distanzmesseinheit verwendet, um die ausgesendete Signalamplitude abhängig von der eingestellten Messfunktionalität an die elektronische Empfangseinheit anzupassen, so dass Intensitätsunterschiede der zurückkommenden Strahlung bei Messungen auf retroreflektive Ziele gegenüber Messungen auf natürliche, diffus streuende, Ziele kompensiert werden.

Da die Richtung in beiden Messfunktionalitäten basierend auf der Ausrichtung der Sendekomponente 9 bzw. der Strahllenkeinheit 11 bestimmt wird, ist der erfindungsgemässe Lasertracker beispielsweise konfiguriert zur Durchführung einer in den Figuren 4 und 5 schematisch dargestellten Kalibrationsfunktionalität zur Referenzierung der Distanzmessachse 12 zur Zielachse 10.

Wie in Figur 4 dargestellt, erfolgt im Rahmen der Kalibrationsfunktionalität einerseits ein Ausrichten des Anzielstrahls, d.h. der Zielachse 10, auf einen, z.B. durch einen Retroreflektor 3 repräsentierten, ersten Zielpunkt 13A und beispielsweise ein Bestimmen von Zielachsen-Winkeldaten mittels den Winkelmessmitteln für die Ausrichtung der durch die Ausrichtung der Strahllenkeinheit 11 definierten Zielachse 10 auf den ersten Zielpunkt 13A.

In einem weiteren Schritt führt der Lasertracker, wie in Figur 5 dargestellt, eine Abtastung eines Referenzobjekts 14 durch, z.B. eines sogenannten Tooling Balls, wobei das Referenzobjekt 14 mittels einer Bewegung der Stütze 8 und/oder der Strahllenkeinheit 9 mit dem Distanzmesstrahl abgetastet wird, wobei zugehörige Abtast-Distanzen zum Zielobjekt und zugehörige Abtast- Winkeldaten für die Bewegung der Strahllenkeinheit erfasst werden.

Der erfindungsgemässe Lasertracker ist nun konfiguriert zum Identifizieren eines vordefinierten zweiten Zielpunkts 13B auf dem Referenzobjekt 14 basierend auf den Abtast-Winkeldaten und den zughörigen Abtast-Distanzen. Basierend darauf leitet der Lasertracker Referenzierungsdaten für eine Referenzierung der Distanzmessachse 12 und der Zielachse 10 ab, basierend auf den Zielachsen- Winkeldaten und den Abtast-Winkeldaten sowie einer vorbekannten räumlichen Beziehung zwischen dem ersten Zielpunkt 13A und dem zweiten Zielpunkt 13B.

In anderen Worten: die Winkeldaten bei der Messung auf den Retroreflektor 3 werden durch die Zielachse 10 definiert, wohingegen die Winkelinformation aufgrund der Abtastung des Referenzobjekts 14 durch die Distanzmessachse 12 definiert ist, wodurch eine Referenzierung der Distanzmessachse 12 zur Zielachse 10 ermöglicht wird.

Zum Beispiel werden zur Durchführung der Kalibrationsfunktionalität erst ein Retroreflektor 3 und dann ein Tooling Ball 14 derart platziert, dass der erste Zielpunkt 13A und der zweite Zielpunkt 13B zusammenfallen.

Der erste Zielpunkt 13A und/oder der zweite Zielpunkt 13B kann beispielsweise basierend auf einer bekannten geometrischen Information, welche eine Form Information eines kooperativen Ziels bzw. des Referenzobjekts 14 bereitstellt, angezielt bzw. identifiziert werden.

Alternativ oder zusätzlich zum Bestimmen der Zielpunktposition basierend auf einer räumlichen Abtastung des Tooling Balls 14, kann ferner der Glanzpunkt für auf die Kugel des Tooling Balls 14 auftreffende Sendestrahlung bestimmt und beispielsweise zum Ableiten von Winkelinformationen bezüglich des Kugelzentrums verwendet werden.

Zum Beispiel ist der Lasertracker konfiguriert, dass die Form Information und/oder die bekannte räumliche Beziehung zwischen dem ersten Zielpunkt und dem zweiten Zielpunkt als Referenzinformation auf dem Lasertracker hinterlegt ist oder der Lasertracker ist konfiguriert zur Abfrage und/oder Entgegennahme dieser Referenzinformation.

Zum Beispiel wird als Referenzobjekt eine Messkugel mit bekannter Dimension verwendet, welche derart platziert wird, dass das Kugelzentrum mit dem zweiten Zielpunkt 13B übereinstimmt oder eine bekannte relative Position bezüglich des zweiten Zielpunkts einnimmt. Für den ersten Fall ist es beispielsweise ausreichend, wenn für die Kalibrationsfunktionalität eine Information bereitgestellt wird, welche indikativ ist für den Kugelradius, da der zweite Zielpunkt 13B direkt mit einem eindeutig definierten Parameter (Kugelzentrum) der Kugel verknüpft ist.

Es versteht sich von selbst, dass auch andere Formen des Zielobjekts verwendet werden können. Die Verwendung einer (Teil-)Kugel hat jedoch den Vorteil, dass mit dem Kugelmittelpunkt als zur Kugelfläche symmetrische Referenz keine Information über die Orientierung des Referenzobjekts 14 erforderlich ist.

Zum Beispiel könnte eine speziell konfigurierte hohle Kalibrations-Halbkugel verwendet werden, welche gerade im Kugelzentrum einen Retroreflektor aufnimmt, so dass im Rahmen der Kalbrationsfunktionalität des Lasertrackers die Zielachsenreferenzmessung anhand des in der Kalibrations-Halbkugel angeordneten Retroreflektors erfolgt und für die Distanzmessstrahlabtastung bzw. die Intensitätsabtastung lediglich die Kalibrations-Halbkugel um 180 Grad gedreht werden muss, so dass die Rückseite der Kalibrations-Halbkugel als Rerferenzobjekt dient.

Der Anzielstrahl und/oder der Distanzmessstrahl werden oft in für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlängenbereichen ausgesendet, beispielsweise im infraroten Wellenlängenbereich. Gattungsgemässe Lasertracker weisen deshalb oft einen weiteren im sichtbaren Wellenlängenbereich liegenden Pointingstrahl auf, beispielsweise als Orientierungshilfe für einen Benutzer. Ferner wird ein solcher Pointingstrahl beispielsweise auch aus Gründen der Augensicherheit bei der Verwendung von fürs menschliche Auge unsichtbaren Laserstrahlen verwendet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich darauf, dass der Anziel- bzw. Tracking-Transmitter eines eingangs beschriebenen Lasertrackers eine im sichtbaren Wellenlängenbereich abstrahlende Laserdiode aufweist und die Anziel- bzw. Trackingstrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich bereitgestellt wird. Der Pointingstrahl wird also durch eine duale Verwendung der Anziel- bzw. Trackingstrahlung bereitgestellt, so dass beispielsweise eine weitere Orientierung bzw. Kalibrierung des Pointingstrahls zum Anziel bzw. Distanzmessstrahl entfällt.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen schematisch unterschiedliche Ausführungsformen der optischen Anordnung eines erfinderischen auf dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars basierenden Lasertrackers. Wie eingangs erwähnt, kann mittels Verwenden desselben opto-elektronischen Distanzmessers für beide Messfunktionalitäten (Messung auf kooperative Ziele vs. Messung auf diffus streuende Ziele) beispielsweise der Platzbedarf in der Stütze bzw. der Sendekomponente optimiert und der Kalibrations- und Produktionsaufwand reduziert werden. Grundsätzlich eignet sich ein FMCW-Distanzmesser sowohl für die Messung auf kooperative Ziele wie für die Messung auf (im Wesentlichen) diffus streuende Ziele.

