具有用于测量射束的暖空气流屏蔽件的激光跟踪仪
阅读：349发布：2021-10-21
专利汇可以提供具有用于测量射束的暖空气流屏蔽件的激光跟踪仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种坐标测量机，特别是激光 跟踪 仪，用于确定实施为后向 反射器 或至少具有后向反射器的目标的 位置 。坐标测量机至少包括：限定纵轴线的基部；能相对基部回旋的 支撑 件；射束导向单元，用于发射测量 辐射 并接收在目标处反射的至少一些测量辐射。根据本发明，坐标测量机具有热影响减少部件，其被实施成使得由于热影响减少部件：主动防止或减少了热发射，热发射影响位于坐标测量机的附近区域中的所发射的测量辐射的附近区域自由射束路径并且是因坐标测量机的内部部件发热而引起的；和/或在由这样的热发射产生的暖空气因热而上升期间，阻碍或防止了暖空气通过附近区域自由射束路径，特别是将暖空气引导在附近区域自由射束路径周围。，下面是具有用于测量射束的暖空气流屏蔽件的激光跟踪仪专利的具体信息内容。
1.一种坐标测量机，特别是激光跟踪仪(10)，用于确定实施为后向反射器(90)或至少具有后向反射器(51)的目标的位置，特别是用于连续跟踪所述目标，所述坐标测量机至少包括：
●限定竖直轴线的基部(40)；
●射束导向单元，所述射束导向单元用于从测量辐射出射光圈(23)发射测量辐射(17，21)并且用于接收在所述目标处反射的至少一些测量辐射(17，21)，其中：
□所述射束导向单元能相对于所述基部(40)围绕所述竖直轴线和倾斜轴线(31)回旋，更特别地能以马达驱动的方式回旋；并且
□测量轴线由所述测量辐射(17，21)的发射方向限定；
●距离测量单元，所述距离测量单元用于借助所述测量辐射(17，21)精确地测量距所述目标的距离；
●角度测量装置，所述角度测量装置用于确定所述射束导向单元相对于所述基部(40)的对准；以及
●目标获取单元(60)，所述目标获取单元用于确定由所述后向反射器反射的辐射在所述目标获取单元(60)的传感器上的碰撞点并且用于产生输出信号，所述输出信号用于控制精细瞄准装置，特别是目标跟踪装置，
其特征在于，
热影响减少部件(41'a，42，43，43'，44，45，47，48，49，71，72，73，74)，所述热影响减少部件被实施并布置在所述坐标测量机(1)上，以使得由于所述热影响减少部件：
●防止或减少热发射，所述热发射影响位于所述坐标测量机(1)的附近区域中的所发射的测量辐射(17，21)的附近区域自由射束路径并且是因所述坐标测量机的内部部件发热而引起的，所述热发射特别是直接位于所述坐标测量机的壳体部件处的热发射；和/或●在由这样的热发射产生的暖空气因热而上升期间，阻碍或防止所述暖空气通过所述附近区域自由射束路径，特别是将所述暖空气引导在所述附近区域自由射束路径周围。
2.根据权利要求1所述的坐标测量机，
其特征在于，
●支撑件(30)，所述支撑件能相对于所述基部(40)围绕所述竖直轴线特别以马达驱动的方式回旋并且限定所述倾斜轴线(31)，并且
●所述射束导向单元实施为具有望远镜单元的瞄准单元(20)，所述瞄准单元能相对于所述支撑件(30)围绕所述倾斜轴线(31)以马达驱动的方式回旋并且实施为发射所述测量辐射(17，21)并接收在所述目标处反射的至少一些测量辐射(17，21)。
3.根据权利要求1或2所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述热影响减少部件(42，43，43'，44，45，47，48，49)围绕所述测量辐射出射光圈(23)下游的所述附近区域自由射束路径的至少一部分，和/或所述热影响减少部件实施为邻近所述测量辐射出射光圈(23)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述热影响减少部件(42，43，43'，47，48，49)包括具有低导热率的热屏蔽材料，特别是聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述热影响减少部件(42，47，48，49)实施为完全屏蔽件(49)或局部屏蔽件(42，47，
48)，所述完全屏蔽件或所述局部屏蔽件至少部分地另外覆盖所述坐标测量机的壳体部件的热发射区域，特别地包括位于所述完全屏蔽件(49)或所述局部屏蔽件(42，47，48)与所述壳体部件之间的隔热层，该隔热层具体实施为空气垫，特别是其中用于所述测量辐射出射光圈(23)、相机光学器件(22，24)和/或照明装置(25)的开口设置在所述完全屏蔽件(49)或所述局部屏蔽件(42，47，48)中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述热影响减少部件(43，43'，44，46)实施为并布置为具有基本气密管壁的管形体，以使得所述管形体围绕所述附近区域自由射束路径的至少一部分，使得由于所述管形体，防止了空气流通过所述附近区域自由射束路径的被所述管形体覆盖的部分，并且因此减少了例如因上升的暖空气而引起的在所述附近区域自由射束路径中的湍流。
