CN116699631A - 激光扫描仪 - Google Patents

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B·穆勒
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J·多尔德
J·舍加
L·海泽尔
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Abstract

本发明涉及激光扫描仪和包括用于对环境进行测量的激光扫描仪的***。该激光扫描仪包括：用于检测包括测量数据的距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有发射器单元和接收器单元；基座；支撑件，该支撑件绕支撑旋转轴旋转地固定在所述基座上；用于所述距离测量辐射的射束转向单元，该射束转向单元固定到所述支撑件，使得所述射束转向单元能够绕基本垂直于所述支撑旋转轴的射束旋转轴旋转；以及第一角度编码器，该第一角度编码器用于记录关于所述支撑件绕所述支撑旋转轴旋转的第一角度数据；和第二角度编码器，该第二角度编码器用于记录关于所述射束转向单元绕所述射束旋转轴旋转的第二角度数据。

Description

激光扫描仪
本申请是原案申请号为201680091460.7(国际申请号为PCT/EP2016/077372)的发明专利申请(申请日：2016年11月10日，发明名称：激光扫描仪)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于光学测量和对环境成像的激光扫描仪，尤其是用于生成和显示彩色3D点云的激光扫描仪。
背景技术
例如，工匠和建筑师对房间和环境的三维测量非常感兴趣，因为这样可以快速获取房间或建筑工地的实际状况和/或施工进度，以便可以安排待处理的工作。通过点云形式(例如结合使用增强现实的多个时间级别)和/或虚拟现实形式的视觉显示，可以检查用于其它步骤或扩展可能性的不同选项，并且如有必要，可以将其以简单的方式呈现给同事或客户。
可以使用激光扫描仪对环境进行光学扫描和测量。对此的常见方法涉及借助脉冲电磁辐射(例如激光)对环境进行扫描，其中，接收来自环境的后向散射表面点的回波，并且例如基于传输时间、脉冲的形状和/或相位得出到该表面点的距离，并且在每种情况下与该表面点的空间位置相关联，例如使用测量时的角度信息并使用激光扫描仪的已知位置。
获得激光扫描仪设计的显著差异，尤其是由于激光扫描仪是用于光栅扫描形式的光学扫描过程还是扫描感测形式的光学扫描过程，其中，本发明主要涉及扫描激光扫描仪，尤其是带有高速旋转的射束偏转单元的激光扫描仪。
在光栅扫描的情况下，光学感测例如通过对多个表面点的特定单独感测来进行，例如基于用于待扫描环境的预定义扫描光栅，换句话说，通过使用各个预定义光栅点的特定定向。
在扫描感测的情况下，通常借助于改变距离测量射束的发射方向的对准的至少一个旋转射束偏转元件，例如，相对于旋转轴倾斜的平面镜，记录并空间测量多个测量点，其中，例如，通过调节距离测量射束的脉冲率和/或通过调节射束偏转元件的旋转速度来实现期望的点对点分辨率。然后，可以使用共同的数据处理步骤和/或显示方法，基于多个测量点以不同的方式分析和/或显示环境，尤其是作为3D点云。
通常，扫描激光扫描仪具有一个或两个相互正交的旋转轴，例如垂直旋转轴和与其垂直的水平旋转轴，垂直旋转轴用于整个激光扫描仪的相对慢的旋转，通常也称为“方位轴”或“慢轴”，水平旋转轴用于高速旋转射束偏转元件。由于频繁使用的射束偏转元件的高旋转速度，第二轴也被称为“快轴”。
对于线性或线性可移动结构和环境的感测，例如铁路轨道***、道路、隧道***或空气场，代替绕方位轴旋转，通常利用整个激光扫描仪的平移运动，例如，通过将激光扫描仪安装在车辆上。这种仅具有快轴的激光扫描仪也被称为轮廓仪。
这种具有快轴并且可能具有方位轴或与平移运动相结合的激光扫描仪使用户能够在相对较短的时间段内感测大的表面和物体。
对于附加信息，信息和扫描数据可以例如与摄像头数据(尤其是RGB摄像头数据或红外数据)组合和处理。
在某些情况下，激光扫描仪中用于空间测量的距离测量模块具有强度灵敏度但没有颜色灵敏度，这意味着所生成的3D点云能以灰度级显示而无需使用附加数据。将来自彩色摄像头的具有RGB数据的“灰色”3D点云用作参考，例如可以生成“彩色”3D点云，这使得例如其显示对于人眼来说相当容易。现在，对不同数据和数据集(例如来自时间和空间变化的测量程序)的参考越来越标准化。
激光扫描仪还可以设计有位置和取向***，例如借助惯性***、倾斜传感器或用于全球卫星导航***的接收器，例如其中，利用全局3D坐标系自动参考局部感测数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的激光扫描仪和一种用于借助激光扫描仪对环境进行测量和成像的改进***。
本发明涉及一种用于对环境进行光学测量和成像的测量***，其具有用于收集测量数据的激光扫描仪、用于将测量数据的部分处理成经处理的测量数据的处理单元，以及用于显示经处理的测量数据的至少表示环境的局部区域的部分的显示器；其中，激光扫描仪包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，其具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器；尤其是，用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；基座；支撑件，其固定到基座，使得它可以绕支撑旋转轴，尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得它可以绕与支撑旋转轴基本垂直的射束旋转轴旋转，尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，其用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一旋转有关的数据；第二角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴有关的数据，其中，在测量过程中检测距离测量数据、面传感器数据以及第一和第二角度数据(此后称为测量数据)(其中，距离测量数据结合第一和第二角度数据通常也称为采样测量数据)，所述测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并且对于传感器的不同观察方向多次读取面传感器。
例如，本发明的一个方面涉及这样的事实，即处理单元布置在与激光扫描仪分开的计算设备上，尤其是计算机或平板电脑，并且激光扫描仪和计算设备被配置为使得(尤其是无线地)实现从激光扫描仪到计算设备的测量数据传输，尤其是通过WLAN或蓝牙连接，在测量过程期间根据面传感器数据与距离测量数据以及第一和第二角度数据的关联对测量数据的部分进行至少初始处理，并且在测量过程期间显示经处理的测量数据的部分并渐进地(尤其是连续地)基于经处理的测量数据进行更新(尤其是补充和/或替换)，尤其是其中，提供与计算设备联接或集成的显示器用于显示。
一个实施方式例如涉及以下事实：通过射束转向单元绕射束旋转轴的虚拟360度旋转，定义距离测量辐射的扫描平面，并且面传感器被布置和定向在支撑件上使得其方位角观察方向和扫描平面的方位角取向不同，这意味着面传感器的光轴的假想向后延伸以规定的相交角度与扫描平面相交，尤其是其中，相交角度至少为45度，尤其是其中，扫描平面未被面传感器的视场捕获，其中，根据以下时间序列来执行具有规定步骤的全自动第一预编程测量过程：
●提供面传感器数据，包括
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，以及
□检测到的面传感器数据的一部分到计算设备的数据流，
尤其是其中，基于数据流执行检测到的面传感器数据的初始处理和显示，
●提供扫描测量数据，即距离测量数据和相关的第一和第二角度数据，包括，
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□射束转向单元绕射束旋转轴的旋转，
□发射距离测量辐射并接收距离测量辐射的返回部分以检测距离测量数据，其中，在检测距离测量数据期间检测相关的第一和第二角度数据，以及
□检测到的扫描测量数据的一部分到计算设备的数据流，
●初始处理面传感器数据的部分并扫描通过数据流传输的测量数据，以及
●显示面传感器数据的部分，并借助彩色3D点云形式的数据流扫描测量数据。
另一实施方式涉及以下事实：利用以下步骤的规定的时间序列执行第二预编程的测量过程：
●提供第一组面传感器数据，尤其是具有降低的分辨率的面传感器数据，包括
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，以及
□检测到的面传感器数据的部分到计算设备的数据流，
尤其是其中，基于数据流执行第一组面传感器数据的初始处理和显示，
●基于第一组面传感器数据得出面传感器的一组曝光时间，以及
●基于面传感器的该组曝光时间提供第二组面传感器数据，包括
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，以及
□检测到的面传感器数据的部分到计算设备的数据流，
尤其是其中，基于数据流，执行第二组面传感器数据的初始处理和显示。
另一实施方式涉及以下事实：利用以下步骤的规定的时间序列执行第三预编程的测量过程：
●提供面传感器数据，包括
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，尤其是其中，面传感器数据的检测包括对专门读出的(即未经处理的)面传感器原始数据的数据处理，以及
□检测到的面传感器数据的部分到计算设备的数据流，
尤其是其中，基于数据流执行检测到的面传感器数据的初始处理和显示，
●提供扫描测量数据，包括，
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□射束转向单元绕射束旋转轴的旋转，
□发射距离测量辐射并接收距离测量辐射的返回部分以检测距离测量数据，其中，在检测距离测量数据期间检测相关的第一和第二角度数据，并且距离测量数据的检测包括对专门接收到的(即未经处理的)面传感器原始数据的数据处理，以及
□检测到的扫描测量数据的一部分到计算设备的数据流，
●初始处理面传感器数据的部分并扫描通过数据流传输的测量数据，以及
●显示面传感器数据的部分，并借助彩色3D点云形式的数据流扫描测量数据。
尤其是其中，对距离测量原始数据的数据处理包括考虑取决于第一和/或第二角度数据的参数，作为相对于公共坐标系参考测量数据的一部分。
另一实施方式涉及以下事实：激光扫描仪和计算设备被配置成，借助计算设备上的监视和控制单元，控制信号可以被发送到激光扫描仪，尤其是无线地，尤其是通过WLAN或蓝牙连接。
另一个实施方式涉及这样的事实，即计算设备配备有惯性测量***和/或倾斜传感器，使得基于计算设备的位置，尤其是位置和/或取向，执行对支撑件绕支撑旋转轴的旋转位置的调整和/或对射束转向单元绕射束旋转轴的旋转位置的调整，尤其是基本上与计算设备的位置变化同步，尤其是其中，通过调整计算设备的至少第一位置，可以定义环境的至少一个关注区域，尤其是其中，可以进行针对用于检测测量数据的至少一个关注区域规定设置，和/或针对显示经处理的测量数据的部分的规定设置，尤其是其中，针对检测测量数据的规定设置包括面传感器的测量分辨率和/或距离测量设备的测量精度和/或距离测量设备的扫描分辨率，和/或针对显示经处理的测量数据的部分的规定设置包括显示分辨率和/或颜色设置和/或灰度值设置和/或相对于关注区域内的子区域的规定突出显示。
另一实施方式涉及以下事实：计算设备被配置成可以访问辅助数据以处理测量数据和/或显示经处理的测量数据的部分，尤其是其中，调用辅助数据来以增强现实的形式和/或以虚拟现实的形式进行视觉显示。
另一实施方式涉及以下事实：激光扫描仪包括用于提供参考数据，尤其是激光扫描仪单元的位置和/或取向的位置确定单元，并具有以下组中的至少一个元件：惯性测量***；用于检测相对于重力方向的至少一个倾斜的倾斜传感器；用于全球卫星导航***和/或用于伪卫星导航***的接收器；罗盘，尤其是电子罗盘；以及气压计，其中，测量数据还包括参考信息，和/或数据处理基于用于同步定位与地图构建(SLAM)的过程。