Die Distanzmessung basiert hier auf zwei zeitgleichen gegenläufigen Frequenzrampen, wobei beispielsweise die Frequenz eines ersten Strahlungsanteils nach „oben“, d.h. zu höheren Frequenzen, und gleichzeitig die Frequenz eines zweiten Strahlungsanteils nach „unten“, d.h. zu niedrigeren Frequenzen, durchgestimmt wird.

Entsprechend weist der Lasertracker eine Laserstrahlquelle (nicht dargestellt) auf, konfiguriert zur Erzeugung der ersten und der zweiten frequenzmodulierten Strahlung, welche beispielsweise im Freistrahl oder, wie in den Figuren 6 bis 8 dargestellt, mittels zwei separaten Fasern 15A, 15B über jeweilige Faserkollimatoren 16A, 16B zu einer in der Stütze 8 angeordneten freistrahl Optik-Anordnung 17 geleitet werden.

Um beispielsweise das Durchstimmverhalten der beiden Frequenzrampen genau zu charakterisieren, weist der Lasertracker gemäss diesem Aspekt der Erfindung für jede der zwei Frequenzrampen jeweils ein in der Stütze angeordnetes Referenzinterferometer 18A, 18B mit jeweils definierter Referenzlänge auf.

Die verschiedenen Strahlungen bzw. Strahlungsanteile werden dann über optische Fasern von der Stütze 8 in die Sendekomponente 9 geführt.

In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform weist der Lasertracker einen in der Stütze 8 angeordneten Frequenzschieber 19, z.B. einen akkusto-optischen Modulator, auf. Mittels des Frequenzschiebers 19 wird die von der Laserstrahlquelle kommende über zwei Faserkollimatoren 16A, 16B eingekoppelte Laserstrahlung in einen Teil ohne Frequenzshift (unverschobener Teil, gepunktete Linie) und in einen Teil mit Frequenzshift (frequenzverschobener Teil, gestrichelte Linie) geteilt. Die freistrahl Optik- Anordnung 17 trennt dann diese Strahlungsanteile weiter in Messstrahlung und Referenzstrahlung, wobei die Messstrahlung ohne Frequenzshift als Sendestrahlung 20A, 20B und die Messstrahlung mit Frequenzshift als Lokaloszillatorstrahlung 21 A, 21 B verwendet wird.

Die beiden Referenzinterferometer 18A, 18B sind jeweils als heterodyne Interferometer aufgebaut, wobei beispielsweise jeweils die frequenzverschobene Referenzstrahlung 22A, 22B, einen längeren Weg als die ungeschobene Frequenzstrahlung 23A, 23B zurücklegt, wobei jeweils ein Arm, hier z.B. für die frequenzverschobene Referenzstrahlung 22A, 22B, über eine temperaturstabilisierbare fasergeführte Referenzstrecke 24A, 24B geführt wird um beispielsweise eine optische Pfaddifferenz von ca. 5m zu erzeugen. Die beiden Arme der Referenzinterferometer werden anschliessend überlagert und das überlagerte Signal wird in optische Fasern 25A, 25B überführt, z.B. single- mode Fasern. Diese Fasern 25A, 25B beinhalten also bereits die im jeweiligen Interferometer überlagerte Strahlung, weshalb die exakten Faserlängen im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Messresultat haben. Dadurch müssen diese Fasern 25A, 25B auch nicht stabil bleiben. Zum Beispiel werden die überlagerten Referenzstrahlungen der beiden Referenzinterferometer auf entsprechende in der Sendekomponente 9 angeordnete Referenzempfänger 26A, 26B geleitet.

Die zwei, beispielsweise mit gegenläufigen Frequenzrampen beaufschlagten, Sendestrahlungen 20A, 20B werden über eine gemeinsame Faser 27, z.B. eine polarisationserhaltende Faser, der Sendekomponente 9 zugeführt. Gleichermassen werden die zwei Lokaloszillatorstrahlungen 21 A, 21 B in einer gemeinsamen Faser 28 der Sendekomponente 9 zugeführt.

Im gezeigten Beispiel werden die Sendestrahlungen 20A, 20B und die Lokaloszillatorstrahlungen 21 A, 21 B erst in der Sendekomponente zur Interferenz gebracht, wobei die Lokaloszillatorstrahlung 21 A, 21 B direkt auf den Empfänger gesendet wird und die Sendestrahlung 20A, 20B zuerst zum Ziel und zurück läuft. Dadurch sind die beiden Fasern 27, 28 Teil der Messstrecke. Verändert sich die Länge der einen zur anderen um dl, so erscheint die Distanz zum Ziel um dl/2 verändert. Es muss daher sichergestellt werden, dass sich die Längen der Fasern 27, 28 zueinander möglichst nicht verändern, bzw. dass sich die Längen gleichermassen verändern.

Die Anordnung der Laserstrahlquelle, freistrahl Optik-Anordnung 17 und der beiden Referenzinterferometer 18A, 18B in der Stütze 8 ermöglicht beispielsweise eine kompaktere und einfachere Bauweise der Sendekomponente 9. Jedoch müssen die verschiedenen Strahlungen bzw. Strahlungsanteile über optische Fasern von der Stütze 8 in die Sendekomponente 9 geführt werden. Solange Sendestrahlung noch nicht mit der zugehörigen Lokaloszillatorstrahlung überlagert ist, gehören die einzelnen für diese Zuführung verwendeten optischen Fasern (Wellenleitern), wie oben dargelegt, jedoch noch zur Messstrecke. Daher muss sichergestellt werden, dass sich zur Messstrecke gehörende Fasern zueinander möglichst nicht verändern oder dass sich die Fasern zumindest gleichermassen verändern.

Dazu sind typischerweise beide Fasern gleich lang und werden möglichst parallel verlegt. Im Idealfall sind so beide Fasern denselben thermischen (Temperatur) und mechanischen (Biegung, Druck, Torsion) Bedingungen ausgesetzt.

Eine identische Faserführung ist jedoch mit einem hohen Kontroll- und Stabilisationsaufwand verbunden und beispielsweise können insbesondere elektrische Kabel in der Achsdurchführung zwischen Stütze und Sendekomponente unterschiedlich auf die Fasern drücken, wodurch sogenannte Microbends und lokaler Stress entstehen können. Ferner können auch die zum Schutz der Fasern verwendeten "loose tubes" aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten an der Faser ziehen und stossen, wobei bei aufgerollten Fasern beispielsweise ein sogenannter "stick-slip-Effekt" auftreten kann.