7.根据权利要求6所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体具有中空或内部横截面尺寸，所述内部横截面尺寸对应于所述测量辐射出射光圈(23)的尺寸，特别是所述测量辐射出射光圈(23)的直径，特别是其中所述管形体的所述内部横截面尺寸仅稍微超过所述测量辐射出射光圈(23)的尺寸。
8.根据权利要求6或7所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体具有端部并且被直接布置在所述壳体的围绕所述测量辐射出射光圈(23)的部分处。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体具有对应于所述测量辐射出射光圈(23)的形状的横截面形状。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体具有圆形、卵形、椭圆或多边形横截面。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体的长度为至少2cm，特别为至少3cm。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述管形体的内壁表面具有非反射构造，特别是其中所述内壁表面被构造为暗的、非抛光的聚合物表面。
13.根据权利要求1或2所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述坐标测量机包括空气出射喷嘴(44)，所述空气出射喷嘴(44)为环形并且围绕所述测量辐射出射光圈(23)，用于产生空气垫，所述空气垫围绕所述附近区域自由射束路径并且具有截头锥体形状的侧边。
14.根据权利要求1或2所述的坐标测量机，
其特征在于，
所述热影响减少部件(71，72，73，74)具有风扇或通风机(71)，所述风扇或所述通风机布置在所述坐标测量机的所述基部(41，41')或所述支撑件(30)处，用于抽吸走被加热了的空气并且通过在横向的空气流(72，73)中吹走所抽吸的空气来防止所述被加热了的空气在所述附近区域自由射束路径的区域中上升，或者用于在所述测量辐射出射光圈(23)的所述附近区域自由射束路径下面的区域中吹入未加热的外部空气(74)以防止所述未加热的外部空气上升到所述附近区域自由射束路径的区域中。
具有用于测量射束的暖空气流屏蔽件的激光跟踪仪
技术领域
[0001] 本发明涉及一种坐标测量机，特别是激光跟踪仪，用于确定实施为后向反射器或至少具有后向反射器的目标的位置，特别是用于连续跟踪所述目标，所述坐标测量机至少包括：限定竖直轴线的基部；射束导向单元，所述射束导向单元用于从测量辐射出射光圈发射测量辐射并且用于接收在所述目标处反射的至少一些测量辐射，其中：所述射束导向单元能相对于所述基部围绕所述竖直轴线和倾斜轴线回旋，更特别地能以马达驱动的方式回旋；并且测量轴线由所述测量辐射的发射方向限定；距离测量单元，所述距离测量单元用于借助所述测量辐射精确地测量距所述目标的距离；角度测量装置，所述角度测量装置用于确定所述射束导向单元相对于所述基部的对准；以及目标获取单元所述目标获取单元用于确定由所述后向反射器反射的辐射在所述目标获取单元的传感器上的碰撞点并且用于产生输出信号，所述输出信号用于控制精细瞄准装置，特别是目标跟踪装置。
背景技术
[0002] 多种用于测量目标点的方法和仪器自古以来就是已知的。在此，从测量仪器到目标点的距离和角度被记录为空间标准数据，并且特别地，除了可能存在的参考点，还获取测量仪器的地点。
[0005] 一般而言，特别在工业测量的背景之下，实施为连续跟踪目标点以及确定该点的坐标位置的测量装置可以被纳入术语“激光跟踪仪”下。在此，目标点可以由后向反射单元(例如三棱镜或三角角锥反射器)代表，使用测量装置的定向光学测量射束、特别是使用激光束来观测所述后向反射单元。激光束被平行地反射回测量装置，反射束被装置的获取单元获取。在此，例如借助用于测量角度的传感器(这些传感器被分配给系统的偏转镜或瞄准单元)而建立射束的发射或接收方向。而且，例如借助相位差测量的飞行时间或者借助斐索原理，在获取射束时建立从测量装置到目标点的距离。