本发明的另一方面单独地或与本发明的其它方面组合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，其具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，所述传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；基座；支撑件，其固定在基座上，使得它可绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得它可以绕基本上垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，其用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一旋转有关的数据；第二角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转有关的数据，其中，距离测量数据、面传感器数据以及第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并且对于传感器的不同观察方向多次读取面传感器。
本发明的方面的特征在于，借助射束转向单元绕射束旋转轴的虚拟360度旋转，定义距离测量辐射的扫描平面，并且面传感器被布置和定向在支撑件上，使得其方位角观察方向和扫描平面的方位角取向不同，在这种意义上，面传感器的光轴的假想向后延伸以规定的相交角度与扫描平面相交，尤其是其中，相交角度至少为45度，尤其是其中，扫描平面未被面传感器的视场捕获，其中，根据以下时间序列来执行具有规定步骤的全自动第一预编程测量过程：
●面传感器数据的记录，包括
□支撑件绕支旋转轴的旋转，以及
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，
尤其是其中，执行面传感器数据的初始处理和显示，
●扫描测量数据、即距离测量数据和相关的第一和第二角度数据的记录，包括，
□支撑件绕支撑旋转轴的旋转，
□射束转向单元绕射束旋转轴的旋转，以及
□发射距离测量辐射并接收距离测量辐射的返回部分以检测距离测量数据，
其中，在检测距离测量数据期间检测相关的第一和第二角度数据。
一个实施方式涉及如下事实：根据以下时间顺序执行具有规定步骤的第二预编程测量过程：
●提供第一组面传感器数据，尤其是具有降低的分辨率的面传感器数据，包括
□支撑件绕支旋转轴的旋转，以及
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数，
●基于第一组面传感器数据得出面传感器曝光时间，以及
●基于面传感器的曝光时间提供第二组面传感器数据，包括
□支撑件绕支旋转轴的旋转，以及
□来自用于检测面传感器数据的面传感器的读数。
另一实施方式涉及以下事实：在测量过程期间执行测量数据的部分的至少初始处理，尤其是采样的测量数据和面传感器数据的关联，尤其是其中，在测量过程期间显示经处理的测量数据的部分并且基于经处理的测量数据渐进地(尤其是连续地)进行更新，尤其是补充和/或替换，尤其是其中，提供与激光扫描仪联接或集成的显示器用于显示。
另一实施方式涉及以下事实：基于面传感器数据，可以定义环境的至少一个关注区域，尤其是其中，针对至少一个关注区域，可以进行针对检测测量数据的规定设置和/或针对显示经处理的测量数据的部分的规定设置。
另一实施方式涉及以下事实：作为测量过程的一部分，在采样的测量数据的采集开始之前对测量过程所需的所有面传感器数据进行完整检测，尤其是其中，基于检测到的面传感器数据，生成环境的至少一个局部区域的2D全景显示，或者生成2D球幕投影。
本发明的另一方面单独地或与本发明的其它方面组合地涉及用于对环境进行光学测量的测量***，其具有用于收集测量数据的激光扫描仪、用于将测量数据的部分处理成经处理的测量数据的处理单元，以及用于经处理的测量数据的至少表示环境的局部区域的部分的规定显示的显示单元，其中，激光扫描仪包括：用于记录距离测量数据的光学距离测量设备，其具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得它可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；角度编码器，其用于检测关于射束转向单元绕射束旋转轴的旋转的数据，其中，测量数据包括距离测量数据和角度数据。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪的中心基准点被定义为距离和角度测量的原点，具体地，针对支撑件绕基座的旋转，在射束旋转轴与支撑旋转轴的交点处，在红外波长范围内敏感的红外传感器一体地布置在支撑件上，其中，红外传感器定义红外传感器的光轴和红外传感器沿光轴的观察方向，并且红外传感器的位置及其光轴相对于射束转向单元和中心基准点的取向是已知的，测量数据包括利用红外传感器检测到的红外数据，并且测量数据与红外数据相关联，尤其是因此，温度信息被考虑用于显示经处理数据的部分。
另一实施方式涉及以下事实：经处理的测量数据的部分的显示以彩色3D点云的形式生成，并且温度信息存储在3D点云中和/或以定义的颜色编码显示。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得它可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；以及角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，在测量过程中检测距离测量数据和角度数据(以下称为测量数据)，测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪仅具有单个集成控制元件(例如，单个按钮，也是触摸屏按钮或单个开关的形式)，控制元件仅具有单个活动和单个非活动状态，并且可以通过外部动作切换以便进入活动或非活动状态，存储激光扫描仪的一组规定的测量程序和/或动作，以及来自该组规定的测量程序和/或动作的各个测量程序和/或动作基于以下组中的至少一个元素被触发：
●控制元件的状态从非活动状态变为活动状态，
●控制元件的状态从活动状态变为非活动状态，
●在规定的时间间隔内借助持久的外部动作切换控制元件，
●控制元件在活动和非活动状态之间的状态变化的编码序列，以及
●在规定的时间间隔内控制元件上的时间上持久的外部动作的编码序列。
一个实施方式例如涉及这样的事实：激光扫描仪的一组规定的测量程序和/或动作包括激活激光扫描仪，以及以下组中的至少一个元素：激光扫描仪的停用；开始测量过程；中断测量过程；中止测量过程以及重新开始测量过程；尤其是其中，存储和/或可以定义用于测量过程的一组不同设置，并且激光扫描仪单元的一组规定的测量程序和/或动作还包括以下组中的至少一个元素：调整测量过程的一组设置中的设置；利用测量过程的一组设置中的设置开始测量过程；以及恢复激光扫描仪的默认设置，尤其是激光扫描仪的默认启动配置。
另一实施方式例如涉及以下事实：控制元件的状态变化的编码序列由在活动和非活动状态之间的规定时间间隔期间的一定数量的状态变化来定义，和/或时间上持久的外部动作的编码序列由用于维持外部动作的一个或更多个不同的规定时间间隔来定义。
本发明的另一个方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得它可绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；角度编码器，其用于检测与射束转向单元围绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，距离测量数据、面传感器数据以及第一和第二角度数据(此后称为测量数据)在测量过程中被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕快旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并且对于传感器的不同观察方向多次读取面传感器。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪的中心基准点被定义为距离和角度测量的原点，具体地，针对支撑件绕基座的旋转，在射束旋转轴与支撑旋转轴的交点处，面传感器固定地布置在支撑件上，其具有相对于支撑件并背离支撑件的固定视场，在这种意义上，传感器的视场在测量过程中仅在支撑件移动、尤其是支撑件绕射束旋转轴旋转的情况下改变，并且面传感器的光轴的假想向后延伸穿过中心基准点。
一个实施方式例如涉及多个面传感器布置在支撑件上的事实，其中，对于所述多个面传感器中的每一个，其光轴的假想向后延伸都基本上穿过中心基准点。
另一个实施方式例如涉及以下事实：距离测量辐射的扫描平面由射束转向单元绕射束旋转轴的虚拟360度旋转来定义，并且多个面传感器中的一个被布置为使得其视场锥与扫描平面相交，尤其是其中，支撑件固定在基座上使得其可绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转，并且具有光轴的最陡的高度取向的面传感器的视场锥与支撑旋转轴的假想延伸相交。
另一个实施方式例如涉及支撑件固定在基座上，使得它可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转，激光扫描仪包括另一个角度编码器，其用于检测另外的角度数据作为与支撑件绕支撑旋转轴的旋转有关的测量数据，测量还包括来自多个面传感器的关于各个传感器的不同方位角观察方向的多个读数，并且多个面传感器被布置成，在测量过程中，它们能够进行球幕测量，尤其是其中，具有光轴的最陡的高度取向的面传感器的视场锥与支撑旋转轴的假想延伸相交，其中，多个面传感器定义球幕测量的最小检测半径，使得由中心基准点和最小检测半径定义球面，中心基准点位于中心，并且在测量过程中，由球面定义的至少一个半球形表面只能被多个面传感器扫描，尤其是其中，借助于多个面传感器可以扫描球的大于半球形表面的部分表面。
本发明的另一个方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得它可绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，距离测量数据、面传感器数据以及第一和第二角度数据(此后称为测量数据)在测量过程中被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕快旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并且对于传感器的不同观察方向多次读取面传感器。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪的中心基准点被定义为距离和角度测量的原点，具体地，针对支撑件绕基座的旋转，在射束旋转轴与支撑旋转轴的交点处，具有不同光轴高度方向的多个面传感器固定地布置在支撑件上，在这种意义上，在测量过程中传感器的视场仅在支撑件移动、尤其是支撑件绕射束旋转轴旋转的情况下改变，并且对于多个面传感器中的每一个，其光轴的假想向后延伸基本上穿过中心基准点。
一个实施方式例如涉及多个面传感器以相同的方位角方向布置的事实，尤其是其中，距离测量辐射的扫描平面通过射束转向单元绕射束旋转轴的虚拟360度旋转来定义，多个面传感器的光轴布置在扫描平面外的平面中。
另一实施方式例如涉及以下事实：具有光轴最陡的高度方向的面传感器的视场锥与扫描平面在距中心基准点0.25m到7m之间的距离处相交。
本发明的另一个方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得它可绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，距离测量数据、面传感器数据以及第一和第二角度数据(此后称为测量数据)在测量过程中被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕快旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并且对于传感器的不同观察方向多次读取面传感器。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪包括照亮面传感器的视场的灯，尤其是一个或更多个LED，其中，该灯定义灯的光轴和灯沿着其光轴的照射方向，该灯用于可选择性地控制的照明，基本上指向面传感器的视场。
