CN109425307B - 测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法。该装置包括底座、支撑结构、光发射单元和光接收单元。旋转单元安装在支撑结构上以提供测量信号在规定方向上的发射和接收，旋转单元包括具有扫描镜的旋转体。装置包括用支撑结构固定布置的至少一个投影仪，其规定特定光轴并被配置成在场景处引导光图案，图案的位置和形状可由控制和处理单元控制。旋转体包括至少一个偏转面，至少一个投影仪和旋转体被设计并相对于彼此布置成使得在旋转体的预定对准范围内：至少一个投影仪的光轴被至少一个偏转面偏转；至少一个投影仪的视场通过光轴的偏转被偏转并规定成使得视场包括围绕旋转轴的规定的场角，可利用测量装置提供基本无视差的光图案投影。

Description

测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法

技术领域

本发明涉及测量装置以及利用其将光图案投影到场景上的方法。

背景技术

激光扫描用于测量许多不同的场景，诸如建筑工地、建筑立面、工业设施、房屋内部或任何其它适用场景。以此实现的激光扫描可以用于获得场景的准确三维(3D)模型，其中，模型由点云构成。这种云的点通过坐标系中的坐标来存储，该坐标系可以由已经记录该点云的激光扫描装置来规定。通常，激光扫描仪由发出扫描束的单元(尤其是由扫描仪的节点)构成坐标系的原点。通过将利用扫描束(例如，利用飞行时间方法)测量的距离与测量距离时的对准关联起来以测量点。通常，坐标系是球坐标系，以使得点可以用相对于坐标系的原点的距离值、仰角以及方位角来表示。

常用激光扫描仪包括用于发出扫描射束并接收所反射的光信号的单元，以便测量该射束所指向的点的距离。通常，这些扫描仪此外还包括可旋转地改变射束的方向(通常为垂直旋转轴(扫描轴)和水平旋转轴(底座轴))的装置，在这两个轴中，一个可以为慢轴，并且另一个可以为快轴，其中，两个轴都可以利用角度传感器来感测。垂直轴的旋转可以与方位角相关联，并且水平轴的旋转可以与仰角相关联。

可以通过观察发出与接收信号之间的时间利用行进时间测量(飞行时间)方法来计算距离。其它可能的方法可以是测量所发送的信号与所接收到的信号之间的相位延迟。可以利用布置在垂直轴和水平轴处的所述角度传感器来实现对准角度。其它可能的方法可以是根据轴的已知恒定转速、参考点以及距离测量的采样率来导出角度。

提供环境信息的另一个手段是获取场景的全景或全穹顶图像。这种图像可以在图像传感器捕获与例如利用热照相机获得的可视光谱不同的光谱时提供比点云更直观的可视化或环境的不同可视化。通常，这种全景或全穹顶图像用于数字地彩色化点云，以便更符合人体工程学可视化。因此，在各种应用中，通过在激光扫描仪仪器中包括照相机和激光扫描仪或将它们安装在与激光扫描仪相同的平台上，来由与激光扫描仪组合的照相机的成像数据支持地面激光扫描。

现有技术中已知这一点，并且例如在US20140063489A1、US2016061954A1以及US20120070077A1中描述了这一点。

尤其是，在建筑工地处，设计者和建筑工人越来越依赖增强现实设备形式或投影装置形式的视觉支持。

这样的视觉支持功能通常由独立的装置来提供，这些装置需要相对于工地或其它工作装置来手动对准、定位和/或参考。此外，从现有技术已知的这样的装置仅提供简单的放映信息。这样的信息可以是光点或光线形式的等级信息，它们分别被手动指在期望的点处。

信息的投影通常限于相应投影仪的较窄视场。而且，准确位置投影在整个视场上的可靠性可能由于扫描装置的投影轴与测量轴之间的给定偏移(视差)而变成问题。由此，无法保证所测量的点与所投影的点之间的一致性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有扩展应用领域的改进激光扫描仪。

本发明的另一目的是提供一种具有改善的用户友好性和精度的激光扫描仪。

本发明的还一目的是提供一种被使得能够解决可能的偏移误差的集成激光扫描仪。

这些目的通过实现独立权利要求的特征来实现。以另选或有利方式进一步开发本发明的特征在从属权利要求中描述。

如果投影仪和激光扫描仪不共享单个投影中心，则引入视差。

因此，结构化信息的错误投影可能发生。视差效应发生在投影仪在与扫描仪不同的角度下“看向”特定物点并因此在不同的3D位置处“看到”该点(而不是扫描仪“看到”它)的区域处。另外，可能存在被扫描仪“看到”但不被投影仪(例如，由于障碍)看到的点，反之亦然，这将导致不完全的投影。

根据本发明的激光扫描仪允许用户接收相关信息，例如以简化施工工作流程并提高施工步骤的准确度。在无需用户手动调节的情况下提供了视觉信息到场景、物体或房间表面上的自动投影。

被投影到场景表面上的信息的量、形状以及大小受投影仪的视场(投影角度)限制。为了消除该限制，本发明提出了使用与相应投影仪协作的至少一个另外设置的偏转面。投影仪提供光图案的投影，该光图案的形状和大小可以通过投影仪的相应控制来调节。

这样的投影仪从现有技术已知。投影仪可以是具有LC滤波器的传统数字投影仪(投影机)、MEMS镜阵列或单色或多色激光投影仪。激光投影仪可以实现非常紧凑的尺寸(也被称为微星投影仪)，并且允许投影角锥体内的可定制激光点矩阵的结构化照明。因此，投影在任何投影距离都是清晰的，因此，无需用于调节焦点的补充光学器件。利用选择单个像素(点)，能够实现任何光图案，其中，投影仪与投影面之间的距离越长，像素密度越低。单色激光投影仪提供比多色投影仪提供的对比度甚至更高的对比度。

投影仪的物理转向和/或对放映的像素矩阵的控制允许激光图案的引导定位。在角传感器的帮助下，激光扫描仪被配置成一直跟踪其(旋转)组件的位置和对准。

为了投影与场景处的给定几何结构(例如房间墙壁上的标记，恰好在该位置后铺设电缆)相关的特定位置的光图案，根据本发明的激光扫描仪可以至少具有存储在自己或控制器上的一个扫描(三维点云)以及旨在在场景上放映的图案的设计模型，其中，该设计模型被手动或自动或半自动地实现到场景的虚拟3D模型(该虚拟3D模型源于由激光扫描仪生成的点云)中。该实现例如可以利用个人计算机来进行，其中，最终组合的模型(点云+投影数据)再次存储在激光扫描仪上。

如果扫描仪同时改变其位置和/或方向(例如，在为了数据实现而将其带到办公室并在下一天将其定位在与进行扫描的位置不同的位置处之后)，则可以通过激光扫描仪来应用该场景的另一扫描。在这种情况下，存在场景的两个扫描(点云)，并且这两个模型现在例如通过匹配特定(所识别的)特征来作为彼此的参考。通过所计算出的关于两个模型之间的距离和方向的差，得出结论在哪里放映与“初始”模型相关联的图案。这样，信息的投影可以被自动调节到扫描仪的位置。