[0006] 而且，一般在跟踪仪系统中的精细瞄准或跟踪传感器处建立被接收的测量射束与零位置的偏移量。可以借助该可测量的偏移量来确定后向反射器的中心与激光束在反射器上的入射点之间的位置差，并且可以根据该偏差来校正或修正激光束的对准，这样在精细瞄准传感器上的偏移量得以减少，特别地设定为“零”，因此射束被对准在反射器中心的方向上。通过修正激光束对准，可以存在目标点的连续目标跟踪，并且可以连续地确定目标点相对于测量仪器的距离和位置。在此，可以借助能由马达移动并设置用于偏转激光束的偏转镜的对准的改变、和/或通过使具有射束导向激光光学器件的瞄准单元回旋来实现修正。
[0009] 通过借助图像获取单元和图像处理单元来获取以及评估来自具有标记的所谓辅助测量仪器的图像(标记关于彼此的相对地点是已知的)，可以推断布置在辅助测量仪器处的对象的空间取向。与目标点(例如由激光束观测的辅助测量仪器处的后向反射器)的确定的空间位置一起，最终还可以精确地确定对象在空间中在绝对意义上和/或相对于激光跟踪仪的的位置和取向。例如在US 5,973,788中描述了这样的坐标测量机，其具有激光跟踪仪和用于确定对象在空间中的位置和取向的图像获取单元，所述图像获取单元布置有光点和反射器。
[0010] 这样的辅助测量仪器可以是所谓的感测工具，所述感测工具及其接触点被定位在目标对象的一点上。感测工具具有标记(例如光点)和反射器，所述反射器代表感测工具处的目标点并且可以由跟踪仪的激光束观测，其中精确地已知标记和反射器相对于感测工具的接触点的位置。按照本领域技术人员已知的方式，辅助测量仪器也可以是例如手持扫描器，其配备用于点测量、非接触式表面测量，其中准确地已知用于距离测量的扫描器测量射束相对于布置在扫描器上的光点和反射器的方向和位置。通过举例的方式，在EP 0 553266中描述了这样的扫描器。
[0011] 为了测量距离，根据现有技术的激光跟踪仪具有至少一个测距仪，其中后者可以例如实施为干涉仪和/或绝对测距仪(例如基于飞行时间或相位差测量结果或斐索原理)。
[0012] WO 2007/079600 A1公开了通用的基于激光的坐标测量机，其中距离测量装置的光出射和光接收光学器件、测量相机和全景相机被布置在能关于至少两个轴线旋转的共同元件上，并且其中附接至射束导向单元外侧的激光模块的激光束借助光学波导管被联接到距离测量装置中。
[0013] 在持续改进的技术高度发达的精度电位非常高的测量系统的范围内，用于校正大气产生的干扰的策略变得比以往更加重要。这些大气产生的干扰产生在大的时间尺度范围内：在测地背景下被称为“折射”并由观察周围环境中的折射率梯度引起的系统偏差最终合并成随机偏差，至少在其结果方面，随机偏差由光学湍流引起或者相当于光学湍流的效果。
[0014] 经折射校正的光学方向和角度测量还有经折射校正的光学距离测量在高精度测量领域的许多任务区域的范围内是必需的。通过举例的方式，不仅在工业测量(例如工业质量控制或组装工艺，例如航空或汽车工业)的范围内，而且在测地测量的领域内、在结构和民用工程项目的领域内、在对准问题的背景下、例如在粒子加速器的情况下、或者针对大型移动机器的空间控制，这些任务区域包含测量应用。
发明内容
[0015] 本发明的目的是提供一种改进的坐标测量机，特别是一种激光跟踪仪，其中由仪器引起的排热影响对基于定向测量辐射的发射和接收的测量结果至少具有更小的影响，或者在可能的情况下没有影响。
[0016] 该目的由如下特征的实施达成：热影响减少部件，所述热影响减少部件被实施并布置在所述坐标测量机上，以使得由于所述热影响减少部件：防止或减少热发射，所述热发射影响位于所述坐标测量机的附近区域中的所发射的测量辐射的附近区域自由射束路径并且是因所述坐标测量机的内部部件发热而引起的，所述热发射特别是直接位于所述坐标测量机的壳体部件处的热发射；和/或在由这样的热发射产生的暖空气因热而上升期间，阻碍或防止所述暖空气通过所述附近区域自由射束路径，特别是将所述暖空气引导在所述附近区域自由射束路径周围。还以替代或有利方式改进了本发明的特征。
[0017] 本发明的主题是一种坐标测量机，特别是激光跟踪仪，用于确定实施为后向反射器或至少具有后向反射器的目标的位置，特别是用于连续跟踪所述目标。所述坐标测量机至少包括：限定纵轴线的基部；射束导向单元，所述射束导向单元用于从测量辐射出射光圈发射测量辐射并且用于接收在所述目标处反射的至少一些测量辐射。所述射束导向单元能相对于所述基部围绕所述纵轴线和倾斜轴线回旋(更特别地能以马达驱动的方式回旋)。测量轴线由所述测量辐射的发射方向限定。而且，所述坐标测量机包括：距离测量单元，所述距离测量单元用于借助所述测量辐射精确地测量距所述目标的距离；角度测量装置，所述角度测量装置用于确定所述射束导向单元相对于所述基部的对准；以及目标获取单元，所述目标获取单元用于确定由所述后向反射器反射的辐射在所述目标获取单元的传感器上的碰撞点并且用于产生输出信号，所述输出信号用于控制精细瞄准装置，特别是目标跟踪装置。
