DE102004050682B4 - Device for recording an object space - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13) mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung (30) zum Aussenden von optischen Signalen, nämlich von Laser-Signalen und einer Empfangseinrichtung (42, 72) zum Empfangen von optischen Signalen, nämlich von Laserstrahlung, die von im Zielraum befindlichen Objekten (19, 29) reflektiert wird, ferner mit einer Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74 79) zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (30, 42, 72), wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (30, 42, 72) parallel verlaufen und die Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) ein rotierendes Polygon-Spiegelrad (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) umfasst, ferner mit einer Auswerteeinrichtung (56), die aus der Laufzeit gemäss der Phasenlage des ausgesandten optischen Signals Entfernungswerte ermittelt, wobei sich die Raum-Koordinaten der einzelnen Datenelemente aus den Entfernungswerten und der Strahlablenkung der Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) ergeben, wobeidie Einrichtung einen weiteren Entfernungsmesser umfasst,dadurch gekennzeichnet, dassdie Scan-Einrichtungen (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) der beiden Entfernungsmesser in ihrer Phasenlage so versetzt sind, dass in der Abtastlücke des einen Entfernungsmessers der andere den Zielraum abtastet, wobei entweder für jeden Entfernungsmesser ein eigenes Polygon-Spiegelrad (62,63) vorgesehen ist und die Polygon-Spiegelräder (62 und 63) synchron angetrieben und so gegeneinander versetzt sind, dass während der Abtastlücke eines Systems ein anderes den Objektraum (13) abtastet, oder zwei Entfernungsmesser mit einem einzigen Polygon-Spiegelrad (79) zusammenwirken, welches zwei gegeneinander versetzte Spiegelpyramiden umfasst, wobei die verschiedenen Strahlenbündel im Objektraum (13) ausrichtbar sind.Device for recording an object space (13) with an opto-electronic distance meter using a signal propagation time method with a transmission device (30) for emitting optical signals, namely laser signals, and a receiving device (42, 72) for receiving optical signals, namely of laser radiation which is reflected by objects (19, 29) located in the target area, also with a scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) for deflecting the optical axes of the transmitting and receiving device (30, 42, 72), wherein the optical axes of the transmitting and receiving device (30, 42, 72) run parallel and the scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) comprises a rotating polygon mirror wheel (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79), also with an evaluation device (56) which determines distance values from the propagation time according to the phase position of the transmitted optical signal, where the spatial coordinates of the individual data elements nte result from the distance values and the beam deflection of the scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79), the device comprising a further distance meter, characterized in that the scanning devices (34, 36 , 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) of the two rangefinders are phased so that in the scanning gap of one rangefinder, the other scans the target space, with either a separate polygon mirror wheel (62nd ,63) and the polygon mirror wheels (62 and 63) are driven synchronously and offset from one another in such a way that during the scanning gap of one system another scans the object space (13), or two range finders with a single polygon mirror wheel (79) interact, which comprises two mutually offset mirror pyramids, the various beams of rays in the object space (13) being alignable.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von optischen, insbes. von Laser-Signalen und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von optischen Signalen, insbes. von Laserstrahlung, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert wird. Die Einrichtung umfasst ferner eine Scan-Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung, wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung im wesentlichen parallel verlaufen und die Scan-Einrichtung ein rotierendes Polygon-Spiegelrad aufweist. Des weiteren ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die aus der Laufzeit bzw. der Phasenlage des ausgesandten optischen Signals Entfernungswerte ermittelt und aus den Entfernungswerten und den gleichzeitig erfassten Winkelwerten der Scan-Einrichtung die Raumkoordinaten der einzelnen Datenelemente bildet.The invention relates to a device for recording an object space with an opto-electronic distance meter using a signal propagation time method with a transmitting device for emitting optical signals, especially laser signals, and a receiving device for receiving optical signals, especially laser radiation. reflected by objects located in the target area. The device also includes a scanning device for deflecting the optical axes of the transmitting and receiving device, the optical axes of the transmitting and receiving device running essentially parallel and the scanning device having a rotating polygon mirror wheel. Furthermore, an evaluation device is provided, which determines distance values from the propagation time or the phase position of the transmitted optical signal and forms the spatial coordinates of the individual data elements from the distance values and the simultaneously detected angle values of the scanning device.

Derartige, sogen. Laser-Scanner können in verschiedenen Ausführungen realisiert sein. So kann beispielweise der oben beschriebene Scanner, der den Raum fächerartig abtastet, auf einem Drehtisch angeordnet sein, der um einen bestimmten Winkel, vergleichsweise langsam verstellbar ist, so dass ein entsprechender Raumwinkel abgetastet wird. Mit einer solchen Einrichtung werden zu einer Vielzahl von Messpunkten zu den Polarkoordinaten des Abtaststrahles die zugehörigen Entfernungswerte gespeichert, aus welchen sogen. Entfernungsbilder rekonstruierbar sind. Solche Laser-Scanner werden beispielsweise zur Dokumentation von Bauwerken, im Bergbau zur Vermessung von Minen und Kavernen, zur Lawinenforschung und für viele andere Zwecke eingesetzt.Such, so-called. Laser scanners can be realized in different versions. For example, the scanner described above, which scans the space in a fan-like manner, can be arranged on a rotary table which can be adjusted comparatively slowly through a specific angle, so that a corresponding solid angle is scanned. With such a device, the associated distance values are stored for a large number of measuring points for the polar coordinates of the scanning beam, from which distance images can be reconstructed. Such laser scanners are used, for example, to document buildings, in mining to survey mines and caverns, for avalanche research and for many other purposes.

