激光扫描器制造技术

公开了一种2D激光扫描器，其中，在射束引导器(56)上构造凹穴(68)以使从孔径玻璃(50)反射的散射光最小化。激光扫描器设计有由驱动器驱动的旋转的偏转单元，用于在测量对象的方向上偏转测量射束(62)。偏移单元具有中空主轴(28)，中空主轴承载射束引导器(56)，该射束引导器被配设有偏转镜(46)，偏转镜用于将接收射束/测量射束向着或朝着覆盖出射窗的保护玻璃(50)的方向偏转。根据本发明专利技术，在射束引导器(56)上构造有至少一个凹穴(68)，该凹穴这样取向，使得由保护玻璃(50)反射的测量射束分量(散射光)通过镜(46)朝着凹穴(68)的方向偏转。术语“凹穴”可以理解为如下射束引导器(56)的几何设计方案，即，该射束引导器对于引导真正的测量射束(62)不是必需的，而是构造了布置在发出的测量射束路径侧向的凹部，这些凹部处于散射光射束路径中。保护玻璃(50)布置在转子壳体(74)上。转子壳体(74)覆盖偏转镜(46)、射束引导器(56)和配重(58)。可以移除转子壳体(74)以清洁保护玻璃(50)，而偏转镜(46)相对于射束引导器(56)的相对位置不会改变。轮廓测量发生在安装有扫描器的承载车辆通过环境的行驶中，其中，位置上彼此相继的轮廓(螺旋)被布置为图像。像。像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光扫描器


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的激光扫描器。

技术介绍

[0002]从现有技术中已知用于对对象进行3D和2D测量的扫描器。例如借助于如在本申请人的专利DE 101 50 436B4中所描述的扫描器来进行3D测量。进一步改进的3D激光扫描器在同样源于本申请人的DE 10 2016 119155A1中被公开。在这种扫描器中，由光学发送器发射的激光测量射束通过偏移单元被偏移，使得实现区域覆盖的三维空间环境测量。数字化的测量数据被存储在计算机系统上并且在那里可供用于进一步处理和可视化被测量的对象。
[0003]3D测量通过将建模的激光在待测量的环境上引导来进行，其中，对于不同的空间方向，不仅可以逐点地测量距离值而且可以逐点地测量反射率值。然后由所有测量的空间方向的布置得到距离图像和反射率图像。距离图像描述了环境的几何形状并且反射率图像类似于视频摄像机的灰度值地描述了环境的可视成像。这两种图像逐像素地对应并且由于利用激光的独立的主动的照射而在很大程度上与环境影响无关。
[0004]例如诸如由本申请人提供的名为9012的扫描器用于2D测量。利用这种扫描器通过旋转偏移单元的偏转镜实现360
°
轮廓测量，其中，偏转镜的旋转速度确定每秒待测量的轮廓的数量，其中，这些360
°
轮廓中的每个轮廓由对应于扫描器的采样率的各个测量点组成。
[0005]例如在测量滑接线、靠近轨道的建筑物、隧道管或在移动测绘中，通过在行驶通过环境期间的轮廓测量进行区域覆盖的检测，其中，垂直于行驶方向检测该轮廓。在此位置上彼此相继的轮廓(螺旋)被布置为图像，其中，根据承载车辆的速度，两个轮廓之间的横向距离可以变化。在此，承载车辆以相对高的速度运动直至100km/h的范围内。
[0006]上述“轮廓器”具有分级壳体，在该壳体中容纳扫描器的部件，例如激光头、探测器/接收器、控制和评估单元。偏移单元和所属的驱动器基本布置在壳体外部的阶级的区域中，其中，偏移单元这样程度地从壳体中伸出，使得能够实现所述的360
°
测量。在此，扫描器以其相对较高构造的壳体安装在承载车辆上并且因此遭受行车风和其他环境影响。
[0007]在后公开的DE 10 2020 127 350.9中描述了上述轮廓器的一种改进方案，其中，壳体明显更紧凑地实施并且参考模块集成到该壳体中。
[0008]这种类型的轮廓器的问题在于，由于使用在轨道或道路上，该轮廓器会暴露于废气、污物、空气湿气和灰尘，这些灰尘也沉积在覆盖出射窗的保护玻璃(孔径玻璃)上。由于长的使用时间和在车辆处的局部较差的可接近性，仅在较大的时间间隔中才可清洁保护玻璃，从而保护玻璃逐渐变脏。
[0009]然而，这对于基于相位的距离测量计是非常成问题的，因为射出的激光由污染的保护玻璃散射并且由此直接到达接收器/激光头中。
[0010]散射光的另外的原因在于，保护玻璃/孔径玻璃通常被实施成具有在纳米范围中
的粗糙度，从而由于该粗糙度同样产生散射光。
[0011]该散射光除了被扫描的对象反向散射的光外还被接收并且显著歪曲测量结果，因为被污染的/实施有粗糙度的保护玻璃反向散射的并且被对象反射的光的距离和强度被“混合”，其中，不能分离距离测量计中的分量。
[0012]在开头所述的轮廓器9012中，虽然通过偏移单元的射束引导器的确定的设计方案来确保测量射束(由激光头发出的射束)和由对象反向散射的接收光(接收束)，但是散射光的影响不能够足够地减小。
[0013]此外，存在的上述问题是，镜被支承在转子壳体的底部上，该转子壳体向外部包围上述射束引导器。为了清洁出射窗，转子壳体必须被移除，从而相应地改变所述镜相对于所述射束引导器的相对定位，使得需要新的扫描器校准。
[0014]传统解决方案的另外的缺点是，转子壳体在中空主轴上的紧固需要相当坚固的结构，其中，所述镜的精确的定位取决于所述空心轴、所述转子壳体和所述镜之间的过渡。如所解释的那样，这种相对定位在拆卸所述转子壳体时发生变化。此外，镜与中空主轴的连接在极端的离心力或温度波动时会动态变形。