被实现到初始模型中并且要利用投影仪投影在场景处的投影数据例如可以是物体、文本信息、标记以及动画。

场景例如可以是建筑工地、建筑立面或装饰的房间。

根据本发明的扫描仪具有激光投影器，并且被设计成将相关数据投影到(之前扫描的)场景上。

对轴组件的控制、对测量过程的控制、点云的存储以及对投影的控制例如可以全部由激光扫描仪内部的至少一个计算机单元来提供。

本发明基于以下思想：提供利用例如激光扫描仪或任何其它测量装置进行的基本上或准无视差的图案投影的不那么复杂且较低成本解决方案。这种解决方案的一个主要元素是激光扫描仪的旋转器的特定设计。这种旋转单元及其旋转体装配有一个或多个偏转面(除了也装配有旋转体的扫描镜之外)。被指定给偏转面的投影仪布置在扫描仪的支撑结构处，并因此相对于旋转体固定。

这两个组件(旋转体和投影仪)被布置并设计成使得投影仪的投影轴并因此投影仪的视场以所规定的方式通过偏转面进行偏转和限定，以提供图案投影，犹如投影仪的出射光瞳与激光扫描仪的节点准相同。这种偏转可以在扫描轴周围的旋转体的(仅)一个特定对准(方向)区域或角度中来提供。这意味着旋转体被控制成被定向为这样规定的对准，并且可以在这种状态下或对于增大的投影场通过在保持旋转体的旋转角恒定的同时使支撑结构围绕底座轴旋转或转动来执行所规定的图案或序列的投影。

换句话说，本发明涉及一种测量装置，尤其是一种像激光扫描仪的大地测量装置，该测量装置包括：底座，该底座限定(高度)底座轴；和支撑结构(例如，扫描仪框架)，该支撑结构被布置成可围绕底座轴旋转，并且限定被定向为相对于底座轴基本垂直的(方位)旋转轴。该测量装置还包括：发射单元，尤其是激光二极管，该发射单元用于发射测量信号(测量激光束)；接收单元，该接收单元包括用于检测被反射的测量信号的(光敏)检测器；以及旋转单元，该旋转单元安装在支撑结构上，用于提供测量信号在所规定的方向上的发射和接收。旋转单元包括旋转体，该旋转体被安装成可围绕旋转轴旋转。旋转体包括至少一个反射扫描镜，该反射扫描镜被布置成相对于旋转轴(该旋转轴既不垂直也不平行地延伸穿过扫描镜的(平坦)扫描面)倾斜，并且提供测量信号的所规定的偏转。还设有控制和处理单元。

根据本发明，测量装置包括至少一个投影仪，该投影仪利用支撑结构固定布置(尤其是布置在支撑结构内部)并规定特定光轴，并且被配置成在场景处引导所规定的光图案，其中，图案的位置和形状可由控制和处理单元进行控制。

旋转体包括与扫描镜不同并与扫描镜空间分离的至少一个偏转面。至少一个投影仪和旋转体被设计并相对于彼此布置成，使得仅在旋转轴周围的旋转体的预定对准(角方向)范围内，所述至少一个投影仪的光轴被所述至少一个偏转面偏转，并且所述至少一个投影仪的视场通过光轴的偏转被偏转并规定成使得视场包括规定的围绕旋转轴的场角(例如，较大场角)。由此，可以利用测量装置(借助于投影仪与相应偏转面协作)提供基本无视差的光图案投影，尤其是其中，光图案可被投影为犹如所述至少一个投影仪的出射光瞳与测量装置的节点一致。

与旋转体的旋转轴至少基本上垂直(或相对于旋转轴以所规定的方式倾斜)的平面中的较大场角可以尤其与平行于测量仪器的旋转轴的平面中的显著更小的场角有关。因此，可以提供具有大于方位场角的仰场角的视场。

因此，根据本发明的测量仪器使得能够使旋转体处于并保持在适当规定的已知方向，例如使得旋转体提供围绕旋转(扫描)轴的规定的旋转角，并且由此，使得投影仪能够“看到”可以借助于利用测量光进行的扫描而进行测量的扫描区域的至少一部分(尤其是就方位扫描方向而言)。投影仪和偏转面的特定结构以及旋转体的特定设计还可以提供各投影被生成为犹如投影仪的出射光瞳位于测量仪器的节点中或附近，由此获得无视差或准无视差图案投影。

在本发明的上下文中，术语“无视差”被认为包含每一个这样的实施方式，其中，由于旋转器、偏转面以及投影仪的结构设计和布置，所得到的光图案的投影可以被生成为犹如投影中心(或投影仪的光瞳)与扫描仪的节点基本一致或者与节点最小程度地不同。例如5mm的小视差仍然被认为是“准无视差”***，并且基本上提供以上所提及的优点。术语“准无视差”和“无视差”在这里以同义的方式使用。

根据本发明的激光扫描仪可以以如下的示例性工作流程来使用：在第一步骤中，利用根据本发明的激光扫描仪来执行房间场景的至少一部分的扫描。一旦完成扫描，则创建房间的所述部分的三维点云，该点云可以被转换成CAD(计算机辅助设计)模型。可选地，为了简化模型可以执行平坦的表面或管道的拟合。

与扫描相关联地，假定参考物体保持在固定到场景的位置中，至少直到完成示例性工作流程的最后一个步骤为止，则激光扫描仪可以通过测量参考物体(例如，参考目标或棱镜)参考其位置，其中，所述测量可以通过利用激光进行的扫描、立体参考或照相机成像(根据所设置的设备，例如，两个传感器或照相机可以用于检测参考点)来完成。激光扫描仪的自参考还可以通过拟合所扫描点云与已存储参考点云或已存储3D模型来实现。

在测量房间场景并完成所述可选参考步骤之后，可以移开激光扫描仪并放弃其位置。如果在参考步骤中已经使用参考物体，则所述参考物体应留在其位置处。

在示例性工作流程的第二步骤中，可以将信息(例如，3D物体；位置点或特定特征的轮廓；构建步骤的顺序和/或描述)输入到或添加到由3D点云创建的CAD模型中。该第二步骤可以在平板或膝上型计算机的帮助下直接在场景处进行或在稍后日期在测量员的办公室中远离场景进行。扩展CAD模型现在是“增强”模型，并且可以保存为新数据文件，并转移回到激光扫描仪。在CAD软件程序中，可以三维地预览包括虚拟物体或信息的增强CAD模型，并且可以在计算机上验证该模型。

在第三步骤中，将扫描仪定位回房间场景处。在必须向激光扫描仪提供所扫描场景的至少一部分的光学可达性的情况下，激光扫描仪的确切位置不重要。如果执行如上所述的参考，则激光扫描仪现在可以再次以相同的所述方式参考其位置，并且自动重新计算所测量的3D点云相对于其新的立足点的距离和对准。如果不执行如上所述的参考(因为它是可选的)，则可以应用点云比较，此时，(虚拟地)场景本身是参考物体。这通过以下方式来进行：将初始点云与来自另外扫描的点云进行比较，并且自动检测公共特征，以便确定扫描仪的新位置的新坐标。为此，执行场景的完全(在与之前相同的范围内)扫描。在已经实现点云之后，可以计算第一和第二点云关于位置和方向的匹配。或者换句话说，确定激光扫描仪的新位置。