[0018] 根据本发明，所述坐标测量机包括热影响减少部件，所述热影响减少部件被实施并布置在所述坐标测量机上，用于：主动防止或减少因所述坐标测量机的内部部件发热而引起的热发射，并且借助所述热发射，所发射的测量辐射可以在所述坐标测量机的所述测量辐射出射光圈的附近区域射束路径中受到影响；和/或阻碍或防止因这样的热发射产生的暖空气上升到所述坐标测量机的所述测量辐射出射光圈的所述附近区域射束路径的自由射束路径的附近区域中。
[0019] 在此，在距所述测量辐射出射光圈直到20cm、特别直到10cm、具体直到5或3cm的距离处的区域应该被理解为表征所述“附近区域射束路径”。
[0020] 特别地，根据本发明的所述坐标测量机具有支撑件，所述支撑件能相对于所述基部围绕所述竖直轴线以马达驱动的方式回旋并且限定所述倾斜轴线，并且所述射束导向单元实施为具有望远镜单元的瞄准单元，所述瞄准单元能相对于所述支撑件围绕所述倾斜轴线以马达驱动的方式回旋并且实施为发射所述测量辐射并接收在目标处反射的至少一些测量辐射。
[0021] 根据一个实施方式，所述热影响减少部件围绕所述测量辐射出射光圈的所述附近区域自由射束路径的至少一部分，和/或所述热影响减少部件实施为邻近所述测量辐射出射光圈。
[0022] 特别地，所述热影响减少部件包括具有低导热率的热屏蔽材料，特别是玻璃或聚合物，具体是用于使测量辐射通过的透明玻璃或透明聚合物。
[0023] 根据另一实施方式，所述热影响减少部件实施为完全屏蔽件或局部屏蔽件，所述完全屏蔽件或所述局部屏蔽件至少部分地覆盖所述瞄准单元的热发射区域，特别地包括位于所述完全屏蔽件或所述局部屏蔽件与所述瞄准单元之间的隔热层，该隔热层还可以实施为空气垫，特别其中设置有用于所述测量辐射出射光圈、相机光学器件和/或照明装置的光学透明的开口。
[0024] 根据另一实施方式，所述热影响减少部件具有圆柱形的侧边或截头锥体形状的侧边，并且围绕所述测量辐射出射光圈处的所述附近区域射束路径。
[0025] 根据另一实施方式，所述热影响减少部件实施为空气出射喷嘴，所述空气出射喷嘴为环形并且围绕所述测量辐射出射光圈，用于产生空气垫，所述空气垫围绕所述附近区域射束路径并且具有截头锥体形状的侧边。
[0026] 根据另一实施方式，所述热影响减少部件包括盖，所述盖在基部处由隔热材料、特别是聚合物制成，和/或主动冷却热发射区域，特别位于所述坐标测量机的所述瞄准单元的区域中。
[0027] 根据另一实施方式，所述热影响减少部件具有风扇或通风机，所述风扇或通风机布置在所述坐标测量机的所述基部或所述支撑件处，用于抽吸走被加热了的空气，该空气特别在所述基部的区域中被加热，并且用于通过在横向的空气流中吹走所抽吸的空气防止所述被加热了的空气在所述附近区域射束路径的区域中上升，或者用于在所述测量辐射出射光圈的所述附近区域射束路径下面的区域中吹入未加热的外部空气以防止所述未加热的外部空气上升到所述附近区域射束路径的区域中。附图说明
[0028] 下面将在示意性示出于附图中的具体示范性实施方式的基础上以纯粹示范性的方式更详细地描述根据本发明的方法和根据本发明的装置，在此还讨论了本发明的其它优点。详细为：
[0029] 图1示出了用于激光跟踪仪和目标的根据本发明的实施方式；
[0030] 图2a和图2b示出了用于激光跟踪仪和目标的根据本发明的另两个实施方式；
[0031] 图3示出了图2a的激光跟踪仪的实施方式的正视图的实施例；
[0032] 图4以截面放大的方式示出了根据现有技术的激光跟踪仪的瞄准单元的表面温度范围的红外记录或热图像；
[0033] 图5示出了作为根据本发明的坐标测量机的实施例的根据本发明的激光跟踪仪的瞄准单元的区域，该激光跟踪仪具有根据本发明的热影响减少部件的第一实施方式；
[0034] 图6在类似于图4的热图像中示出了图5的示出区域的图示，根据图5的本发明的热影响减少部件的实施方式的隔热屏蔽件的效果；
[0035] 图7a至图7c在很大程度上类似于图5的图示中示出了根据本发明的激光跟踪仪的另一实施方式的瞄准单元的区域，所述激光跟踪仪具有根据本发明的热影响减少部件的第二实施方式；
[0036] 图8在类似于图4的热图像中示出了图7a至图7c的示出区域的图示，根据图7a至图7c的本发明的热影响减少部件的实施方式的隔热管屏蔽件和根据图5和图6的隔热屏蔽件的共同效果；
[0037] 图9示出了根据本发明的激光跟踪仪的另一实施方式的瞄准单元的区域，所述激光跟踪仪具有根据本发明的热影响减少部件的第三实施方式；
[0038] 图10示出了热图像，其图示了具有根据本发明的热影响减少部件的三角形状的实施方式的效果，所述热影响减少部件正好被布置在根据本发明的激光跟踪仪的接收光学器件下面；
[0039] 图11示出了热图像，其图示了根据本发明的热影响减少部件的完全覆盖瞄准单元的下半部的屏蔽件的效果，所述屏蔽件部分围绕下部区域中的激光跟踪仪的接收光学器件；