Eine andere Anwendung ist die Vermessung von Tunnels, insbes. von Eisenbahntunnels. Hierbei wird das Polygon-Spiegelrad so auf einem Wagen montiert, dass die Rotationsachse parallel zur Bewegungsrichtung verläuft. Durch die Bewegung des Fahrzeuges im Tunnel überstreicht der Abtastfächer die Tunnelwand, so dass ein 3D-Bild derselben aufgezeichnet wird.Another application is the surveying of tunnels, especially railway tunnels. Here, the polygon mirror wheel is mounted on a carriage in such a way that the axis of rotation runs parallel to the direction of movement. Due to the movement of the vehicle in the tunnel, the scanning fan scans the tunnel wall so that a 3D image of the same is recorded.

Ähnlich ist der Einsatz bei der luftgestützen Datenerfassung. Ein Laserscanner ist so auf einer Plattform in einem Flächenflugzeug oder einem Hubschrauber montiert, dass die Rotationsachse des Polygon-Spiegelrades im wesentlichen der Flugrichtung entspricht. Das Koordinatensystem des Aufnahmeortes des Laser-Scanners wird durch ein NavigationsSystem z.B. ein Satellitennavigations-System (GPS) ermittelt. Der Abtastfächer überstreicht das überflogene Gelände, die zweite Abtastrichtung ergibt sich durch die Bewegung des Flugzeuges (Airborne Laser Scanner). Der große Vorteil dieses Systems gegenüber der Luftbild-Photogrammetrie besteht in der Art der Auswertung: während die photogrammetrischen Aufnahmen manuell oder zumindest mit manueller Unterstützung ausgewertet werden müssen, ist es möglich, die Daten von Laser-Scanner-Aufnahmen vollautomatisch auszuwerten.The use of airborne data acquisition is similar. A laser scanner is mounted on a platform in a fixed-wing aircraft or a helicopter in such a way that the axis of rotation of the polygon mirror wheel essentially corresponds to the direction of flight. The coordinate system of the recording location of the laser scanner is determined by a navigation system, e.g. a satellite navigation system (GPS). The scanning fan sweeps over the terrain flown over, the second scanning direction results from the movement of the aircraft (airborne laser scanner). The great advantage of this system compared to aerial photogrammetry is the type of evaluation: while the photogrammetric recordings have to be evaluated manually or at least with manual support, it is possible to evaluate the data from laser scanner recordings fully automatically.

Bei allen Laser-Scanner-Aufnahmen wird ein möglichst gleichmäßiger Abtastraster angestrebt, bei einer Luftvermessung beispielsweise ein Raster von 1 m x 1 m. Während in der einen, durch das Polygon-Spiegelrad bestimmten Richtung der Abstand der Messpunkte durch die Abtastrate bestimmt ist, ergibt sich der Abstand in der dazu normalen Richtung aus der Drehgeschwindigkeit des Drehtisches bzw. aus der Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder Flugzeuges in Verbindung mit der Abtastlücke des Polygonspiegelrades. Diese Abtastlücke resultiert aus der Geometrie des Spiegelrades und kann je nach Auslegung die Größe der Messphase annehmen. Es ergibt sich dadurch ein rechteckiger Raster mit einem Seitenverhältnis, das mehr oder weniger stark von dem optimalen quadratischem Raster abweicht. Bei den bekannten Systemen kann das Rasterverhältnis nur durch eine Reduktion der Verstell- bzw. der Fahr- oder der Fluggeschwindigkeit verbessert werden, was aber andere Nachteile zur Folge hat.For all laser scanner recordings, the aim is to have a sampling grid that is as uniform as possible, for example a grid of 1 mx 1 m for aerial surveys. While in the one direction determined by the polygon mirror wheel, the distance between the measuring points is determined by the sampling rate, the distance in the normal direction from the rotational speed of the turntable or from the speed of the vehicle or aircraft in connection with the scanning gap of the polygon mirror wheel. This scanning gap results from the geometry of the mirror wheel and, depending on the design, can assume the size of the measurement phase. This results in a rectangular grid with an aspect ratio that deviates to a greater or lesser extent from the optimal square grid. In the known systems, the grid ratio can only be improved by reducing the adjusting or driving or flying speed, but this has other disadvantages as a result.

Anstelle von Polygon-Spiegelrädern werden für Laser-Scanner auch andere Abtast-Systeme wie etwa Schwingspiegel eingesetzt. Mit Schwingspiegel wird bei der luftgestützen Datenerfassung das Gelände sinusartig abgetastet. Hierdurch ergeben sich sehr unterschiedliche Dichten der Abtastraster. Um zu der gewünschten, in etwa quadratischen, Rasterung zu gelangen, ist eine sehr hohe Abtastrate erforderlich, wobei in einzelnen Bereichen des abgetasteten Objektfeldes sehr unterschiedlich hohe Dichten der Messpunkte auftreten. Dies führt dazu, dass um eine gegebene minimale Rasterdichte zu erreichen, zunächst eine außerordentlich große Datenmenge aufgezeichnet und in der weiteren Folge verarbeitet werden muss.Instead of polygon mirror wheels, other scanning systems such as oscillating mirrors are also used for laser scanners. During airborne data acquisition, the terrain is scanned sinusoidally with an oscillating mirror. This results in very different densities of the scanning grid. In order to achieve the desired, approximately square, grid, a very high scanning rate is required, with very different densities of the measuring points occurring in individual areas of the scanned object field. This means that in order to achieve a given minimum grid density, an extremely large amount of data must first be recorded and then processed.