在第四步骤中，关于房间表面上的预定位置处理被添加到3D模型的信息。计算扫描仪在房间内的相对位置和用于将信息投影到房间内表面上的参数(坐标)。调节计算可以在扫描仪中或在外部在连接到扫描仪的辅助计算机装置上或例如通过将数据发送至云计算机来执行。然后在扫描仪中计算指令集(或由云计算机计算指令集并将其发送至扫描仪)，以规定用于激光投影仪的调节后的投影。

在第五步骤中，将被添加到3D模型的信息投影在它们在房间表面上的预定位置处。在此，使用所计算出的参数和指令集。所投影的信息例如可以包括：有或没有钻尖附近的信息(例如，直径、深度等)的钻尖；等级信息；墙壁中的管道的位置和类型；物体演示，诸如物体轮廓、家具、楼梯、设备等。所投影的信息还可以包括示出构建步骤、阳光的位置、用户指令等的动画或视频。对于投影，扫描仪的旋转器被定向成使投影轴偏转，以将图案投影在指定区域处。

使用上述工作流程，可以将复杂的一组信息投影到房间表面上，从而产生不同特征的位置的增强现实投影。投影针对扫描仪的不同位置被自动校正。

投影的尺寸可能受激光投影仪(投影角锥体)的投影角度限制。为了增大投影的尺寸，可以结合频繁投影另外使用在偏转面的限定的极限内的旋转，以便扩展投影角度(转动)。

可以实施监测***来验证已经正确执行构建步骤。为此，可以使用用于物体识别的照相机，以便验证物体在房间内的正确放置。照相机检测至场景上的投影，并且在算法内检查投影是否匹配如所建立的例如钻孔、标记等的放置。

根据实施方式，旋转体和至少一个投影仪(以及发射单元)被布置并设计成，使得用于测量信号的发射轴和所述至少一个投影仪的偏转后的光轴位于公共平面中，该公共平面被定向成与旋转轴至少基本垂直。测量激光束的发射轴的方向可以由扫描镜相对于旋转轴的取向来规定。通常，发射轴被定向成相对于旋转轴垂直。因此，用于投影的光轴的方向可以相差围绕旋转轴的不同规定角度(例如，60°、90°或多于90°)。

根据本发明的实施方式，测量装置包括至少两个投影仪，所述至少两个投影仪固定布置在扫描仪框架上，各投影仪规定特定光轴，并且旋转体包括至少两个相邻的偏转面。所述至少两个偏转面被布置成相对于彼此倾斜，尤其是使得偏转面中的每一个位于由偏转面的取向规定的假想多边形角锥体的不同侧面上。而且，所述至少两个投影仪中的每一个被指定给所述至少两个偏转面中特定的一个，使得提供至少两个由投影仪中的一个和偏转面中的一个构成的对。换句话说，各投影仪被指定给偏转面中确切的一个，其中，相反，各偏转面被指定给确切的一个投影仪。各投影仪-面-对具有其特定投影仪和偏转面。另外，投影仪和旋转体被设计并相对于彼此布置成，使得在旋转体围绕旋转轴的预定对准范围内，(通过偏转面的各偏转)提供围绕旋转轴的、组合的且连续的广角视场(或就与旋转轴至少基本垂直或相对于旋转轴以规定的方式倾斜的平面而言的广角视场，尤其是就旋转体的旋转角而言的广角视场，尤其是就仰角而言的广角视场)。

投影仪和偏转面的对产生由各个子视场组成的一个扩展视场，所述子视场由各特定投影仪-面-对来提供。投影仪和偏转面优选被设计成使得各个视场关于仰角在一定程度上重叠。因此，存在具有由两个子视场给出的角限制的图案投影的一个连续场角。

例如，通过使用两个投影仪的这种布置，可以通过围绕底座轴转动扫描仪框架来生成到场景上的准全穹顶投影。

当然，图案投影可以以使得产生由一个以上的投影仪生成的一个连续投影的方式来提供。例如，可以根据领域中公知的方法执行若干子图案的匹配、融合以及合成(例如，缝合)。

根据本发明的特定实施方式，测量装置包括三个或更多个投影仪，并且旋转体包括三个或更多个偏转面，其中，各投影仪被指定给偏转面中的一个，使得提供三个或更多个相应的投影仪-面-对，各对包括投影仪中的一个和偏转面中的一个(在预定对准范围内或状态下)。由这三个或更多个对提供参照围绕旋转轴的旋转角(例如在相对于旋转轴基本垂直或相对于旋转轴以规定的方式倾斜的平面中)的组合的且连续的广角视场。

通过使用三对投影仪和偏转面，可以被涵盖的投影场可扩展成，使得高度方向上的投影场涵盖多达立体角的一半，并因此使得能够通过在角依赖地投影图案的同时使支撑结构围绕(垂直)底座轴转动或旋转360°来生成全穹顶投影。所提供的总视场的仰角可以被设计成，使得不包括视场的底座区域(即，将提供到测量仪器的底座上的投影的角范围)。因此，总视场可以小于立体角的一半(即，<180°)，其中，仍然可以导出合适的全穹顶投影。

尤其是，(连续广角)视场或投影涵盖围绕旋转轴的至少90°(尤其是120°或150°)的角(仰角)。这将仍然包括与底座轴的方向基本对应的垂直仰角，其中，将被测量装置(同样用于扫描测量)的结构隐藏的向下方向上的区域无论如何不被广角视场涵盖。

至少两个偏转面或三个偏转面可以以两个连续布置的相邻偏转面之间的规定的距离(尤其是间隙)进行布置。另选地，所述面可以被设计成使得之间没有间隙。

理论上，在两个相邻且连续布置的偏转面之间没有间隙的情况下，可以提供完全无视差设计。然而，可能出现装置的节点与特定视场的交点(投射中心)之间的偏差。而且，规定第一视场的投影仪可能在第二视场中投射边缘光线。

在另选方案中，如果在两个相邻的偏转面之间提供规定的间隙，则可存在特定视场的清晰间隔。可以通过调节各投影仪入射光瞳与镜之间的距离来提供小视差。可以保持间隙相对较小，以便仍然提供准无视差设计，其中，微小的视差可以在投影过程以及投影数据的进一步处理期间被忽略。

在一个实施方式中，旋转体可以包括一个偏转面，并且支撑结构包括一个投影仪和一个照相机。这里，可以使旋转体处于预定旋转对准内的至少两个规定的旋转位置处，使得在第一这样的位置处，投影仪的光轴被偏转，并且在第二这样的位置处，照相机的光轴被偏转。该设置可以借助旋转体提供无视差图像获取和无视差图案投影这两者。

根据本发明的实施方式，由借助于所指定的偏转面(在预定对准范围内)进行的偏转规定的视场中的每一个部分涵盖组合的广角视场，其中，提供相邻视场的重叠，尤其是其中，相邻视场的重叠区域由相邻视场的场角来规定。

在一个实施方式中，控制和处理单元提供投影功能，该投影功能被配置成使得至少一个投影仪中的每一个投影整个光图案的至少一部分，其中，旋转体处于预定对准范围内。更具体地，投影功能可以被配置成使得在旋转旋转体的同时投影图案。