一个实施方式例如涉及面传感器布置在支撑件上并且灯紧邻面传感器布置在支撑件上的事实，尤其是灯的光轴与面传感器的光轴之间的最大横向偏移为4cm。
另一个实施方式例如涉及灯基本上发射白光的事实，这意味着可见波长范围内的宽带光，尤其是通过设计成双LED的灯，即LED对，两个独立的LED在发射光谱范围方面不同。
另一实施方式例如涉及以下事实：多个面传感器布置在支撑件上，其中多个面传感器中的每一个被分配专用于所述传感器的可控灯，基本上照亮所述传感器的视场。
另一实施方式例如涉及检测第一组面传感器数据的事实，尤其是具有降低的分辨率的面传感器数据，基于第一组面传感器数据得出针对灯的一组照明设置，基于该组照明设置记录第二组面传感器数据，尤其是其中，在不使用灯或者使用灯的均匀照明的情况下检测第一组面传感器数据。
本发明的另一方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；支撑件，其固定到基座，使得它可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，其用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一旋转有关的数据；以及第二角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴旋转有关的数据，其中，距离测量数据以及第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，基部包括轴向沿着支撑旋转轴的仅一个整体有效稳定区域，其用于稳定支撑件以防止支撑件相对于基座倾斜，稳定区域具有轴向沿支撑旋转轴的第一延伸和垂直于支撑旋转轴并且相对于支撑旋转轴基本上径向对称的第二延伸，并且第二延伸大于第一延伸。
一个实施方式例如涉及这样的事实，即支撑件借助单个轴承轮辋安装，使得它可以相对于基座绕支撑旋转轴枢转，其中稳定性仅通过单个轴承轮辋实现。
另一个实施方式例如涉及这样的事实，即轴承轮辋被设计成单行四点滚柱轴承，或者轴承轮辋被设计成具有外圈和内圈的单行滑动轴承，外圈与内圈形成两个接触轴承，尤其是相对于支撑旋转轴轴向间隔开的两个轴承线或两个轴承面。
另一实施方式例如涉及这样的事实，即借助相对于支撑旋转轴径向作用在轴承轮辋上的弹簧加载实现稳定。
另一个实施方式例如涉及第二延伸比第一延伸大至少两倍的事实，尤其是其中，第二延伸比第一延伸大至少五倍，尤其是其中，第二延伸比第一延伸大至少十倍。
另一个实施方案例如涉及以下事实：沿着基本上平行于接触轴承的边界区域施加润滑剂-防护剂乳液，使得由于润滑剂-防护剂乳液的表面张力导致的轴承轮辋的润滑剂的分散基本上受到边界区域的限制，或者轴承轮辋被设计成四点滚柱轴承，采用带有陶瓷滚轴元件的干运转环轴承的形式。
本发明的另一方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；支撑件，其固定到基座，使得它可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得它可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，其用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一次旋转有关的数据；第二角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转有关的数据，其中，距离测量数据以及第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，关于支撑件绕支撑旋转轴的旋转，基座被仅设计成无源元件，在这种意义上，绕支撑旋转轴的旋转的机动化所需的所有有源电子器件被仅布置在支撑件中并且绕支撑件的旋转轴与支撑件共同旋转，尤其是其中，以下组件中的每一个完全布置在支撑件中并且与支撑件绕支撑旋转轴共同旋转：用于支撑件绕支撑旋转轴的旋转的有源驱动元件，尤其是具有联接到马达的驱动轴的旋转马达或用于相对于电线圈元件与基座中的无源磁性元件之间的支撑旋转轴的径向相互作用的电线圈元件，以及用于有源驱动元件的供电单元。
一个实施方式例如涉及这样的事实：对于支撑件绕支撑旋转轴的旋转，布置在支撑件中的旋转马达设计有联接到马达的驱动轴，该驱动轴基本平行于支撑旋转轴相对于支撑旋转轴偏移地轴向延伸，基座包括绕支撑旋转轴的圆形对称轴承面，空转轮布置在驱动轴上，尤其是带有橡胶环，其在工作上连接到轴承面使得在驱动轴旋转期间，空转轮沿着轴承面延伸并且支撑件因此相对于基座绕支撑旋转轴旋转，尤其是其中，轴承面定义了虚拟圆并且空转轮布置在该圆内。
另一实施方式例如涉及以下事实：下列组件整体附加地布置在支撑件中并且借助供电单元工作：光学距离测量设备；面传感器；监视和控制单元；以及第一角度编码器和第二角度编码器的电子器件，尤其是其中，基座和支撑件被设计成使得在测量过程期间在基座与支撑件之间不发生电力传输和电信号传输。
另一实施方式例如涉及以下事实：激光扫描仪包括总共仅一个供电单元，即用于有源驱动元件的供电单元，其布置在支撑件中，尤其是其中，基座永久地且不可逆地与支撑件电解耦，使得在支撑件与基座之间不发生电力传输。
另一实施方式例如涉及以下事实：激光扫描仪包括无线信号传输单元，尤其是基于WLAN或蓝牙连接，其中，信号传输单元整体布置在支撑件中，其中，在激光扫描仪与外部控制单元之间提供测量数据和/或辅助数据的双向传输和/或提供从激光扫描仪到外部计算和/或存储单元的一部分测量数据的传输，尤其是其中，在激光扫描仪与外部计算和/或存储单元之间提供测量数据和/或辅助数据的双向传输。
另一实施方式例如涉及以下事实：借助测量数据的部分的数据流，基本上与测量过程并行地执行测量和/或辅助数据的传输，该数据流与测量过程的开始同时开始，或至少几乎同时开始。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；支撑件，其固定到基座，使得它可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，其用于检测与支撑件绕支撑旋转轴旋转有关的数据；以及第二角度编码器，其用于检测与射束旋转轴绕射束旋转轴旋转有关的数据，其中，距离测量数据以及第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括：借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，对于支撑件绕支撑旋转轴的旋转，布置在支撑件中的旋转马达设计有联接到马达的驱动轴，驱动轴基本上平行于支撑旋转轴相对于支撑旋转轴偏移地轴向延伸，基座包括绕支撑旋转轴的圆形对称轴承面，空转轮设置在驱动轴上，尤其是带有橡胶环，其在工作上连接到轴承面，使得在驱动轴旋转期间，空转轮沿着轴承面延伸，因此支撑件相对于基座绕支撑旋转轴旋转，尤其是其中，轴承面定义了虚拟圆并且空转轮被布置在该圆内。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；以及角度编码器，其用于记录与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据。
本发明的方面的特征在于，射束转向单元连接到安装在沿着射束旋转轴连接的支撑件中的轴，尤其是其中，轴以规定的穿透深度穿入射束转向单元或者与射束转向单元一体地设计，钟形元件布置在轴上，尤其是其中，钟形元件布置在轴上的固定位置或者与轴一体形成，其中，钟形元件定义钟形主体和钟形背部，驱动器的无源磁性元件布置在钟形主体中用于使轴旋转，驱动器的有源驱动元件被布置成锚定在支撑件中，用于与无源磁性元件(尤其是电线圈元件)产生电磁相互作用，其中，有源驱动元件至少部分地突出到钟形主体中，并且借助于有源驱动元件与无源磁性元件之间的径向相互作用，轴和因此射束转向单元绕射束旋转轴进行规定的旋转运动。
一个实施方式例如涉及有源驱动元件完全嵌入钟形主体中的事实。
另一实施方式例如涉及以下事实：用于将轴安装在支撑件中的轴承的至少一个轮辋突出到钟形主体中。
另一实施方式例如涉及这样的事实，突出到钟形主体中的轴承的轮辋被设计成滚柱轴承轮辋，并且滚柱轴承轮辋的滚柱体至少部分地突出到钟形主体中。
另一实施方式例如涉及以下事实：用于将轴安装在支撑件中的轴承的至少一个轮辋突出到射束转向单元中，尤其是其中，突出到射束转向单元中的轮辋被设计成滚柱轴承轮辋，并且滚柱轴承轮辋的滚柱体至少部分地突出到射束转向单元中。
另一实施方式例如涉及这样的事实，即轴仅包括轴向沿射束旋转轴的单个有效稳定区域，其用于稳定轴以抵抗轴相对于支撑件的倾斜，其中，射束转向单元、钟形元件和轴相对于彼此被设计和布置成，使得它们轴向沿着射束旋转轴的共同重心位于稳定区域中，尤其是其中，稳定性仅通过轴承实现，该轴承基本上轴向对称地围绕重心，以将轴安装在支撑件中。
另一实施方式例如涉及角度编码器的编码元件布置在钟形元件的背面上的事实，尤其是其中，编码元件与钟形元件一体地设计。
另一实施方式例如涉及以下事实：下列连接中的至少一个仅通过粘合剂粘合和/或压缩实现：轴与稳定元件的连接；轴与钟形元件的连接；无源磁性元件与钟形元件的连接；以及编码元件与钟形元件的连接。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；以及角度编码器，其用于记录与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据。
本发明的方面的特征在于，射束转向单元借助轴沿着射束旋转轴安装在支撑件中，其中射束转向单元包括用于偏转距离测量辐射的镜面，尤其是相对于射束旋转轴倾斜45°的平面镜面，或倾斜的抛物面镜面，轴在一端具有透射区域，射束转向单元具有在射束转向单元联接到轴期间用于封闭轴的透射区域的封闭区域，封闭区域具有适合于在联接期间在透射区域的长度上封闭轴的形状，使得在联接状态下，在轴与射束转向单元的封闭区域之间存在具有规定宽度的间隙，封闭区域包括稳定元件，可以在间隙中按压以获得公差补偿和射束转向单元与轴的稳定连接，在非联接状态下，稳定元件的厚度大于间隙的宽度，并且射束转向单元尤其是封闭区域、轴和稳定元件以这样的方式设计并且以这样的方式相互作用：在射束转向单元与轴的联接期间，布置在封闭区域与轴之间的稳定元件被压入间隙中，并且在这种变形状态下，在间隙中存在联接状况，尤其是其中，稳定元件的至少一部分可塑地变形，径向于射束旋转轴的规定的剩余弹性力作用在射束转向单元和轴上，射束转向单元和轴相对于射束旋转轴在轴向方向上相对于彼此稳定，射束转向单元被稳定，对抗在由透射区域的长度定义的稳定区域上相对于轴的倾斜，并且除了规定的公差范围之外，剩余弹性力不作用在镜面上。
一个实施方式例如涉及稳定元件和轴在联接期间彼此粘接的事实。
另一实施方式例如涉及封闭区域包括至少两个相对于射束旋转轴在轴向方向上间隔开的稳定元件的事实。
另一实施方式例如涉及稳定元件是环形的事实。
另一实施方式例如涉及以下事实：稳定元件由具有均匀塑性特性的材料制成，尤其是具有均匀的塑性流动区域。
另一实施方式例如涉及稳定元件集成到射束转向单元中的事实，尤其是其中，稳定元件注塑成型到射束转向单元上或射束转向单元和稳定元件一体地设计。
另一个实施方式例如涉及以下事实：选择镜面上剩余弹性力影响的规定公差范围，使得确保相对于镜面的规定理想设计，所述镜面的表面精度为+/-5μm，尤其是+/-3μm，尤其是+/-1μm或+/-300nm。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收从环境返回的距离测量辐射的部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得其可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转，其中，射束转向单元包括用于偏转测量辐射的镜面，尤其是相对于射束旋转轴倾斜的平面镜面，或者抛物面镜面；以及角度编码器，其用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转的相关角度数据，其中，距离测量数据和角度数据(下文称为测量数据)在测量过程中被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并连续接收返回部分的距离测量辐射。
