具有增强的处理特征的激光跟踪仪的制作方法

具有增强的处理特征的激光跟踪仪的制作方法
【专利摘要】一种坐标测量设备，其包括：第一角度测量设备和第二角度测量设备；距离仪；位置探测器；照明器的第一组，该第一组可绕第一轴线旋转并且关于第二轴线固定，第一组构造为提供第一光，该第一光从可见光谱中的至少两种不同的颜色中选择，第一组构造为使得第一光从沿着第二轴线并且在设备外部的第一点和第二点是可见的，第一点和第二点位于设备的相反侧上；照明器的第二组，该第二组可绕第一轴线和第二轴线旋转，第二组构造为提供从可见光谱中的两种不同的照明颜色中选择的至少第二光；以及处理器，该处理器构造为对第一组和第二组提供照明图像。
【专利说明】具有增强的处理特征的激光跟踪仪
[0001]相关文件的交叉引用
[0002]本申请要求2012年I月30日提交的美国临时专利申请N0.61/592，049和2011年4月15日提交的美国临时专利申请N0.61/475，703的优先权，其整个内容通过参引在此合并。本申请还要求2012年2月21日提交的美国外观设计专利申请N0.29/413811的优先权，其整个内容通过参弓I在此合并。
【背景技术】
[0003]本公开涉及坐标测量设备。一组坐标测量设备属于通过将激光束发射至点来测量该点的三维(3D)坐标的仪器种类。激光束可直接撞击在点上或与该点接触的回射器目标上。在任一情况下，仪器通过测量到目标的距离和两个角度来确定该点的坐标。距离通过诸如绝对距离仪或干涉仪的距离测量设备测量距离。角度通过诸如角度编码器的角度测量设备测量。仪器内的装有万向接头的光束转向机构将激光束指引至兴趣点。
[0004]激光跟踪仪是使用其发射的一束或多束激光束跟踪回射器目标的特定类型的坐标测量设备。与激光跟踪仪紧密相关的坐标测量设备是激光扫描仪和全站仪。激光扫描仪将一个或多个激光束递送(st印)至表面上的点。激光扫描仪获得从表面散射的光并且根据该光确定到每个点的距离和两个角度。最常在测量应用中使用的全站仪可用于测量漫散射的或漫反射的目标的坐标。在下文中，术语激光跟踪仪以广义使用以包括激光扫描仪和全站仪。
[0005]通常，激光跟踪仪发送激光束至回射器目标。普通类型的回射器目标是球形地安装的回射器(SMR)，该回射器包括嵌入金属球内的立方隅角回射器。立方隅角回射器包括三个相互垂直的反光镜。顶点——该顶点是三个反光镜的交叉的共同点——位于球的中心。由于球内的立方隅角的该设置，从顶点至SMR所处的任何表面的垂直距离保持恒定，甚至在SMR旋转时也如此。因此，激光跟踪仪能够通过当SMR在表面上移动时跟随其位置来测量该表面的3D坐标。以另一方式说明，激光跟踪仪仅需要测量三个自由度(一个径向距离和两个角度)来完全地表征表面的3D坐标。
[0006]一种类型的激光跟踪仪仅包括干涉仪(IFM)而没有绝对距离仪(ADM)。如果物体阻挡来自这些跟踪仪中的一个跟踪仪的激光束的路径，则IFM失去其距离基准。那么操作者在继续测量之前必须跟踪回射器至已知的位置以重设基准距离。解决该限制的方法是将ADM放置在跟踪仪中。如下文更详细所述，ADM能够以点摄(point-and-shoot)的方式测量距离。一些激光跟踪仪仅包括ADM而不具有干涉仪。Bridges等的美国专利N0.7，352，446 ( ‘446)——其内容通过参引合并于本文——描述了仅具有ADM (没有IFM)的能够精确地扫描移动的目标的激光跟踪仪。在‘446专利之前，绝对距离仪太缓慢而不能精确地找到移动的目标的位置。
[0007]激光跟踪仪内的万向节机构可用于将激光束从跟踪仪指引至SMR。由SMR回射的部分光进入激光跟踪仪并且传递到位置探测仪上。激光跟踪仪内的控制系统能够使用位置探测仪上的光的位置来调节激光跟踪仪的机械轴线的旋转角度以保持激光束在SMR中心上居中。以此方式，跟踪仪能够跟随(跟踪)SMR移动通过兴趣物体的表面。用于激光跟踪仪的万向节机构可用于多种其它应用。作为简单的示例，激光跟踪仪可用在具有可见的指示器光束但没有距离仪的万向节转向设备以将光束转向一系列回射器目标并且测量每个目标的角度。
[0008]诸如角度编码器的角度测量设备附接至跟踪仪的机械轴线。由激光跟踪仪执行的一个距离的测量和两个角度的测量足够完全地确定SMR的三维位置。
[0009]可利用或已提出了用于测量六个而不是普通的三个自由度的若干激光跟踪仪。其内容通过参引在此合并的Bridges等的美国专利N0.7, 800, 758 ( ‘758)和其内容通过参引在此合并的Bridges等的公开的专利申请N0.2010/0128259描述了示例性的六个自由度(六D0F)系统。
[0010]之前，激光跟踪仪已提供LED作为用于将信息传送至操作者的照明器，信息包括测量何时处于进行中，测量数据何时失效等。然而，在过去，除了从激光跟踪仪前方进行观察，所观察到的LED都是模糊的。存在用于激光跟踪仪的更好的照明系统的需求。

【发明内容】

[0011]根据本发明的实施方式，坐标测量设备发送光的第一光束到远程回射器目标，回射器目标具有空间中的位置，回射器目标使第一光束的一部分返回作为第二光束。测量设备包括:第一马达和第二马达，该第一马达和第二马达共同将光的第一光束朝向第一方向指引，第一方向由绕第一轴线的第一旋转角度和绕第二轴线的第二旋转角度确定，第一旋转角度由第一马达产生，第二旋转角度由第二马达产生。设备还包括:测量第一旋转角度的第一角度测量设备和测量第二旋转角度的第二角度测量设备；距离仪，该距离仪至少部分地基于由第一光学探测器接收的第二光束的第一部分测量从坐标测量设备到回射器目标的第一距离；以及位置探测器，该位置探测器构造为响应于位置探测器上的第二光束的第二部分的位置而产生第一信号。设备还包括:控制系统，该控制系统将第二信号发送至第一马达，并且将第三信号发送至第二马达，第二信号和第三信号至少部分地基于第一信号，控制系统构造为将第一光束的第一方向调节至回射器目标的所述空间中的位置；照明器的第一组，该第一组可绕第一轴线旋转并且相对于第二轴线固定，第一组构造为提供从光的至少两种不同的颜色中选择的第一光，该至少两种颜色在可见光谱中，第一组构造为使得第一光从第一点和第二点是可见的，第一点和第二点沿第二轴线并且在测量设备外部，第一点和第二点在测量设备的相反侧；照明器的第二组，第二组可绕第一轴线和第二轴线旋转，第二组构造为提供从照明的两种不同颜色中选择的至少第二光，该至少两种颜色在可见光谱中；以及处理器，该处理器提供回射器目标的三维坐标，该三维坐标至少部分地基于第一距离、第一旋转角度以及第二旋转角度，处理器还构造为对照明器的第一组和照明器的第二组提供照明图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]现在参考附图，示出了示例性实施方式，该示例性实施方式不应理解为限制本公开的整个范围，并且其中，在若干附图中元件编号相同:
[0013]图1是根据本发明的实施方式的具有回射器目标的激光跟踪仪系统的立体图；[0014]图2是根据本发明实施方式的具有六DOF目标的激光跟踪仪系统的立体图；
[0015]图3是描述了根据本发明的实施方式的激光跟踪仪光学装置和电子装置的元件的方框图；