[0040] 图12示出了热图像，其图示了除了根据图11的实施方式还与也完全覆盖瞄准单元的上半部的屏蔽件的组合的效果，即根据本发明的热影响减少部件的完全屏蔽件，所述完全屏蔽件完全围绕激光跟踪仪的接收光学器件；
[0041] 图13示出了热图像，其图示了根据图12的完全屏蔽件与根据图8的管形屏蔽件的改进的组合的效果；
[0042] 图14示出了用于根据本发明的坐标测量机(更特别是激光跟踪仪)的根据本发明的热影响减少部件的实施方式，该热影响减少部件具有就功能原理而言与前述实施例基本不同的实施方式；
[0043] 图15示出了作为根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式的实施例的风扇或通风机，所述风扇或通风机布置并操作在根据本发明的激光跟踪仪的支架或基部上；
[0044] 图16示出了作为根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式的实施例的风扇或通风机，所述风扇或通风机布置并操作在根据本发明的激光跟踪仪的支架或基部上，以便作为依据图15的实施例的改进在与之垂直的方向上吹风；以及
[0045] 图17示出了作为根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式的实施例的风扇或通风机，所述风扇或通风机布置并操作在根据本发明的激光跟踪仪的支撑件的下部区域中，以便抽吸由于操作未被加热的周围空气并在远离激光跟踪仪的附近区域射束路径的空气流中吹走所述周围空气。
具体实施方式
[0046] 图1示出了激光跟踪仪10的第一实施方式以及实施为测量球体(具有集成的后向反射器90)的目标。激光跟踪仪10包括基部40和支撑件30，支撑件30以能围绕穿过基部40限定的回旋线或竖直轴线相对于基部回旋或旋转的方式布置。而且，瞄准单元20布置在支撑件30上，这样瞄准单元20能围绕倾斜轴线(过渡轴线)(在此未示出)相对于支撑件30回旋。由于使瞄准单元20围绕由此设置的两个轴线对准的可能性，由该单元20发射的激光束17可以灵活对准，因而可以观测到目标。在此，回旋轴线和倾斜轴线基本彼此正交地布置，即与确切的轴线正交的小偏差可以被预先确定并存储在系统中，例如用于补偿由此产生的测量误差。
[0047] 在示出的布置中，激光束17被引导到反射器球体的反射器90并在所述反射器处被后向反射回到激光跟踪仪10。例如通过干涉测量和/或借助飞行时间或相位测量，通过使用该返回的测量激光束，可以确定距反射器的距离。为此，激光跟踪仪10包括：一个或多个距离测量单元，该距离测量单元用于确定跟踪仪10与反射器之间的该距离；和角度测量单元，该角度测量单元确定瞄准单元20的旋转位置或支撑件30的旋转位置。因此，作为测量结果，两个立体角和距离被记录或设置为用作目标的测量球体的空间坐标。
[0048] 为了精细地瞄准并跟踪目标，被反射的测量射束在传感器上的位置(或者入射辐射关于零点位置的偏移量)在分配给测量辐射的射束路径的位置传感器(关于这种类型的传感器，另见例如图7a中的附图标记60)上被确定。借助能在传感器的两个方向上确定的该偏移量，可以检测反射器的位置改变，并且可以依据该改变来修正激光束，因此可以连续地瞄准反射器(为了精确，瞄准在反射器中心)。
[0049] 根据本发明，图1所示的激光跟踪仪具有位于测量辐射出射光圈的区域中的管形体43，这在随后的附图中再次详细示出并且下面仍将描述。
[0050] 在此，图2a和图2b示出了分别与一个辅助测量对象50一起使用的激光跟踪仪的其它变型，辅助测量对象50的位置和取向旨在用6-DOF(即用六个自由度：三个平移、三个旋转)确定。
[0051] 图2a的激光跟踪仪10具有基部40和支撑件30，支撑件30以能围绕由基部40限定的回旋轴线41相对于基部40回旋或旋转的方式布置。而且，瞄准单元20(回旋单元)布置在支撑件30上，这样瞄准单元20能围绕倾斜轴线(倾斜或过渡轴线)相对于支撑件30旋转。由于使瞄准单元20围绕由此设置的两个轴线对准的可能性，由该单元20发射的激光束21可以准确对准，因而可以瞄准后向反射器。可以借助马达驱动器来自动实施这种对准。在此，回旋轴线41和倾斜轴线基本彼此正交地布置，即与确切的轴线正交的小偏差可以被预先确定并存储在系统中，例如用于补偿由此产生的测量误差。
[0052] 在示出的布置中，测量激光束21被引导到辅助测量对象50的后向反射器51上并在所述后向反射器处被后向反射回到激光跟踪仪10。可以通过使用该测量激光束21、特别借助飞行时间测量、借助相位测量原理或借助斐索原理来确定距对象50或反射器51的距离。为此，激光跟踪仪10包括距离测量单元(例如具有干涉仪和绝对距离测量单元，或者仅具有绝对距离测量单元)和角度测量单元，所述距离测量单元和所述角度测量单元使得能够确定瞄准单元20的位置(借助瞄准单元20的位置，可以以限定的方式对准并导向激光束21)并且因而使得能够确定激光束21的传播方向。