Um solche temperatur- und mechanisch-bedingte Einflüsse aufgrund der Achsdurchführung auf die Messdistanz zu reduzieren, weist der Lasertracker in einerweiteren, in Fig. 7 dargestellten, Ausführungsform zwei Frequenzschieber 19, 19' auf, wobei einer der beiden Frequenzschieber zur Erzeugung der Sendestrahlung 20A, 20B und der Lokaloszillatorstrahlung 21 A, 21 B in der Sendekomponente 9 und der andere zur Bereitstellung der heterodynen Referenzinterferometer 18A, 18B weiterhin in der Stütze 8 angeordnet ist.

Die freistrahl Optik-Anordnung 17 und die Lichtleiteranordnung sind derart angepasst, dass nur noch die nicht frequenzverschobenen Teile der, beispielsweise mit gegenläufigen Frequenzrampen beaufschlagten, Messstrahlungen durch eine gemeinsame Faser 27 der Sendekomponente 9 zugeführt werden. Dies eliminiert beispielsweise den Einfluss der Achsdurchführung auf die Messdistanz, wobei jedoch im Wesentlichen, bis beispielsweise auf eine Synchronisierung der Frequenzschieber, keine weiteren Anpassungen am opto-elektronischen Layout und der Datenverarbeitung nötig sind.

Alternativ kann, wie in Fig. 8 dargestellt, auf den zweiten Frequenzschieber verzichtet werden, wenn die Referenzinterferometer 18A, 18B' als homodyne Interferometer ausgebildet sind.

Figur 9 zeigt eine optische Sende- und Empfangsanordnung in der Sendekomponente, wie sie beispielsweise bei den in Fig. 6 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsformen verwendet werden könnte.

Die Sendekomponente weist ein Objektiv 29, zwei Faserkollimatoren 30A, 30B, einen Empfänger 31, eine Fokusanordnung 32, zwei auf einer Anordnungsachse 33, hier koaxial zur optischen Achse des Objektivs, angeordnete Strahlteiler 34A, 34B und eine Laserquelle 35 zur Erzeugung eines Anziel- bzw. Trackingstrahls auf. Denkbar sind auch weitere typischerweise zur Strahllenkung bzw. Formung verwendete Komponenten wie beispielsweise teildurchlässige oder polarisierende Spiegel sowie Verzögerungskomponenten, z.B. Lambda/4 Platten. Ferner weist der Lasertracker beispielsweise im Sendekanal der Sendestrahlung einen verstellbaren Abschwächfilter 36 auf, um die ausgesendete Signalamplitude abhängig von der eingestellten Messfunktionalität an den Empfänger 31 anzupassen. So können beispielsweise Intensitätsunterschiede der zurückkommenden Strahlung bei Messungen auf retroreflektive Ziele gegenüber Messungen auf natürliche, diffus streuende, Ziele kompensiert werden.

Die Sendestrahlung wird über den näher am Objektiv 29 angeordneten Strahlteiler 34A in Richtung Ziel ausgesendet, wohingegen die Lokaloszillatorstrahlung vom vom Objektiv weiter entfernten Strahlteiler 34B direkt auf den Empfänger 31 abgelenkt wird.

Wie eingangs erklärt, ist es typischerweise vorteilhaft, wenn der Lasertracker konfiguriert ist, dass der Anzielstrahl mittels eines optischen Koppelelements 37 in den Sende- bzw. Empfangspfad des Distanzmessstrahls eingekoppelt wird, so dass der Distanzmessstrahl und der Anzielstrahl im Wesentlichen parallel oder koaxial aus der Sendekomponente 9 austreten.

Insbesondere kann der Lasertracker eine wie eingangs beschriebene Kalibrationsfunktionalität aufweisen, zur Referenzierung der Distanzmessachse 12 und der Zielachse 10.

Ferner kann der Lasertracker gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung konfiguriert sein für eine aktive Kompensation von relativen Orientierungsänderungen der beiden Zielrichtungen 10, 12 zueinander, beispielsweise im Fall, dass die Fokusanordnung 32 konfiguriert ist zum Einstellen eines variablen Fokusparameters hinsichtlich einer Fokussierung des Distanzmessstrahls auf das Zielobjekt.

Für die aktive Kompensation weist der Lasertracker beispielsweise im Sendepfad des Anzielstrahls strahlaufwärts vom optischen Koppelelement 37 ein erstes Strahllenkelement auf, z.B. einen oder mehrere Justierkeile, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Anzielstrahls relativ zur Strahllenkeinheit (nicht dargestellt), und/oder weist der Lasertracker im Sendepfad der Sendestrahlung strahlaufwärts vom optischen Koppelelement 37 ein zweites Strahllenkelement auf, z.B. einen oder mehrere Justierkeile 38, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Sendestrahls relativ zur Strahllenkeinheit. Im Rahmen des Bestimmens der Distanz nimmt der Lasertracker dann in Abhängigkeit des Fokusparameters eine Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements vor, beispielsweise basierend auf einem gemäss obiger Kalibrationsfunktionalität bestimmten Kompensationsparameter für eine fokus- bzw. distanzabhängige Referenzierung der Distanzmessachse 12 und der Zielachse 10.

Alternativ oder zusätzlich hat der Lasertracker beispielsweise Zugriff auf eine vordefinierte Lookup-Tabelle mit einer Liste von fokusabhängigen Kompensationsparametern.

Die Sendekomponente weist ferner eine zumindest partiell reflektierende Referenzkomponente 39 auf, welche zumindest einen Teil der Sendestrahlung vor Austritt aus der Sendekomponente reflektiert, so dass dadurch verbleibende thermisch bedingte Schwankungen der Strahlführung der Sendestrahlung kompensiert werden können, beispielsweise durch Analyse einer Überlagerung der von der Referenzkomponente 39 zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit einem Teil der Lokaloszillatorstrahlung und einem Vergleich mit einer Überlagerung der vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit einem Teil der Lokaloszillatorstrahlung.

Beispielsweise ist die Referenzkomponente 39 als eine partiell reflektierende Linse, z.B. als Meniskuslinse, ausgebildet und zwischen Fokusanordnung 32 und dem Strahlteiler 34A für die Sendestrahlung angeordnet, so dass z.B. zwischen Referenzkomponente 39 und Strahlteiler 34A keine axial beweglichen Teile auf die Sendestrahlung wirken.