[0016]包括图4A和4B的图4示出了现有技术的远焦光束扩张器的两种类型；
[0017]图5不出了现有技术光导纤维光束发射部；
[0018]图6A-D是示出了现有技术的位置探测器组件的四种类型的示意图；
[0019]图6E和6F是示出了根据本发明的实施方式的位置探测器组件的示意图；
[0020]图7是在现有技术ADM内的电元件和电光元件的方框图；
[0021]图8A和SB是示出了在现有技术光导纤维网络内的光导纤维元件的示意图；
[0022]图SC是示出了在根据本发明实施方式的光导纤维网络内的光导纤维元件的示意图；
[0023]图9是现有技术激光跟踪仪的分解图；
[0024]图10是现有技术激光跟踪仪的横截面图；
[0025]图11是根据本发明实施方式的激光跟踪仪的计算元件和通信元件的方框图；
[0026]图12A是根据本发明实施方式的使用单一波长的激光跟踪仪中的元件的方框图；
[0027]图12B是根据本发明实施方式的使用单一波长的激光跟踪仪中的元件的方框图；
[0028]图13是根据本发明的实施方式的具有六DOF能力的激光跟踪仪中的元件方框图；
[0029]图14A、14B以及14C分别示出了根据本发明的实施方式的具有有用特征的激光跟踪仪的正视图、立体图以及立体图。
【具体实施方式】
[0030]图1中示出的示例性激光跟踪仪系统5包括激光跟踪仪10、回射器目标26、光学辅助单元处理器50、和光学辅助计算机60。激光跟踪仪10的示例性的装有万向节的光束转向机构12包括安装在方位底座16上并且绕方位轴线20旋转的顶点托架(zenithcarriage) 14。负载15安装在顶点托架14上并且绕顶点轴线(zenith axis) 18旋转。顶点轴线18和方位轴线20在跟踪仪10的内部正交于万向节点22处，该万向节点22通常是距离测量的原点。激光束46实际通过万向节点22并且与顶点轴线18正交。换言之，激光束46位于近似垂直于顶点轴线18并且通过方位轴线20的平面中。通过绕顶点轴线18旋转负载15并且通过绕方位轴线20旋转顶点托架14，使得发出的激光束46指向期望的方向。在跟踪仪内部的顶点角度编码器附接至与顶点轴线18对齐的顶点机械轴线。在跟踪仪内部的方位角度编码器附接至与方位轴线20对齐的方位机械轴线。顶点角度编码器和方位角度编码器以相当高的精度测量顶点旋转角度和方位旋转角度。发出的激光束46行进至回射器目标26，回射器目标26例如可以是如上所述的球面安装的回射器(SMR)。通过测量万向节点22与回射器26之间的径向距离、绕顶点轴线18的旋转角度、以及绕方位轴线20的旋转角度，在跟踪仪的球形坐标系统内部得出回射器26的位置。
[0031]如下文所述，发出的激光束46可包括一个或多个激光波长。为了清楚和简单，在下文讨论中假定图1示出的这类转向机构。然而，其它类型的机构是可能的。例如，可能使激光束反射离开绕方位轴线和顶点轴线旋转的反射镜。无论转向机构的类型，在此描述的技术是可适用的。
[0032]在激光跟踪仪上可包含磁性槽17，用于将激光跟踪仪针对不同大小的SMR——例如1.5,7/8以及1/2英寸的SMR的——重置至“原始”位置。跟踪仪上的(on-tracker)回射器19可用于将跟踪仪重置至参考距离。另外，如在其内容通过参引合并于本文的美国专利N0.7，327，446中所述，从图1的视图中不可见的跟踪仪上的反光镜可与跟踪仪上的回射器组合使用以使得能够执行自身补偿。
[0033]图2示出了示例性激光跟踪仪系统7，该系统7与图1的激光跟踪仪系统5相似，除了用六DOF探针1000代替回射器目标26。在图1中，可使用其它类型的回射器目标。例如，某些时候使用猫眼回射器，该回射器是光聚焦至玻璃结构的反射后表面上的小光斑上的玻璃回射器。
[0034]图3是示出了在激光跟踪仪实施方式中的光学元件和电元件的方块图。它示出了发射两种光波长的激光跟踪仪的元件——用于ADM的第一波长和用于可见指示器并用于跟踪的第二波长。可见的指示器能够使得用户看见由跟踪仪发射的激光束光斑的位置。使用自由空间光束分离器结合两不同波长。电光(EO)系统100包括可见的光源110、隔离器115、光学第一光纤发射部170、光学干涉仪(IFM) 120、光束扩张器140、第一光束分离器145、位置探测器组件150、第二光束分离器155、ADM160以及第二光纤发射部170。
[0035]可见的光源110可以是激光、超发光二极管或其它发光设备。隔离器115可以是法拉第隔离器、衰减器或其它能够减小反射回到光源的光的设备。光学IFM可以多种方式构造。作为可能实施方式的特定的不例，IFM可包括光束分离器122、回射器126、四分之一玻片124、130以及相位分析器128。可见的光源110可发射光进入自由空间，光之后通过隔离器115和可选择的IFM120在自由空间中行进。可替代地，隔离器115可通过光缆耦接至可见的光源110。在这种情况中，如参考图5下文所述来自隔离器的光可通过第一光纤发射部170发射进入自由空间。
[0036]光束扩张器140可使用多种透镜构造设立，但在图4A，4B中示出了两种通常使用的现有技术的构造。图4A示出了基于使用负透镜141A和正透镜142A的构造140A。入射在负透镜141A上的平行光束220A以更大的平行光束230A产生于正透镜142A。图4B示出了基于使用两个正透镜141BU42B的构造140B。入射在第一正透镜141B上的平行光束220B以更大的平行光束230B产生于第二正透镜142B。离开光束扩张器140的光中，少量的光在离开跟踪仪的路径中反射离开光束分离器145、155并且损失掉。穿过光束分离器155的部分光与来自ADM160的光结合以形成离开激光跟踪仪并行进至回射器90的复合光束 188。
[0037]在实施方式中，ADM160包括光源162、ADM电子装置164、光纤网络166、互联的电缆165、互联的光学纤维168、169、184、186。ADM电子装置将电调制和偏压发送至光源162，该光源162可例如为在大约1550nm波长下运行的分布反馈激光器。在实施方式中，光纤网络166可以是在图8A中示出的现有技术光导纤维网络420A。在该实施方式中，图3中来自光源162的光通过光学纤维184运行，该光学纤维184等同于图8A中的光学纤维432。
[0038]图8A的光纤网络包括第一光纤耦合器430、第二光纤耦合器436、以及低透射率反射器435、440。光行进通过第一光纤耦合器430并分开成两个路径，第一路径通过光学纤维433到达第二光纤耦合器436，第二路径通过光学纤维422和光纤长度均衡器423。光纤长度均衡器423在图3中连接至光纤长度168，该光纤长度168行进至ADM电子装置164的基准通道。光纤长度均衡器423的目的是使基准通道中的光横穿的光学纤维的长度与测量通道中的光横穿的光学纤维的长度相匹配。以此方式使光纤长度匹配减小了周围温度改变造成的ADM的错误。出现这种错误是由于光学纤维的有效光学路径长度等于光学纤维的平均折射率乘以光纤的长度。由于光学纤维的折射率取决于光纤的温度，因此，光学纤维的温度改变造成测量通道和基准通道的有效光学路径长度的改变。如果测量通道中的光学纤维的有效光学路径长度相对于基准通道中的光学纤维的有效光学路径长度发生改变，那么即使回射器目标90保持静止，结果也将是回射器目标90的位置的明显移位。为了应对该问题，采取两个步骤。首先，将基准通道中的光纤长度尽可能接近地与测量通道中的光纤长度相匹配。第二，将测量光纤和基准光纤并排地设定线路到如下程度:使得能够确保两通道中的光学纤维经历几乎相同的温度改变的程度。