[0053] 而且，激光跟踪仪10、特别是回旋单元20包括图像获取单元。出于确定传感器曝光在传感器上或所获取图像中的位置的目的，该图像获取单元可以包括CMOS，或者特别实施为CCD或像素传感器阵列相机。这样的传感器能实现所获取的曝光在检测器上的位置敏感检测。辅助测量对象50具有触觉传感器53，触觉传感器53的红宝石球体可以与待测量的目标对象表面接触。在感测工具50和测量对象表面之间建立该接触，同时可以准确确定接触点53在空间中的位置，因此确定感测点在测量对象表面处的坐标。借助接触点53相对于反射器51且相对于布置在辅助测量对象50处的参考特征52的限定相对定位来实施这种确定，所述参考特征可例如实施为发光二极管(LED)。替代地，参考特征52还可以实施为以下这样的方式(例如具有反射实施方式的标记52)：所述参考特征在例如使用具有限定波长的辐射的照明的情况下使入射辐射反射，特别呈现具体照明特征；或者这些参考特征具有限定的图案或颜色编码。因此，可以根据由参考特征52产生的光点在图像获取单元的传感器所获取的图像中的位置或分布来确定感测工具50的取向。
[0054] 因此，辅助测量对象50的所获取图像或对象50提供的光点的所获取图像用作确定取向的基础。对于使用理想和已知的图像比例对LED 52的特别集中获取，激光跟踪仪10可包括可变变焦光学器件，即两个光学组件(例如透镜)，其能独立于彼此并相对于图像获取传感器定位。
[0055] 对于取向的这种最终确定，激光跟踪仪10此外包括特殊的图像记录和评估装置，这能由跟踪仪10的控制和处理单元实施。在该实施方式的范围内，获取辅助测量仪器50的参考特征52的图像，并且在用于在图像中获取的光点的图像位置的基础上得出辅助测量对象50的取向或对准。在此，使相机对准，以使得能在借助激光束21瞄准的辅助测量装置50的方向上获取图像。
[0056] 在此，图2b的激光跟踪仪10可以基本具有与图2a类似的实施方式。差别在于以下事实：用于记录由标记52形成的图案的图像的相机(该相机集成到瞄准单元20中)相对于激光和测量轴线同轴线布置并对准。例如在第EP 13167256.0号欧洲专利申请中描述激光跟踪仪的这样的实施方式的实施例。
[0057] 根据本发明，图2a和图2b的激光跟踪仪还各包括位于测量辐射出射光圈的区域中的管形体43，这在随后的附图中再次详细示出并且下面仍将描述。
[0058] 图3以正视图示出了图2a的激光跟踪仪的实施方式的实施例，该激光跟踪仪包括可例如布置在支架(在此未示出)上的基部40。而且，支撑件30限定倾斜轴线31，能相对于基部40围绕回旋轴线回旋，并且包括手柄32，支撑件30布置在基部上。而且，提供了瞄准单元20，其中该瞄准单元20以能相对于支撑件30围绕倾斜轴线31回旋的方式安装。
[0059] 通过举例的方式，瞄准单元20此外包括具有可变焦距相机透镜22的可变焦距相机和光学器件或测量辐射出射光圈23，测量辐射出射光圈23被分配给布置在瞄准单元20中的距离测量和跟踪单元，其中，出于精确确定距目标的距离的目的并且出于跟踪目标的目的，借助光学器件23，由距离测量和跟踪单元发射测量激光束。而且，两个相机24(各具有相机光学器件和位置敏感检测器)以及还有照明装置25例如设置在瞄准单元20处，照明装置25例如实施为LED并且在操作期间发射特别是在红外范围内的光。因此，通过使用这些照明装置25，可以照明或者将辐射引导到目标(例如反射器)，并且至少一些辐射可以被反射器在激光跟踪仪12的方向上或者在相机24的方向上反射回。然后被反射的光借助相机24获取，并且借助相机光学器件分别成像在各自位置敏感检测器上的第一和第二目标反射点中。根据这，将望远镜或瞄准单元20的对准考虑在内，对于这些目标反射点中的每一个，均可以确定与用作目标的反射器的方向角度。可以借助由此获取的目标的该空间方向来实施目标的自动发现。特别地，由此可以在这种情况下借助立体摄影(通过评估两个目标反射点的图像位置)发现目标。
[0060] 一旦激光束对准在反射器上并由反射器反射回去，就可以借助激光跟踪仪12或瞄准单元20中的距离测量单元来确定距反射器81的精确距离。此外，激光束可以联接到反射器(后向反射器)，并且反射器可以被射束跟踪。为此，在分配给测量辐射的射束路径的另一位置传感器上确定反射的测量射束在传感器上的位置以及入射辐射相对于零点位置(另见例如图7a中的附图标记60)的偏移量。借助能在传感器的两个方向上确定的该偏移量，可以检测反射器的位置改变，并且可以依据该改变来修正激光束，因此可以连续地瞄准反射器。
[0061] 图4以截面放大图示出了激光跟踪仪的瞄准单元20的表面温度范围的红外记录或热图像，除了用于减少在测量射束区域附近的自由射束路径中的湍流影响的根据本发明的管形体之外，所述激光跟踪仪对应于图2a和图3的激光跟踪仪的设计。