本发明的方面的特征在于，用于通过镜面返回的距离测量辐射的部分的接收光学器件布置在支撑件上，尤其是其中，该接收光学器件的光轴相对于射束旋转轴对准，具体是同轴地对准，在支撑件上设置了用于朝镜面的方向发射距离测量辐射的出口区域，并且该出口区域具有相对于接收光学器件的光轴的横向偏移，由该出口区域发射的距离测量辐射被发射到平行于接收光学器件的光轴的镜面上。
一个实施方式例如涉及以下事实：接收光学器件具有切口或窗口，尤其是平面玻璃窗口，出口区域放置在其中或者其形成出口区域。
另一实施方式例如涉及以下事实：出口区域布置在接收光学器件旁边，尤其是紧邻接收光学器件。
另一个实施方式例如涉及以下事实：出口区域被设计成使得由于出口区域的几何形状和取向，出射距离测量辐射的出口区域处的最大射束直径基本上被出口区域包围，尤其是其中，出口区域的几何形状和取向基本上对应于出口区域处的出射距离测量辐射的束腰(射束横截面)的几何形状和取向。
另一实施方式例如涉及以下事实：发射器单元包括用于产生距离测量辐射作为激光辐射的激光二极管，并且在出口区域处的出射距离测量辐射的射束横截面具有卵形形状，尤其是椭圆形形状，尤其是具有沿横向偏移方向的短半轴。
另一实施方式例如涉及以下事实：接收光学器件还包括校正光学器件，以对于从比规定的近场距离短的距离返回的距离测量辐射的部分，顾及由于出口区域相对于射束旋转轴的横向偏移而引起的视差效应，尤其是其中，校正光学器件被实现为柱面透镜。
另一实施方式例如涉及以下事实：提供了补偿算法，以便利用取决于角度数据的补偿参数对在所述射束转向单元绕所述射束旋转轴连续旋转期间由于所述出口区域相对于所述射束旋转轴的横向偏移而引起的与所述距离测量辐射的射出和返回部分相关的视差效应进行补偿，尤其是其中，作为关于公共坐标系对所述测量数据进行的参考的一部分而考虑所述补偿参数。
另一实施方式例如涉及以下事实：出口区域和补偿算法被设计成，使得在用于相对于公共坐标系参考测量数据的规定测量公差内，除了用于补偿视差效应的补偿算法之外，不需要进一步调整激光扫描仪。
另一实施方式例如涉及以下事实：出口区域和接收光学器件被布置成，在距离测量辐射入射在射束转向单元上的高度处，在接收光学器件的光轴的假想延伸与距离测量辐射的中心传播轴之间存在至少0.5cm的横向偏移出口区域。
另一实施方式例如涉及发射器单元和接收器单元布置在公共印刷电路板上的事实。
本发明的另一个方面单独地或与本发明的上述方面相结合地涉及一种电子激光测距模块，其用于对目标物体进行距离测量，尤其是用于激光扫描仪，其中，激光测距模块包括：发射器单元，其用于生成传输信号，尤其是其中，传输信号由脉冲激光辐射生成；接收器单元，其用于接收作为接收信号从目标物体返回的部分传输信号；接收器电路，其用于调节和数字化接收信号，以便基于信号传输时间法最终得出到所述目标物体的距离；以及用于发射器单元和接收器单元的控制器。
本发明的方面的特征在于，接收器电路包括：用于得出接收信号的信号幅度的比较器级；用于调整信号幅度的放大器级，尤其是通过输入信号的放大或衰减；第一和第二模数转换级，其中，接收器电路以及发送器单元可以由控制器控制，使得在交替使用第一和第二模数转换级的情况下，连续的距离测量序列包括：借助于第一模数转换级的第一距离测量，尤其是基于连续接收信号的第一信号包，尤其是基于连续接收信号的第一信号包；借助于第二模数转换级的第二距离测量，尤其是基于连续接收信号的第二信号包，使用第一接收信号作为测试信号，使用第二接收信号作为测量信号，将测试信号馈送到比较器级，并通过比较器级得出测试信号的信号幅度，基于所得出的测试信号的信号幅度，针对包含测量信号的接收信号的至少部分调整放大器级，使得在放大器单元下游的第一模数转换级和/或第二模数转换级的控制范围内至少存在测量信号作为输入信号。
一个实施方式例如涉及以下事实：接收器电路还包括激活单元，借助该激活单元执行第一调整，其中，为了得出到目标物体的距离考虑测试信号，并且执行第二调整，其中，为了得出到目标物体的距离丢弃测试信号，尤其是其中，定义了测试信号的可用信号幅度的值范围，通过比较器级得出的样本信号的幅度与该值范围进行比较，并且基于信号幅度与值范围的比较来控制激活单元，如果测试信号的信号幅度在该值范围内，则为了得出到目标物体的距离，考虑测试信号，如果测试信号的信号幅度超出该值范围，则为了得出到目标物体的距离丢弃该测试信号。
另一实施方式例如涉及以下事实：作为单个距离测量的一部分，对放大器单元的调整和到目标物体的距离的获得基于由最多三个连续接收信号组成的信号包。
另一实施方式例如涉及以下事实：来自多个距离测量的紧接在前的距离测量的接收信号被用作用于来自多个距离测量的当前距离测量的当前测试信号，尤其是其中，紧接在前的距离测量的最近接收的信号用作当前的测试信号。
本发明的另一方面单独地或与本发明的上述方面相结合地涉及一种电子激光测距模块，其用于对目标物体进行距离测量，尤其是用于激光扫描仪，其中，所述激光测距模块包括：用于生成传输信号的发射器单元，尤其是其中，传输信号由脉冲激光辐射生成；接收器单元，其用于接收作为接收信号从目标物体返回的部分传输信号；接收器电路，其用于调节和数字化接收信号，以便基于信号传输时间法最终得出到所述目标物体的距离；以及用于发射器单元和接收器单元的控制器。
本发明的方面的特征在于，接收器电路包括多个(包括至少第一和第二)模数转换级，其中，控制器被配置成控制接收器电路和发射器单元，使得连续的距离测量序列包括交替使用多个模数转换级，一个接一个地交错并且以交替顺序交错使用，每个进行一次距离测量，其中所述多个模数转换级中的每个模数转换级每距离测量具有一个闭合采样阶段，用于对输入信号、尤其是脉冲包进行采样，然后是用于输出在采样阶段期间采样的值的闭合输出阶段，其中，在交替使用期间，第一模数转换级的相应输出阶段在时间上位于第二模数转换级的相应采样阶段中，并且第二模数转换级的相应输出阶段在时间上位于所述多个模数转换级中的第一模数转换级或另一个模数转换级的相应采样阶段中。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有上述距离测量模块中的一个；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得其可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；以及角度编码器，用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，距离测量数据和角度数据(下文称为测量数据)在测量过程中被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中，连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的另一方面单独地或与本发明的其它方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；支撑件，其固定到基座，使得它可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；第一角度编码器，用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一旋转有关的数据；以及第二角度编码器，用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转有关的数据，其中，距离测量数据和第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射并且连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，支撑件具有骨架结构，该骨架结构包括作为骨架部件的至少两个单独可拆卸的支撑结构，两个支撑结构中的第一个相对于基座可旋转地安装，第二支撑结构仅联接到第一支撑结构，尤其是基于使用普通销的连接，第一支撑结构具有在支撑旋转轴的方向上延伸的上部结构，借助该上部结构能够实现第二支撑结构关于第二支撑结构相对于支撑旋转轴倾斜的的稳定安装，射束转向单元仅安装在第二支撑结构内，使得它能相对于其旋转。
一个实施方式例如涉及以下事实：第一支撑结构基于倒T形，即其中连接到基座的圆盘或连接到基座的环形盘形成T形横杆部分，并且上部结构形成T形垂直部分。
另一实施方式例如涉及以下事实：支撑件具有作为另外的骨架部分的第三支撑结构，该第三支撑结构可单独可拆卸地固定到第一支撑结构的上部结构，第二和第三支撑结构各自基本上基于具有一个平坦侧面的板结构，并且具有两个彼此远离的两个相对的接触侧的上部结构形成保持器，一方面用于第二支撑结构的平坦侧，另一方面用于第三支撑结构的平坦侧。
另一实施方式例如涉及以下事实：激光扫描仪包括用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向，距离测量设备设置在第二支撑结构中，面传感器设置在第三支撑结构中，距离测量设备和/或面传感器能够以模块化方式互换，尤其是其中，第一或第二或第三或另一支撑结构包括用于距离测量设备和/或面传感器的供电单元。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；固定到基座的支撑件，使得其可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得其可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一旋转有关的数据的第一角度编码器；以及用于检测射束转向单元绕射束旋转轴的旋转有关的第二角度编码器，其中，距离测量数据和第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射和连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，激光扫描仪包括用于指示设备状态的状态指示器，尤其是用于指示测量过程的状态，状态指示器布置在支撑件上，这意味着当支撑件绕支撑旋转轴旋转时它共同旋转，状态显示器被设计成使得它在所有方位角方向上相对于支撑旋转轴在其圆周周围看起来基本相同，因此不管支撑件绕支撑旋转轴的旋转位置如何，对于激光扫描仪的用户，状态指示器提供的相同信息是可见的并且可从所有水平用户视角读取。
一个实施方式例如涉及以下事实：状态显示器借助于各个灯形成，所述灯以基本相同的高度尤其是紧邻地围绕支撑件的整个周边布置。
另一个实施方式例如涉及以下事实：状态指示器借助连续且无中断的照明装置实现，该照明装置基本上完全围绕支撑件和支撑旋转轴，尤其是其中，照明装置被实现为LED环。
另一个实施方式例如涉及以下事实：状态指示器借助于光纤环设计，该光纤环具有至少一个光耦合输入端，尤其是借助两个或四个耦合输入端，其中，随着沿光纤环与耦合输入位置的距离增加，辐射即径向光提取与沿光纤环的光传输的比例增加。
另一实施方式例如涉及以下事实：状态指示器被设计成，借助可视编码向用户公开设备状态，尤其是借助状态指示器的规定颜色编码和/或借助状态指示器的规定闪光编码。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；用于检测面传感器数据的面传感器，尤其是用于记录图像数据的至少一个彩色摄像头，其中，所述传感器定义传感器的光轴和传感器沿光轴的观察方向；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件使得其可绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；角度编码器，用于记录与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据。
本发明的方面的特征在于，支撑件通过骨架结构实现，支撑件包括作为壳体元件由骨架结构承载并且可从其拆卸的盖子，并且面传感器固定到壳体元件并且由壳体元件承载。