[0039]光通过第二光纤耦合器436行进并且分开成两个路径，第一路径至低反射率光纤终止器440，第二路径至光学纤维438，光从该光学纤维438行进至在图3中的光学纤维186。光学纤维186上的光行进至第二光纤发射部170。
[0040]在实施方式中，现有技术图5不出了光纤发射部170。光从图3中的光学纤维186行进至图5中的光纤172。光纤发射部170包括光学纤维172、套圈174以及透镜176。光学纤维172附接至套圈174，该套圈174稳固地附接至激光跟踪仪10内的结构。如果希望，可以对光学纤维的端部以一定角度进行抛光以减小背向反射。光250产生于光纤的芯部，取决于使用的光的波长和光学纤维的特定类型，该光纤可以是具有4至12微米之间直径的单一模式的光学纤维。光250以一定角度发散并截止于透镜176，该透镜176使光平行。参考图3在专利‘758中描述了通过ADM系统中单一的光学纤维发射和接收光学信号的方法。
[0041]参考图3,光束分离器155可以是分色光束分离器,该分色光束分离器传输与其反射的波长不同的波长。在实施方式中，来自ADM160的光反射离开分色光束分离器155并且与通过分色光束分离器155传输的来自可见激光器110的光结合。光188的复合光束行进离开激光跟踪仪，以第一光束到达回射器90，并且该复合光束使一部分光以第二光束返回。以ADM波长的该第二光束部分反射离开分色光束分离器155并且返回至第二光纤发射部170，该第二光纤发射部170与返回至光学纤维186的光耦合。
[0042]在实施方式中，光学纤维186相应于图8A中的光学纤维438。返回光从光学纤维438行进通过第二光纤耦合器436并且分成两个路径。第一路径通向光学纤维424，在实施方式中，该光学纤维424相应于图3中通向ADM电子装置164的测量通道的光学纤维169。第二路径通向光学纤维433并且之后通向第一光纤I禹合器430。离开第一光纤I禹合器430的光分成两个路径，第一路径到达光学纤维432，第二路径到达低反射率终端435。在实施方式中，光学纤维432相应于图3中通向的光源162的光学纤维184。在多数情况中，光源162包括内置的法拉第隔离器，该隔离器使从光学纤维432进入光源162的光的数量最小化。沿反方向供给至激光器的过量的光会使激光器不稳定。
[0043]光从纤维网络166通过光学纤维168、169进入ADM电子装置164。图7中示出了现有技术ADM电子装置的实施方式。图3中的光学纤维168相应于图7中的光学纤维3232，图3中的光学纤维169相应于图7中的光学纤维3230。现在参考图7，ADM电子装置3300包括频率基准器3302、合成器3304、测量探测器3306、基准探测器3308、测量混合器3310、基准混合器3312、调节电子装置3314、3316、3318、3320，除以N的预定标器3324以及模拟到数字转换器(ADC) 3322。可以是恒温控制晶体振荡器(OCXO)的频率基准器例如将可以是IOMHz的基准频率fKEF例如发送到合成器，该合成器产生两种电信号——一个频率fKF的信号和两个频率在的信号。信号fKF发至光源3102，该光源3102相应于图3中的光源162。频率的两个信号发至测量混合器3310和基准混合器3312。图3中来自光学纤维168、169的光分别出现在图7中的光纤3232、3230并且分别进入基准通道和测量通道。基准探测器3308和测量探测器3306将光学信号转化成电信号。这些信号分别通过电部件3316、3314调节并且分别发送到混合器3312、3310。混合器产生频率fIF，该频率fIF等于的绝对值。信号fKF可以是例如2GHz的相当高的频率，而信号fIF可具有例如IOkHz的相对低的频率。
[0044]基准频率fKEF被发送至预定标器3324，该预定标器3324将频率除以整数值。例如，IOMHz的频率可除以40以获得250kHz的输出频率。在该示例中，进入ADC3322的IOkHz信号将以250kHz的速率取样，从而每个循环产生25次取样。来自ADC3322的信号被发送至数据处理器3400，该数据处理器3400例如可以是位于图3的ADM电子装置164中的一个或多个数字信号处理器(DSP)单元。
[0045]得知距离的方法是以计算基准通道和测量通道的ADC信号相位为基础。该方法在Bridges等的美国专利N0.7，701，559 (‘559)具体描述，在此通过参引的方式引入本文。计算包括使用专利‘559的等式(I)一 (8)。另外，当ADM首先开始测量回射器时，合成器产生的频率改变若干次(例如，三次)，计算在每种情况下可能的ADM距离。通过对比每个选定频率的可能的ADM距离，消除了在ADM测量中的不定性。专利‘559的等式⑴一⑶与关于专利‘559的图5描述的同步方法和专利‘559中描述的卡尔曼滤波方法能够使ADM测量移动的目标。在其它实施方式中，可使用例如通过使用脉冲飞行时间法(pulsed time-of-f light)而不是相位差的获得绝对距离测量的其它方法。
[0046]返回光束190的通过光束分离器155的部分到达光束分离器145，该光束分离器145将部分光发送至光束扩张器140，并且将另一部分光发送至位置探测器组件150。产生于激光跟踪仪10或EO系统100的光可被认为是第一光束,并且反射离开回射器90或26的光部分可被认为是第二光束。反射光束部分被发送至EO系统100的不同的功能元件。例如，第一部分可被发送至诸如图3中的ADM160的距离仪。第二部分可被发送至位置探测器组件150。在某些情况下，可将第三部分发送至诸如光学干涉仪120的其它的功能单元。理解以下情况是重要的，尽管在图3的示例中，第二光束的第一部分和第二部分在分别反射离开光束分离器155和145之后被发送至距离仪和位置探测器，但也有可能将光传输一而不是反射一至距离仪或位置探测器。