In der WO 98/16801 A1 wird eine Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Weitere Beispiele von Einrichtungen zur Aufnahme eines Objektraums sind in der JP 2002-074 579 A , JPH10-170 637 A , JP H07-104 920 und JP 2002-174 791 A dargestellt.In the WO 98/16801 A1 a device for capturing an object space according to the preamble of claim 1 is disclosed. Other examples of facilities for recording an object space are in JP 2002-074 579 A , JPH10-170 637A , JP H07-104 920 and JP 2002-174 791 A shown.

Um bei einer Abtastung des Objektfeldes mit einem Polygon-Spiegelrad eine möglichst gleichmäßig und quadratische Ausbildung des Rasternetzes zu erzielen und damit zu einer optimalen Aufzeichnungsrate zu gelangen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Einrichtung mindestens einen weiteren Entfernungsmesskanal umfasst, wobei entweder für jeden Entfernungsmesskanal ein eigenes Polygon-Spiegelrad vorgesehen ist und die Polygon-Spiegelräder vorzugsweise parallele Achsen aufweisen, synchron angetrieben und vorzugsweise so gegeneinander versetzt sind, dass während der Abtastlücke eines Systems ein anderes den Objektraum abtastet oder zwei bzw. mehrere Entfernungsmesskanäle mit einem einzigen Polygon-Spiegelrad Zusammenwirken, wobei gegebenenfalls mittels Spiegel die verschiedenen Strahlenbündel im Objektraum ausrichtbar sind.In order to achieve a grid network that is as uniform and square as possible when scanning the object field with a polygon mirror wheel and thus to achieve an optimal recording rate, it is proposed according to the invention that the device should have at least comprises a further distance-measuring channel, whereby either a separate polygon mirror wheel is provided for each distance-measuring channel and the polygon mirror wheels preferably have parallel axes, are driven synchronously and are preferably offset from one another in such a way that during the scanning gap of one system another scans the object space or two or Several distance measurement channels interact with a single polygonal mirror wheel, with the various beams of rays being able to be aligned in the object space, if necessary by means of mirrors.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Polygon-Spiegelräder der Scan-Einrichtungen auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet, welche im Objektraum, vorzugsweise senkrecht zur Abtastrichtung der Polygon-Spiegelräder, bewegbar ist, wobei zu jedem Messpunkt gleichzeitig mit den Entfernungsdaten und dem Ablenkwinkel der Polygonspiegel die, beispielsweise von einem Navigationssystem, vorzugsweise einem GPS-System, gelieferten Koordinaten des jeweiligen Standortes und die Ausrichtung der Plattform im Raum erfassbar sind.According to a further feature of the invention, the polygon mirror wheels of the scanning devices are arranged on a common platform, which can be moved in the object space, preferably perpendicular to the scanning direction of the polygon mirror wheels, with the distance data and the deflection angle of the polygon mirror being transmitted to each measuring point at the same time the coordinates of the respective location supplied, for example by a navigation system, preferably a GPS system, and the orientation of the platform in space can be detected.

Vorteilhaft werden die Synergien der verschiedenen Entfernungsmesskanäle genutzt, so dass Komponenten der Entfernungsmesser z.B. der Lasertransmitter und / oder das Empfangssystem und / oder die Auswerteeinrichtung nur einfach vorgesehen sind und von den verschiedenen Entfernungsmessern gemeinsam nutzbar sind.The synergies of the different distance measuring channels are advantageously used, so that components of the distance measuring device, e.g. the laser transmitter and/or the receiving system and/or the evaluation device, are only provided once and can be used jointly by the different distance measuring devices.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der optischen Achse des Lasertransmitters, vorzugsweise teildurchlässige, Spiegel oder Prismen vorgesehen, durch welche der Strahl des Lasertransmitters teilbar ist, wobei die entsprechenden Teilstrahlen den jeweiligen Polygon-Spiegelräder zuleitbar sind.In an advantageous further development of the invention, mirrors or prisms, preferably partially transparent, are provided in the optical axis of the laser transmitter, by means of which the beam of the laser transmitter can be divided, with the corresponding partial beams being able to be fed to the respective polygon mirror wheels.

Zusätzlich oder auch alternativ können in der optischen Achse des Empfangssystems, vorzugsweise teildurchlässige, Spiegel oder Prismen vorgesehen sein, durch welche die verschiedenen, von den Polygon-Spiegelrädern reflektierten Strahlen zu einem einzigen Strahlenbündel kombinierbar sind. Vorzugsweise wird als optischer Strahlteiler im Sende- und / oder im Empfangsteil ein Glasfaserstrahlteiler verwendet.Additionally or alternatively, mirrors or prisms, preferably partially transparent, can be provided in the optical axis of the receiving system, by means of which the various beams reflected by the polygon mirror wheels can be combined into a single bundle of rays. A glass fiber beam splitter is preferably used as the optical beam splitter in the transmitting and/or receiving part.

In einer Variante der Erfindung ist als optischer Strahlteiler ein schwingendes Spiegelelement vorgesehen, welches zwei, alternierend in das Strahlenbündel eintauchende Spiegelflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung aufweist.In one variant of the invention, an oscillating mirror element is provided as the optical beam splitter, which mirror element has two mirror surfaces with different orientations that alternately dip into the beam of rays.

Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Polygon-Spiegelräder auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.A particularly advantageous solution results when, according to a further feature of the invention, the polygon mirror wheels are arranged on a common shaft.

