一种可以探测至少一个目标(10)的三维位置的位置探测系统。每个目标(10)配置为作为来自任何方向的入射光的逆反射器。至少一个光发射体，用于照明至少一个目标(10)，以及至少一个探测器(24)，用于探测并测量从目标(10)处逆反射的光。还提供一处理器，用于处理由每个探测器(24)得到的测量，以确定该至少一个目标(10)的三维位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种可以探测至少一个目标(10)的三维位置的位置探测系统。每个目标(10)配置为作为来自任何方向的入射光的逆反射器。至少一个光发射体，用于照明至少一个目标(10)，以及至少一个探测器(24)，用于探测并测量从目标(10)处逆反射的光。还提供一处理器，用于处理由每个探测器(24)得到的测量，以确定该至少一个目标(10)的三维位置。【专利说明】 本专利技术涉及一种坐标测量方法和系统，如用于大容量计量及计量辅助装置和一般 坐标计量的坐标测量系统。 在说明书和权利要求书通篇中，坐标测量系统指代位置探测系统。 在一空间内，探测物体的H维位置存在多种方法。已知的方法包括如摄影测量法 (或影像测量法）、激光跟踪法及多点定位。 激光跟踪器利用基于角度和距离的传感器的组合。它将窄校准激光束发射到一特 定逆反射目标上，如球状逆反射器（SMR)D SMR沿与发射束相同的路径将光束反射回到仪器 中。激光跟踪器中的传感器探测SMR的移动，并控制激光束始终瞄准SMR。光束控制装置上 的角度编码器测量从激光追踪器到SMR的垂直和水平角度，而基于激光的距离测量系统测 量到SMR的距离。结合两个角度和一个距离为SMR提供球面极坐标形式的H维坐标。 同很多现有技术一样，本技术的缺点在于单个仪器与目标之间需要瞄准线。当使 用该技术时，例如大型装置，如飞机，在保持激光跟踪器和目标之间的视线方面比较困难， 尤其当组件移动时。 克服瞄准线问题的一个方法为将测量系统从一个位置移动到另一位置。就激光跟 踪器而言，则有必要构建一个统一的坐标系统。另一个方法就是采用分布式测量系统，如摄 影测量法。 摄影测量法包括通过在不同的位置拍摄两或H张摄影图像来探测物体的H维位 置。该图像可W是利用同一台摄像头依次拍摄，或者利用多摄像头同时拍摄。如果图像及 坐标是W视频峽速率实时处理，则该技术通常称为影像测量法。在每个图像上可确认多个 共同基准点，而从摄像头图像到物理基准点的光线（光束）可W通过计算构成。每一个光 束相对于摄像头的方向可W从两个角度去描述。如果摄像头的方位（位置和方向）是已知 的，该些光束的交叉就确定了该点的H维坐标。如果拍摄了足够的图片，并且确定了足够多 的基准点，则称系统为超定（over determined)的，并且可W确定摄像头的位置和方向W及 基准点坐标。因此，系统为自校准的。 实际上，使用闪光照明，并结合位于待测物体的兴趣点上的高反射目标是比较普 遍的。该些目标通常平展、二维并且形状规则。高反射率、闪光照明W及形状规则的结合可 生成高对比度的图像，并且使识别和图像处理更加容易。 该些目标的缺点在于它们只在有限的角度范围内反射照明，并且实际上仅在一侧 可见。 已知摄影测量法系统还应用于使用有源目标（active target)的场合。该系统包 括连接到手持探头的发光二极管（LE化），该探头反过来用于探测待检测的点。然后多个摄 像头用于探测LE化发出的光W及光被接收的角度，从而得到LE化的位置，进而可计算出探 头和探头针的位置和方向。由于上述反射目标，LED目标的操作角度范围受限。该就限制 了摄像头的最大间隔，意味着当探头移离摄像头时，精度会减少。因此，该系统仅限用于相 对较小的空间。正因如此，为了测量另一特征，通常需要系统重新排列并/或重新置位。 一些系统为了解决受限制的角度范围和距离问题，将兀余（re化ndancy)引入系 统。例如用环绕测量空间的分布式仪器替换单个仪器，为视线问题提供了灵活性，并减少了 单个仪器同目标间距离的精度问题。 一个该系统包括多个位于环绕测量空间的固定点上的旋转激光源。多个包括柱状 光探测器的目标贴在待测物体上。当目标探测到有激光束经过时，它都会产生脉冲。脉冲 相对于激光源旋转的时间可使光从特定激光源的入射角度得W计算。 