[0047]图6A-D中示出了四个示例的现有技术的位置探测器组件150A-150D。图6A描述了最简单的实施方式，其中位置探测器组件包括安装在电路板152上的位置传感器151，该电路板152从电子箱350获得电能并且将信号返回至电子箱350，该电子箱350可代表激光跟踪仪10、辅助单元50或外部计算机60内任何位置处的电子处理能力。图6B包括滤光器154，该滤光器阻止不需要的光波长到达位置传感器151。例如通过在光束分离器145或位置传感器151的表面涂覆适当的薄膜也可阻挡不需要的光波长。图6C包括减小光束大小的透镜153。图6D包括滤光器154和透镜153两者。[0048]图6E示出了包括光学调节器149E的新型位置探测器组件。光学调节器包括透镜153并且还可包括可选择波长的滤波器154。另外，光学调节器包括漫射器156和空间滤波器157中的至少一个。如上文所释，通用类型的回射器是立方隅角回射器。一种类型的立方隅角回射器由三个反光镜制成，其中每个反光镜以直角接合至其它两个反光镜。这三个反光镜接合的相交线可具有有限厚度，在该有限厚度下光不会完全反射回到跟踪仪。有限厚度的线在其传送时发生衍射，使得当到达位置探测器时，其可能与在位置探测器处不完全相同地出现。然而，衍射光图像通常将不会完美的对称。结果，撞击位置探测器151的光可具有例如在衍射线邻近处的光功率的降低或升高(热斑)。由于来自回射器光的均匀性可在回射器与回射器之间变化，并且还由于在回射器旋转或倾斜时光位置探测器上光的分布可变化，包括漫射器156来提高撞击位置探测器151光的平滑性是有利的。应当指出，由于理想的位置探测器应对矩心做出响应并且理想的漫射器应以点对称地散布，因此由位置探测器给出的结果位置应当没有作用。然而，实际上观察到漫射器提高了位置探测器组件的性能，可能是由于位置探测器151和透镜153中的非线性(缺陷)效应。玻璃制成的立方隅角回射器还可在位置探测器151处产生非均匀的光斑。位置探测器处光斑的变化从六DOF反射目标中的立方隅角反射的光特别显著，如根据共同受让的2012年2月10日提交的美国专利申请N0.13/370，339和2012年2月29日提交的N0.13/407，983可更清楚理解，其专利内容通过参引合并。在实施方式中，漫射器156是全息漫射器。全息漫射器提供遍及特定漫射角的可控的均质的光。在其它实施方式中，可使用诸如毛玻璃或“蛋白石”漫射器的其它类型的漫射器。
[0049]位置探测器组件150E的空间滤波器157的目的是阻挡鬼光束，该鬼光束可以是例如来自撞击位置探测器151的离开光学表面的不需要的反射的结果。空间滤波器包括具有孔口的板157。通过将空间滤波器157安置在距透镜的距离大约等于透镜焦距处，返回光243E在其邻近其最窄处时——光束的腰部处——通过空间滤波器。例如作为光学元件的反射的结果，以不同角度行进的光束在离开孔口处撞击空间滤波器并且被阻止到达位置探测器151。图6E中不出了不例，该不例中不需要的鬼光束244E反射离开光束分离器145的表面并且行进至空间滤波器157，鬼光束244E在空间滤波器157处被阻挡。在没有空间滤波器的情况下，鬼光束244E会被位置探测器151拦截，从而造成位置探测器151上的光束243E的位置被错误地确定。如果鬼光束位于距离主光斑相当远的距离，即使微弱的鬼光束也可显著改变位置探测器151上的矩心的位置
[0050]例如立方隅角回射器或者猫眼回射器的在此讨论类别的回射器具有如下性能，即，使沿着平行于入射光线的方向进入回射器中的光线反射。另外，入射光线和反射光线关于回射器的对称点对称地布置。例如，在敞开的立方隅角回射器中，回射器的对称点是立方隅角的顶点。在玻璃立方隅角回射器中，对称点也是顶点，但在该情况中必须考虑光在玻璃-空气界面处的光的弯曲。在具有2.0折射率的猫眼回射器中，对称点是球面的中心。在由对称地处于共同平面上的两个玻璃半球制成的猫眼回射器中，对称点是置于平面上并且在每个半球的球面中心处的点。重点是对于通常使用的激光跟踪仪的回射器类型，由回射器返回至跟踪仪的光相对于入射激光束移位至顶点的另一侧。
[0051]图3中回射器90的该行为是激光跟踪仪跟踪回射器的基础。位置传感器具有在其表面上的理想的回描点。理想的回描点是发送至回射器对称点(例如在SMR中的立方隅角回射器的顶点)的激光束将返回的点。通常回描点接近位置传感器的中心。如果将激光束被发送至回射器的一侧，那么它将反射回另一侧并且离开位置传感器上的回描点出现。通过指出在位置传感器上的光的返回光束的位置，激光跟踪仪10的控制系统可造成马达朝向回射器的对称点移动光束。
[0052]如果回射器在恒定速度下横向于跟踪仪移动，则在回射器处的光束将在距离回射器的对称点固定的偏移距离处撞击回射器(在瞬态已稳定之后)。激光跟踪仪基于从可控测量获得的标度因数并且基于从位置传感器上的光束到理想的回描点的距离而对回射器处的该偏移距尚做出校正。
[0053]如上文所释，位置探测器执行两个重要的功能一能够针对回射器的移动来跟踪和校正测量。位置探测器内的位置传感器可以是任何类型的能够测量位置的设备。例如，位置传感器可为位置敏感探测器或光敏阵列。位置敏感探测器例如可以是侧向效应探测器或象限探测器。光敏阵列例如可以是CMOS或者CCD阵列。
[0054]在实施方式中，没有反射离开光束分离器145的返回光通过光束扩张器140,从而变得较小。在另一实施方式中，位置探测器和距离仪的位置是相反的，使得由光束分离器145反射的光行进至距离仪，由光束分离器传输的光行进至位置探测器。
[0055]光继续通过光学IFM，通过隔离器并且进入可见的光源110。在该阶段，光功率应足够小使得不会使可见的光源110不稳定。
[0056]在实施方式中，来自可见光源110的光通过图5的光束发射部170发射。光纤发射部可附接至光源110的输出或隔离器115的光导纤维输出。
[0057]在实施方式中，图3的光纤网络166是图8B的现有技术光纤网络420B。在此，图3的光学纤维184、186、168、169对应图8B的光学纤维443、444、424、422。图8B的光纤网络与图8A的光纤网络相似，除了图SB的光纤网络具有单一的光纤耦合器，而不是两个光纤耦合器。图8B比图8A的优势是其简单性；然而，图SB更可能具有进入光学纤维422和424的不需要的光学背反射。
[0058]在实施方式中，图3的光纤网络166是图8C的光纤网络420C。在此，图3的光学纤维184、186、168、169对应图8C的光学纤维447、455、423、424。光纤网络420C包括第一光纤稱合器445和第二光纤稱合器451。第一光纤稱合器445是具有两个输入端口和两个输出端口的2x2耦合器。该类型的耦合器通常通过将两个光纤芯部紧邻地安置并且然后在加热时拉长光纤进行制造。以此方式，光纤之间短暂的耦接能够将光的期望部分分开到相邻的光纤。第二光纤耦合器451是被称为循环器的类型。它具有三个端口，每个端口具有传输或接收光的能力，但仅在指定的方向上传输或接收。例如，光学纤维448上的光进入端口453并且如箭头所不朝向端口 454传送。在端口 454处,光可被传输至光学纤维455。相似地，在端口 455上行进的光可进入端口 454并且在指向端口 456的的箭头方向上行进，在该端口处某些光可传输至光学纤维424。如果仅需要三个端口，那么循环器451可经受比2x2耦合器更少的光功率损失。另一方面，循环器451比2x2耦合器更昂贵，并且循环器451可能经受在某些情况下是有问题的偏振模式色散。
[0059]图9和10分别示出了现有技术激光跟踪仪2100的分解和横截面视图，该激光跟踪仪2100Bridges等的美国公开的专利申请N0.2010/0128259的图2和图3中描述，其通过参引合并于本文。方位组件2110包括柱壳体2112、方位编码器组件2120、下方位轴承2114A、上方位轴承2114B、方位马达组件2125、方位滑环组件2130以及方位电路板2135。