Die Polygon-Spiegelräder können dabei in an sich bekannter Weise als Spiegel-Pyramiden ausgeführt sein, die um ihre Achse rotieren, wobei zwei Polygon-Spiegelräder koaxial angeordnet und an ihrer Basis miteinander verbunden sind.The polygon mirror wheels can be designed in a manner known per se as mirror pyramids which rotate about their axis, with two polygon mirror wheels being arranged coaxially and connected to one another at their base.

Eine besonders hohe Flexibilität des Erfindungsgegenstandes kann dadurch erzielt werden, dass die Polygon-Spiegelräder über je einen eigenen Antrieb verfügen und diese Antriebe die Polygon-Spiegelräder synchron antreiben, wobei die Phasenlage der einzelnen Polygon-Spiegelräder zueinander einstellbar ist.A particularly high flexibility of the subject of the invention can be achieved in that the polygon mirror wheels each have their own drive and these drives drive the polygon mirror wheels synchronously, with the phase position of the individual polygon mirror wheels being adjustable relative to one another.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die 1 zeigt schematisch eine luftgestütze Datenerfassung mit Laser-Scanner gemäß dem Stand der Technik (Quelle: GEOLAS Consulting). Die 2 veranschaulicht das Prinzip der Abtastung mit einem rotierenden Polygon-Spiegelrad. Die 3 stellt einen Abtastraster gemäß dem Stand der Technik dar, die 4 zeigt einen solchen gemäß der Erfindung. Die 5 und 6 zeigen in Form von Blockschaltbildern verschiedene Varianten der gemeinsamen Nutzung von Komponenten der Entfernungsmess-Systeme. Die 7 veranschaulicht einen optischen Umschalter. Die 8, 9 und 10 stellen ebenfalls schematisch verschiedene Varianten von Laser-Scannern gemäß der Erfindung dar, wobei die 10a und 10b eine Ausführung in zwei verschiedenen Rissen veranschaulicht.Further features of the invention result from the following description of some exemplary embodiments and with reference to the drawing. the 1 shows a schematic of airborne data acquisition with a laser scanner according to the state of the art (source: GEOLAS Consulting). the 2 illustrates the principle of scanning with a rotating polygon mirror wheel. the 3 Figure 12 illustrates a prior art sampling grid that 4 shows one according to the invention. the 5 and 6 show in the form of block diagrams different variants of the joint use of components of the distance measuring systems. the 7 illustrates an optical switch. the 8th , 9 and 10 also represent schematically different variants of laser scanners according to the invention, wherein the 10a and 10b an embodiment illustrated in two different cracks.

Die 1 zeigt schematisch ein flugzeuggetragenes Laser-Scanning-System zur Erstellung von sog. DSM (digital surface models) und davon abgeleiteten DTM (digital terrain models). In einem Flugzeug 11 ist auf einer Plattform ein Laser-Scanner 12 montiert, der das unter dem Flugzeug liegende Gelände 13 abtastet. Die jeweiligen geographischen Koordinaten des Flugzeuges werden durch ein Navigationssystem 14 ermittelt. In dem vorliegenden Beispiel ist ein Satellitennavigationssystem GPS (Global Positioning System) eingesetzt. Mit 15a und 15b sind einige der durch das System benutzten Satelliten bezeichnet. Durch eine terrestrische Station 16, deren Koordinaten bekannt sind, kann die Genauigkeit der Positionsangabe wesentlich erhöht werden. Die Plattform mit dem Laser-Scanner 12 kann durch Kreisel im Raum stabilisiert sein oder es werden zusätzlich zu den geographischen Koordinaten Kurs-, Roll- und Nickwinkel aufgezeichnet. Diese Winkel können entweder ebenfalls vom Navigationssystem 14 ausgegeben werden oder werden von einem Kreiselgerät 17 abgeleitet. Der Laser-Scanner 12 sendet eine Folge von Laser-Impulsen auf den darunterliegenden Geländestreifen 13. Die Impulse werden an der Geländeoberfläche diffus reflektiert. Ein Teil der reflektierten Strahlung wird in Richtung des Laser-Scanners 12 zurückgeworfen. Aus der Laufzeit der Impulse wird die jeweilige Entfernung ermittelt. Durch die Scanneinrichtung des Gerätes wird der Messstrahl im wesentlichen senkrecht zur Flugrichtung abgelenkt, so dass das Gerät 12 das darunter liegende Gelände 13 fächerartig abtastet. Im Idealfall wird das Gelände 13, wie in 1 angedeutet durch einen quadratischen Raster von Messpunkten 19 abgetastet. Von jedem Messpunkt 19 werden folgende Daten abgespeichert: geographische Koordinaten (geographische Breite und Länge, Höhe) und gemessene Entfernung sowie den zugehörigen Ablenkwinkel der Scan-Einrichtung. Sofern der Laser-Scanner 12 nicht auf einer stabilisierten Plattform angeordnet ist, werden zusätzlich Kurs-, Roll- und Nickwinkel aufgezeichnet.the 1 shows a schematic of an airborne laser scanning system for creating so-called DSM (digital surface models) and DTM (digital terrain models) derived from them. A laser scanner 12 is mounted on a platform in an aircraft 11 and scans the terrain 13 underneath the aircraft. The respective geographic coordinates of the aircraft are determined by a navigation system 14 . In the present example, a satellite navigation system GPS (Global Positioning System) is used. Designated at 15a and 15b are some of the satellites used by the system. A terrestrial station 16 whose coordinates are known can significantly increase the accuracy of the position information. The platform with the laser scanner 12 can be stabilized in space by gyros or course, roll and pitch angles are recorded in addition to the geographic coordinates. These angles can either also be output by the navigation system 14 or are derived from a gyroscope 17 . The laser scanner 12 sends a series of laser impulses to the strip of terrain 13 below. The impulses are diffusely reflected on the terrain surface. A part of the reflected radiation is thrown back in the direction of the laser scanner 12 . The respective distance is determined from the transit time of the impulses. The measuring beam is deflected essentially perpendicularly to the direction of flight by the scanning device of the device, so that the device 12 scans the underlying terrain 13 in a fan-like manner. Ideally, the site will be 13, as in 1 indicated by a square grid of measuring points 19 sampled. The following data is stored for each measuring point 19: geographic coordinates (geographical latitude and longitude, altitude) and the measured distance and the associated deflection angle of the scanning device. If the laser scanner 12 is not arranged on a stabilized platform, course, roll and pitch angles are also recorded.