例如，一个实施方式涉及这样的事实：激光扫描仪包括多个面传感器，这些面传感器中的每一个分别安装在壳体元件上并由壳体元件单独承载，在这种意义上，所述多个面传感器中的每个面传感器单独地并且在每种情况下由壳体元件承载，尤其是其中，壳体元件形成有用于面传感器的孔开口，多个面传感器的各个面传感器固定到壳体元件的内部，在每种情况下多个面传感器的各个面传感器可以通过壳体元件的一个孔开口看到。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；基座；固定到基座的支撑件，使得其可以绕支撑旋转轴、尤其是绕慢旋转轴旋转；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕基本垂直于支撑旋转轴的射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；用于检测与支撑件绕支撑旋转轴的第一次旋转有关的数据的第一角度编码器；以及用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转有关的数据的第二角度编码器，其中，距离测量数据和第一和第二角度数据(下文称为测量数据)作为测量过程的一部分被检测，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描感测，其中支撑件绕支撑旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地旋转)，并且其中连续发射距离测量辐射和连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于，距离测量设备被设计成发射由多个单独的距离测量射束形成的测量射束集合，尤其是其中，测量射束集合在测量过程中通过多个距离测量射束共用的射束转向单元的镜面被偏转。
一个实施方式例如涉及以下事实：测量射束集合的各个相邻射束之间的最大发散小于15度，尤其是小于1度。
另一实施方式例如涉及以下事实：测量射束集合的各个射束在射束转向单元的方向上作为射束扇从支撑件发射，形成单射束线，尤其是其中，该单射束线沿垂直于射束旋转轴并垂直于支撑旋转轴的方向延伸，尤其是其中，射束扇由最多十个单独射束组成。
本发明的另一个方面单独地或与前面提到的本发明的方面相结合地涉及一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，其包括：用于检测距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有用于发射距离测量辐射的发射器单元和用于接收距离测量辐射的返回部分的接收器单元；支撑件；用于距离测量辐射的射束转向单元，其固定到支撑件，使得其可以绕射束旋转轴、尤其是绕快旋转轴旋转；以及角度编码器，用于检测与射束转向单元绕射束旋转轴的旋转相关的角度数据，其中，测量数据包括在测量过程中检测的距离测量数据和检测到的角度数据，该测量过程包括借助于距离测量设备的扫描采样，其中射束转向单元绕射束旋转轴按规定渐进地(尤其是连续地)旋转，并且其中连续发射距离测量辐射和连续接收距离测量辐射的返回部分。
本发明的方面的特征在于用于接收基座的接收元件，其中，该接收元件可借助闩锁设备从基座拆卸，并且其中，闩锁设备包括基座上的切口部分，环嵌入该切口部分，所述环在其内部具有周向连续的空腔，并且在所述接收元件上包括套管，其中所述套管包括至少三个闩锁体，其中在释放设备的基本位置中，闩锁体径向向外推动以便通过闩锁体接合在空腔中，从而阻止接收元件从基座分离，并且释放设备的启动使得闩锁体能够径向地进入套管，以便接收元件能够从基座拆卸。
一个实施方式例如涉及切口部分被设计成圆柱形的事实。
另一实施方式例如涉及接收元件是三脚架头或被设计成附接到三脚架头的事实。
另一实施方式例如涉及闩锁被设计成旋转体，尤其是球形或椭球形、梯形、金字塔形、具有圆角的梯形或具有圆角的金字塔形的事实。
另一个实施方式例如涉及以下事实：闩锁体和空腔彼此设计和匹配，使得闩锁体在空腔中的接合引起基座的自定心发生，尤其是相对于支撑旋转轴自定心。
另一实施方式例如涉及释放设备布置在套管中并且具有至少一个用于启动释放设备的径向销，用于阻挡或允许分离设施的轴向销，以及用于维持基本位置的张紧弹簧，其中径向销、轴向销和张紧弹簧可操作地连接，使得在释放设备的初始状态下，轴向销迫使闩锁体径向向外，并且在启动释放设备时径向销的位移朝向张紧弹簧移动轴向销，并且轴向销由于其位移而释放空间，因此使得闩锁体能够径向地脱离到套管中。
另一实施方式例如涉及以下事实：在基本位置，轴向销通过张紧弹簧的张紧力将闩锁体压入环的空腔中。
另一实施方式例如涉及以下事实：各闩锁体具有至少两个与腔体接触的点、尤其是与腔体的至少一个接触线。
本发明的另一方面结合本发明的前述方面涉及一种激光扫描仪，其中提供轴向位置校准过程，用于得出轴向位置校准参数，在参考公共坐标系中的测量数据期间将其考虑在内，尤其是其中，轴向位置校准过程包括测量已知的环境和/或待测量环境中的已知物体，尤其是其中，对于轴向位置校准过程，激光扫描仪布置在具有已知空间尺寸的空心测试体中，和/或在测试环境中和/或在作为实际测量过程的一部分提供的环境中，安装并测量一组具有相对于彼此已知定位和/或尺寸的测试对象，作为轴向位置校准过程的一部分。
本发明的另一方面结合本发明的前述方面涉及一种激光扫描仪，其中，在测量过程中，射束转向单元绕射束旋转轴旋转，旋转速度至少为50Hz，尤其是至少100Hz，尤其是至少250Hz，和/或在测量过程中，基座绕支撑旋转轴旋转，旋转速度至少为0.01Hz，尤其是至少0.02Hz，尤其是至少0.03Hz。
本发明的另一方面结合前面提到的方面涉及一种激光扫描仪，其中，在测量过程中，基于射束转向单元绕射束旋转轴的旋转速度并基于距离测量辐射的脉冲频率，设置每1°旋转角度至少3个点的最小采样点密度。
附图说明
下面通过参考附图中示意性示出的示例性实施方式以纯粹示例性的方式详细描述根据本发明的***和根据本发明的激光扫描仪。在图中，相同的元件用相同的附图标记来标记。所描述的实施方式通常未按比例显示，并且它们也不应被解释为限制本发明。
它们分别示出：
图1：根据现有技术的用于测量房间的典型激光扫描仪；
图2：使用常用的激光扫描仪进行扫描的典型设备组件；
图3：根据本发明的用于光学测量的***，具有激光扫描仪和(无线)监视、处理和显示单元；
图4：根据本发明的用于光学测量的***的另一实施方式，具有激光扫描仪和(无线)监视、处理和显示单元；
图5：根据本发明的相对于中心基准点集成在激光扫描仪中的多个摄像头的摄像头布置；
图6：根据本发明的具有用于各个摄像头观察方向的特定照明装置的摄像头布置；
图7：根据本发明的相同旋转射束转向单元用于透射辐射和接收辐射的用途，其通过射束出口相对于透镜单元的光轴的双轴布置；
图8：根据本发明的相同旋转射束转向单元的另一用途，用于透射辐射和所接收到的辐射，借助于集成在透镜单元中的用于透射射束的窗口；
图9：根据本发明的透镜单元，其具有用于透射射束的集成在透镜单元中的窗口并且具有用于近距离测量的校正光学器件；
图10：根据本发明的接收器电路，其具有比较器级和两个模数转换级，用于调节测量信号的信号幅度和测量速率的增加；
图11：作为具有两个模数转换级的根据本发明的接收器电路的一部分的脉冲包以及测试和测量信号的示例图；
图12：根据本发明的激光扫描仪的布置，其具有关于扫描和数据采集的无源基座，具有短的垂直轴和集成在支撑件中用于支撑件的旋转的马达；
图13a、图13b：用于支撑件的旋转的马达根据本发明在支撑件中的集成，以及借助四点滚柱轴承(a)或滑动轴承(b)基于短垂直轴的根据本发明的安装；
图14a、图14b：根据本发明的安装件以及根据本发明的射束转向单元借助钟形元件绕快轴的紧凑型驱动器；
图15：根据本发明的钟形元件的另一实施方式，其具有用于集成在钟形元件中的角度编码器的编码器盘；
图16a、图16b：根据本发明的借助可压缩稳定元件将射束转向单元沿着射束旋转轴连接到轴上；
图17a、图17b：借助于骨架的三部分支撑件的根据本发明的激光扫描仪的布置；
图18：激光扫描仪的支撑件中的参考元件的典型用途；
图19a和图19b：根据本发明的激光扫描仪的多射束布置；
图20a和图20b：具有根据本发明的接收元件(快速释放)的激光扫描仪，例如，用于将激光扫描仪固定在三脚架上。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的例如安装在三脚架2上的典型激光扫描仪1，其具有两个旋转轴，其中，激光扫描仪1包括慢(垂直)旋转轴-也称为支撑旋转轴3-用于激光扫描仪1的方位角旋转或激光扫描仪的支撑件4绕激光扫描仪1的基座5的旋转，以及快(水平)旋转轴-也称为射束旋转轴6-相对于快速旋转射束偏转元件7，安装在激光扫描仪1的支撑件4中。
为了感测线性或线性可移动的结构和环境，例如铁路轨道***、道路、隧道***或空气场，通常省去基座或方位角旋转轴，而是激光扫描仪安装在例如陆基或空中运载工具的运动装置中。这种仅具有一个射束旋转轴6的激光扫描仪也称为轮廓仪。
尤其是轮廓仪，还有用于大面积连续测量的双轴激光扫描仪，通常还具有位置和取向***，例如，它直接集成在激光扫描仪中，以利用全局3D坐标系自动参考局部感测数据。
激光扫描仪1在此还具有摄像头8，例如用于记录RGB数据，其中环境的摄像头图像可以与借助于旋转距离测量射束9生成的感测数据和用于距离测量射束9的方向的相关联的角度编码器数据相关联。摄像头尤其可以单独移动，以便例如记录不同的视野和/或相对于公共基准表面或公共坐标系定向摄像头图像和扫描数据。
图2示出了普通激光扫描仪1’的典型主要组件，这里例如具有两个旋转轴，其中激光扫描仪1’基于使用基座5和支撑件4的设计，其中支撑件5绕支撑旋转轴3(尤其是慢旋转轴)可旋转地安装13在基座5上。通常，支撑件4绕支撑旋转轴3的旋转也称为方位角旋转，而不管激光扫描仪1’或支撑旋转轴3是否精确地垂直对准。
激光扫描仪1’的核心组件由布置在支撑件4中用于记录距离测量数据的光学距离测量设备10形成，光学距离测量设备10具有用于发射距离测量辐射9(例如脉冲激光辐射)的发射器单元，以及具有接收器光学器件(尤其是透镜11)的接收器单元，以及用于接收距离测量辐射9的返回部分的光敏传感器，其中从环境的后散射表面点接收回波，例如，基于传播时间、脉冲的形状和/或相位，得出到表面点的距离。
通过借助用于距离测量辐射的旋转射束转向单元7改变距离测量射束9的发射方向的取向来执行环境扫描，该旋转射束转向单元7安装在支撑件4中，使得它可以围绕射束旋转轴6旋转，尤其是快速旋转轴，基本垂直于支撑旋转轴3。使用角度编码器12检测角度数据，例如固定角角度位置和/或相对于支撑件4绕支撑旋转轴3的旋转的相对角度变化，和相对于射束转向单元7绕射束旋转轴6的旋转的角度数据，检测距离测量射束9的发射方向并将其与相应获取的距离测量数据相关联。通过使用多个这样的测量点，因此基本上可以在空间上测量整个环境，其中，例如，通过调整距离测量射束9的脉冲速率和/或通过调整射束转向单元7的旋转速度，设置期望的点对点分辨率。后续的数据显示可以基于例如公共数据处理步骤和/或显示方法，例如，用于以3D点云的形式显示所获取的数据。
射束转向单元7具有用于偏转距离测量辐射9的镜面14，尤其是相对于射束旋转轴6倾斜的镜面，例如平面或抛物面镜面，其由于射束转向单元7的快速旋转和所产生的大离心力通常设计成与射束转向单元7的旋转体成一体，而通过附接诸如单独镜子的单独光学组件则不太常见。
具有用于以高角度精度引导距离测量射束9的最小公差的距离测量射束9的规定扫描运动通常需要支撑件4和射束转向单元7的安装13具有尽可能小的游隙，也就是说，对于支撑件4相对于支撑旋转轴3的倾斜具有最小公差，分别用于射束转向单元7相对于射束旋转轴6的倾斜。此外，镜像表面14通常具有高表面精度，以确保例如最佳的射束准直和强度灵敏度。
为了确保零游隙安装13具有射束转向单元7和支撑件4的最小倾斜，安装13通常在每种情况下沿着具有最大轴向范围的有效稳定区域15实现。由于支撑件4的重量，在现有技术中，支撑件4绕支撑旋转轴3的安装13通常基于将垂直轴16设计成相对于支撑件4的总体积尽可能长(或高)，这与支撑件4的支架4一起定义了具有最大轴向范围的稳定区域15。
图3示出了用于光学测量和用于对环境成像的本发明的***17，这里例如在内部房间测量的区域中，其中例如用于最小化可能的阴影和/或死角的激光扫描仪1”可以放在房间的任何地方，这里放在房间中的桌子18上。***17包括用于检测由距离测量单元和角度编码器提供的用于确定距离测量射束的发射方向的测量数据(即距离测量数据和角度数据)的激光扫描仪1”。测量数据还包括由布置在支撑件4上并与支撑件4共同旋转的传感器(例如摄像头8，尤其是RGB摄像头或红外摄像头)提供的面传感器数据。