技术实现思路

[0015]与之相对地，本专利技术的任务在于，提供一种激光扫描器，其中，散射光的影响被最小化。
[0016]该任务通过具有权利要求1的特征的激光扫描器来解决。
[0017]本专利技术的有利的改进方案是从属权利要求的主题。
[0018]根据本专利技术的激光扫描器被实施成具有用于输出旋转的借助驱动器驱动的偏移单元的测量射束的激光头，所述偏移单元用于使所述测量射束朝着测量对象的方向偏移，所述激光扫描器具有用于检测由所述测量对象反射的接收射束/测量射束的探测器模块以及用于信号处理的控制和评估单元，其中，偏移单元具有中空主轴，中空主轴承载射束引导器，该射束引导器被配设有偏转镜，偏转镜用于将接收束/测量射束向着或朝着覆盖出射窗的保护玻璃(孔径玻璃)的方向偏转。根据本专利技术，在射束引导器上构造有至少一个凹穴，该凹穴这样取向，使得由保护玻璃反射的测量射束分量(散射光)通过镜朝着凹穴的方向偏转。在此，所述至少一个凹穴被如此实施，使得该凹穴能够“捕获”散射光，从而所述散射光可以说在凹穴的内部“消失”并且不会歪曲测量结果。凹穴的几何形状相应地被优化。原则上，术语“凹穴”可以理解为如下射束引导器的几何设计方案，即，该射束引导器对于引导真正的测量射束不是必需的，而是构造了布置在发出的测量射束路径侧向的凹部，这些凹部处于散射光射束路径中。这些凹穴/凹部例如可以是射束引导器的径向扩展部，其中，这些凹穴例如能够在朝向偏转镜和/或朝向中空主轴的方向上延伸。
[0019]如果这些凹穴设有降低反射的涂层，则散射光的减少可以进一步改善。该涂层可以例如包含黑色防反射漆。
[0020]在本专利技术的实施例中，镜被定为在配重和射束引导器之间。在这种实施例中优选的是，这些凹穴通入射束引导器的倾斜端面中。
[0021]如果这些凹穴/凹部通到螺纹孔中，则用于制造射束引导器的制造技术的耗费是最小的，为了将射束引导器紧固在中空主轴上或者为了紧固封闭中空主轴的端面的端部凸
缘所需的螺栓/紧固器件可以装入到该螺纹孔中。当然，代替这种螺栓也可以将配合销或类似物插入到“螺纹孔”中。
[0022]如果偏转镜如上所述定位在射束引导器和配重之间，则激光扫描器的清洁特别简单，从而例如可以在不改变偏转镜的位置的情况下移除具有出射窗的转子壳体。
[0023]在此，转子壳体例如可以至少逐段地包围偏转镜、射束引导器和配重并且被紧固在中空主轴的端部凸缘上。
[0024]如果配重和射束引导器板形/接片形地实施，则偏移单元的旋转质量特别小。当上述的端部凸缘承载驱动器件、例如皮带传动装置的齿环时，进一步简化了构造。
[0025]在本专利技术的改进方案中，在出射窗与射束引导器之间的区域中布置有密封部，出射窗沿着所述密封部而放置。这种密封部也有助于减少散射光。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光扫描器，具有用于输出旋转的借助驱动器驱动的偏移单元(8)的测量射束(62)的激光头，所述偏移单元用于使所述测量射束(62)朝着测量对象的方向偏移，所述激光扫描器具有用于检测由所述测量对象反射的接收射束/测量射束的探测器模块(36)以及用于信号处理的控制和评估单元，其中，所述偏移单元(8)具有中空主轴(28)，所述中空主轴承载射束引导器(56)，所述射束引导器被配设有偏转镜(46)，所述偏转镜用于将所述接收束/测量射束向着或朝着保持在转子壳体(74)上的出射窗(48)的方向偏转，其特征在于，在所述射束引导器(56)上构造有至少一个凹穴(68)，所述凹穴被定向成使得由所述保护玻璃(50)反射的散射光通过所述镜(46)朝所述凹穴(68)的方向偏转。2.根据权利要求1所述的激光扫描器，其中，所述凹穴(68)设有降低反射的涂层。3.根据权利要求2所述的激光扫描器，其中，所述涂层具有至少一种黑色防反射漆。4.根据前述权利要求中任一项所述的激光扫描器，其中，所述至少一个凹穴(68)通到所述射束引导器(56)的倾斜端面(76)中。5.根据前述权利要求中任一项所述的激光扫描器，其中，至少一个凹穴(68a、68b)通到螺纹孔(92)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫，
申请(专利权)人：佐勒及弗罗利希有限公司，
类型：发明
国别省市：