Figur 10 zeigt eine beispielhafte Anordnung zur Messung der Drehrate eines sich in Eigenrotation befindlichen Zielobjekts 101 unter Verwendung eines eine Drehratenmessfunktionalität aufweisenden Koordinatenmessgeräts. Im Rahmen einer Inspektion oder zur fortlaufenden Positions- und Geschwindigkeitsüberwachung wird ein sich in Eigenrotation befindliches Maschinenteil 101 angezielt. Sofern die Distanzmessachse 12 auf einen Messpunkt auf dem Maschinenteil 101 ausgerichtet ist, wobei der Messpunkt einen Punktabstand (Versatz) 40 von der Rotationsachse 41 des Maschinenteils 101 aufweist (und die Distanzmessachse 12 nicht parallel ist zur Rotationsachse 41), kann durch das Auftreten von Speckles eine durch den axialen Anteil, bzgl. der Distanzmessachse 12, der Rotationsgeschwindigkeit des Maschinenteils am Auftreffpunkt 42 verursachte Dopplerverschiebung entlang der Distanzmessachse 12 beobachtet werden. Dadurch ist die Rotationsgeschwindigkeit 43 am Auftreffpunkt 42 des Maschinenteils 101 um die Rotationsachse 41 ableitbar.

Wird ferner beispielsweise als Distanzmessdetektor ein segmentierter Detektor, z.B. ein Quadrantendetektor, verwendet, kann die Bestimmung der Bewegungsrichtung und der Rotationsrate ohne genaue Kenntnis der Geometrie (Lage der Achse, Rotationsebene) erfolgen, da sich derZentroid in den unterschiedlichen Segmenten periodisch bzgl. des Rotationszyklus des Werkstücks 101 bewegt.

Müssen im Stand der Technik verwendete Velocimeter beispielsweise die Geometrie bzw. die relative Ausrichtung des Messstrahls bzgl. der stirnseitigen Rotationsebene 44 und der Rotationsachse 41 vorgegeben werden, ermöglicht die durch die Zweiachs-Anordnung der Sendekomponente 9 (Fig. 3) bereitgestellte Scanfunktionalität eines eingangs beschriebenen Lasertrackers 11 die automatische Bestimmung der Geometrie des Maschinenteils 101. Dies ermöglicht eine vereinfachte, insbesondere automatische, Bestimmung der Rotationsachse 41 und somit der Drehzahl des sich drehenden Maschinenteils 101 ohne Vorabkenntnis der relativen Ausrichtung der Distanzmessachse 12 bzgl. der stirnseitigen Rotationsebene 44 und der Rotationsachse 41.

Zum Beispiel kann die angrenzende Stirnfläche 44 koordinativ abgetastet und somit ein 3D-Modell erstellt werden, z.B. während sich das Maschinenteil in Ruhe befindet. Dadurch werden Informationen über die Ausrichtung der Stirnfläche 44 in Bezug auf die Distanzmessachse 12 und die Geometrie der Stirnfläche 44 abgeleitet. Die Stirnfläche 44 wird dann während der Drehung des Maschinenteils 101 abgetastet und die Dopplerverschiebung für unterschiedliche Ausrichtungen der Distanzmessachse 12 bestimmt, wodurch beispielsweise eine Geschwindigkeitskarte bzgl. der Rotation der Stirnfläche 44 um die Rotationsachse 41 erzeugt wird. Unter der Annahme, dass sich das Maschinenteil 101 konstant dreht, kann dann über die Nullgeschwindigkeit (keine Dopplerverschiebung) der Durchstosspunkt der Rotationsachse 41 mit dem Zielobjekt und unter Berücksichtigung der Distanzmessachse 12 und der Geometrie der Stirnfläche 44 die Ausrichtung der Rotationsachse 41 und die Rotationsgeschwindigkeit 43 am Auftreffpunkt 42 bestimmt werden, z.B. durch erneute Ausrichtung der Distanzmessachse 12 auf den Auftreffpunkt 42 mit bekanntem Radius 40. Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche

Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können ebenso miteinander sowie mit Verfahren des Stands der Technik kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts, aufweisend

• eine Sendeeinheit mit einer um zwei Drehachsen drehbaren Sendekomponente, wobei die Sendekomponente konfiguriert ist zum Aussenden eines eine Zielachse definierenden Anzielstrahls und eines eine Distanzmessachse definierenden Distanzmessstrahls,

• einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen, und

• eine Distanzmesseinheit konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen der Distanzmessstrahl von der Sendekomponente in Richtung Zielobjekt ausgesendet und zurückkommende Teile des Distanzmessstrahls empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist zum Durchführen einer Kalibrationsfunktionalität zur Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse, aufweisend

• eine Zielachsenreferenzmessung, wobei einem ersten Zielpunkt mittels des Winkelerfassers Zielachsen-Winkeldaten für eine Ausrichtung der Sendekomponente zugeordnet werden, wenn die Zielachse mittels Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen auf den ersten Zielpunkt ausgerichtet ist,

• eine Distanzmessstrahlabtastung, wobei eine Abtastung eines Referenzobjekts erfolgt, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen eingestellt wird und den unterschiedlichen Ausrichtungen mittels des Distanzmessstrahls jeweils zugehörige Abtast-Distanzen zum Referenzobjekt und mittels des Winkelerfassers zugehörige Abtast- Winkeldaten für die jeweilige Ausrichtung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen zugeordnet werden,

• ein Erzeugen eines geometrischen Modells des Referenzobjekts mittels der Abtast-Distanzen und der Abtrast-Winkeldaten, und, basierend darauf, ein Identifizieren eines vordefinierten durch das Referenzobjekt bereitgestellten zweiten Zielpunkts, und

• ein Ableiten von eine räumliche Beziehung zwischen der Distanzmessachse und der Zielachse beschreibenden Referenzierungsdaten unter Berücksichtigung der Zielachsen- Winkeldaten, der Abtast-Winkeldaten und einer vorbekannten räumlichen Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zielpunkt.

2. Lasertracker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, das Durchführen der Distanzmessung im Rahmen einer ersten und einer zweiten Messfunktionalität bereitzustellen, wobei

• in der ersten Messfunktionalität die Distanzmessung auf ein kooperatives, insbesondere retroreflektierendes, Ziel erfolgt, und

• in der zweiten Messfunktionalität die Distanzmessung auf ein diffus streuendes Ziel erfolgt.

3. Lasertracker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, dass das Ableiten der Referenzierungsdaten basierend auf der Annahme erfolgt, dass die räumliche Anordnung des ersten und des zweiten Zielpunkts fest ist, insbesondere dass die Positionen des ersten und des zweiten Zielpunkts im Raum identisch sind.

4. Lasertracker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • der Lasertracker eine automatische Zielsuchfunktionalität zum automatischen Auffinden des ersten Zielpunkts und/oder des Referenzobjekts aufweist, und

• im Rahmen der Kalibrationsfunktionalität, mittels Unterstützung durch die automatische Zielsuchfunktionalität, die Zielachsenreferenzmessung und die Distanzmesstrahlabtastung automatisch erfolgen.

5. Lasertracker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, dass das Identifizieren des zweiten Zielpunkts basierend auf der Annahme erfolgt, dass das Referenzobjekt zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist und der zweite Zielpunkt dem Kugelmittelpunkt einer durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten Kugel entspricht.

6. Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts, aufweisend

• eine Intensitätsabtastung, wobei eine Abtastung eines Referenzobjekts erfolgt, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen der Sendekomponente bezüglich der zwei Drehachsen eingestellt wird und den unterschiedlichen Ausrichtungen mittels des Distanzmessstrahls jeweils zugehörige Empfangsintensitäten von zurückkommenden Teilen des Distanzmessstrahls und mittels des Winkelerfassers zugehörige Abtast-Winkeldaten für die jeweilige Ausrichtung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen zugeordnet werden,

• ein Identifizieren eines vordefinierten durch das Referenzobjekt bereitgestellten zweiten Zielpunkts aufgrund einer Intensitätsverteilung der Empfangsintensitäten auf dem Referenzobjekt, insbesondere durch Identifizieren eines Glanzpunktes des Referenzobjekts, und

7. Lasertracker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, dass das Identifizieren des zweiten Zielpunkts basierend auf der Annahme erfolgt, dass das Referenzobjekt zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist und der zweite Zielpunkt einem Punkt auf der Kugeloberfläche oder dem Zentrum einer durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten

Kugel zugeordnet ist, insbesondere wobei das Ableiten der Referenzierungsdaten unter

Berücksichtigung eines vorbekannten Radius der durch die zumindest teilweise kugelförmige Form des Referenzobjekts definierten Kugel erfolgt.

8. Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines

Zielobjekts, aufweisend

• einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich einer Drehung der Sendekomponente um die zwei Drehachsen,

• eine Distanzmesseinheit konfiguriert zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen der Distanzmessstrahl von der Sendekomponente in Richtung Zielobjekt ausgesendet und zurückkommende Teile des Distanzmessstrahls empfangen werden, und

• ein optisches Koppelelement konfiguriert zum Erzeugen eines gemeinsamen Sendepfads des Anzielstrahls und des Distanzmessstrahls, dadurch gekennzeichnet, dass

• im Sendepfad des Anzielstrahls strahlaufwärts vom optischen Koppelelement ein erstes Strahllenkelement angeordnet ist, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Anzielstrahls relativ zur Sendekomponente, und/oder

• im Sendepfad der Distanzmesseinheit strahlaufwärts vom optischen Koppelelement ein zweites Strahllenkelement angeordnet ist, konfiguriert zum Einstellen einer Senderichtung des Distanzmessstrahls relativ zur Sendekomponente, wobei der Lasertracker konfiguriert ist im Rahmen der Distanzmessung abhängig von einer eingestellten Distanz zum Zielobjekt, insbesondere abhängig von einem eingestellten Fokusparameter hinsichtlich einer Fokussierung des Distanzmessstrahls auf das Zielobjekt, eine Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements vorzunehmen, insbesondere wobei der Lasertracker als Lasertracker gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist und konfiguriert ist, die Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements basierend auf den eine räumliche Beziehung zwischen der Distanzmessachse und der Zielachse beschreibenden Referenzierungsdaten vorzunehmen.

9. Lasertracker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, dass die Einstellung des ersten und/oder des zweiten Strahllenkelements derart erfolgt, dass die Distanzmessachse koaxial oder parallel zur Zielachse ist.

10. Lasertracker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmesseinheit eine einstellbare Fokuseinheit aufweist, konfiguriert zum Einstellen eines variablen Fokusparameters für die Fokussierung des Distanzmessstrahls auf das Zielobjekt, insbesondere wobei die einstellbare Fokuseinheit derart konfiguriert und angeordnet ist, dass der optische Pfad des Anzielstrahls frei ist von der Wirkung der Fokuseinheit.

11. Lasertracker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist

• eine Distanzmessstrahlabtastung bzw. eine Intensitätsabtastung des Referenzobjekts aus einer ersten Distanz und eine weitere Distanzmessstrahlabtastung bzw. eine weitere Intensitätsabtastung eines weiteren Referenzobjekts oder desselben Referenzobjekts aus einer zur ersten Distanz unterschiedlichen zweiten Distanz durchzuführen, insbesondere wobei die Distanzmesseinheit eine einstellbare Fokuseinheit zum Einstellen eines variablen Fokusparameters hinsichtlich der Fokussierung des Distanzmessstrahls aufweist und für die erste Distanz ein erster Wert des Fokusparameters und für die zweite Distanz ein zum ersten unterschiedlicher zweiter Wert des Fokusparameters eingestellt ist,

• ein Ableiten von ersten Referenzierungsdaten für die Distanzmessstrahlabtastung bzw. die Intensitätsabtastung aus der ersten Distanz und ein Ableiten von zweiten Referenzierungsdaten für die weitere Distanzmesstrahlabtastung bzw. die weitere Intensitätsabtastung aus der zweiten Distanz durchzuführen, und

• einen Kompensationsparameter für eine Referenzierung der Distanzmessachse und der Zielachse als Funktion der Distanz, insbesondere des Fokusparameters, abzuleiten, mittels Berücksichtigen der ersten und der zweiten Referenzierungsdaten.

12. Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines

Zielobjekts, aufweisend

• eine Stütze,

• eine bezüglich der Stütze drehbare Sendekomponente mit einem Strahlaustritt,

• eine Distanzmesseinheit mit einer in der Stütze angeordneten Laserstrahlquelle und einer Lichtleiteranordnung konfiguriert zur fasergeführten Zuführung von Strahlung der Laserstrahlquelle in die Sendekomponente, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen zumindest ein Teil der Strahlung über den Strahlaustritt ausgesendet und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle konfiguriert ist zur Erzeugung einer ersten und einer zweiten Laserstrahlung, wobei zumindest eine der zwei Laserstrahlungen frequenzmoduliert ist, insbesondere wobei zumindest zeitabschnittsweise ein Frequenzgradient der ersten Laserstrahlung unterschiedlich ist zu einem Frequenzgradienten der zweiten Laserstrahlung, und der Lasertracker ferner aufweist

• eine in der Stütze angeordnete Optik-Anordnung, insbesondere eine freistrahl Optik-Anordnung, konfiguriert o zum Teilen der ersten Laserstrahlung in eine erste Messstrahlung und eine erste Referenzstrahlung sowie zum Zuführen der ersten Referenzstrahlung in eine Referenzinterferometer-Anordnung, und o zum Teilen der zweiten Laserstrahlung in eine zweite Messstrahlung und eine zweite Referenzstrahlung sowie zum Zuführen der zweiten Referenzstrahlung in die Referenzinterferometer-Anordnung,

• die Referenzinterferometer-Anordnung, aufweisend zumindest zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten und/oder zweiten Referenzstrahlung, wobei einer der zwei Arme als eine temperaturkontrollierbare und/oder temperaturstabilisierbare fasergeführte Referenzstrecke ausgebildet ist und die zumindest zwei Arme in einem Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung einer Referenzausgangsstrahlung wieder zusammengeführt werden,

• einen Frequenzschieber, insbesondere basierend auf einem akkusto- optischen Modulator, konfiguriert o zum Teilen der ersten Messstrahlung in eine erste Sendestrahlung und eine zur ersten Sendestrahlung frequenzverschobene erste Lokaloszillatorstrahlung, und o zum Teilen der zweiten Messstrahlung in eine zweite Sendestrahlung und eine zur zweiten Sendestrahlung frequenzverschobene zweite Lokaloszillatorstrahlung, wobei die Lichtleiteranordnung konfiguriert ist zur fasergeführten Zuführung der ersten und der zweiten Sendestrahlung sowie der ersten und der zweiten Lokaloszillatorstrahlung in die Sendekomponente und der Lasertracker konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und der zweiten Sendestrahlung über den Strahlaustritt der Sendekomponente zum Zielobjekt auszusenden und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der ersten und der zweiten Sendestrahlung zu erfassen sowie die vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der ersten bzw. der zweiten Sendestrahlung mit der ersten bzw. der zweiten Lokaloszillatorstrahlung zu überlagern, um basierend darauf im Rahmen der Distanzmessung die Distanz zum Zielobjekt nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars abzuleiten.