Bei einer solchen topographischen Kartierung wird das Gelände mäanderförmig, in einer Flughöhe von einigen hundert Meter mit relativ geringer Geschwindigkeit abgeflogen. Aus den aufgezeichneten Daten kann bei der Auswertung ein digitales 3D Geländemodell rekonstruiert werden.With such topographical mapping, the terrain is flown in a meandering pattern at a flight altitude of a few hundred meters at relatively low speed. A digital 3D terrain model can be reconstructed from the recorded data during evaluation.

Die fächerartige Abtastung kann mit verschiedenen Einrichtungen durchgeführt werden. Bekannt sind beispielsweise Schwingspiegel, die den Laser-Strahl im wesentlichen sinus-artig über das Gelände führen. Diese Art der Abtastung führt zu einem Abtastraster in welchem die Abstände zwischen den einzelnen Messpunkten sehr großen Streuungen unterliegen. Eine wesentlich gleichmäßigere Rasterung wird mit einem Scanner erzielt, bei welchem die Strahlablenkung mit einem rotierenden Polygon-Spiegelrad erfolgt.The fan-like scan can be performed with various devices. For example, oscillating mirrors are known which guide the laser beam essentially sinusoidally over the terrain. This type of scanning leads to a scanning grid in which the distances between the individual measuring points are subject to very large scattering. A much more uniform screening is achieved with a scanner in which the beam is deflected with a rotating polygon mirror wheel.

An Hand der 2 wird die Funktion eines solchen Spiegelrades näher erläutert. Ein in diesem Beispiel 3-seitiges Spiegelpolygon 20 ist um eine Achse 21 drehbar gelagert und wird durch einen nicht dargestellten Kleinmotor entgegen dem Uhrzeigersinn (Pfeil 22) mit hoher Geschwindigkeit angetrieben. Durch einen ebenfalls nicht dargestellten Drehwinkelsensor wird die jeweilige Position des Spiegelpolygons an einen Computer rückgemeldet, der das System steuert und die Messdaten erfasst und verarbeitet. Der Laser-Messstrahl 23 wird durch eine Optik aufgeweitet, von welcher die Kollimatorlinse 24 gezeigt ist. Man erkennt, dass von den verschiedenen, in der Zeichnung dargestellten Winkelstellungen des Spiegelprismas 20, nur in den Stellungen 1-3 der volle Querschnitt des Strahlenbündels auf das Messobjekt gelenkt wird. In der Stellung 0 wird die Strahlung zur Quelle reflektiert, so dass keine Strahlung auf das Messobjekt gelangt. In Zwischenstellungen wird die Strahlung entsprechend gedämpft. Dies führt dazu, dass je nach Auslegung des Spiegelrades 20 bei der Abtastung eine sogen. Abtastlücke auftritt, in welcher kein Mess-Strahl ausgesandt wird. In dem vorliegenden Beispiel beträgt diese Austastlücke in etwa 50 %.Based on 2 the function of such a mirror wheel is explained in more detail. In this example, a 3-sided mirror polygon 20 is rotatably mounted about an axis 21 and is driven counterclockwise (arrow 22) at high speed by a small motor (not shown). The respective position of the mirror polygon is reported back to a computer by a rotation angle sensor, also not shown, which computer controls the system and records and processes the measurement data. The laser measurement beam 23 is expanded by an optic, of which the collimator lens 24 is shown. It can be seen that of the various angular positions of the mirror prism 20 shown in the drawing, the full cross-section of the beam of rays is directed onto the measurement object only in positions 1-3. In position 0, the radiation is reflected to the source so that no radiation reaches the measurement object. In intermediate positions, the radiation is attenuated accordingly. This means that depending on the design of the mirror wheel 20 during scanning, a so-called. Scanning gap occurs in which no measurement beam is emitted. In the present example, this blanking interval is approximately 50%.