[0060]方位编码器组件2120的目的是精确地测量轭部2142关于柱壳体2112的旋转角。方位编码器组件2120包括编码器盘2121和读头组件2122。编码器盘2121附接至轭部壳体2142的轴，并且读头组件2122附接至柱组件2110。读头组件2122包括电路板，一个或多个读头被紧固至该电路板上。从读头发送的激光反射离开编码器盘2121上的细光栅线。处理由编码器读头上的探测器获得的反射光，以得到旋转的编码器盘关于固定的读头的旋转角度。
[0061]方位马达组件2125包括方位马达转子2126和方位马达定子2127。方位马达转子包括直接附接至轭部壳体2142的轴的永磁体。方位马达定子2127包括产生规定磁场的励磁绕组。该磁场与方位马达转子2126相互作用以产生期望的旋转运动。方位马达定子2127附接至柱框架2112。
[0062]方位电路板2135代表一个或多个电路板，其提供诸如编码器和马达的方位部件所需的电功能。方位滑环组件2130包括外部分2131和内部分2132。在实施方式中，电线束2138出现于辅助单元处理器50。电线束2138可将电能输送至跟踪仪或将信号输送至跟踪仪并从跟踪仪输送信号。电线束2138中的某些电线可引导至电路板上的连接器。在图10示出的示例中，电线沿方位电路板2135、编码器读头组件2122以及方位马达组件2125设置路线。其它电线沿滑环组件2130的内部分2132设置路线。内部分2132附接至柱组件2110，并且因此保持静止。外部分2131附接至轭部组件2140并且因此关于内部分2132旋转。滑环组件2130设计为当外部分2131关于内部分2132旋转时允许低阻抗的电接触。
[0063]顶点组件2140包括轭部壳体2142，顶点编码器组件2150，左顶点轴承2144A，右顶点轴承2144B，顶点马达组件2155，顶点滑环组件2160以及顶点电路板2165。
[0064]顶点编码器组件2150的目的是精确地测量负载框架2172关于轭部壳体2142的旋转角。顶点编码器组件2150包括顶点编码器盘2151和顶点读头组件2152。编码器盘2151附接至负载2142，读头组件2152附接至轭部壳体2142。顶点读头组件2152包括电路板，一个或多个读头紧固至该电路板上。从读头发送的激光反射离开编码器盘2151上的细光栅线。处理由编码器读头上的探测器获得的反射光，以得到旋转的编码器盘关于固定的读头的旋转角度。
[0065]顶点马达组件2155包括方位马达转子2156和方位马达定子2157。顶点马达转子2156包括直接附接至负载框架2172的轴的永磁体。顶点马达定子2157包括产生规定磁场的励磁绕组。该磁场与转子磁体相互作用以产生期望的旋转运动。顶点马达定子2157附接至轭部框架2142。
[0066]顶点电路板2165代表一个或多个电路板，其提供诸如编码器和马达的顶点部件所需的电功能。顶点滑环组件2160包括外部分2161和内部分2162。电线束2168从方位外滑环2131出现，并且可输送电能或信号。电线束2168中的某些电线可引导至电路板上的连接器。在图10示出的示例中，电线沿顶点电路板2165、顶点马达组件2150以及编码器读头组件2152设置路线。其它电线沿滑环组件2160的内部分2162设置路线。内部分2162附接至轭部框架2142并且因此仅以方位角度旋转，而不以顶点角度旋转。外部分2161附接至负载框架2172并且因此以顶点角度和方位角度旋转。滑环组件2160设计为当外部分2161关于内部分2162旋转时允许低阻抗的电接触。负载组件2170包括主光学组件2180和副光学组件2190。
[0067]图11是描绘了尺寸测量电子处理系统1500的方块图。该电子处理系统1500包括激光跟踪仪电子处理系统1510、外围元件1582、1584、1586的处理系统、计算机1590以及在此代表云的其它网络化的部件1600。示例性激光跟踪仪电子处理系统1510包括主处理器1520、负载功能电子装置1530、方位编码器电子装置1540、顶点编码器电子装置1550、显示器和用户界面(UI)电子装置1560、可移除的存储硬件1565、无线射频识别(RFID)电子装置、以及天线1572。负载功能电子装置1530包括多个子功能，这些子功能包括六DOF电子装置1531、照相机电子装置1532、ADM电子装置1533、位置探测器(PSD)电子装置1534以及对准电子装置1535。这些子功能中的大多数具有至少一个处理器单元，该处理器单元例如可以是数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)。电子装置单元1530、1540以及1550由于其在激光跟踪仪内的位置而如所示出地分开。在实施方式中，负载功能1530位于图9、10的负载2170中，而方位编码器电子装置1540位于方位组件2110中，顶点编码器电子装置1550位于顶点组件2140中。
[0068]多种类型的外围设备都是可能的，但在此示出了三个这种设备:温度传感器1582、六DOF探头1584以及例如可以是智能电话的个人数字辅助1586。激光跟踪仪可以通过多种方式与外围设备通信，包括通过天线1572的无线通信、借助于诸如照相机的视觉系统、以及借助于对激光跟踪仪至诸如六DOF探头1584的协助目标的距离和角度的读取。夕卜围设备可包括处理器。六DOF附件可包括六DOF探测系统、六DOF扫描器、六DOF投影仪、六DOF传感器以及六DOF指示器。这些六DOF设备中的处理器可结合激光跟踪仪中的处理设备以及外部计算机和云处理资源使用。通常，当使用术语激光跟踪仪处理器或测量设备处理器时，意味着包括可能的外部计算机和云支持。
[0069]在实施方式中，单独的通信总线从主处理器1520延伸至电子装置单元1530、1540、1550、1560、1565以及1570中的每一个。每根通信线可具有例如三个串联线，包括数据线、时钟线以及框架线。框架线指示电子装置单元是否应注意时钟线。如果其指示应给予注意，则电子装置单元读取在每个时钟信号处的数据线的当前数值。时钟信号可相应于例如时钟脉冲的上升边缘。在实施方式中，信息以信息包的形式通过数据线传输。在实施方式中，每个信息包包括地址、数字值、数据信息以及校验和。地址指示在电子装置单元内将数据信息引导所至的位置。该位置例如可相应于电子装置单元内的处理器子程序。数字值指示数据信息的长度。数据信息包括电子装置单元执行的数据或指令。校验和是用于使通过通信线传输错误几率最小化的数字值。
[0070]在实施方式中，主要处理器1520通过总线1610将信息包发送至负载功能电子装置1530，通过总线1611发送至方位编码器电子装置1540，通过总线1612发送至顶点编码器电子装置1550，通过总线1613发送至显示器和Π电子装置1560，通过总线1614发送至可移除的存储硬件1565，并且通过总线1616发送至RFID和无线电子装置1570。
[0071]在实施方式中，主处理器1520还同时将同步(同步的)脉冲通过同步总线1630发送至电子装置单元中的每一个。同步脉冲提供了通过激光跟踪仪的测量功能收集同步数值的方法。例如，一接收到同步脉冲，方位编码器电子装置1540和顶点电子装置1550就锁存住其编码器数值。相似地，负载功能电子装置1530锁存通过包含在负载内的电子装置收集的数据。当给出同步脉冲时，六D0F、ADM以及位置探测器全部锁存数据。在多数情况下，照相机和倾斜计以小于同步脉冲速度的速度收集数据，但可以同步脉冲周期的倍数锁存数据。