[0062] 在此，在装置的标准操作期间，在预热阶段之后产生热图像记录。具有相对高的温度的壳体区域在热图像中具有相对明亮的表示，并且具有相对低的温度的壳体区域在热图像中具有相对暗的表示。
[0063] 位于瞄准单元20的测量辐射出射光圈23(同时用作记录透镜)下面的区域“1区”在很大程度上与空气的加热相关，空气然后流过测量辐射出射光圈23的附近区域中的自由射束路径。特别地，存在于附近区域自由射束路径的区域中的温度梯度基本上是折射率波动的原因，折射率波动对在确定角度和距离时高度不准确或误差负责。出于优化布置的目的，记录的红外图像的其它选定区域(“2区”、“3区”、“4区”和“5区”)是明显的，并且在总体评估范围内优化期间特别加以考虑，即使这在此未更详细地图示。
[0064] 图5示出了根据本发明的激光跟踪仪的瞄准单元20的区域，所述激光跟踪仪作为根据本发明的坐标测量机的实施例，具有根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式42。在此，该热影响减少部件是例如由聚合物制成的隔热屏蔽件42。屏蔽件42附接至瞄准单元20的壳体的前面，并且在很大程度上覆盖其热量暴露部分，同时依据图2a和图3的激光跟踪仪的实施方式具有用于可变相机透镜22、测量辐射出射光圈23和相机24及照明装置25的切口。出于另外阻碍热传递的目的，实施为屏蔽件42的该局部包层与瞄准单元/望远镜的金属壳体隔有气隙，该金属壳体由于操作而被加热。相比之下，紧确定设置在指向外侧(即在接收光射束的方向上)的圆周上。
[0065] 在类似于图4的热图像中，图6针对图5示出的区域示出了依据图5实施方式的隔热屏蔽件42的效果。可以清楚地看出，直接在屏蔽件42前面的区域与图4的温度图比较显著更冷(这些明确地示出为在热图像中更暗)。
[0066] 图7a至图7c示出了具有与图1和图2a所示的实施例类似的设计的激光跟踪仪的各种视图。在此，图7a和图7b示出了可以具有与图1所示的激光跟踪仪大致相同的设计的激光跟踪仪的视图，而图7c示出了依据图2a和图3的激光跟踪仪的视图，该视图在很大程度上类似于图5的图示。
[0067] 图7a至图7c示出了以下实施例：热影响减少部件在每种情况下均实施为管形体。在此，热影响减少部件为隔热管形屏蔽件43，屏蔽件43又由具有可能最好的导热率的材料(例如聚合物)制成。管屏蔽件43围绕具有测量辐射出射光圈23的瞄准单元20的附近区域射束路径。因此，被特别来自激光跟踪仪的余热影响的空气现在被迫在测量辐射的附近区域自由射束路径(即仪器的附近区域中的测量辐射的自由射束路径)周围流动，使得空气流现在对仪器的附近区域中的测量辐射的光学性能具有更小的影响，或者没有影响。
[0068] 以另外方式由上升的暖空气(在没有管屏蔽件43的情况下，暖空气将流过仪器的附近区域中的自由射束路径)产生的湍流效应(该湍流效应影响测量射束(参见，热流闪烁)的方向)可以在这样的管屏蔽件43的基础上以有效的方式显著减少。如果管屏蔽件43的尺寸例如至少大致为2cm长，则这样的湍流效应的相当一部分负面效果可能已被避免。
[0069] 在此，以纯粹示范性的方式，管形屏蔽件实施为具有圆形横截面。然而，屏蔽件还可以具有卵形或椭圆横截面，或者特别还具有多边形(例如二次曲线、五边形或六边形，等等)横截面。
[0070] 由此，总之，根据本发明的热影响减少部件可以特别实施为具有基本气密的管壁的管形体，并且布置成所述管形体围绕附近区域自由射束路径的至少一部分(由此防止空气流穿过由所述管形体覆盖的附近区域射束路径的一部分，并因而，例如由暖空气上升而引起的湍流在附近区域自由射束路径中得以减少)。
[0071] 如附图中示出作为实施例的管形体具有中空或内部横截面尺寸(内径)，该尺寸(内径)对应于测量辐射出射光圈23的尺寸(或直径)。也就是说，管形体的内部横截面尺寸例如仅略微/很小地(最小程度上)超过测量辐射出射光圈23的尺寸。此外，管形体还可以具有对应于测量辐射出射光圈23的形式的横截面(在形式上，即横截面形式)。特别地，测量辐射出射光圈23和管形体横截面形式两者均具有圆形形状。然而，还可以选择卵形、椭圆或多边形(四边形、五边形、六边形，等等)形式。
[0072] 如同样可以从图中得出的，管形体(具有两端)直接布置在(直接紧固到)壳体的一部分处，从而围绕测量辐射出射光圈23。
[0073] 管形体的长度可以为至少2cm，特别为至少3cm。实验性试验已经显示，在至少2cm的长度的这种情况下能精确获得准确度(关于角度和距离测量)的显著增加。虽然准确度的这种增加在5cm或者甚至10cm长度的情况下可以再次显著增加，但是由于其结构(或结构中的绕道，这是无奈的接受)，这可能常常还要求额外费用。
[0074] 在此，管形体的内壁表面可以实施成尽可能少地反射(即实施为非反射的方式)。通过举例的方式，内壁表面可以实施为暗的、略显粗糙的(即非抛光/非光滑)塑料表面，使得在管的内表面处(内侧)没有产生干扰反射。