Bei einer gegebenen Abtastrate und Fluggeschwindigkeit ergibt sich nun ein Abtastraster wie er in 3 veranschaulicht ist. Der Raster ist nicht, wie dies optimal wäre, in den beiden Richtung quer und parallel zur Flugrichtung gleichdicht mit Messpunkten belegt, sondern der Abstand der Messpunkte in Flugrichtung ist etwa doppelt so groß wie in Querrichtung. Grundsätzlich könnte man durch Einsatz von langsamer fliegenden Flugzeugen oder Hubschraubern das Rasterverhältnis verbessern, dies würde jedoch die Messzeit beträchtlich vergrößern und damit zu deutlich höheren Kosten führen. Eine Reduktion der Abtastrate kommt ebenfalls nicht in Frage, da dies zu einer Verringerung der Auflösung und damit zu einem Qualitätsverlust führen würde.With a given sampling rate and flight speed, the result is a sampling grid like the one in 3 is illustrated. The grid is not, as would be optimal, equally densely occupied with measuring points in the two directions transverse and parallel to the direction of flight, but the distance between the measuring points in the direction of flight is about twice as large as in the transverse direction. In principle, the grid ratio could be improved by using slower-flying airplanes or helicopters, but this would increase the measurement time considerably and thus lead to significantly higher costs. A reduction in the sampling rate is also out of the question, as this would lead to a reduction in resolution and thus to a loss of quality.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein weiteres Entfernungsmess-System samt Scan-Einrichtung vorgesehen ist, wobei die Scanner der beiden Entfernungsmesser in ihrer Phasenlage so versetzt sind, dass in der Abtastlücke des einen Entfernungsmessers der andere das Gelände abtastet. Die 4 zeigt einen Abtastraster, der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt wird. Die Messpunkte des ersten Entfernungsmessers sind mit 19, die des zweiten mit 29 bezeichnet.This problem is solved according to the invention in that a further distance measuring system including a scanning device is provided, the scanners of the two range finders being phased so that the other range finder scans the terrain in the scanning gap of one range finder. the 4 shows a scanning pattern obtained with the device according to the invention. The measuring points of the first range finder are denoted by 19, those of the second by 29.

Die beiden Entfernungsmess-Systeme können völlig getrennt aufgebaut sein, es ist aber auch möglich, dass beide Systeme verschiedene Komponenten gemeinsam nutzen. Die 5 und 6 veranschaulichen Beispiele für eine solche Nutzung von Synergieeffekten. In 5 bezeichnet 30 einen Lasertransmitter, der Laserpulse 31 aussendet. In einem Teilungsprisma 32, dessen Reflexionsfläche 33 teilverspiegelt ist wird 50% der Laserstrahlung durchgelassen, während 50% reflektiert wird. Der gerade durchtretende Strahl 31a wird durch ein schematisch angedeutetes, rotierendes vierseitiges Polygonspiegelrad 34 periodisch abgelenkt (Kanal 1- K1). Der im Teilungsprisma 32 reflektierte Strahl 31b wird durch einen ortsfesten Spiegel 35 umgelenkt. Ein rotierendes vierseitiges Polygonspiegelrad 36 lenkt den Mess-Strahl 31b periodisch so ab, dass er das Messfeld fächerartig abtastet (Kanal 2-K2). Die beiden Spiegelräder 34 und 36 sind so winkelmäßig gegeneinander versetzt, dass jeweils in der Abtastlücke des einen Systems das andere das Objektfeld abtastet.The two distance measuring systems can be constructed completely separately, but it is also possible for the two systems to use different components together. the 5 and 6 illustrate examples of such use of synergy effects. In 5 30 designates a laser transmitter which emits laser pulses 31 . In a dividing prism 32, whose reflecting surface 33 is partially mirrored, 50% of the laser radiation is transmitted, while 50% is reflected. The beam 31a just passing through is periodically deflected by a schematically indicated, rotating four-sided polygonal mirror wheel 34 (channel 1-K1). The beam 31b reflected in the dividing prism 32 is deflected by a stationary mirror 35 . A rotating four-sided polygon mirror wheel 36 periodically deflects the measuring beam 31b in such a way that it scans the measuring field like a fan (channel 2-K2). The two mirror wheels 34 and 36 are angularly offset from one another in such a way that the other scans the object field in the scanning gap of one system.

Die im Messfeld reflektierte Strahlung wird von den rotierenden Spiegelrädern 37 (Kanal 1-K1) bzw. 38 (Kanal 2-K2) abgelenkt und einem Spiegelprisma 39 zugeführt. Das aus diesen beiden Teilen resultierende Strahlenbündel 40 wird durch eine Optik 41 auf einem Sensor in der Empfangsstufe 42 konzentriert. Vom Lasertransmitter 30 wird ein optisches oder elektrisches Signal abgeleitet und über einen Lichtleiter bzw. einen elektrischen Leiter 43 der Empfangsstufe 42 zugeführt. Die vom Lasertransmitter 30 abgeleiteten Signale dienen als Startimpulse für die Laufzeitmessung , durch die reflektierten Impulse wird die Zeitmessung beendet. Die Zeitmessung und die entsprechende Auswertung zu Entfernungswerten und die Verknüpfung mit den Ablenkwinkeln, den geographischen Koordinaten, den Ausrichtwinkeln der Plattform und die Aufzeichnung aller dieser Datensätze erfolgt in der Auswertestufe 44.The radiation reflected in the measuring field is deflected by the rotating mirror wheels 37 (channel 1-K1) or 38 (channel 2-K2) and a mirror prism 39 supplied. The bundle of rays 40 resulting from these two parts is concentrated by optics 41 on a sensor in the receiving stage 42 . An optical or electrical signal is derived from the laser transmitter 30 and fed to the receiving stage 42 via an optical fiber or an electrical conductor 43 . The signals derived from the laser transmitter 30 serve as start pulses for the transit time measurement, the time measurement is terminated by the reflected pulses. The time measurement and the corresponding evaluation of distance values and the link with the deflection angles, the geographic coordinates, the alignment angles of the platform and the recording of all these data sets takes place in the evaluation stage 44.