控制和处理单元可以被配置成控制使旋转体围绕旋转轴旋转的步骤，使得旋转体处于(并保持在)预定对准范围内。这种受控旋转可以作为物体或场景上的图案投影的事先步骤被发起。

根据本发明的实施方式，投影仪和旋转体被设计并相对于彼此布置成，使得在旋转体的预定对准范围内或状态下(例如，在旋转体的规定的角取向中)，从偏转面的每一个到各自所指定的投影仪的各出射光瞳的光程基本相等。这种设计可以为要投影的图案提供尤其等同的投影中心。

此外，至少一个投影仪和旋转体可以被设计并相对于彼此布置成，使得在旋转体的预定对准范围内，从偏转面中的至少一个沿至少一个投影仪的光轴到该投影仪的出射光瞳的光程与从光轴与偏转面的交点到测量装置的节点的光程基本相对应，尤其是其中，节点是旋转体的旋转轴(快速扫描轴)与仪器的垂直轴(缓慢扫描轴)的交点。距离测量辐射的扫描仪相关虚拟发射原点可以被理解为所述节点。该特定设计提供了，投影仪被放置成犹如它们的出射光瞳或投影中心从投影的角度与测量装置的节点(基本)相同。

因此，投影仪的出射光瞳或投影中心被虚拟地定位在***的节点中。换句话说，到(由投影仪和相应偏转面规定的)所有视场的出射光瞳的各距离与到测量装置的水平和垂直轴的交点(节点)的距离一致。借此，可以提供光图案的无视差投影。

作为结果，多个投影仪可以被视为虚拟地具有单个投影中心的一个特定投影仪。该中心与可以被实现为激光扫描仪的测量装置的节点虚拟地一致。

参照偏转面的特定实施方式，偏转面中的至少一个可以由反射镜来提供，其中，反射镜由旋转体的一个平面提供，其中，该平面被形成(尤其是铣削和/或抛光)为与旋转体为一体。因此，镜可以被铣削或车削为整体转子(旋转体)。为了获得扫描仪的框架(支撑结构)内部的投影仪的出射光瞳，镜由于提供无视差而需要距离轴的交点(节点)较大的距离。因此，转子如从现有技术中已知变得较大。

另选地，反射镜被提供为附接(尤其是粘合)到旋转体的单独镜元件。

根据实现偏转面中的至少一个的实施方式，偏转面中的至少一个由棱镜元件的涂布镜面提供，其中，棱镜元件附接到旋转体。尤其是，棱镜元件被实现为棱镜，尤其是多边形棱镜。优选地，棱镜元件由至少两个光学部组成，所述至少两个光学部中的每一个提供特定光学特性。所述光学部可以由具有规定的折射率的相应玻璃主体来表示。所述光学部(棱镜元件)可以具有不同的密度或者是适当气隙和固态光学元件的组合。

棱镜元件可以通过粘合或夹紧附接到旋转体上/附接到旋转体。

尤其是，棱镜元件由具有与形成旋转体的材料的密度基本相对应的密度的材料形成。另选地或另外，棱镜元件由具有比空气或真空的折射率n显著更大的折射率n(尤其是其中，n>1.4)的材料形成。

上述特性提供棱镜元件与旋转体的容易集成或组合。通过具有至少类似的密度，改善了整个转子上的重量分布。折射率n>1.4可以提供投影仪与偏转面之间的光程的人工延长，这导致旋转体的更加紧凑的设计，因为节点与偏转面之间的距离可以被构建为比偏转面与投影仪之间的距离更短。

此外，投影仪光学器件的部件(尤其是前透镜)可以集成在转子中，以更好地调节出射光瞳的位置。

在一个实施方式中，所述至少一个偏转面由双曲面镜提供。

优选地，旋转体被设计成使得扫描镜面向所述至少一个偏转面中的至少一个的相反方向，

旋转体还可以被设计成使得扫描镜布置在旋转体的正面上，并且偏转面布置在旋转体的背面上。

根据实施方式，旋转体被布置在圆柱形盖中，该圆柱形盖被设计成至少提供用于发射和接收测量光的第一透射窗和用于投影用于由至少一个投影仪进行图案投影的光的第二透射窗。这种盖可以帮助将棱镜元件保持在相对于旋转体的规定的位置中，并且另外可以使光学元件和投影仪免于环境影响。此外，在污染的情况下可以容易地清洁玻璃棱镜的表面。棱镜之间的外部角关于损害或安全方面不关键。

在本发明的背景下，可以利用围绕旋转轴的仅一个特定旋转区域(尤其利用仅一个特定旋转角)来提供预定对准状态。

在本发明的一个实施方式中，投影仪可以被实现为数字投影仪、单色激光投影仪、或多色激光投影仪。

投影仪可以包括激光源和生成作为光图案的激光点矩阵的光学元件。

投影仪在一个实施方式中可以包括激光源和生成光图案的光学矩阵元件或连续偏转元件。

本发明还涉及一种用于测量装置(尤其是激光扫描仪)的旋转单元的旋转体，该旋转体适于安装在测量装置上，用于通过围绕旋转轴的旋转来提供测量光的规定的发射和接收，旋转轴由旋转体的特定设计(尤其是形状和尺寸)来规定，其中，旋转体包括至少一个倾斜扫描镜，该扫描镜被布置成相对于旋转轴倾斜，并且提供测量光的规定的偏转。

旋转体包括至少一个偏转面，所述至少一个偏转面中的每一个提供所指定的投影仪的光轴的规定的偏转，偏转面与扫描面不同。如果设置两个或更多个偏转面，则至少两个偏转面相对于彼此布置成使得所述面中的每一个位于由此规定的假想多边形角锥体的不同侧面上。

根据旋转体的特定实施方式，可以根据以上在测量装置的背景下描述的任何特定实施方式来设计旋转体。这种特定设计被理解为不限于主体本身的具体设计，但必须被理解为包括例如偏转面的实现等。

在一个实施方式中，测量装置包括至少一个照相机，所述至少一个照相机利用支撑结构固定布置，尤其是布置在支撑结构中，其规定特定成像光轴，并且被配置成获取与场景有关的图像信息。所述至少一个照相机和旋转体可以被设计并相对于彼此布置成，使得仅在旋转体围绕旋转轴的规定的对准范围内，所述至少一个照相机的成像光轴被所述至少一个偏转面偏转。所述至少一个照相机的视场可以通过光轴的偏转被偏转并规定成，使得视场包括围绕旋转轴的所规定的场角，并且可以借助于至少一个照相机协同偏转面提供基本无视差的图像获取，尤其是其中，可以捕获图像犹如所述至少一个照相机的入射光瞳与测量装置的节点一致。

这种布置允许还借助于至少偏转面来投影并获取光学信息。投影和获取可以与旋转体的实际对准或取向有关，即，投影仪的光轴或照相机的成像光轴是否以期望方式进行偏转。如果所述光轴被设计为同轴，则两个过程可以同时进行。