[0075] 针对图7a至图7c的示出区域，图8在类似于图4的热图像中图示了依据图7a至图7c的热影响减少部件的实施方式的隔热管屏蔽件43以及依据图5和图6的隔热屏蔽件的共同效果。自然地，直接在屏蔽件42前面的区域与图4的温度图相比更冷。
[0076] 在由管屏蔽件43围绕的附近区域自由射束路径的区域中存在显著更强的温度减少，即减少到接近仪器环境温度的值。
[0077] 图9示出了根据本发明的激光跟踪仪的另一实施方式的瞄准单元20的区域，该区域具有根据本发明的热影响减少部件的第三实施方式44、45。热影响减少部件是围绕测量辐射出射光圈23(在此不可见)的环喷嘴44，借助该环喷嘴，围绕在此由其光轴线46表示的附近区域射束路径的空气流以锥体或截头锥体形状的方式被产生为空气流垫45。该空气流45防止排放的热空气流穿过附近区域射束路径。
[0078] 图10至图13仅以热图像的形式针对根据本发明的激光跟踪仪的适当配备的实施方式的瞄准单元20的区域中的温度分布示出了根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式的效果。
[0079] 图10示出了根据本发明的热影响减少部件的三角形实施方式47的效果，三角形实施方式47由聚乙烯泡沫(“PE泡沫”)制成，正好布置在测量辐射出射光圈23的下面。
[0080] 图11示出了根据本发明的热影响减少部件的作为屏蔽件48的实施方式48的效果，实施方式48完全覆盖瞄准单元20的下半部分并由聚乙烯泡沫制成，在下部区域中部分地围绕测量辐射出射光圈23。
[0081] 图12示出了根据本发明的热影响减少部件的除了依据图11的实施方式还完全覆盖瞄准单元20的上半部分的屏蔽件的组合效果，该屏蔽件即实施方式49，实施为尽可能完整作为由聚乙烯泡沫制成的屏蔽件49，完全围绕测量辐射出射光圈23。
[0082] 图13图示了依据图12的完全屏蔽件49与管形屏蔽件的另一实施方式43'的组合件的效果。在此使用的管形屏蔽部件43'由聚甲醛(POM)制造并且长度为40mm。在此使用该实施方式，其中管被选择为稍微短于图8的热图像记录中所示的实施方式，已经可以读出在附近区域自由射束路径的区域中的热图像中显著降低的温度(虽然与依据图8的长管的情况降低的不一样多)。
[0083] 图14示出了根据本发明的具有管形盖的激光跟踪仪的实施例的另两个图示。在此，就其原理而言，该实施方式再次对应于图2a、图3和图7c中示意性示出的实施方式。
[0084] 图15至图17示出了用于根据本发明的坐标测量机10(特别地实施为激光跟踪仪10)的根据本发明的热影响减少部件的实施方式，关于功能原理，所述实施方式再次为与对应于前述实施例的实施方式不同的实施方式。
[0085] 在此，作为根据本发明的热影响减少部件的这样的另一实施方式71、72的实施例，图15示出了风扇或通风机71，其布置并操作在根据本发明的激光跟踪仪10的支架或基部上，以便在与激光跟踪仪10(见图9)的接收光学器件的附近区域射束路径的光轴线平行的平面中在该平面中且在距所述光轴线的显著距离处抽吸特别来自支架部分的排热，并且将之侧向吹入空气流72，使得该排热不会在附近区域射束路径上施加影响。
[0086] 在依据图15的实施例性实施方式的改进中，图16作为根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式71、73的实施例示出了风扇或通风机71，其布置并操作在根据本发明的激光跟踪仪10的支架或基部上，以便在与激光跟踪仪10(见图9)的接收光学器件的附近区域射束路径的光轴线平行的平面中在该平面中抽吸特别来自支架部分的排热，并且以与依据图15的吹走方向垂直的方式将排热吹入空气流73，使得该排热不会在附近区域射束路径上施加影响。
[0087] 在依据图15和图16的实施例的另一改进中，图17作为根据本发明的热影响减少部件的另一实施方式71、74的实施例示出了风扇或通风机71，其布置并操作在激光跟踪仪10的支撑件30的下部区域中，以便在与激光跟踪仪(见图9)的接收光学器件的附近区域射束路径的光轴线46平行的平面中抽吸由于操作未被加热的周围空气，并且将所述空气吹入空气流74，以阻碍从基部区域上升的排热进入仪器的附近区域射束路径，特别防止这样的上升。
[0088] 应理解的是，上文示出并解释的附图仅示意性地示出可能的示范性实施方式。特别地，参考以下事实：明确地示出并解释的示实施例毫无例外地能既彼此分离又彼此任意组合地用作热影响减少部件，特别用于根据本发明的坐标测量机或根据本发明的激光跟踪仪；并且它们还能与现有技术的相应装置和方法组合。
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