测量数据由激光扫描仪1”记录，作为由使用距离测量设备的扫描感测定义的测量过程的一部分，其中支撑件4绕支撑旋转轴3按规定连续旋转，射束转向单元7绕射束旋转轴6按规定连续旋转，连续发射距离测量辐射并连续接收距离测量辐射的返回部分，并相对于传感器8的不同的方位角观察方向重复读取面传感器8。
本发明的***17还包括处理单元，其布置在与激光扫描仪1”分离的计算设备19(尤其是计算机或平板电脑)上，用于处理关于面传感器数据与距离测量数据和角度数据的关联的测量数据的部分，其中本发明的***17被设计成，使得在作为测量过程的一部分的测量数据的数据采集期间，至少对部分测量数据的初始处理是关于面传感器数据与距离测量数据和角度数据的关联、尤其是具有最小可能的延迟、换句话说基本上在时间上与数据记录并行地执行，并且例如通过连接到计算设备19或与计算设备19集成到一起的显示器为用户20连续显示例如作为连续增长的彩色3D点云。尤其是，激光扫描仪1”和计算设备19被配置成，将测量数据从激光扫描仪1”传送到计算设备19，其基本上与借助于数据流的测量过程并行，所述数据流相对于测量过程同时启动，例如使用WLAN或蓝牙连接。尤其是，激光扫描仪1”和计算设备19被配置成，使得监视和控制信号从计算设备19传送到激光扫描仪1”，因此激光扫描仪1”由外部处理单元19监视，并且例如，可以从计算设备19开始、停止、中断和/或调整激光扫描仪1”的规定测量过程。
在激光扫描仪中，借助于距离测量设备的扫描是主要的，并且在现有技术中，摄像头数据因此通常仅在距离测量设备进行完整的房间扫描(360度方位角旋转)之后被记录，例如作为补充信息并且通常仅针对环境的选定区域，例如为用户提供关注区域的改进显示。
用于空间测量的激光扫描仪中使用的距离测量模块通常没有颜色灵敏度，这意味着生成的3D点云可以以灰度级显示，而无需使用额外的数据。由于缺乏色彩效果和由于颜色的存在而缺乏深度效果，许多细节仍然对于人类观察者隐藏。例如，使用来自彩色摄像头的RGB数据，可以生成“彩色”3D点云，例如，这使得其对人眼的显示相当容易。现在，例如，以越来越标准化的方式使用通用数据处理算法来执行对不同数据和数据集的这种参考。
在现有技术中，激光扫描仪通常被设计成，使得摄像头(例如RGB摄像头)的视场基本上记录由射束转向单元绕射束旋转轴的虚拟360度旋转规定的距离测量辐射的扫描平面，例如通过摄像头的光轴相对于扫描平面的平行对准，或者使用摄像头的射束路径的适当同轴耦合到距离测量设备的光路中。这具有的优点是，例如，至少对于摄像头的观看范围，可以记录直接相应的摄像头和距离测量数据。这使得例如能够同时记录摄像头数据和对应于摄像头视场的距离测量数据，这可以便于摄像头数据和距离测量数据的参考。因此，例如，然后可以在摄像头数据和距离测量数据中识别在测量过程期间发生的环境中的任何干扰效应。
然而，摄像头视场的这种集成和对准通常与一定程度的集成努力相关联，尤其是在激光扫描仪高度紧凑的结构仅在有限程度上可能的情况下。
本发明的一个方面涉及在激光扫描仪1”中集成面传感器8，尤其是RGB摄像头，使得面传感器的观察方向与扫描平面显著不同，其中，例如，面传感器的光轴的假想向后延伸在至少45度的切削角、尤其是在90度的角度下与扫描平面交叉，尤其是其中扫描平面不被面传感器的视场捕获。
激光扫描仪中的摄像头8的这种布置使得能够实现例如激光扫描仪1”的紧凑设计，但是具有可能无法实现同时记录摄像头数据和对应于摄像头视场的距离测量数据的缺点。相比之下，本发明的布置使得能够利用距离测量设备的扫描平行读取面传感器8，例如RGB摄像头，这意味着例如可以通过扫描距离测量设备和摄像头8在一个动作中执行球幕测量，并因此该测量得以加速，其中，例如，距离测量数据、角度数据和摄像头数据然后可以相应地在计算上相互参照。
与摄像头数据的360度记录相比，借助于距离测量设备的完整房间扫描(360度方位角旋转)花费相对长的时间。然而，为了确保随着测量过程直接开始显示环境，尤其是作为彩色3D点云，本发明的一个方面涉及以下事实，首先记录环境的彩色摄像头数据，并且借助距离测量设备的扫描仅在之后进行。因此，已经基于相对快速记录的摄像头数据执行了至少初始处理，所述摄像头数据被显示给用户20，例如作为2D全景视图；并且，通过获取距离测量数据，可以虚拟地实时地执行距离测量数据和角度数据与记录的摄像头数据的关联，从而使得能够基本上实时地向用户20显示稳定增长的彩色3D点云。这使得用户20例如能够对记录数据进行快速评估，并且如果需要，立即调整或改变激光扫描仪1”的设置，例如，具有不同点密度的规定测量模式。
由于在根据本发明的***的上下文中的激光扫描仪1”可以借助于外部计算机单元19来控制，尤其是无线连接到激光扫描仪1”的平板电脑，其尤其是还执行距离测量数据与摄像头数据和角度数据的计算密集关联以及测量数据的显示，所以激光扫描仪1”可以设计得非常紧凑。
尤其是，激光扫描仪1”本身仅需要在激光扫描仪1”中集成最少数量的控制元件。例如，根据本发明的激光扫描仪1”仅具有单个集成控制元件21，其具有活动和非活动状态，并且可以通过外部动作切换以处于活动或非活动状态。这两种状态(控制元件21的状态从非活动状态到活动状态的改变，控制元件21的状态从活动状态到非活动状态的改变)、借助在规定时间间隔期间渐进外部动作(例如，继续按下控制旋钮)的控制元件21的切换、控制元件21在活动和非活动状态之间的状态变化的编码序列和/或时间上连续的外部动作在控制元件21上在规定时间段内的编码序列例如被分配激光扫描仪1”的各个测量程序和/或动作，例如，激光扫描仪1”的激活/停用、开始规定的测量过程，或中断/中止/重新开始测量过程。
例如，激光扫描仪1”也可以设计有位置和取向***，例如使用惯性***、倾斜传感器或用于全球卫星导航***的接收器，其通过控制转换到活动状态，因此，连续地确定激光扫描仪1”的位置和/或方向，并连续地存储在测量数据中。在这种模式下，激光扫描仪1”然后可以在房间内移动，例如，可以用全局3D坐标系自动参考局部扫描数据。
激光扫描仪1”也可以被设计成，使得规定的测量程序和动作存储在激光扫描仪1”上，和/或新的测量程序和动作例如通过外部计算设备19的相应的输入功能可以被定义并分配给控制元件21的状态/状态变化。
本发明的另一方面涉及一种状态指示器22，用于指示设备状态，例如，指示当前测量过程的状态，其中状态指示器22布置在支撑件4上，换句话说，在支撑件4旋转期间绕支撑旋转轴3共同旋转。然后状态指示器22被设计成，使得它在所有方位角方向上相对于支撑旋转轴3围绕其圆周看起来基本相同。例如，激光扫描仪1”的用户20不管他们的激光扫描仪1”的视线方向如何(从扫描仪看，不管用户20的方位角位置如何)都可以被提供相同的信息，尤其是即使在测量过程正在运行且扫描仪1”旋转时也是如此。
例如，状态指示器22借助具有两个相对定位的光耦合输入端的光纤环进行设计，其中，随着沿光纤环的耦合位置的距离增加，辐射发射(径向光提取)到光传输的比率增加，其中通过可视编码向用户20显示设备状态，例如，状态指示器22的规定颜色编码，和/或通过状态指示器22的规定闪光编码。
图4示出了用于光学测量和用于对环境成像的本发明***17’的另一实施方式，例如在室内房间测量的区域中，其中激光扫描仪1”’安装在三脚架上。如前所述(参见图3)，激光扫描仪1”’通过外部计算设备19’无线控制，这里例如通过平板电脑，其中数据以及监视和控制信号双向(激光扫描仪1”’到平板电脑19’，反之亦然)传送。
在该实施方式中，平板电脑19’还配备有惯性测量***和/或倾斜传感器，从而可以基于计算设备19’的定位(位置，取向)来控制激光扫描仪1”’，例如，基本上与计算设备19’的位置变化同步。
平板电脑19’还具有显示器23，在该显示器23上显示例如来自摄像头8的当前直播流，使得对于激光扫描仪1”’的支撑件4的不同方位角，用户20可以从激光扫描仪1”’的位置和方向的角度来观察环境。这意味着例如可以在测量之前检查是否需要调节房间中激光扫描仪1”’的当前位置以避免死角。
用户20还可以例如通过平板电脑19’例如使用触摸屏功能在环境中为激光扫描仪1”’的各种方位角定义不同的关注区域24，并向这些关注区域24分配在测量过程之前定义的用于记录测量数据(例如，摄像头分辨率，距离测量精度，扫描分辨率)的设置，和/或用于显示经处理的测量数据的部分的定义设置(例如，颜色设置，突出显示)。
另外，平板电脑19’(或激光扫描仪1”’)可以例如访问增强现实的数据，从而例如从扫描仪1”’的角度向用户20显示对人眼隐藏的周围区域的进一步细节，例如隐藏在墙壁、安装点、家具等中的电缆或水管。
图5示出了根据本发明的激光扫描仪，其具有集成在支撑件上的多个摄像头8，尤其是其中，摄像头8被布置成，使得它们的光轴25全部位于相同的方位角平面中-这里例如垂直于距离测量辐射的扫描平面，该距离测量辐射由射束转向单元7绕射束旋转轴6的虚拟360度旋转定义-因此摄像头8具有相同的方位角观察方向。
激光扫描仪具有中心基准点26作为距离测量设备的距离和角度测量的原点，例如，透镜的光轴与射束转向单元7的交叉点。另选地，距离测量数据也可以通过相对于别处定义的中心基准点的计算来校正。
现在根据本发明将摄像头8布置在支撑件4上，使得它们的每个光轴25的假想向后延伸穿过中心基准点26，因此摄像头8相对于中心基准点26以无视差方式被布置。例如，这有助于参考摄像头数据与距离和角度数据，以便将测量数据显示为3D点云。
另外，无视差布置确保摄像头8的光轴25总是基本上与距离测量射束的方向(方位角和仰角)同轴，即，在测量过程期间(作为支撑件4的方位角旋转的一部分)，根据摄像头8相对于旋转的方位角是“向前”还是“向后”看以及距离测量辐射的方位角旋转扫描平面，摄像头8迟早被旋转到距离测量辐射的过去或未来的观察方向上。由于无视差布置，摄像头8因此“看到”与距离测量辐射相同的视图，并且经受与距离测量设备基本上相同(由环境产生)的阴影和视场阻挡，并且因此基本上捕获与距离测量辐射相同的采样点。结果，例如，通过摄像头8和距离测量设备基本相同地检测拐角和边缘，这进而改进了它们的基于摄像头和扫描数据的参考和/或建模。
在特定情况下，摄像头8可以被设计和定位成，使得它们覆盖不同的高度视场，例如，三个摄像头，其中它们的视场锥27在围绕中心基准点26的最小半径28上方相交。
尤其是，如果具有光轴的最陡的高度对准的摄像头被设计成使得其视场锥27与支撑旋转轴3相交，例如，在距离中心基准点26的上述最小半径28的距离处，从最小半径28和更大的摄像头的布置使得能够进行球幕测量(在垂直于支撑轴3并垂直于射束旋转轴6限定的平面上由支撑旋转轴3和射束旋转轴6限定的半球的测量)。
图中还示出了相对于中心基准点26具有视差的摄像头29，例如，用于记录热数据的红外摄像头。
图6示出了根据本发明的激光扫描仪的另一个实施方式，其中无视差摄像头8相对于作为用于距离测量设备的距离和角度测量的原点(见图5)的激光扫描仪的中心基准点26布置在支撑件4中。支撑件4在此另外具有多个灯30，各个灯照亮各个摄像头的视场，其中灯30被设计和布置成，使得它们用于可选择性地控制的照明，基本上以特定摄像头的视场为目标。
灯30通常被设计成，使得它们的光锥31的发散度小于摄像头的视场角，其中各个摄像头被分配例如两个或四个灯30直接布置在其侧面。灯30例如被实现为用于发射白光的LED，或者在每种情况下被实现为双LED，即用作具有不同发射光谱范围的两个LED的LED对，以便实现摄像头图像的对人眼尽可能真实的颜色表示。
为了实现各个摄像头的最佳(单独)照明，例如，可以首先使用摄像头进行360度(方位旋转)预扫描，例如关闭灯，或其中灯被调整到均匀强度，以便为每个单独的摄像头得到不同方位位置的最佳曝光时间和照明强度，然后在有效的测量扫描过程中将其考虑在内。
图7示出了根据本发明的激光扫描仪的另一实施方式，其具有相对于出射距离测量射束9和透镜11的光轴或距离测量设备10的接收器的双轴布置，其中出射距离测量射束9和距离测量射束的返回部分32经由相同的光学旋转元件7偏转到周围环境中，或者分别偏转到透镜11中。例如，这使得距离测量设备10的紧凑、简单和坚固的设计成为可能。在所示的示例中，出射距离测量辐射9被布置成，使得其在距离测量设备10的接收单元的透镜11旁边直接离开。
与距离测量射束和透镜之间经常使用的同轴布置相比，不会产生例如由于布置在透镜中心用于距离测量辐射的偏转镜引起的中心阴影。然而，尤其是对于从近场返回的距离测量辐射的部分，确实发生由于射束出口相对于透镜的光轴的横向偏移而引起的视差效应。结果，例如垂直壁因此被具有正弦扫描部分的距离测量射束扫描而不是基本上垂直的扫描部分。