13. Lasertracker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzschieber in der Stütze angeordnet ist und die Optik- Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung konfiguriert sind, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels heterodyner Strahlungsmischung unter Verwendung des Frequenzschiebers oder eines weiteren in der Stütze angeordneten Frequenzschiebers erzeugt wird, wobei ferner die Optik-Anordnung und das Lichtleitersystem konfiguriert sind, dass

• die erste und die zweite Sendestrahlung über eine gemeinsame Faser der Sendekomponente zugeführt werden, und

• die erste und die zweite Lokaloszillatorstrahlung über eine gemeinsame Faser der Sendekomponente zugeführt werden, insbesondere wobei die gemeinsame Faser jeweils als polarisationserhaltende Fasern ausgeführt ist.

14. Lasertracker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Sendekomponente einen internen Kontrollkanal mit einem von zurückkommenden Teilen der ersten bzw. zweiten Sendestrahlung abgeschirmten separaten Empfänger für eine separate Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars aufweist, • in der Sendekomponente ein Teil der ersten bzw. zweiten Sendestrahlung und ein Teil der ersten bzw. zweiten Lokaloszillatorstrahlung in den internen Kontrollkanal ausgekoppelt werden, und

• der Lasertracker konfiguriert ist für eine auf dem internen Kontrollkanal basierende separate Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars und basierend darauf thermisch und/oder mechanisch bedingte Veränderungen der Fasern der Lichtleiteranordnung beim Ableiten der Distanz zum Zielobjekt zu berücksichtigen.

15. Lasertracker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzschieber in der Sendekomponente angeordnet ist und der

Lasertracker einen weiteren in der Stütze angeordneten Frequenzschieber aufweist, wobei

• die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung konfiguriert sind, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels heterodyner Strahlungsmischung unter Verwendung des weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschiebers erzeugt wird, und

• die Optik-Anordnung und die Lichtleiteranordnung konfiguriert sind, dass die erste und die zweite Messstrahlung über eine gemeinsame Faser, insbesondere eine polarisationserhaltende Faser, der Sendekomponente zugeführt werden, insbesondere wobei die Optik-Anordnung konfiguriert ist, dass

• die erste und die zweite Laserstrahlung durch den weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber geführt werden und die erste und die zweite Messstrahlung Strahlung derselben Ordnung des weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschiebers entsprechen, im Speziellen wobei die erste bzw. die zweite Messstrahlung jeweils auf einem Teil der ersten bzw. zweiten Laserstrahlung basiert, der frei ist von einer Frequenzverschiebung durch den weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber, oder

• die erste und die zweite Messstrahlung strahlaufwärts vom weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber ausgekoppelt werden und am weiteren, in der Stütze angeordneten, Frequenzschieber vorbei in die Sendekomponente geführt werden.

16. Lasertracker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

• der Frequenzschieber in der Sendekomponente angeordnet ist,

• die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung konfiguriert sind, dass die Referenzausgangsstrahlung mittels homodyner Strahlungsmischung erzeugt wird, und

• die Optik-Anordnung und die Lichtleiteranordnung konfiguriert sind, dass die erste und die zweite Messstrahlung über eine gemeinsame Faser, insbesondere eine polarisationserhaltende Faser, der Sendekomponente zugeführt werden.

17. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-Anordnung und die Referenzinterferometer-Anordnung gemeinsam in einem vom Lasertracker in einem Stück separierbaren Modulgehäuse angeordnet sind.

18. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzinterferometer-Anordnung ein erstes und ein zweites Referenzinterferometer aufweist, welche konfiguriert sind, eine erste bzw. eine zweite Teilstrahlung der Referenzausgangsstrahlung bereitzustellen, wobei

• das erste Referenzinterferometer zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten Referenzstrahlung aufweist, wobei einer der zwei Arme des ersten Referenzinterferometers über die Referenzstrecke geführt ist und die zwei Arme des ersten Referenzinterferometers im Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung der ersten Teilstrahlung wieder zusammengeführt werden,

• das zweite Referenzinterferometer zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der zweiten Referenzstrahlung aufweist, wobei einer der zwei Arme des zweiten Referenzinterferometers über eine weitere temperaturkontrollierbare und/oder temperaturstabilisierbare fasergeführte Referenzstrecke geführt ist, insbesondere wobei die zwei Arme des ersten Referenzinterferometers von den zwei Armen des zweiten Referenzinterferometers getrennt sind, und die zwei Arme des zweiten Referenzinterferometers im Überlagerungsabschnitt zur Erzeugung der zweiten Teilstrahlung wieder zusammengeführt werden, insbesondere wobei die Referenzstrecke und die weitere Referenzstrecke in einer gemeinsamen temperaturkontrollierbaren und/oder temperaturstabilisierbaren Box angeordnet sind.

19. Lasertracker nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bzw. die zweite Teilstrahlung jeweils über eine single-mode Faser der Sendekomponente zugeführt werden.

20. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Referenzinterferometer-Anordnung ein Referenzinterferometer aufweist, welches zwei Arme zur separaten Führung von Teilen der ersten und der zweiten Referenzstrahlung aufweist, wobei einer der zwei Arme über die Referenzstrecke geführt ist und die zwei Arme im Überlagerungsabschnitt wieder zusammengeführt werden,

• die Optik-Anordnung konfiguriert ist, dass die erste und die zweite Referenzstrahlung strahlaufwärts vom Referenzinterferometer zusammengeführt und gemeinsam als Teile derselben Interferometereingangsstrahlung dem Referenzinterferometer zugeführt werden, und

• der Lasertracker konfiguriert ist, ein durch das Referenzinterferometer erzeugtes Interferometerausgangssignal algorithmisch bezüglich Anteilen der ersten und der zweiten Referenzstrahlung zu trennen.

21. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteranordnung eine nur teilweise mit Tube geschützte Faser aufweist, wobei die teilweise mit Tube geschützte Faser in einem Bereich der Durchführung zwischen Stütze und Sendekomponente eine Tube aufweist.

22. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sendekomponente ein Objektiv, zwei Faserkollimatoren, einen Empfänger und zwei auf einer Anordnungsachse parallel oder koaxial zur optischen Achse des Objektivs in Reihe angeordnete Strahlteiler aufweist, wobei die zwei Faserkollimatoren und die zwei Strahlteiler derart angeordnet und konfiguriert sind, dass

• die erste und die zweite Sendestrahlung über einen der zwei Faserkollimatoren auf den dem Objektiv axial näher angeordneten Strahlteiler ausgesendet werden, welcher konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und der zweiten Sendestrahlung axial in Richtung Objektiv abzulenken, und

• die erste und die zweite Lokaloszillatorstrahlung über den anderen der zwei Faserkollimatoren auf den dem Objektiv axial entfernter angeordneten Strahlteiler ausgesendet werden, welcher konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und der zweiten Lokaloszillatorstrahlung axial in Richtung Empfänger abzulenken, • wobei die zwei Strahlteiler konfiguriert sind, zumindest Teile der vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der ersten bzw. der zweiten Sendestrahlung zum Empfänger durchzulassen.

23. Lasertracker nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Sendekomponente eine l/4 Verzögerungsplatte aufweist, welche auf der Anordnungsachse zwischen dem Objektiv und den zwei Strahlteilern angeordnet ist, und/oder

• die Sendekomponente im optischen Pfad der ersten und der zweiten Sendestrahlung eine einstellbare Blende aufweist.

24. Lasertracker nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendekomponente einen Abschwächer aufweist, konfiguriert zum einstellbaren Abschwächen der aus dem einen der zwei Faserkollimatoren ausgesendeten ersten und zweiten Sendestrahlung, insbesondere wobei der Abschwächer zwischen dem einen der zwei Faserkollimatoren und dem dem Objektiv axial näher angeordneten Strahlteiler angeordnet ist, insbesondere wobei der Abschwächer in den optischen Pfad der ersten und der zweiten Sendestrahlung ein- und ausschwenkbar ist oder konfiguriert ist zum wählbaren Einstellen von unterschiedlichen Abschwächfaktoren.

25. Lasertracker nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendekomponente zwischen jedem der zwei Faserkollimatoren und dem jeweils zugeordneten Strahlteiler ein Strahllenkelement aufweist, konfiguriert zum Anpassen der Strahlrichtungen der ersten und zweiten Sendestrahlung bzw. der ersten und zweiten Lokaloszillatorstrahlung.

26. Lasertracker nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendekomponente eine zumindest partiell reflektierende Referenzkomponente aufweist und konfiguriert ist, zumindest einen Teil der ersten und zweiten Sendestrahlung im Freistrahl auf die Referenzkomponente zu senden und von der Referenzkomponente zurückkommende Teile der ersten und zweiten Sendestrahlung im Rahmen der Distanzmessung zu berücksichtigen.

27. Lasertracker zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Zielobjekts, aufweisend

• eine Stütze,

• eine Distanzmesseinheit mit einer in der Stütze angeordneten Laserstrahlquelle und einer Lichtleiteranordnung konfiguriert zur fasergeführten Zuführung von Strahlung der Laserstrahlquelle in die Sendekomponente, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung zum Zielobjekt, in deren Rahmen zumindest ein Teil der Strahlung über den Strahlaustritt ausgesendet und vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Laserstrahlquelle konfiguriert ist zur Erzeugung einer frequenzmodulierten Laserstrahlung und der Lasertracker ferner einen Frequenzschieber aufweist, insbesondere basierend auf einem akkusto- optischen Modulator, konfiguriert zum Teilen der Laserstrahlung in eine Sendestrahlung und eine zur Sendestrahlung frequenzverschobene Lokaloszillatorstrahlung,

• der Lasertracker konfiguriert ist zumindest einen Teil der Sendestrahlung über den Strahlaustritt der Sendekomponente zum Zielobjekt auszusenden sowie vom Zielobjekt zurückkommende Teile der Sendestrahlung und zumindest einen Teil der Lokaloszillatorstrahlung zu überlagern, um basierend darauf im Rahmen der Distanzmessung die Distanz zum Zielobjekt nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars abzuleiten, und

• die Sendekomponente eine zumindest partiell reflektierende Referenzkomponente aufweist und konfiguriert ist, zumindest einen Teil der Sendestrahlung im Freistrahl auf die Referenzkomponente zu senden sowie von der Referenzkomponente zurückkommende Teile der Sendestrahlung zu erfassen und diese von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung für die Distanzmessung zum Zielobjekt zu berücksichtigen, insbesondere mittels Überlagerung der von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit zumindest einem Teil der Lokaloszillatorstrahlung.

28. Lasertracker nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkomponente als eine partiell reflektierende Linse, insbesondere eine Meniskuslinse, ausgebildet ist.

29. Lasertracker nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Sendekomponente ein Objektiv und einen Strahlteiler aufweist, welche auf einer Anordnungsachse parallel oder koaxial zur optischen Achse des Objektivs in Reihe angeordnet sind, so dass zumindest ein Teil der Sendestrahlung über den Strahlteiler axial in Richtung Objektiv abgelenkt wird, und

• die Referenzkomponente in einem statischen Bereich zwischen dem Objektiv und dem Strahlteiler entlang der Anordnungsachse angeordnet ist, wobei der statische Bereich frei ist von sich axial bewegenden Komponenten der Sendekomponente und strahlteilerseitig durch den Strahlteiler begrenzt ist, wobei der Strahlteiler konfiguriert ist zumindest Teile der von der Referenzkomponente zurückkommenden Teile der Sendestrahlung durchzulassen.

30. Lasertracker nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen der äussersten optischen Komponente und dem Strahlteiler ferner einen beweglichen Bereich mit sich axial bewegenden Komponenten aufweist, insbesondere einer Fokuseinheit.

31. Lasertracker nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendekomponente als eine um zwei Drehachsen drehbare Sendekomponente ausgebildet ist und der Lasertracker eine Regelungseinrichtung aufweist, mittels derer die Sendekomponente durch Drehung um die zwei Drehachsen motorisiert auf das Zielobjekt ausrichtbar ist.

32. Lasertracker nach einem der Ansprüche 27 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertracker konfiguriert ist, Schwankungen einer Faserlänge einer für die Strahlführung der Sendestrahlung und/oder Lokaloszillatorstrahlung verwendeten Faser zu kompensieren, basierend auf der Annahme, dass der die Faser für die Sendestrahlung enthaltende optische Pfad der Sendestrahlung hin zur Referenzkomponente konstant sein sollte.