本发明还涉及了一种用于通过使用激光扫描仪将光图案投影到场景上的方法。方法包括以下步骤：

a)执行场景的第一三维扫描；

b)由第一三维扫描生成第一测量点云；

c)尤其基于所述第一测量点云生成三维模型；

d)利用投影数据增强第一三维扫描或三维模型的信息，其中，投影数据与三维模型具有特定空间关系，借此提供增强的三维模型；以及

e)至少部分基于增强的三维模型以光图案的形式将投影数据投影到场景上。

在一个实施方式中，投影数据是三维物体、文本信息、标记以及动画物体中的一个或更多个。

在一个实施方式中，投影数据或增强三维数据可以至少部分基于数据被假设投影到上面的物体的更早扫描。这样的投影数据可以是点云或经进一步处理的数据(经平滑或交联的表面数据)。借此，可以使可以被例如抹灰、油漆或另外的装置隐藏的结构可视化，以便指示物体的变化。

在该方法的另一实施方式中，方法在步骤d)与步骤e)之间具有如下另外的步骤：

d*)执行场景的第二三维扫描；

d**)由第二三维扫描生成第二测量点云；

d***)参考第一测量点云和第二测量点云，据此计算关于第一扫描和第二扫描的位置和取向的差异。

在该方法的另一实施方式中，根据步骤e)的投影还基于位置和取向的差异。

在该方法的实施方式中，基于所述第一测量点云或基于位置和取向的差异将投影数据计算成光图案。

在该方法的另一实施方式中，光图案是视频序列。

一种另选方法涉及通过使用激光扫描仪将光图案投影到场景上。该方法包括以下步骤：

a)执行场景的第一三维扫描；

b)由第一三维扫描生成第一测量点云；

c)从数字(CAD)模型检索几何参考信息；

d)通过特定算法将所述第一测量点云与位置和取向方面的参考信息相匹配(例如，拟合到表面或将点云注册到合成点云)；

e)基于所述匹配或基于参考信息与另选模型的匹配检索增强的模型数据；以及

f)投影增强的模型的数据。

附图说明

以下参照在附图中示意性示出的工作示例仅用示例的方式更详细地描述或说明根据本发明的装置。具体地：

图1a至图1c在不同透视图中示出了根据本发明被实现为激光扫描仪的测量装置的第一实施方式；

图2示出了根据本发明被实现为激光扫描仪的测量装置的第二实施方式；

图3示出了根据本发明的测量装置的旋转体的实施方式；

图4示出了根据本发明的测量装置的旋转体的另一实施方式；以及

图5示出了利用根据本发明的测量装置进行的光图案的投影。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的激光扫描仪1的第一实施方式。在此以正视透视图示出了扫描仪1。该扫描仪1包括底座2和支撑单元3(扫描仪框架)，其中，底座2规定底座轴A，并且支撑单元3被布置到底座2上，并且被安装成可围绕底座轴A旋转。支撑单元3相对于底座2的旋转状态可借助于角编码器来确定。

支撑结构3规定并提供被对准成基本垂直于底座轴A的扫描轴B。旋转单元10设有激光扫描仪1，并且布置在支撑结构3处并被安装成可围绕扫描轴B旋转。旋转单元10包括具有扫描镜12的旋转体11，该扫描镜12被布置成相对于扫描轴B倾斜。另外，旋转体11或旋转体11借助其被保持和旋转的轴联接到编码单元，该编码单元提供旋转体11围绕扫描轴B(即，相对于支撑单元3)的旋转角的(连续)确定。

此外，扫描仪1包括距离测量单元4，该距离测量单元提供测量光5的发射和对被反射的测量光5的检测，使得可以确定到反射测量光的物体或场景的距离。距离测量单元4优选包括像激光二极管的光发射单元和用于检测反向散射光的光敏检测器。发射测量光和接收测量光这二者借助于扫描镜12被偏转并被分别引导到要测量的物体或距离测量单元4。应理解，这种距离的确定可以由为本领域普通技术人员所公知的若干方法来实现，例如，可以通过使用飞行时间原理来确定距离。

如可以从可旋转元件和距离测量单元4的组合看出的，激光扫描仪1被设计用于随着用于重新引导测量束(该测量束作为发送束被发送到物体并且由距离测量单元4接收该测量束的反射，作为接收束)的旋转体11围绕水平扫描轴B旋转并且随着激光扫描仪1的主体3围绕垂直底座轴A旋转而扫描场景或扫描区域。通过在围绕所述轴线A和B旋转的组件的各位置处发出并接收测量光(例如，激光信号)，从而应用从现有技术已知的EDM(电子距离测量)技术(诸如行进时间测量)，使得激光扫描仪1能够“感测”场景或物体的表面并存储用三维坐标表示的所扫描的点。所检测到的距离被指定给由围绕垂直轴和水平轴布置的所提及的编码器(角度传感器)提供的角坐标。基于扫描，可以生成三维点云，可以由该点云创建CAD(计算机辅助设计)模型。这种CAD模型可以利用表面识别算法来重新生成，使得通过减少不必要的点来简化CAD文件。所述CAD模型生成可以发生在激光扫描仪内部的计算机或处理单元上、或例如通过使用“原始数据”(即，点云)发生在外部计算机或云计算机上。

根据本发明的所示实施方式，扫描仪1包括三个投影仪子单元(投影仪)，其中，由于透视图问题，用图1a仅示例性示出并描述了这三个投影仪中的一个投影仪15。针对该投影仪15的描述可以被移至所布置的所有各个投影仪。

对应地，旋转体11包括三个偏转面，其中，由于透视图问题，用图1a仅示例性示出并描述了这三个偏转面中的一个偏转面13。针对该偏转面13的描述可以被移至所布置的所有偏转面。所述面可以由旋转体11处的平面镜提供。

投影仪15利用支撑结构3固定布置，并由此以相对于扫描仪框架3的规定的位置和取向规定光轴。

投影仪和偏转面被设计并相对于彼此布置成，使得在旋转体11相对于支撑结构3的预定取向上(如图1a所示)，各个投影仪以期望方式与偏转面中相应的一个相对应。这意味着投影仪15的视场(示例性地)被其对应的偏转面偏转，并由此以提供在旋转体11(围绕旋转轴B旋转；仰角)的旋转方向上具有较大场角并且在方位角方向上具有较小场角的视场16的方式来规定。

这同样适用于剩余的两个投影仪和偏转面，其中，这两个或更多个投影仪-面-对中的每一个提供根据在旋转体的旋转方向上的较大场角的、光图案或其部分的投影。

此外，三个投影仪和三个偏转面被布置成，使得投影仪和偏转面的对规定特定视场16、17、18，这些视场在旋转体的旋转方向上一定程度地重叠，即，两个相邻的视场都涵盖关于仰角的特定且公共的角区域。从在侧视图中描绘了激光扫描仪1的图1b中可以看出视场16、17、18的这种设计。图1c还示出了借助于三个重叠的视场16、17、18进行的广角投影区域19的涵盖，其中，在透视图中示出了扫描仪1。

作为投影仪和偏转面的这种布置的结果，图案投影19的仰场角结果是大于150°。通过相对于固定投影仪沿预定方向旋转旋转体11并保持，并且使支撑结构3围绕底座轴A转动，可以在例如特定数量的步骤中或连续通过支撑结构3的360°旋转生成连续投影。控制投影以适应方位角旋转或仅随着方位角旋转移动，即，可以根据扫描仪1的实际方位角取向投影期望投影图案的一部分。