[0072]方位编码器电子装置1540和顶点编码器电子装置1550彼此分开并且通过图9、10中示出的滑环2130、2160与负载电子装置1530分开。这是总线线路1610、1611以及1612在图11中被描绘为分开的总线线路的原因。
[0073]激光跟踪仪电子处理系统1510可与外部计算机1590通信，或者其可提供在激光跟踪仪内的计算、显示以及Π功能。激光跟踪仪通过例如可以是以太网线路或无线连接的通信链路1606与计算机1590通信。激光跟踪仪也可通过通信链路1602与由云代表的其它元件1600通信，该通信链路1602可包括诸如以太网电缆的一个或多个电缆以及一个或多个无线连接。元件1600的示例是另一三维测试仪器——例如可由激光跟踪仪重新定位的关节臂CMM。计算机1590与元件1600之间的通信链路1604可以是有线的(例如以太网)或无线的。坐于远程计算机1590的操作者可通过以太网或无线线路连接至由云1600代表的因特网，因特网相应地通过以太网或无线线路连接至主处理器1520。以此方式，用户可控制远程激光跟踪仪的活动。
[0074]现今的激光跟踪仪针对ADM使用一种可见波长(通常红色)和一种红外波长。红色的波长可由稳频氦氖(HeNe)激光器提供，该稳频氦氖激光器适合于在干涉仪中使用并且还适用于提供红色指示光束。可替代地，红色的波长可由二极管激光提供，其仅用作为指示光束。使用两个光源的缺点是额外的光源、光束分离器、隔离器以及其它部件需要额外的空间和附加成本。使用两个光源的另一缺点是难以沿光束行进的整个路径使两束光束完全地对准。这可造成多种问题，包括不能从以不同波长操作的不同子系统同时获得优异性能。图12A的光电系统500示出了使用单一的光源从而消除这些缺点的系统。
[0075]图12A包括可见的光源110、隔离器115、光纤网络420、ADM电子装置530、光纤发射部170、光束分离器145以及位置探测器150。可见的光源110例如可以是红色或绿色二极管激光器或垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)。隔离器可以是法拉第隔离器、天线或能够充分减小反馈至光源的光的量的任何其它设备。光从隔离器115行进至光纤网络420，在实施方式中该光纤网络420是图8A的光纤网络420A。
[0076]图12B示出了光电系统400的实施方式，在该实施方式使用单一光波长，但其中借助于光的电光调制而不是光源的直接调制来实现调制。光电系统400包括可见光源110、隔离器115、电光调制器410、ADM电子装置475、光纤网络420、光纤发射部170、光束分离器145以及位置探测器150。可见光源110例如可以是红色或绿色的激光二极管。激光被发送穿过隔离器115，该隔离器115例如可以是法拉第隔离器或衰减器。隔离器115在其输入端口和输出端口可以光纤耦合。隔离器115将光发送至电光调制器410，该电光调制器410将光调制到可高达IOGHz或者如果期望可更高的选定频率。来自ADM电子装置475的电信号476驱使电光调制器410中的调制。从电光调制器410调制的光行进至光纤网络420，光纤网络420可以是在上文讨论的光纤网络420A、420B、420C或420D。一些光通过光学纤维422行进至ADM电子装置475的基准通道。另一部分光行进离开跟踪仪，反射离开回射器90，返回至跟踪仪，并且到达光束分离器145。已参考图6A-F在上文中进行了讨论，少量的光反射离开光束分离器并且行进至位置探测器150。一部分光穿过光束分离器145进入光纤发射部170，穿过光纤网络420进入光学纤维424，并且进入ADM电子装置475的测量通道。通常，图12A的系统500能够以比图12B的系统400更少的钱制造；然而，电光调制器410能够实现更高的调制频率，这在某些情况下是有利的。
[0077]图13示出了定位照相机系统950和光电系统900的实施方式，在该实施方式中定向照相机910与3D激光跟踪仪的光电功能结合以测量六个自由度。光电系统900包括可见光源905、隔离器910、光学电光调制器410、ADM电子装置715、光纤网络420、光纤发射部170、光束分离器145、位置探测器150、光束分离器922以及定向照相机910。光从可见光源发射至光学纤维980中并且行进穿过隔离器910，该隔离器910可在输入端口和输出端口具有耦合的光学纤维。光可行进穿过电光调制器410，该电光调制器410由来自ADM电子装置715的电信号716调制。可替代地，ADM电子装置715可发送电信号通过电缆717以调制可见光源905。进入光纤网络的一些光行进穿过光纤长度均衡器423和光学纤维422以进入ADM电子装置715的基准通道。可选择地将电信号469施加至光纤网络420，以对光纤网络420内的光纤开关提供开关信号。一部分光从光纤网络行进至光纤发射部170，该光纤发射部170将光学纤维上的光发送至自由空间中作为光束982。少量的光反射离开光束分离器145并且损失掉。一部分光穿过光束分离器145，穿过光束分离器922，并且行进离开跟踪仪到达六个自由度(DOF)的设备4000。六DOF设备4000可以是探头、扫描仪、投影仪、传感器或其它设备。
[0078]在其返回路径，光从六DOF设备4000进入光电系统900并且到达光束分离器922。部分的光反射离开光束分离器922并且进入定向照相机910。定向照相机910记录设置在回射器目标上的一些标记的位置。根据这些标记，得到六DOF探头的定向角度(B卩，三个自由度)。在本申请的下文中和在专利‘758中描述了定向照相机的原理。在光束分离器145处一部分光行进穿过光束分离器并且由光纤发射部170送至光学纤维上。光行进至光纤网络420。部分的光行进至光学纤维424，这部分光从该光学纤维424进入ADM电子装置715的测量通道。
[0079]定位照相机系统950包括照相机960和一个或多个光源970。图1中也示出了定位照相机系统，其中照相机是元件52，光源是元件54。照相机包括透镜系统962、光敏阵列964以及本体966。定位照相机系统950的一个应用是将回射器目标定位在工作体积(workvolume)中。通过使光源970闪烁完成该操作，其中，照相机获得光敏阵列964上的亮斑。定位照相机系统950第二个应用是基于六DOF设备4000上的观测到的反射器光斑或LED来建立六DOF设备4000的粗略的定向。如果激光跟踪仪上可用两个或多个定位照相机系统，则工作体积中的朝向每个回射器目标的方向可使用三角原理计算。如果将单一的定位照相机定位成以获得沿激光跟踪仪的光学轴线反射的光，那么可得到到每个回射器目标的方向。如果将单一的照相机定位成离开激光跟踪仪的光学轴线，那么可立即从光敏阵列上的图像获得朝向回射器目标的大致方向。在该情况下，通过将激光器的机械轴线旋转至多于一个方向并且观察光敏阵列上的光斑位置的改变，可得到朝向目标的更精确的方向。