33. Koordinatenmessgerät zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Punktes im Raum, insbesondere ausgebildet als Lasertracker, aufweisend

• eine Sendeeinheit, konfiguriert zum Einstellen der Ausrichtung einer Messachse bezüglich zwei Drehachsen,

• eine Distanzmesseinheit mit einer Laserstrahlquelle, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung, in deren Rahmen zumindest ein Teil von mit der Laserstrahlquelle erzeugter Strahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse in den Raum ausgesendet und als Empfangsstrahlung bezeichnete zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden, und

• einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich der Ausrichtung der Messachse um die zwei Drehachsen, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Distanzmesseinheit eine optische Anordnung zur Durchführung der Distanzmessung nach dem Prinzip eines modulierten Dauerstrichradars aufweist und

• das Koordinatenmessgerät eine Drehratenmessfunktionalität zur Bestimmung einer Drehrate eines sich um eine Rotationsachse drehenden Zielobjekts aufweist, wobei o das Koordinatenmessgerät konfiguriert ist, mit Bezug auf eine

Messrichtung entlang der Messachse, für eine Empfangsfrequenz der Empfangsstrahlung eine Dopplerverschiebung zu bestimmen und o unter Berücksichtigung einer 6DoF Position der Rotationsachse des Zielobjekts relativ zum Koordinatenmessgerät die Drehrate des Zielobjekts abzuleiten.

34. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehratenmessfunktionalität eine erste und eine zweite Stufe aufweist, wobei

• im Rahmen der ersten Stufe eine automatische Doppler-Vermessung des Zielobjekts durchgeführt wird, aufweisend unterschiedliche Ausrichtungen der Messachse bezüglich der zwei Drehachsen und für jede der unterschiedlichen Ausrichtungen ein Bestimmen der Dopplerverschiebung,

• basierend auf der automatischen Doppler-Vermessung eine automatische Bestimmung der 6DoF-Position der Rotationsachse des Zielobjekts relativ zum Koordinatenmessgerät erfolgt, und • im Rahmen der zweiten Stufe die Drehrate des Zielobjekts bestimmt wird, durch Ausrichten der Messachse auf einen Messpunkt auf dem Zielobjekt, wobei der Messpunkt einen Versatz weg von der Rotationsachse aufweist, insbesondere wobei das Koordinatenmessgerät aufgrund der 6DoF Position der Rotationsachse eine Radialdistanz des Messpunkts zur Rotationsachse ableitet und beim Bestimmen der Drehrate berücksichtigt.

35. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät konfiguriert ist, im Rahmen der ersten und/oder zweiten Stufe Geometriedaten zu berücksichtigen, welche eine Information bezüglich der äusseren Form des Zielobjekts bereitstellen.

36. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehratenmessfunktionalität eine weitere Stufe aufweist, konfiguriert zur automatischen koordinativen Abtastung des Zielobjekts und zum Bestimmen einer Geometrieinformation bezüglich einer äusseren Form des Zielobjekts, welche im Rahmen der ersten und/oder zweiten Stufe berücksichtigt wird, insbesondere wobei die koordinative Abtastung

• mittels der Distanzmesseinheit und mehrerer unterschiedlicher Ausrichtungen der Messachse bezüglich der zwei Drehachsen erfolgt, und/oder

• mittels einer kamerabasierten Abtastung durch eine Kamera des Koordinatenmessgeräts erfolgt, insbesondere basierend auf dem Prinzip der Stereophotogrammmetrie oder Streifenprojektion.

37. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät konfiguriert ist, die Distanzmessung nach dem Prinzip einer Dual-Laser Frequenzmodulation durchzuführen und dadurch die Distanz als Absolutdistanz abzuleiten.

38. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmesseinheit konfiguriert ist

• zur Erzeugung einer Laserstrahlung und zum Teilen der Laserstrahlung in eine Sendestrahlung und eine Lokaloszillatorstrahlung, und

• zum Aussenden von zumindest einem Teil der Sendestrahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse und zum Überlagern von vom Zielobjekt zurückkommenden Teile der Sendestrahlung mit der Lokaloszillatorstrahlung, insbesondere wobei die Laserstrahlquelle konfiguriert ist zur Erzeugung einer weiteren, insbesondere frequenzmodulierten, Laserstrahlung, im Speziellen wobei zumindest zeitabschnittsweise ein Frequenzgradient der Laserstrahlung unterschiedlich ist zu einem Frequenzgradienten der weiteren Laserstrahlung, insbesondere wobei die Dopplerverschiebung unter Berücksichtigung der weiteren Laserstrahlung bestimmt wird.

39. Koordinatenmessgerät nach einer der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät einen segmentierten Empfänger und eine Speckle-Messfunktionalität aufweist, wobei

• der segmentierte Empfänger zum Erfassen von zumindest einem Teil der Empfangsstrahlung konfiguriert ist und mehrere voneinander getrennt auslesbare Empfangsflächen aufweist,

• die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert ist zur Bestimmung eines zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters der Empfangsstrahlung und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemustern der Empfangsstrahlung, und

• die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemuster abgeleitet wird, insbesondere durch Bestimmen eines sich wiederholenden Merkmals des Specklemusters, im Speziellen einer Periodizität des sich wiederholenden Merkmals.

40. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert ist zur Bestimmung eines Speckle-Zentroids des zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugten Specklemuster, und

• die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden abgeleitet wird, insbesondere durch Bestimmen eines sich wiederholenden Musters, im Speziellen einer Priodizität, der Speckle-Zentroide.

41. Koordinatenmessgerät zur industriellen koordinativen Positionsbestimmung eines Punktes im Raum, insbesondere ausgebildet als Lasertracker, aufweisend

• eine Distanzmesseinheit mit einer Laserstrahlquelle, wobei die Distanzmesseinheit konfiguriert ist zum Durchführen einer Distanzmessung, in deren Rahmen zumindest ein Teil von mit der Laserstrahlquelle erzeugter Strahlung über die Sendeeinheit entlang der Messachse in den Raum ausgesendet und als Empfangsstrahlung bezeichnete zurückkommende Teile der Strahlung erfasst werden, und • einen Winkelerfasser konfiguriert zum Erfassen von Winkeldaten bezüglich der Ausrichtung der Messachse um die zwei Drehachsen, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät einen segmentierten Empfänger und eine Speckle-Messfunktionalität aufweist, wobei

• der segmentierte Empfänger zum Erfassen von zumindest einem Teil der Empfangsstrahlung konfiguriert ist und mehrere voneinander getrennt auslesbare Empfangsflächen aufweist, und

• die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert ist zur Bestimmung eines zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters der Empfangsstrahlung und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemustern der Empfangsstrahlung.

42. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät eine Drehratenmessfunktionalität zur Bestimmung einer Drehrate eines sich um eine Rotationsachse drehenden Zielobjekts aufweist, wobei die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Specklemuster abgeleitet wird, insbesondere durch Bestimmen eines sich wiederholenden Merkmals des Specklemusters, im Speziellen einer Periodizität des sich wiederholenden Merkmals.

43. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Speckle-Messfunktionalität konfiguriert ist zur Bestimmung eines Speckle-Zentroids des zu einem Zeitpunkt durch den Empfänger erfassten Specklemusters und zur Bestimmung eines Verlaufs von zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugten Specklemuster, und • die Drehrate unter Berücksichtigung des Verlaufs der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmten Speckle-Zentroiden abgeleitet wird, insbesondere durch Bestimmen eines sich wiederholenden Musters, im Speziellen einer Priodizität, der Speckle-Zentroide.