根据本发明，可以通过扫描仪1的这种特定设计(即，通过投影仪和偏转面的相对布置以及旋转体11的形状和尺寸)提供(准)无视差布置。投影仪15以到偏转面的规定的距离X(即，公知沿着投影仪15的光轴从投影仪15的出射光瞳到光轴与偏转面13的交点的距离X)进行布置(至少在如图所示的旋转体11的预定对准中)。这样的距离X被选择成使得它与从所述交点到激光扫描仪1的节点N的距离Y基本相对应。节点N由测量光(或更具体地，由测量光规定的光轴)与扫描镜12的交点(尤其是，该点与A轴和B轴的交点一致)来规定。这提供了，利用投影仪15犹如用于投影的投影中心(投影仪15的出射光瞳)与用于扫描的节点N相同地来投影图案。

这种设计的主要优点是以与扫描数据的参考点相对应的参考点来投影图案数据。因此，可以避免或至少减少数据或坐标变换。因为最初通过***的特定结构设计避免了任何显著的投影扫描视差，所以也不需要或至少大幅简化了视差的修正。而且，使得投影仪能够投影到可以由扫描仪测量的相同区域或点，即，不存在对可以被扫描但无法投影的点的任何遮挡。

根据激光扫描仪(未示出)的另选实施方式，投影仪和偏转面被布置成，使得提供所规定的较小视差，以便生成投影仪视场之间的小重叠。为了避免第一投影仪不仅借助第一偏转面(镜或棱镜)“看到”物体空间，而且还经由第二镜(光瞳重叠)的一部分看到超出该物体空间的边缘，提供两个相邻镜之间的规定的“阻挡”间隙。该布置可以提供例如5mm的相应视差，以在不在偏转面处引入光瞳重叠的情况下提供视场重叠。具有例如5mm的小视差的这种设计仍然被认为是“准无视差”***，并且基本上提供以上所提及的优点。

激光扫描仪1还可以包括具有用于获取与所扫描物体(未示出)有关的图像信息的至少一个照相机的成像单元。所述至少一个照相机可以以与至少一个投影仪相对应的规范布置在支撑结构3中。照相机的入射光瞳可以被布置成使得它与节点一致(相对于其位置)。换句话说，照相机可以根据旋转体的相应(另选)对准借助于与偏转面中的至少一个的协作来提供无视差图像获取。

这种设计的主要优点是以与扫描数据的参考点相对应的参考点来生成图像数据。因此，可以避免或至少减少数据或坐标变换。因为最初通过***的特定结构设计避免了任何显著的成像扫描视差，所以也不需要或至少大幅简化了视差的修正。而且，使得照相机能够捕获可以由扫描仪测量的相同区域或点，即，不存在对可以被扫描但无法成像的点的任何遮挡。

图2示出了根据本发明的激光扫描仪20的另一实施方式。扫描仪20还是包括底座22、支撑结构23(扫描仪框架)以及具有旋转体31的旋转单元30。具有电子距离测量装置的激光发射单元24布置在支撑结构23中，并且提供测量激光束25的发射和接收。

与在此利用图1a至图1c所示的实施方式相比的主要差异是旋转体11、偏转面33的设计以及投影仪35的布置。

旋转单元30包括例如由玻璃或PMMA制成的棱镜34，其中，棱镜34的表面33中的一个被涂布成提供代表旋转单元30的偏转面的反射面33。尤其是，涂层由高度反射材料制成。棱镜34优选提供本身提供光程的延长的、n>1.4的折射率。这允许设计更小且具有更小重量的旋转体31，因为从节点N到光投影仪轴和被涂布镜面33的交点的距离可以被选择成与上述实施方式相比显著更小，而同时维持光投影仪轴与被涂布镜面33的交点与镜头的出射光瞳位置之间的距离。

如可以看出的，投影仪35在此被固定布置在与旋转器所布置的支撑结构23的同一侧上。当然，根据光学布置的设计，投影仪35可以另选地布置在相反侧上。

所示实施方式的优点例如是转子的直径与从本领域中已知的转子相比仅小幅增加。投影仪35可以相对轻松地安装到框架23中，其中，投影仪35的连接保持非常简单。投影仪镜头可以被转子盖隐藏并保护，使得投影仪不从外部直接可见。通过提供玻璃(棱镜)和铝(转子)的非常类似的密度，简化转子的平衡。

根据优选实施方式，两个棱镜之间的表面可以涂黑漆，以避免来自一个投影仪的光瞳与第二投影仪的光瞳的重叠。

棱镜34可以被实现为单个部件。这意味着为了提供三个偏转面，在旋转体31处布置彼此靠近的三个独立棱镜。在另选实施方式中，构建一个棱镜组件，其中，这样的组件提供所有三个偏转面，并且所述面相对于彼此以规定的取向进行布置。偏转面优选地被布置成使得它们位于由所述面规定的假想棱镜的相应侧面上。

在一个实施方式中(未示出)，激光扫描仪包括靠近投影仪35布置在支撑结构23中的照相机。该照相机被布置成使得该照相机的光轴在旋转体31到达提供相应交点的对应取向时被表面33偏转。这种图像捕获取向与旋转体31围绕旋转轴B的预定投影对准范围相差规定的角范围。

图3示出了根据本发明的激光扫描仪的旋转单元的旋转体41的实施方式。由背面透视图示出了旋转体41，即，扫描镜(未示出)布置在主体41的相反侧上(如可以从里用图2示出的实施方式中示例性看出的)。由旋转体41的形状和尺寸规定旋转轴B。旋转体41还包括在规定的角范围α内延伸的凹部42。

偏转组件44布置在凹部42中，并且以棱镜方式进行构建。在所示实施方式中，偏转组件44被构建成单个部件，其包括以规定的取向相对于彼此倾斜地布置的三个段。各段包括反射镜(偏转)面43a、43b、43c。镜面43a、43b、43c被布置成相对于旋转轴B倾斜。在优选实施方式中，镜面法线43a、43b、43c与所述轴线B围成相同的角。此外，偏转组件44被设计成使得镜面43a、43b、43c以所规定的方式相对于彼此倾斜。尤其是，镜面43a、43b、43c被布置成使得它们位于由所述面43a、43b、43c规定的多边形棱镜的不同侧面上。

镜面43a、43b、43c由组件44的各段的相应涂布面提供。

在另选实施方式中，偏转组件44包括三个棱镜，其中，各个棱镜的一个面被提供为偏转面。棱镜被布置成相对于彼此相邻。尤其是，各棱镜粘合在凹部42上。

偏转面43a、43b、43c优选地被设计成使得在两个连续布置的面43a、43b、43c之间存在规定的间隙。

尤其是，为了防止从非指定投影仪偏转的光束，针对面向彼此的两个相邻棱镜的这种面或段涂黑漆(没有光瞳重叠)。

在这种概念变型中，可以看到具有被涂布镜的三个玻璃棱镜元件，该被涂布镜可以将出射光瞳反映到节点。凭借这种玻璃棱镜，可以在不增大Y或不引入更大视差的情况下通过玻璃的与空气相比更大的折射率人为地增大距离X(图1)。由此，设置可以是准无视差的。