[0080]图14A、14B示出了具有增强的设计特征的示例性激光跟踪仪的正视立体图，增强的设计特征包括窄视场(FOV)指示光4116、宽FOV照明的侧面板4140，不对称的特征部4112,4114、触摸灵敏型按钮4130以及收缩手柄4150。图14C示出了收缩手柄4150处于延伸位置的示例性激光跟踪仪的立体图。图14A-14C中还示出了手指槽4168、柱4152、侧握柄4164A，4164B、以及凹入握柄4160，侧握柄具有侧握柄的压痕4166。图14A-14C中示出的可收缩的手柄的优势是跟踪仪4100、4190设计有非常硬的(厚的)顶点托架14，同时仍然能够使用手柄并且同时允许使跟踪仪的大小最小化以用于在运送容器中的运输。在实施方式中，柱4152提供摩擦限制，造成可收缩的手柄保留在或者开放的位置或者收回的位置的当前位置。手指槽4168构造为允许用户在可收缩的手柄的任一侧插入手指，从而使得更易于施加力用以向上或向下移动可收缩的手柄。可收缩的手柄可便利地结合凹入的握柄4160使用以能够使用户利用两个手来移动或安置跟踪仪。在实施方式中，可收缩的手柄足够硬以能够使跟踪仪转向其侧面用于例如存储在仪器箱中或从仪器箱中取出。侧握柄允许用户将手放置在跟踪仪的相反侧，当将跟踪仪的位置从一个用户传递给另一用户时侧握柄特别地方便。侧握柄可由弹性体材料制成以提供增强的握紧效果。侧握柄可包括侧握的压痕以进一步提高握紧效果。例如，第一用户可使用可收缩的手柄支撑跟踪仪，而第二用户可通过侧握柄抓住跟踪仪。为了本申请的目的，术语“顶部”指代具有可收缩的手柄4150的跟踪仪的侧面，术语“底部”指代具有凹入的握柄4160的跟踪仪的侧面。这些术语顶部和底部指代激光跟踪仪最常使用的定向，尽管跟踪仪也能够在其侧面或甚至倒置地使用。
[0081]如正视图中所示，窄FOV指示光4116可从左至右作为光一至六进行识别。在实施方式中，最内侧两束光——编号三和四——是红色和绿色。当进行测量时，点亮红色光。当来自激光跟踪仪光束被锁定在目标上时，绿色光以稳定的光照点亮。当激光跟踪仪没有锁定在目标上但是位置探测器探测到光束时，绿色光被点亮并且闪烁。在实施方式中，紧
邻最内侧的两束光-编号二和五-是黄色光，最外侧的光-编号一和六-是蓝色
光。黄色光和蓝色光可用于多种目的——例如用于为操作者提供信号。通过软件开发工具包(SDK)使用户可访问这些光的功能。
[0082]窄FOV光能够使操作者在更远的距离处看见LED——例如在离跟踪仪80处。由于该大的范围和窄F0V，站在激光跟踪仪侧面的观察者可能无法看到指示光。为解决该问题，附加的红色和绿色指示器光定位在照明侧面板4140中的漫散射的侧面板下方。例如，可安置红色和绿色光以允许从任一侧——甚至在下降的高度——从激光跟踪仪的前方和后方观看。
[0083]包括侧面板的重要的原因是确保用户意识到激光跟踪仪正在运行中，从而提供警告，该警告能够帮助避免扰乱过程中的灵敏测量。例如，在某些情况下，用户可能走在正在指向目标的激光束的前方，从而扰乱测量并且可能需要再次启动测量(例如，当在没有ADM辅助的情况下使用干涉仪时)。使用照明的侧面板还可以阻止人们走近跟踪仪或走近正在测量的物体。当跟踪仪或物体定位在例如相当薄的混凝土地板的可弯曲的地板时，这是有益的。
[0084]在实施方式中，照明的侧面板构造为沿第二轴线18(顶点轴线)上的点可看见，该点定位在跟踪仪的任一侧。在实施方式中，照明的侧面板还构造为可以沿垂直于第一轴线20和第二轴线18并且位于跟踪仪的后侧的点看到。在实施方式中，照明的侧面板还构造为从相对于跟踪仪的所有方向都可见。
[0085]在实施方式中，照明的侧面板附接至顶点托架14的第一支撑4172A和第二支撑4172B。在实施方式中，每个照明的侧面板包括两个部分，一个部分附接至顶点-托架支撑的前侧，另一部分(未图示)附接至相同的顶点-托架支撑的后侧。在实施方式中，照明的侧面板使用漫散射材料覆盖。[0086]在侧面板或跟踪仪前方上的照明器可包括多颜色LED。该类型LED具有产生多于一种颜色的光的能力。特定类型的多种颜色LED是RGBLED，该LED具有如下能力，即，产生红色、绿色以及蓝色光并且在大多数情况下结合这些光以产生在可见光谱中宽范围的颜色，甚至白色。
[0087]侧面板上的照明器还可包括附接至光源的光导管。这种光导管可沿其长度散射光从而提供广泛漫射的光，该光能够在遍及宽范围角度下看到。光导管中的光源可以是一个或多个LED或不同类型的光源。
[0088]未来，预期将降低多种类型的显示器元件的成本。在实施方式中，可以是LED、LCD、LC0S、或微型投影仪的显示器元件可安装在激光跟踪仪的前方、侧面或者后方用以为用户提供多种颜色和消息。
[0089]激光跟踪仪操作的两种模式是前视模式和后视模式。前视模式是正常操作模式。后视模式是通过以前视模式启动然后执行下列步骤获得的:(I)将方位角度旋转180度以及(2)旋转顶点角度至使其标记逆向(向上垂直的方向对应零度)，从而使激光束向回指向几乎原始的方向。在使用激光跟踪仪做出测量的过程中，通常期望能够从一定距离处快速地辨别激光跟踪仪是在前视模式或者后视模式。在后视模式中，对称的特征部4112和3914倒置的翻转，并且帮助操作者辨别激光跟踪仪正处于的模式。另外，在后视模式中，指示光在激光跟踪仪输出开孔下方翻转，从而为操作者提供激光跟踪仪是否处于前视膜式或后视模式中的清晰的指示。
[0090]在激光跟踪仪中经常执行一些操作。例如，一个经常执行的操作是将激光跟踪仪发送到原始位置。该操作通过造成激光束到达SMR完成，该SMR通常是设置在三个磁性槽4120中的一个上的SMR。由于从这些“原始位置”到激光跟踪仪的万向节点22的距离是已知的，因此执行原始操作提供了在激光跟踪仪中的ADM或IFM中重新设置距离基准的便捷的方式。在某些情况下，操作者可能想要在不返回至计算机以执行原始命令的情况下快速地完成原始操作。触摸灵敏按钮4130提供了进行该操作的简易方式。在实施方式中，当操作者触摸按钮4130中的其中一个时，激光跟踪仪直接发送激光束到按钮上方的SMR。三个磁性槽4120可相当于不同大小的SMR——例如，具有1.5英寸、7/8英寸以及1/2英寸直径的SMR。因此，在磁性槽下方的按钮也提供在SMR中切换的能力。例如,操作者可通过将1/2英寸SMR安置在适当的磁性槽中并且按下在其下方的触摸敏感传感器从而容易地从1.5英寸SMR切换至1/2英寸SMR。触摸传感器可基于使用电容性的传感器，该传感器现今可低成本地获得。使触摸灵敏按钮对在进行实际物理接触之前靠近按钮的移动做出响应是可能的。换言之，使用邻近的传感器是可能的。除了使用这里给出的触摸传感器的示例之外，也可使用触摸传感器用以向激光跟踪仪发出广泛种类的命令。
[0091]尽管已参考示例实施方式描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可做出多种改变并且可使用等同物代替其元件。另外，在不背离本发明的本质范围的情况下，可做出多种修改从而使得特定的情况或材料适合本发明的教导。因此，旨在使本发明不限于如设想用于执行本发明最佳模式所公开的特定实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。此外，使用第一、第二等并不表示任何顺序或重要性，而是使用第一、第二等以区分一个元件与另一元件。另外，使用术语一、一个等并不表示限制数量，而是表示存在至少一个参考项目。