Die Spiegelräder 34, 36 bis 38 laufen synchron um, wobei die Spiegelräder 34 und 37 bzw. 36 und 38 auch phasengleich rotieren. Bevorzugt sind die Spiegelräder 34 und 37 sowie die Spiegelräder 36 und 38 auf je einer gemeinsamen Welle angeordnet. Wird auf eine relative Phasenverstellung zwischen den beiden Messkanälen 1 und 2 verzichtet, so können sämtliche vier Spiegelräder, ein entsprechender Winkelversatz vorausgesetzt, auf einer gemeinsamen Welle montiert sein.The mirror wheels 34, 36 to 38 rotate synchronously, with the mirror wheels 34 and 37 or 36 and 38 also rotating in phase. The mirror wheels 34 and 37 and the mirror wheels 36 and 38 are preferably each arranged on a common shaft. If there is no relative phase adjustment between the two measuring channels 1 and 2, then all four mirror wheels can be mounted on a common shaft, provided there is a corresponding angular offset.

Bei der in 5 gezeigten Einrichtung geht ein Teil der Leistung des Lasertransmitters 30 verloren. Ist es erforderlich, die Laserleistung optimal zu nutzen, wird gemäß 6 an Stelle des Teilungsprismas ein optischer Schalter 45 eingesetzt. Eine mögliche Ausführung eines solchen optischen Schalters wird beispielhaft in 7 veranschaulicht. Gemäß 6 führt der optische Schalter 45 einmal die gesamte Leistung des Lasertransmitters 30 dem Kanal 1 (K1) zu, in der anderen Phase der Abtastung dem Kanal 2 (K2). Der Empfangsteil ist ebenfalls abweichend von der Ausführung nach 5 aufgebaut. Gemäß 6 verfügt jeder der beiden Kanäle über einen separaten Sensor 46a und 46b. Die Ausgangssignale der beiden Sensoren werden elektrisch miteinander verknüpft und gemeinsam in der Stufe 42 weiter verarbeitet.At the in 5 shown device, some of the power of the laser transmitter 30 is lost. If it is necessary to use the laser power optimally, according to 6 an optical switch 45 is used in place of the dividing prism. A possible embodiment of such an optical switch is exemplified in 7 illustrated. According to 6 the optical switch 45 once supplies the entire power of the laser transmitter 30 to channel 1 (K1), in the other phase of the scan to channel 2 (K2). The receiving part is also different from the version shown in 5 built up. According to 6 each of the two channels has a separate sensor 46a and 46b. The output signals of the two sensors are linked together electrically and further processed together in stage 42 .

Gemäß 7 verfügt der optische Umschalter 45 über 2 verspiegelte Prismen 47 und 48, die auf einer schwingenden Plattform 49 angeordnet sind. Diese Plattform 49 ist über Plattfedern 50 und 51 mit einer ortsfesten Basisplatte 52 verbunden. Die Plattform wird durch einen Linearmotor oder einen Hubmagnet 53 angetrieben. Der Antrieb kann auch durch einen rotierenden Motor über einen Nocken- oder Kurbeltrieb erfolgen, wobei dieser Motor gleichzeitig auch die Polygon-Spiegelräder 34, 36 bis 38 antreiben kann. In der dargestellten Position der Plattform 49 lenkt das Spiegelprisma 47 den Laserstrahl 31 in Richtung des Pfeiles 54 um; nimmt die Plattform 49 ihre rechte Endlage ein, so reflektiert das Spiegelprisma 48 den Laserstrahl 31 in Richtung des Pfeils 55.According to 7 the optical switch 45 has 2 mirrored prisms 47 and 48 which are arranged on an oscillating platform 49. This platform 49 is connected to a stationary base plate 52 via flat springs 50 and 51 . The platform is driven by a linear motor or solenoid 53. It can also be driven by a rotating motor via a cam or crank drive, which motor can also drive the polygon mirror wheels 34, 36 to 38 at the same time. In the illustrated position of the platform 49, the mirror prism 47 deflects the laser beam 31 in the direction of the arrow 54; if the platform 49 assumes its right end position, the mirror prism 48 reflects the laser beam 31 in the direction of the arrow 55.

In der 8 ist schematisch der Aufbau eines flugzeuggestützten Laser-Scanners gemäß der Erfindung dargestellt. Kernstück der Anlage ist der Zentralrechner 56, der die einzelnen Komponenten derselben ansteuert und die Messdaten der Entfernungsmesser auswertet, mit den Scan-Winkeln, den geographischen Koordinaten und den Ausrichtwinkel der Messplattform verknüpft und diese Datensätze aufzeichnet. Die Ausgabe der Dateien kann über einen Datenträger (in der Zeichnung ist beispielhaft eine DVD (Pos. 57) als Speichermedium dargestellt). Der Zentralrechner 56 steuert einen Lasertransmitter 30 an. Die Laserstrahlung desselben wird durch zwei Glasfaserkabel 58 und 59 je einer Optik 60 bzw. 61 zugeführt, durch welche Optiken die Laserstrahlen aufgeweitet werden. Diese Optiken 60 und 61 liegen je einem Polygon-Spiegelrad 62,63 gegenüber. Die Spiegelräder 62,63 sind als vierseitige Pyramiden ausgeführt, die an ihrer Basis miteinander verbunden sind. Die beiden Spiegelpyramidem sind um 45° gegeneinander versetzt, so dass das eine System in der Abtastlücke des anderen aktiv ist. Angetrieben werden die Spiegelräder durch einen Motor 64, der durch den Rechner 56 gesteuert wird. Durch einen auf der Motorwelle angeordneten Winkeldekoder 65 wird die Momentanstellung der Spiegelräder 62, 63 an den Rechner zurückgemeldet.In the 8th is shown schematically the structure of an airborne laser scanner according to the invention. The heart of the system is the central computer 56, which controls the individual components of the same and evaluates the measurement data from the range finder, links it to the scan angles, the geographic coordinates and the alignment angle of the measurement platform, and records these data sets. The files can be output via a data medium (a DVD (item 57) is shown as an example in the drawing as a storage medium). The central computer 56 controls a laser transmitter 30 . The laser radiation from the same is fed through two fiber optic cables 58 and 59 to optics 60 and 61, respectively, through which optics the laser beams are expanded. These optics 60 and 61 are each opposite a polygon mirror wheel 62,63. The mirror wheels 62,63 are designed as four-sided pyramids which are connected to one another at their base. The two mirror pyramids are offset from each other by 45° so that one system is active in the scanning gap of the other. The mirror wheels are driven by a motor 64 which is controlled by the computer 56. The instantaneous position of the mirror wheels 62, 63 is reported back to the computer by an angle decoder 65 arranged on the motor shaft.