图4示出了测量装置的旋转体51(局部；横切)的实施方式，其中，旋转体51被设计成围绕旋转轴B旋转。旋转体51包括棱镜元件形式的至少一个偏转构件54，所述棱镜元件包括两个光学部54a和54b。所述部54a、54b具有不同的光学特性(尤其是具有不同的折射率)。尤其是，第二部54b包括比第一部54a显著更大的折射率。第一光学部54a可以包括大约1.49的折射率，并且第二光学部54b可以包括大约1.9的折射率。通过具有折射率大于第一构件54a的第二构件54b，也可以(人为地)延长光程。旋转体的更紧凑的设计变得可能。由此，与具有大约1.49的折射率的整体棱镜元件相比，可以将表示偏转构件54的出射面与框架投影仪的出射光瞳之间的距离的距离X放大30％至50％区域以外的因子。

本实施方式还示出了用于偏转构件54的固定物55。应理解，还可以在没有这种固定物55的情况下布置(例如，粘合)两部分式偏转构件54，并且另一方面，可以利用这种固定物组合另选棱镜元件。固定物55例如包括弹簧，该弹簧引入与在使旋转体51旋转时发生的离心力基本上相反方向上的力。这种设计提供将偏转构件54保持在旋转体处的规定的位置中。

还可以提供三点界面56a、56b，该三点界面用于承载偏转构件54并且防止偏转构件54由于外部或内部力(尤其是由于主体51的旋转而产生的力)而变形。

图5示出了预扫描房间场景7，在该场景中，激光扫描仪1例如由工人以随机位置和取向、以架设状态设置在房间中。

激光扫描仪可以已经“感测”场景的表面并存储用三维坐标表示的扫描点。所检测的距离被指定给由围绕垂直轴和水平轴布置的相应角度传感器提供的立体角。在房间扫描期间，可以生成三维点云，可以由该点云创建CAD(计算机辅助设计)模型。这种CAD模型可以利用表面识别算法来重新生成，使得通过减少不必要的点来简化CAD文件。所述CAD模型生成可以发生在激光扫描仪内部的计算机或处理单元上、或例如通过使用“原始数据”(即，点云)发生在外部计算机或云计算机上。

可以(在像平板电脑、鼠标和/或小键盘的无线连接辅助装置的帮助下)将在PC上或在扫描仪1上存储、输入或创建的投影数据拟合到测量点云中或例如由建筑师根据测量点创建的CAD模型中。在所示的示例中，具有碗柜和排风罩的厨房单元要被定位到房间角落的几何结构中。设计模型以空间关系集成到房间几何结构中，使得模型P的每一个坐标“锚定(anchored)”到房间几何结构。在已经完成该模型合并后，将组合模型(增强三维模型)存储在激光扫描仪上。

可以使用大量存储器的增强三维模型可以被简化成特征数据，使得不必再包括整个三维点云。在这种情况下，投影数据与将图案投影到哪里的最小信息相关联。例如，测量点可以被简化成对准特征，诸如房间或像窗口的元件的边缘。

激光扫描仪1然后可以通过基于又一场景扫描的自参考来“重新定向”自己。因为房间形状一直没变，尤其是因为适于充当参考物体(像所示示例中的窗口)的物体的位置一直没变，所以激光扫描仪1可以匹配第一和第二房间点云，据此确定相对移位和倾斜。同样，可以使用位置标记(例如，粘附到墙壁上)来参考扫描仪的旧位置和新位置。既然激光扫描仪1“意识到”其相对于房间场景的(新)位置和取向，所以它还可以以坐标变换的方式确定用于投影数据的立体坐标(主体和/或引导单元的角位置)。

现在可以将例如作为提取投影数据的结果的激光图案9投影到场景7上。图案9是所规划厨房墙壁上的轮廓。凭借该投影，可以在将定位所规划构造的真实场景处可视化图案。这里，示出了厨房的整个轮廓9，然而，取决于激光投影仪的投影角并且取决于激光扫描仪相对于场景表面的位置，可能仅能够放映图案的一部分。

诸如位置、高度或长度声明的另外的信息可以从投影数据中提取或可以是投影数据。这些信息然后被投影成图案9的一部分。

作为另外的示例，可以投影具有作为图案9的参数的施工步骤。凭借它们在墙壁上的投影，施工工人在实行施工步骤时具有视觉支持。尤其可以的是在正确位置立即执行钻孔/铣削，或用铅笔描绘图案并在稍后阶段执行步骤。

其它投影信息(“图案”)可以是更详细的指令文本、环境参数、工具选择、动画(移动图片、视频序列)等。

虽然以上部分参照一些特定实施方式例示了本发明，但必须理解，可以进行实施方式的大量修改和不同特征的组合，并且不同特征可以与彼此或与从现有技术已知的激光扫描仪组合。

Claims (27)

1.一种测量装置(1、20)，所述测量装置(1、20)包括：

●底座(2、22)，所述底座(2、22)规定底座轴(A)；

●支撑结构(3、23)，所述支撑结构(3、23)被布置成能够绕所述底座轴(A)旋转，并且规定旋转轴(B)，所述旋转轴(B)被定向成相对于所述底座轴(A)垂直；

●发射单元，所述发射单元用于发射测量信号(5、25)；

●接收单元，所述接收单元包括用于检测被反射的测量信号(5、25)的检测器；

●旋转单元(10、30)，所述旋转单元(10、30)安装在所述支撑结构(3、23)上，用于提供所述测量信号(5、25)在规定的方向上的发射和接收，其中，

□所述旋转单元(10、30)包括旋转体(11、31、41、51)，所述旋转体(11、31、41、51)被安装成能够绕所述旋转轴(B)旋转，并且

□所述旋转体(11、31、41)包括至少一个反射扫描镜(12、32)，所述反射扫描镜(12、32)被布置成相对于所述旋转轴(B)倾斜，并且提供所述测量信号(5、25)的规定的偏转；以及

●控制和处理单元，

其特征在于：

●所述测量装置(1、20)包括至少一个投影仪(15、35)，所述至少一个投影仪(15、35)

□利用所述支撑结构(3、23)固定地布置，

□规定特定光轴，并且

□被配置成在场景(7)处引导光图案(9)，其中，所述图案(9)的位置和形状能够通过所述控制和处理单元进行控制，

●所述旋转体(11、31、41、51)包括与所述扫描镜(12、32)不同并与所述扫描镜(12、32)空间分离的至少一个偏转面(13、33、43a-c)，并且

●所述至少一个投影仪(15、35)和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得仅在所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)的预定对准范围内，

□所述至少一个投影仪的所述光轴被所述至少一个偏转面(13、33、43a-c)偏转，

□所述至少一个投影仪(15、35)的视场通过所述光轴的所述偏转被偏转并规定成，使得所述视场包括绕所述旋转轴(B)的规定的场角，并且

□能够利用所述测量装置(1、20)提供无视差的光图案投影，其中，所述光图案(9)能够被投影成犹如所述至少一个投影仪(15、35)的出射光瞳与所述测量装置(1、20)的节点(N)一致。

2.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述测量装置(1、20)是大地测量装置。

3.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述测量装置(1、20)是激光扫描仪。

4.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于；

所述发射单元是激光二极管。

5.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少一个投影仪(15、35)布置在所述支撑结构(3、23)中。