该种系统的优点在于如果每个光探测器都可W看到至少两个激光源，则系统容许 一些光束中断。然而，由于在激光源旋转期间，来自不同激光源的光束由光探测器上不同的 点探测，光探测器在来自不同激光源的探测光线之间的移动会影响计算得到的位置。该意 味着计算得到的位置仅为旋转激光源一个周期内的平均位置。 此外，激光源和形成目标的光探测器均为需要能量和复杂组件的有源设备 (activedevice)，该意味着为源或目标而向系统内引入附加兀余是昂贵的。 再者，同摄影测量法及其他固有的基于角度的测量系统一样，需要一种辅助方法， 将比例（scale)引入系统。该通常采用校准基准长度或比例尺实现。 基于光学角度测量的系统的另一个缺点在于，由于大气干扰沿光线在其长度方向 上的不成比例的影响，该设备本身比光学距离测量系统的精度要低。 多点定位技术本身比基于角度的技术更加精确。多点定位结合从多个固定位置到 移动中的目标间的距离的测量组合，W确定目标的坐标。如果利用至少4个距离测量设备 去追踪目标，则系统为超定的，并且可W确定距离测量设备的位置和方向W及目标坐标。可 W通过激光跟踪器执行多点定位，该跟踪器测量从源到目标的绝对距离。 然而，与摄影测量法不同，带有激光跟踪器的多点定位一次只用于处理一个目标。 本专利技术旨在提供一种改进的位置探测系统和方法。 根据本专利技术的一方面，提供了一种用于探测至少一个目标的H维位置的位置探测 系统，包括： 至少一个目标，其中该或每个目标配置为作为几乎来自任何方向的入射光的逆反 射器； 至少一个光发射体，用于照明至少一个目标； 至少一个探测器，用于探测并测量从目标处逆反射的光；W及 处理器，用于处理由该或每个探测器得到的测量，W确定该至少一个目标的H维 位置。优选地，该至少一个探测器为多个探测器。 优选地，该至少一个光发射体为多个光发射体。 在实施例中，该或每个探测器满足；临近目标，从目标到探测器的光线路径与光线 从光发射体入射到目标的光线路径一致。 在实施例中，该或每个探测器具有相应的光发射体，光发射体满足从光发射体到 目标的光线路径至少部分与从目标到相应探测器的光线路径重合，从而从光发射体入射到 目标的光线沿光线路径逆反射到相对应探测器上。 如上文所解释的，现有技术的问题在于对于基于角度的测量而言，当目标远离探 测器时，角度测量的错误就会愈加明显，降低了测量的精度。通过提供配置为作为从任何方 向入射的光线的逆反射器的目标，目标可优选地由探测器环绕。因此，当目标移动远离一个 探测器时，它倾向离另一探测器更近，从而当相对于一个探测器错误明显时，相对于另一探 测器错误变得越来越不明显，因此，总体的精度在整个空间范围内保持近似。 使探测器环绕目标而非仅在一侧具有探测器还增加了目标在多个探测器视线内 的可能性，并且减少了对多余探测器或目标的需求。 优选地，该或每个目标由光发射体环绕，使光发射体环绕目标而非仅在一侧具有 光发射体还增加了目标在多个光发射体视线内的可能性，并且减少了对兀余光发射体或目 标的需求。 当目标被光发射体或探测器环绕时，优选具有至少两个光发射体或至少两个探测 器环绕目标，从而从分隔该至少两个探测器或至少两个发射体的目标处测量的角度约为 90。。 优选地，该或每个目标为无源的。因此，相对于具有有源目标的系统，可W W相对 较低的成本将多个兀余目标引入系统。有了兀余目本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于探测至少一个目标的三维位置的位置探测系统，包括：至少一个目标，其中该或每个目标配置为作为来自任何方向的入射光的逆反射器；至少一个光发射体，用于照明至少一个目标；至少一个探测器，用于探测并测量从目标处逆反射的光；以及处理器，用于处理由每个探测器得到的测量，以确定该至少一个目标的三维位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·B·休斯，D·W·维尔，M·S·沃登，
申请(专利权)人：商业创新和技能部国务大臣，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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