【权利要求】
1.一种坐标测量设备(10)，所述坐标测量设备(10)将光的第一光束(46)发送至远程回射器目标(26)，所述回射器目标具有空间中的位置，所述回射器目标使所述第一光束的一部分返回作为第二光束(47)，所述测量设备包括: 第一马达(2125)和第二马达(2155)，所述第一马达(2125)和所述第二马达(2155)共同构造为将光的所述第一光束朝向第一方向指引，所述第一方向由绕第一轴线(20)的第一旋转角度和绕第二轴线(18)的第二旋转角度确定，由所述第一马达产生所述第一旋转角度，由所述第二马达产生所述第二旋转角度； 第一角度测量设备(2120)，所述第一角度测量设备(2120)构造为测量所述第一旋转角度，第二角度测量设备(2150)构造为测量所述第二旋转角度； 距离仪(160、120)，所述距离仪(160、120)构造为至少部分地基于由第一光学探测器(3306)接收的所述第二光束的第一部分测量从所述坐标测量设备到所述回射器目标的第一距离； 位置探测器(151)，所述位置探测器(151)构造为产生第一信号，所述第一信号响应于所述位置探测器上的所述第二光束的第二部分的位置； 控制系统(1520、1530、1540、1550)，所述控制系统(1520、1530、1540、1550)构造为发送第二信号到所述第一马达，并且发送第三信号到所述第二马达，所述第二信号和所述第三信号至少部分地基于所述第一信号，所述控制系统构造为将所述第一光束的所述第一方向调整至所述回射器目 标的所述空间中的位置； 照明器的第一组(4116)，所述第一组能够绕所述第一轴线旋转并且相对于所述第二轴线固定，所述第一组构造为提供从光的至少两种不同颜色中选择的第一光，所述至少两种颜色在可见光谱中，所述第一组构造为使得所述第一光从第一点和第二点是可见的，所述第一点和所述第二点沿着所述第二轴线并且位于所述测量设备的外部，所述第一点和所述第二点位于所述测量设备的相反侧上； 照明器的第二组(4140)，所述第二组能够绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转，所述第二组构造为提供从照明的两种不同颜色中选定的至少第二光，所述至少两种颜色在所述可见光谱中；以及
处理器(1520、1530、1531、1532、1533、1534、1535、1540、1550、1560、1565、1570、1590)，所述处理器(1520、1530、1531、1532、1533、1534、1535、1540、1550、1560、1565、1570、1590)构造为提供所述回射器目标的三维坐标，所述三维坐标至少部分地基于所述第一距离、所述第一旋转角度以及所述第二旋转角度，所述处理器还构造为对所述照明器的第一组和所述照明器的第二组提供照明图像。
2.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，所述第一组还构造为使得所述第一光在第三点处是可见的，所述第三点在垂直于所述第一轴线和所述第二轴线的线上，所述第三点在所述测量设备外部并且在所述测量设备的与所述第一光束相反的一侧上，所述第一光束与所述第一轴线不重合。
3.根据权利要求2所述的坐标测量设备，其中，所述第一组还构造为使得所述第一光从所述测量设备外部的任何方向均可见。
4.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组中的一些是光发射二极管。
5.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组中的第一照明器与所述照明器的第二组中的第二照明器发射相同颜色的光。
6.根据权利要求5所述的坐标测量设备，其中，由所述第一照明器发射的光与由所述第二照明器发射的光同步。
7.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组中的所述照明器由漫射材料覆盖。
8.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，所述第一轴线是方位轴线，所述第二轴线是顶点轴线。
9.根据权利要求8所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组固定地附接至顶点托架(14)，并且所述照明器的第二组固定地附接至负载(15)，所述顶点托架构造为绕所述第一轴线旋转，并且所述负载构造为绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转。
10.根据权利要求9所述的坐标测量设备，其中，所述顶点托架包括第一支撑部(4172A)和第二支撑部(4172B)，所述负载由所述第一支撑部和所述第二支撑部附接至所述顶点托架，所述顶点托架具有前侧和后侧，所述前侧沿着垂直于所述第一轴线和所述第二轴线的方向，所述后侧沿着与所述前侧相反的方向。
11.根据权利要求10所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组包括第一部分和第二部分，所述第一部分附接至所述第一支撑部，并且所述第二部分附接至所述第二支撑部。
12.根据权利要求10所述的坐标测量设备，其中，所述照明器的第一组包括第一段、第二段、第三段以及第四段，所述第一段定位在所述第一支撑部的前侧上，所述第二段设置在所述第一支撑部的后侧上，所述第三段定位在所述第二支撑部的前侧上，所述第四段定位在所述第二支撑部的后侧上。
13.根据权利要求1所述的坐`标测量设备，其中，至少一个照明器是多颜色LED部件，所述至少一个照明器从由所述照明器的第一组和所述照明器的第二组组成的集合中选择。
14.根据权利要求13所述的坐标测量设备，其中，所述至少一个照明器构造为产生包括红色、绿色以及蓝色的颜色。
15.根据权利要求14所述的坐标测量设备，其中，所述至少一个照明器构造为产生红色、绿色以及蓝色的颜色的组合。
16.根据权利要求15所述的坐标测量设备，其中，所述至少一个照明器构造为产生红色、绿色以及蓝色的颜色的组合，所述颜色的组合包括白色。
17.根据权利要求1所述的坐标测量设备，其中，照明器包括来自一个或多个光源的光导管，所述照明器从由所述照明器的第一组和所述照明器的第二组组成的集合中选择，所述光导管还构造为沿着所述光导管的长度发射第三光，所述第三光源于所述一个或多个光源。
18.根据权利要求17所述的坐标测量设备，其中，所述一个或多个光源包括LED。
【文档编号】G01S17/06GK103703389SQ201280018667
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年4月16日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】肯尼斯·斯特菲 申请人:法罗技术股份有限公司