用于校准测量设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于借助于目标对象来校准测量设备的方法以及一种根据权利要求6的前序部分所述的用于实施这种方法的测量设备。
[0002]术语“校准”限定一种测量方法，在该方法中，确定和记录在第一和第二参量之间的偏差。所确定的偏差在测量设备的随后使用中被考虑用于校正。
【背景技术】
[0003]光学测量设备包括一个或多个激光测量装置、照相装置和监控装置，其中，所述激光测量装置例如构成为角度测量装置或距离测量装置。借助于光学测量设备能够确定目标对象的角度、距离和位置。术语“目标对象”概括为所有的、反射、散射或者反射和散射入射的激光射束的对象。
[0004]在测量自然目标例如建筑物的角或边时，测量设备的测量精度很大程度上取决于，照相装置的目标轴线和激光测量装置的测量轴线被多么精确地同轴设置。测量设备具有越多的可运动的光学器件，则测量轴线和目标轴向的同轴度的偏差增加。带有变焦镜头的照相装置具有高的光学分辨率，但是同时具有不稳定的目标轴线。
[0005]已知的是，测量设备的测量轴线和目标轴线的同轴度由操作者检查并且如果必要的话手动地经由调准元件来校正。由操作者手动调准是耗费的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，开发用于校准测量设备的自动的方法，所述方法能够在没有操作者干预的情况下实施。此外，应开发一种用于实施该校准方法的相应的测量设备。
[0007]所述目的在开头提及的用于校准测量设备的方法中根据本发明通过独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。
[0008]根据本发明，测量设备包括沿着测量轴线发射激光射束的激光测量装置、具有目标轴线的相机装置并且包括监控装置，用于校准所述测量设备的方法包括下述方法步骤:
[0009]-在关断激光射束的情况下借助于所述相机装置拍摄目标对象的第一图像，
[0010]-在所述目标对象的第一图像中确定在目标轴线的存储于监控装置中的位置周围的图像部分，
[0011]-确定在所述图像部分的最暗的图像区域和所述图像部分的最亮的图像区域之间的第一对比度，
[0012]-将所述第一对比度与存储在监控装置中的第一极限值进行比较，
[0013]-如果第一对比度不超过所述第一极限值，那么在接入激光射束的情况下借助于照相装置拍摄目标对象的第二图像，
[0014]-确定在目标对象的第一和第二图像之间的差分图像，
[0015]-在目标对象的所述差分图像中识别激光射束和环境区域，
[0016]-确定在所述环境区域的最亮的图像区域和所述激光射束的最暗的图像区域之间的第二对比度；
[0017]-将所述第二对比度与存储在监控装置中的第二极限值进行比较，
[0018]-如果第二对比度不低于所述第二极限值，那么确定激光射束的重心并且确定重心坐标;并且
[0019]-将激光射束的所述重心坐标作为目标轴线的新的位置存储在监控装置中。
[0020]根据本发明的方法具有下述优点:仅在目标对象满足两个评价标准时才借助于目标对象实施测量设备的校准。根据第一对比度检查目标对象的亮度方面的均匀性作为第一评价标准，并且根据第二对比度检查在所识别的激光射束和周围的目标对象之间的亮度方面的差别作为第二评价标准。
[0021]目标对象的图像的分析借助于已知的图像处理方法和目标识别方法进行。术语“目标识别”总结为用于借助于光学、声学或其它物理识别方法在对象空间内识别已知的对象的方法。
[0022]对比度是用于图像亮度分布的差别特征或用于在两个图像区域之间的亮度差别的差别特征。将以坎德拉为单位来测量的光强或类似的测量参量用作用于亮度的物理测量参量。照相装置为图像传感器的每个像素提供像素值。目标对象的图像的最小单元称为图像区域，该最小单元在根据本发明的方法范围中被考虑用于评价目标对象。图像区域可包括一个单独的像素或者多个相邻的像素。当各图像区域分别包括一个像素时，将该单独的像素的像素值在计算对比度时进行比较;在各图像区域具有多个像素时，将各像素值求平均值得到测量值并且将求平均值所得的测量值随后进行比较。
[0023]第一对比度通过1和在图像部分的最暗的图像区域(最小的测量值)和最亮的图像区域(最大的测量值)之间的测量值的比例的差来限定并且作为百分比值给出。为了在校准时限制测量误差，目标对象应具有尽可能均匀的表面结构，所述尽可能均匀的表面结构在目标对象的图像中显示为均匀的亮度。图像区域与图像部分的最亮的图像区域的偏差必须小于第一极限值。第一极限值例如为5%，即图像部分的所有图像区域相对于最亮的图像区域具有小于5%的偏差。第一极限值被预先确定并且存储在监控装置中。
[0024]在将第一对比度与第一极限值进行比较之后，如果第一对比度超过第一极限值，那么中断所述校准方法;如果第一对比度低于或者说不超过第一极限值时，那么才继续所述校准方法。如果图像部分的第一对比度超过第一极限值，那么目标对象不适用于对测量设备进行校准，并且中断校准方法。测量设备可被监控装置从校准模式切换到测量模式;对于另外的测量，将存储在监控装置中的位置用作目标轴线的位置。
[0025]第二对比度通过1和在环境区域的最亮的图像区域(最大的测量值)和激光射束的最暗的图像区域(最小的测量值)之间的测量值的比例的差来限定并且作为百分比值给出。为了在校准时限制测量误差，激光射束应具有相对于环境区域更高的亮度。激光射束的图像区域与环境区域的图像区域的差别必须大于第二极限值。第二极限值例如为10%，即激光射束的所有图像区域具有比环境区域的各图像区域至少高10%的光强。第二极限值被预先确定并且存储在监控装置中。
[0026]在将第二对比度与第二极限值进行比较之后，如果第二对比度低于第二极限值，那么中断所述校准方法，如果第二对比度超过或者不低于第二极限值，那么才继续所述校准方法。如果第二对比度低于第二极限值，那么目标对象不适用于对测量设备进行校准，并且中断所述校准方法。测量设备可被监控装置从校准模式切换到测量模式;对于另外的测量，将存储在监控装置中的位置用作目标轴线的位置。
[0027]根据本发明的用于校准测量设备的方法的一个优选的改进方案的特征在于如下附加步骤:
[0028]-实施与目标对象的距离测量;并且
[0029]-将所测量到的距离与存储在监控装置中的距离范围进行比较，
[0030]测量设备到目标对象的距离是另一评价标准，该评价标准评价用于校准测量设备的目标对象的质量。距离测量和与存储在监控装置中的距离范围的比较可在照相装置拍摄目标对象的第一图像之前实施、在检查第一评价标准之后实施或者在检查第二评价标准之后实施。
[0031]如果所测量到的、测量设备与目标对象的距离位于存储的距离范围之外，那么特别优选中断所述校准方法，如果所测量到的距离位于存储的距离范围之内，那么才继续所述校准方法。为了在校准时限制测量误差，目标对象应设置在固定的距离范围之内。如果距离位于距离范围之外，那么目标对象不适用于校