然而，一方面，这种效应可以通过透镜11中的适当校正光学器件(例如柱面透镜)补偿，和/或另一方面，基于射束转向单元7的角位置和在记录距离测量辐射时存储的检测距离，利用补偿算法相对于公共坐标系作为参考测量数据的一部分进行计算补偿。
图8示出了根据本发明的激光扫描仪的另一实施方式，其具有相对于出射距离测量射束9和透镜11的光轴或距离测量设备10的接收器的双轴布置，其中这里距离测量辐射9通过布置在透镜11中的出口区域33离开，例如通过透镜11中的切口部分或窗口。这将一方面减小由于出射距离测量射束9和接收器单元的光轴之间的横向偏移引起的视差效应，另一方面，射束转向单元7和透镜11更好地利用有效光收集区域。
图9示出了用于本发明的双轴布置的透镜单元11相对于距离测量设备的出射距离测量射束9和透镜11的光轴的前视图，其中距离测量辐射9通过布置在透镜11中(见图8)的出口区域离开，这里，例如，径向直接布置在透镜11的边缘处。另外，校正光学器件34用于补偿从距离测量辐射9的近场返回的距离测量辐射的部分的视差效应。
出口区域33的尺寸和方向通常使得出口区域33的几何形状基本上仅覆盖出射距离测量辐射9的束腰的最小35和最大36延伸-例如，取决于几何形状，生成距离测量辐射9的二极管的布置和取向，尤其是其中出口区域的几何形状和取向相对于射束横截面的几何形状和取向进行调整，例如以椭圆形窗口的形式。
图10示出了根据本发明的激光距离测量模块的根据本发明的接收器电路37的示意图，其适于基于信号传播时间法得出到目标物体的距离，在此连接到脉冲器38。
例如，接收器电路37包括接收器元件39，例如接收器二极管，跨阻抗放大器40和用于调节信号幅度的放大器单元41，尤其是通过输入信号的放大或衰减，例如通过可变增益放大器(VGA)。接收器电路37还包括比较器级42，用于得出检测到的接收信号的信号幅度，此处布置在放大器单元41之后，其中比较器级42也可以替代地布置在放大器单元41的前面。电路37还具有第一43A和第二43B模数转换级，以及控制单元44，例如微处理器或FPGA(现场可编程门阵列)。
比较器级42、放大器单元41以及第一43A和第二43B模数转换级被布置成：连续的距离测量序列包括借助于第一模数转换级43A的第一距离测量，例如，基于连续接收信号的第一信号包，以及借助于第二模数转换级43B的第二距离测量，例如，基于连续接收信号的第二包。该过程涉及交替使用第一43A和第二43B模数转换级，其中第一接收信号用作测试信号，第二信号用作测量信号。测试信号被馈送到比较器级42，借助于该比较器级42得出测试信号的信号幅度，其中基于测试信号得出的数字幅度对包含测量信号的接收信号的至少部分执行放大器单元41的调整，使得至少测量信号在模数转换级43A、43B的控制范围中作为输入信号存在。
在所示的示例中，接收器电路37还具有激活单元45，借助于该激活单元45例如应用设置，根据该设置，另外考虑或丢弃测试信号以得出到目标物体的距离。具体地，激活单元45可以被配置成，使得例如利用检测到的接收信号的适当存储，定义测试信号的可用信号幅度的值范围，并且将由比较器阶段得出的样本信号的信号幅度与值的范围进行比较；其中，基于信号幅度与值范围的比较来控制激活单元45，使得如果测试信号的信号幅度在值的范围内，则为了得出到目标物体的距离考虑该测试信号，并且如果测试信号的信号幅度在值范围之外，则为了得出目标物体的距离丢弃该测试信号。
图11示出了根据本发明的接收器电路37(见图10)中用作测试和测量信号的发送信号47和接收信号48的脉冲包46的示例图，其具有两个模数转换级43A、43B(参见图10)，其中每个模数转换级具有用于接收输入信号的采样阶段49和用于评估输入信号的输出阶段50，其中作为交替使用第一51A和第二51B模数转换级的部分，第一模数转换级的输出阶段50与第二模数转换级的采样阶段49同时或几乎同时发生，第二模数转换级的输出阶段50与第一模数转换级的采样阶段49同时或几乎同时发生。
这意味着例如作为第二模数转换级的单个距离测量的一部分，第一模数转换级可以使用紧接在前的距离测量的接收包的接收信号52，作为用于第二模数转换级的距离测量的当前测试信号53(反之亦然)。结果，可以在仅几次迭代之后设置模数转换级的控制范围中的合适输入信号，其中交替使用模数转换级允许实现高距离测量速率。
图12示出了根据本发明的激光扫描仪，其具有关于扫描和数据采集的“无源”基座5’，这里具有与径向范围相比的短轴向垂直轴54并且具有用于支撑件4旋转的集成在支撑件4中的马达55。
基座5’是无源的，使得绕支撑旋转轴3旋转的机动化所需的所有有源电子器件-例如用于直接驱动、压电驱动或摩擦轮驱动-仅被布置在支撑件4中并且绕支撑旋转轴3与支撑件4共同旋转，其中，例如，用于支撑件4绕支撑旋转轴3旋转的有源驱动元件55(这里是带有连接到马达的驱动轴56的旋转马达)和用于有源驱动元件55的供电单元各自完全布置在支撑件4中。
在所示的示例中，用于使支撑件4绕支撑旋转轴3旋转的驱动器被设计成摩擦轮驱动器，其中旋转马达55的驱动轴56延伸到平行于支撑旋转轴3的基座5’，具有相对于支撑旋转轴3的偏移，其中在驱动轴56的输出部分上，例如，设置有用橡胶环实现的空转轮57，其沿基座5’的圆形对称轴承面58滚动。
由于紧凑的设计，尤其是短轴向垂直轴54，这里垂直轴的径向延伸59选择得尽可能大，并且驱动轴56或空转轮57在由基环内部限定的轴承面58上运行。替代地，驱动器也可以设计成使得驱动轴56布置在基环的外部，使得其在基座的基环的外侧上滚动。
在一个具体实施方式中，激光扫描仪具有总共仅一个供电单元，即用于有源驱动元件55的供电单元，其布置在支撑件4中，其中基座5’永久且不可逆地从支撑件4电断开连接，并且在支撑件4和基座5’之间不发生电力传输。
图13a、图13b示出了根据本发明的轴向紧凑垂直轴的安装的两个实施方式，换句话说，与径向延伸59相比较短的轴向垂直轴。在每个示例中示出的激光扫描仪例如放置在桌子18上。
由于轴向紧凑(短)设计，沿着支撑旋转轴3的垂直轴仅具有一个短的整体有效稳定区域15，借助于该区域，关于支撑件4相对于基座5或支撑旋转轴3的倾斜获得支撑件4的稳定性。因此，为了防止支撑件4相对于基座5倾斜，根据本发明，垂直于支撑旋转轴3的垂直轴的基本上径向对称的延伸59大于其轴向延伸。
根据本发明的一个方面，支撑件4也安装在基座5的稳定区域15上，具有单个轴承轮辋，使得它可以绕支撑旋转轴旋转，稳定性仅通过单个轴承轮辋实现。
轴承轮辋可以被设计成具有滚动体66的单行四点滚柱轴承60(图13a)或者具有外62A和内圈62B(图13b)的单行滑动轴承61，其中具有内圈的外圈形成两个相对于支撑旋转轴3轴向间隔开的接触轴承63A、63B。例如，一个接触轴承63A可以弹性地布置67，以确保绕支撑旋转轴3的旋转具有足够的游隙。
然后可以例如通过相对于支撑旋转轴3径向作用在轴承轮辋上的弹簧张力产生稳定。
本发明的另一方面旨在确保轴承润滑剂不会从轴承逸出到激光扫描仪的其它部分。这是重要的，例如，在根据本发明的驱动单元中设计成旋转马达55，其中驱动轴56相对于支撑旋转轴3偏移并且具有用橡胶环实现的空转轮57(参见图12的描述)用于支撑件4绕支撑旋转轴3的旋转，因为由于润滑剂，例如空转轮57在基环58上的粘附力减小(见图12)。
一方面，这可以通过例如安装实施为具有陶瓷滚柱元件的干运转环轴承形式的四点滚柱轴承来实现。
另一方面，例如，沿着与接触轴承基本平行的边界区域可以施加润滑剂-防护剂乳液，使得由于润滑剂-防护剂乳液的表面张力引起的任何润滑剂分散基本上受到边界区域的限制。
图14a、图14b示出了根据本发明的安装件13和根据本发明的射束转向单元7的紧凑驱动单元，其通过钟形元件68绕快轴旋转。
图14a示出了射束转向单元7，其沿着射束旋转轴连接到安装13在支撑件4中的轴69，尤其是其中轴69以规定的穿透深度穿入射束转向单元7或者与射束转向单元7一体地设计。轴69还连接到钟形元件68，其中钟形元件68定义了钟形主体70和钟形背部71(参见图14b)。在钟形主体70中布置有无源磁性元件72，其与钟形元件68连接，并且有源驱动元件73布置在支撑件4上以产生与无源磁性元件72(例如，电气线圈元件)的电磁相互作用，其中有源驱动元件73至少部分地突出到钟形主体70中，使得通过有源驱动元件73和无源磁性元件72之间的径向相互作用可以将射束转向单元7设置成绕射束旋转轴进行规定旋转运动。
对于最紧凑的设计，例如整个有源驱动元件73和用于支撑件4中的轴69的安装13的安装衬套74的至少一部分布置在钟形主体70中，尤其是其中轴承实施为滚柱轴承并且滚柱轴承的滚动体66至少部分地突出到钟形主体70中。此外，安装衬套74的一部分可以突出到射束转向单元7中，尤其是其中滚柱轴承的滚动体66的部分至少部分地突出到射束转向单元7中。
本发明的另一方面例如涉及轴69包括轴向沿着射束旋转轴的仅一个单个有效稳定区域15’，其用于稳定支撑件对抗轴69相对于支撑件4或射束旋转轴的倾斜，其中射束转向单元7、钟形元件68和轴69相对于彼此设计和布置成(例如，包括通过平衡元件)，使得它们沿着射束旋转轴轴向的共同重心75位于稳定区域15’中，尤其是其中稳定性仅通过轴承实现，该轴承基本上轴向对称地围绕重心75。
图15示出了本发明的钟形元件68’的另一实施方式，其中，这里编码器盘76布置在钟形背部上，尤其是与钟形元件68’集成或形成单件，用于记录通过布置在支撑件4中的角度编码器12’关于射束转向单元7绕射束旋转轴的旋转的角度编码器数据。
图16a、图16b示出了在连接和未连接状态下借助于可压缩稳定元件77沿着射束旋转轴的射束转向单元7与轴69的创造性连接。
图16a示出了未连接的射束转向单元7，其包括镜面14，用于使距离测量辐射偏转，尤其是相对于射束旋转轴倾斜的镜面。通常，由于射束转向单元7的快速旋转引起的高离心力，镜面14与射束转向单元一体地实现。
射束转向单元7具有封闭区域78，用于在射束转向单元7与轴69的连接期间穿透轴69，从而在轴69与射束转向单元7a的封闭区域78之间的连接状态下存在具有限定宽度的间隙79(参见图16b，其示出了射束转向单元7处于其连接耦合到轴69的状态)。封闭区域78还具有稳定元件77，该稳定元件77可以在间隙79中被压缩以用于公差补偿并且用于射束转向单元7与轴69的稳定连接，其中在未连接状态下，稳定元件77具有的厚度大于间隙79的宽度并且在连接状态下例如以连续的环形方式围绕轴69。
根据本发明的一个方面，射束转向单元7、轴69和稳定元件77被设计成，相互作用使得在射束转向单元7与轴69的连接期间，布置在封闭区域78和轴69之间的稳定元件77被压缩并且在连接状态下以这种变形状态存在于间隙79中，尤其是其中稳定元件77的至少一部分可塑地变形，只有很小的剩余弹力作用于射束转向单元7和径向于射束旋转轴的轴69；并且射束转向单元7和轴69相对于射束旋转轴在轴向方向上相对于彼此稳定，射束转向单元7被稳定防止相对于轴69在由透射区域的长度规定的稳定区域15”上的倾斜，并且剩余弹性力除了规定的公差范围之外不作用在镜面14上，达到镜面14上的剩余弹力小到保持镜面14的角度高表面精度的程度。
稳定元件77可以例如以环形形状和由具有均匀塑性特性的材料(例如，均匀的塑性流动范围)实现，其中稳定元件77集成到射束转向单元7中，例如注塑成型在射束转向单元7上。
另外，射束转向单元7和轴69通常作为它们的联接的一部分彼此粘合80，其中对于过量的粘合剂或用于施加粘合剂，在射束转向单元7中提供规定的开口81或进入端口。
图17a、图17b示出了根据本发明的使用骨架、三部分支撑件4’和基部5的激光扫描仪的布置，其中支撑4’在此通过由三个单独可拆卸支撑结构82、83A、83B组成的骨架结构形成，例如通过基于普通销的连接。图17a示出了支撑件4’和基座5的各个元件，而图17b示出了组装元件。
中心支撑结构82与支撑旋转轴3同轴地安装在基座5上，并且两个另外的单独支撑结构83A、83B连接到中央支撑结构82，但不连接到基座5，其中射束转向单元7仅布置在其它支撑结构83A中的一个中。尤其是，中心支撑结构82定义了具有有效稳定区域15”’的垂直轴84，借助于该有效稳定区域15”’，获得了另外的支撑结构83A、83B的稳定性，以防止支撑结构83A、83B相对于垂直轴84并因此相对于支撑旋转轴3的倾斜。垂直轴84还包括两个保持器85A、85B，用于接收和连接另外的尤其是板状支撑结构83A、83B。