6.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述旋转体(11、31、41、51)和所述至少一个投影仪(15、35)被布置并设计成，使得所述测量信号(2、25)的发射轴和所述至少一个投影仪的偏转后的光轴位于公共平面中，所述公共平面被定向成相对于所述旋转轴(B)垂直。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

●所述测量装置包括至少两个投影仪，所述至少两个投影仪固定布置在所述支撑结构(3、23)上，每个投影仪规定特定光轴，

●所述旋转体(11、31、41、51)包括至少两个相邻的偏转面(13、33、43a-c)，

●所述至少两个偏转面(13、33、43a-c)被布置成相对于彼此倾斜，使得所述偏转面(13、33、43a-c)中的每一个位于由此规定的假想角锥体的不同侧面上，

●所述至少两个投影仪中的每一个被指定给所述至少两个偏转面(13、33、43a-c)中特定的一个，使得提供至少两个由所述投影仪中的一个和所述偏转面(13、33、43a-c)中的一个构成的对，并且

●所述投影仪和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得在所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)的所述预定对准范围内，提供绕所述旋转轴(B)的组合的连续广角视场。

8.根据权利要求7所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述投影仪和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得在所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)的所述预定对准范围内，就所述旋转体(11、31、41、51)的旋转角而言，提供绕所述旋转轴(B)的组合的连续广角视场。

9.根据权利要求7所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述投影仪和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得在所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)的所述预定对准范围内，就所述旋转体(11、31、41、51)的仰角而言，提供绕所述旋转轴(B)的组合的连续广角视场。

10.根据权利要求7所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少两个偏转面(13、33、43a-c)被布置为两个连续布置的相邻偏转面(13、33、43a-c)之间具有规定的距离。

11.根据权利要求7所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述连续广角视场涵盖绕所述旋转轴(B)至少90°的角。

12.根据权利要求11所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述连续广角视场涵盖绕所述旋转轴(B)至少120°的角。

13.根据权利要求11所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述连续广角视场涵盖绕所述旋转轴(B)至少150°的角。

14.根据权利要求7所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

通过在所述预定对准范围内借助于所指定的偏转面(13、33、43a-c)进行的偏转而规定的各个所述视场部分地涵盖所述广角视场，其中，提供了相邻视场的重叠，并且其中，所述相邻视场的重叠区域由所述相邻视场的场角来规定。

15.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

●所述控制和处理单元提供投影功能，所述投影功能被配置成，使得所述至少一个投影仪中的每一个投影整个光图案的至少一部分，其中，所述旋转体(11、31、41、51)处于所述预定对准范围内，

且/或

●所述控制和处理单元被配置成控制使所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)旋转的步骤，使得所述旋转体(11、31、41、51)处于所述预定对准范围内。

16.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少一个投影仪和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得在所述旋转体(11、31、41、51)的所述预定对准范围内，从所述至少一个偏转面(13、33、43a-c)沿各自指定的至少一个投影仪的所述光轴到该投影仪的出射光瞳的光程与从所述光轴与所述偏转面(13、33、43a-c)的交点到所述测量装置(1、20)的节点的光程相对应，其中，所述节点是所述测量信号与所述扫描镜的交点或所述底座轴(A)与所述旋转轴(B)的交点。

17.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少一个偏转面(13、33、43a-c)中的至少一个由反射镜提供，其中，所述反射镜

●由所述旋转体(11、31、41、51)的一个平面提供，其中，所述平面是与所述旋转体(11、31、41、51)成一体而形成，或者

●作为附接到所述旋转体(11、31、41、51)的单独镜元件而提供的，或者

●由双曲面镜提供。

18.根据权利要求17所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

对所述平面进行加工和/或抛光。

19.根据权利要求17所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述反射镜是作为粘合到所述旋转体(11、31、41、51)的单独镜元件而提供的。

20.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少一个偏转面(13、33、43a-c)中的至少一个由棱镜元件(34、44、54)的涂布镜面提供，其中，所述棱镜元件(34、44、54)附接到所述旋转体(11、31、41、51)，其中，

●所述棱镜元件(34、44、54)被实现为棱镜，且/或

●所述棱镜元件(34、44、54)由至少两个光学部(54a、54b)组成，所述至少两个光学部中的每一个提供特定光学特性，

并且其中，

所述棱镜元件(34、44、54)由具有以下特性的材料制成：

●与制造所述旋转体(11、31、41、51)的材料的密度相对应的密度，和/或

●比空气或真空的折射率n显著更大的折射率n，其中，n>1.4。

21.根据权利要求20所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述棱镜是多边形棱镜。

22.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

●所述旋转体(11、31、41、51)被设计成使得所述扫描镜(12、32)的反射面面向所述偏转面(13、33、43a-c)中的至少一个的相反方向，

且/或

●所述旋转体(11、31、41、51)被设计成使得所述扫描镜(12、32)布置在所述旋转体(11、31、41、51)的正面上，并且所述偏转面(13、33、43a-c)布置在所述旋转体(11、31、41、51)的背面上，

且/或

●所述旋转体(11、31、41、51)布置在透明盖中，所述透明盖被设计成至少提供用于发射和接收所述测量信号(5、25)的第一透射窗以及用于发射用于由所述至少一个投影仪投影所述光图案的光的第二透射窗。

23.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述预定对准范围由绕所述旋转轴(B)的仅一个特定旋转区域提供，其中，所述预定对准范围由作为预规定对准状态的一个特定旋转角提供。

24.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

●所述投影仪(8)是

□数字投影仪、

□单色激光投影仪或

□多色激光投影仪，

且/或

●所述投影仪(8)包括激光源和生成光图案(9)的光学矩阵元件或连续偏转元件。

25.根据权利要求1所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

至少一个照相机

●利用所述支撑结构(3、23)固定地布置，

●规定特定成像光轴，并且

●被配置成获取与所述场景(7)相关的图像信息，

其中，所述至少一个照相机和所述旋转体(11、31、41、51)被设计并相对于彼此布置成，使得仅在所述旋转体(11、31、41、51)绕所述旋转轴(B)的所规定的对准范围内，

●所述至少一个照相机的所述成像光轴被所述至少一个偏转面(13、33、43a-c)偏转，

●所述至少一个照相机的视场通过所述光轴的所述偏转被偏转并规定成，使得所述视场包括绕所述旋转轴(B)的规定的场角，并且

●能够借助于所述至少一个照相机提供无视差的图像获取，其中，能够犹如所述至少一个照相机的入射光瞳与所述测量装置(1、20)的节点(N)一致那样获取图像。

26.根据权利要求25所述的测量装置(1、20)，

其特征在于：

所述至少一个照相机布置在所述支撑结构(3、23)中。

27.一种用于通过使用根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(1)将光图案(9)投影到场景上的方法，所述方法包括以下步骤：

●执行所述场景(7)的第一三维扫描；

●由所述第一三维扫描生成第一测量点云；

●基于所述第一测量点云生成三维模型；

●利用投影数据增强所述第一测量点云或所述三维模型的信息，其中，所述投影数据与所述三维模型具有特定空间关系，并借此提供增强的三维模型；以及

●至少部分基于所述增强的三维模型以光图案的形式将所述投影数据投影到所述场景上，

其中，所述投影数据是三维物体、文本信息、标记以及动画物体中的一个或更多个。

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