支撑件4’的这种设计允许例如激光扫描仪的模块化部署，尤其是关于维修，换句话说，维护或更换单个模块化组件，或者就激光扫描仪的升级能力而言。例如，支撑结构可以设计成使得一个支撑结构83A接收射束转向单元而另一个支撑结构83B接收距离测量设备10，使得激光扫描仪的这两个核心元件各自以模块化方式可互换。
尽管存在骨架结构，但为了确保足够的轴向位置稳定性，尤其是在承载射束转向单元7的支撑结构83A相对于支撑旋转轴3的倾斜方面，支撑结构82、83A、83B尤其是另外两个支撑结构83A、83B例如均通过全铝壳体86A、86B(图17b中的虚线所示)形成，全铝壳体86A、86B另外例如直接搁置在中央支撑结构82的水平表面87上。
图18示出了支撑件4”中的典型参考元件88，用于调节和/或校准距离测量设备，例如，用于强度、对比度和/或距离参考。通常，参考元件88的反射率和/或颜色可以随着由旋转射束转向单元7限定的射束旋转方向而变化，例如，以实现动态距离和强度校准。在所示的示例中，参考元件88的反射率在三个固定级别上变化。另选地，也可以使用具有反射率梯度和/或颜色梯度的参考元件单元。
距离测量单元和扫描可以基于单个距离测量射束和同时发射的多个距离测量射束。
图19a和图19b示出了根据本发明的激光扫描仪，其中距离测量单元和扫描基于多射束扫描图案89、89’，例如同时发射的多个距离测量射束。这具有的优点是例如在光轴转向单元绕快轴的较低旋转速度的情况下，实现了更高的点速率和/或更高的点密度。例如，代替单个距离测量射束，可以使用射束扇9’，其包括例如四个相邻布置的单个射束，每个射束具有小的发散。
例如，各个射束由电子距离测量模块产生，该电子距离测量模块布置在支撑件4中，具有多个传输射束并且瞄准射束转向单元7，例如在各个射束之间具有小于15度的发散。例如，射束以这样的方式对准：在扫描过程中，在靠近水平扫描平面的扫描区域(垂直于射束旋转轴3和支撑旋转轴6的平面)，基本上类似取向的扫描图案89、89'在每种情况下由各个射束产生，例如，扫描线，尤其是平滑的水平扫描线89(图19a)或者基本上-在图19b中由六个扫描点形成-水平扫描线89’(图19b)具有交替的垂直偏移扫描点。另选地，可以以这样的方式发射各个射束，使得它们形成复杂的二维扫描图案。
至少在限定的扫描区域中，例如在水平面附近，可以以这样的方式发射射束扇89、89’，使得在支撑件4和射束转向单元7的旋转期间，例如生成互补扫描线或重叠的扫描线。点密度朝向天顶上升，其中例如各个扫描点或扫描线越来越重叠。例如，通过适当的数据缩减和/或数据选择，可以允许扫描图案的旋转(相对于与地平线对准的90度旋转)和天顶中的3D点云的过度确定。另外，支撑件4绕支撑旋转轴3和射束转向单元7绕射束旋转轴6的旋转速度可以是同步的，例如以优化相对于扫描轨迹的扫描。
图20a、图20b示出了用于接收激光扫描仪的基座5”的接收元件90，例如，用于将激光扫描仪附接到三脚架，其中接收元件90可以通过闩锁设备从基座5”拆下。图20a示出了处于未与基座5”连接的状态的接收元件90，图20b示出了处于与基座5”连接的状态的接收元件90。
闩锁设备包括在基部5”上的切口部分91，环92嵌入其中，环92在其内部具有周向连续的腔，并且在接收元件90上包括套管93，其中套管93包括至少三个闩锁体94，其在释放设备的基本位置包括径向销95A、轴向销95B和径向向外推动的弹簧96，例如借助张紧弹簧，以便阻止接收元件90从基座5”的拆下，因为闩锁体94接合在环92的空腔中。为了从基座5”释放接收元件90，激活释放装置使闩锁体94径向地进入插头93。
不言而喻，所示出的这些附图仅以示意图的形式示出了可能的示例性实施方式。不同的方法也可以与现有技术的方法组合。

Claims (23)

1.一种用于对环境进行光学测量的激光扫描仪，该激光扫描仪包括：
用于检测包括测量数据的距离测量数据的光学距离测量设备，该光学距离测量设备具有
发射器单元，该发射器单元用于发射距离测量辐射，以及
接收器单元，该接收器单元用于接收所述距离测量辐射的返回部分；
基座；
支撑件，该支撑件绕支撑旋转轴旋转地固定在所述基座上；
用于所述距离测量辐射的射束转向单元，该射束转向单元固定到所述支撑件，使得所述射束转向单元能够绕基本垂直于所述支撑旋转轴的射束旋转轴旋转；以及
第一角度编码器，该第一角度编码器用于记录关于所述支撑件绕所述支撑旋转轴旋转的第一角度数据；和
第二角度编码器，该第二角度编码器用于记录关于所述射束转向单元绕所述射束旋转轴旋转的第二角度数据，
其中，所述激光扫描仪被配置成，使得此后称为测量数据的所述距离测量数据以及所述第一角度数据和所述第二角度数据在测量过程中检测，所述测量过程包括借助所述距离测量设备，通过以下步骤进行扫描感测：
所述支撑件绕所述支撑旋转轴进行规定的连续旋转，
所述射束转向单元绕所述射束旋转轴进行规定的连续旋转，以及
连续发射所述距离测量辐射并连续接收所述距离测量辐射的返回部分，
其特征在于
所述激光扫描仪包括状态指示器，该状态指示器用于指示设备状态，
所述状态指示器布置在所述支撑件上，这意味着当所述支撑件绕所述支撑旋转轴旋转时，所述状态指示器会共同旋转，
所述状态指示器被设计成使得其在所有方位角方向上相对于所述支撑旋转轴在其圆周周围看起来基本相同，
因此，无论所述支撑件绕所述支撑旋转轴的旋转位置如何，对于所述激光扫描仪的用户而言，所述状态指示器提供的相同信息从所有水平用户角度都是可见的和可读的。
2.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器借助各个灯来实现，所述灯以基本相同的高度紧邻地围绕所述支撑件的整个周边布置。
3.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器借助连续且无中断的照明装置实现，所述照明装置基本上完全包围所述支撑件和所述支撑旋转轴。
4.根据权利要求3所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述照明装置被实现为LED环。
5.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器借助具有至少一个用于光的耦合输入端的光纤环来设计，其中，随着沿着所述光纤环的耦合输入位置的距离增加，辐射、即径向光提取与沿所述光纤环的光传输的比率增加。
6.根据权利要求5所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器借助两个或四个耦合输入端来设计。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器被设计成，使得借助可视编码向用户指示设备状态。
8.根据权利要求7所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器被设计成，使得借助所述状态指示器的规定颜色编码来向用户指示所述设备状态。
9.根据权利要求7所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器被设计成，使得借助所述状态指示器的规定闪烁编码来向用户指示所述设备状态。
10.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述激光扫描仪仅具有单个集成控制元件，
所述控制元件仅具有单个活动状态和单个非活动状态，并且能够通过外部动作进行切换，以便进入所述活动状态或所述非活动状态，
存储有所述激光扫描仪的一组规定的测量程序和/或动作，并且
基于来自以下组中的至少一个元素触发来自所述一组规定的测量程序和/或动作的各测量程序和/或动作：
所述控制元件的状态从所述非活动状态变为所述活动状态；
所述控制元件的状态从所述活动状态变为所述非活动状态；
在规定的时间间隔期间通过持久的外部动作来切换所述控制元件；
所述控制元件在所述活动状态和所述非活动状态之间的状态变化的编码序列；以及
在规定的时间间隔内在所述控制元件上的时间上持久的外部动作的编码序列。
11.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
关于所述支撑件绕所述支撑旋转轴的旋转，所述基座仅被设计成无源元件，在这种意义上，绕所述支撑旋转轴旋转的机动化所需的所有有源电子器件仅设置在所述支撑件中，并且与所述支撑件一起绕所述支撑件的旋转轴共同旋转。
12.根据权利要求11所述的激光扫描仪，
其特征在于
下列组件中的每一个完全布置在所述支撑件中并且与所述支撑件一起绕所述支撑旋转轴共同旋转，
用于所述支撑件绕所述支撑旋转轴旋转的有源驱动元件，以及
用于所述有源驱动元件的供电单元。
13.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
在所述测量过程中，所述射束转向单元绕所述射束旋转轴旋转，旋转速度至少为50Hz，且/或
在所述测量过程中，所述基座绕所述支撑旋转轴旋转，旋转速度至少为0.01Hz。
14.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述激光扫描仪还包括用于记录图像数据的摄像头，其中，所述摄像头定义了所述摄像头的光轴和所述摄像头沿所述光轴的观察方向，并且
所述激光扫描仪被配置成使得所述测量过程还包括相对于所述摄像头的不同观察方向利用所述摄像头执行图像数据的多次读取，并且形成所述测量数据的一部分的所读取的图像数据也在所述测量过程期间被记录。
15.根据权利要求14所述的激光扫描仪，
其特征在于
借助所述射束转向单元绕所述射束旋转轴的虚拟360度旋转，定义所述距离测量辐射的扫描平面，并且
所述摄像头布置在所述支撑件上并且被定向成使其方位角观察方向和所述扫描平面的方位角取向不同，这意味着所述摄像头的光轴的假想向后延伸以规定的相交角度与所述扫描平面相交。
16.根据权利要求15所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述摄像头布置在所述支撑件上并且被定向成使得所述相交角度至少是45度。
17.根据权利要求15所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述摄像头布置在所述支撑件上并且被定向成使得所述扫描平面未被所述摄像头的视场捕获。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述支撑件是借助骨架结构来实现的，
所述支撑件包括由所述骨架结构承载并且能够从其拆下的作为壳体元件的盖子，并且
所述摄像头固定到所述壳体元件并由所述壳体元件承载。
19.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述支撑件绕慢旋转轴旋转地固定在所述基座上。
20.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述射束转向单元固定到所述支撑件，使得所述射束转向单元能够绕快旋转轴旋转。
21.根据权利要求1所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述状态指示器用于指示所述测量过程的状态。
22.根据权利要求12所述的激光扫描仪，
其特征在于
所述有源驱动元件是具有联接到马达的驱动轴的旋转马达或用于相对于所述支撑旋转轴在电线圈元件与所述基座中的无源磁性元件之间径向相互作用的电线圈元件。
23.一种用于光学测量和对环境成像的测量***，该测量***具有：
根据权利要求14所述的激光扫描仪，
处理单元，该处理单元用于将部分测量数据处理成经处理的测量数据，以及
显示器，该显示器用于显示所述经处理的测量数据的至少表示环境的局部区域的部分，
其特征在于
所述处理单元被布置在与所述激光扫描仪分离的计算设备上，该计算设备被构建为平板电脑，并且
所述激光扫描仪和所述计算设备被配置成使得：
所述测量数据从所述激光扫描仪到所述计算设备的传输以无线方式进行；
所述测量数据的传输在所述测量过程中借助于所述测量数据中相对于所述测量过程的开始同时或者至少几乎同时开始的部分的数据流进行；
在所述测量过程中发生在所述图像数据与所述距离测量数据以及所述第一角度数据和所述第二角度数据的关联方面对所述测量数据的所述部分的至少初始处理；并且
在所述测量过程中发生所述经处理的测量数据的部分的显示，并且基于所述经处理的测量数据渐进地进行更新，其中，提供集成在所述计算设备中的显示器用于显示。
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