Durch die beiden Polygonspiegelräder 62,63 wird das überflogene Gelände 13 fächerartig abgetastet. Die entsprechenden Mess-Strahlen sind in der Zeichnung mit 66 und 67 bezeichnet, die Messpunkte an der Oberfläche des Geländes 13 mit 19. Ein Teil der vom Messpunkt 19 diffus reflektierten Strahlung erreicht wieder die Polygonspiegelräder 62 bzw. 63 und wird über Optiken 68,69 und Gasfaserkabeln 70,71 der Empfangsstufe 72 zugeführt. Sowohl im Sende- als auch im Empfangskanal erfolgt die Strahlteilung unmittelbar durch die Glasfaserlichtleiter.The terrain 13 overflown is scanned in a fan-like manner by the two polygonal mirror wheels 62,63. The corresponding measuring beams are denoted in the drawing by 66 and 67, the measuring points on the surface of the terrain 13 by 19. A part of the radiation diffusely reflected from the measuring point 19 reaches the polygon mirror wheels 62 or 63 again and is via optics 68,69 and fiber optic cables 70,71 to the receiving stage 72. Beam splitting takes place directly through the glass fiber optics in both the transmission and reception channels.

Die in der Empfangsstufe 72 in elektrische Signale umgewandelten Echoimpulse werden dem Zentralrechner 56 zugeleitet. Aus der Laufzeit der Impulse werden die entsprechenden Entfernungen ermittelt. Diese Messdaten werden im Rechner 56 mit dem durch die Position der Spiegelräder 62,63 definiertem Ablenkwinkel α und den von einem GPS-Navigationssystem 14 abgeleiteten geographischen Koordinaten x,y,z und den Kurs-, Nick- und Rollwinkeln ε,γ,φ verknüpft. Durch diese Daten wird jeder Messpunkt im Raum exakt definiert, so dass aus den Daten 3D Geländemodelle berechnet werden können.The echo pulses converted into electrical signals in the receiving stage 72 are fed to the central computer 56 . The corresponding distances are determined from the propagation time of the impulses. These measurement data are linked in the computer 56 with the deflection angle α defined by the position of the mirror wheels 62,63 and the geographic coordinates x,y,z derived from a GPS navigation system 14 and the course, pitch and roll angles ε,γ,φ . Each measuring point in space is precisely defined by this data, so that 3D terrain models can be calculated from the data.

Die 9 zeigt einzelne Komponenten einer Variante der oben beschriebenen Einrichtung. In dieser Ausführungsform sind die beiden Spiegelräder 73,74 als dreiseitige Pyramiden ausgebildet und weisen separate Antriebsmotore 75,76 und Winkeldekoder 77,78 auf. Die mit dem Gegenstand der 8 übereinstimmenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Vorteil der Ausführung nach der 9 ist die große Flexibilität im Betrieb der Anlage. Die beiden Spiegelräder 73, 74 werden wohl synchron angetrieben, der Phasenwinkel zwischen den Spiegelrädern kann aber beliebig eingestellt werden. Es ist auch möglich, die beiden Spiegelräder 73,74 mit unterschiedlichem Drehsinn zu betreiben.the 9 shows individual components of a variant of the device described above. In this embodiment, the two mirror wheels 73,74 are designed as three-sided pyramids and have separate drive motors 75,76 and angle decoders 77,78. The one with the subject of 8th matching parts are denoted by the same reference numerals. The benefit of running after the 9 is the great flexibility in the operation of the system. The two mirror wheels 73, 74 are probably driven synchronously, but the phase angle between the mirror wheels can be adjusted as desired. It is also possible to operate the two mirror wheels 73, 74 with different directions of rotation.

Eine weitere Variante der Erfindung ist in den 10a und 10b dargestellt. Das Polygonspiegelrad 79 ist als dreiseitige Pyramide ausgebildet. Dem Spiegelrad liegen die Optiken 60,68 und 61,69 um 180 ° gegeneinander versetzt gegenüber. Durch Spiegel 80 bzw. 81 werden die Sende- bzw. Empfangsstrahlen um 90° abgelenkt, so dass sie im wesentlichen achsial aus- bzw. eintreten. Die mit anderen Ausführungen übereinstimmende Teile sind in der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Another variant of the invention is in the 10a and 10b shown. The polygon mirror wheel 79 is designed as a three-sided pyramid. Optics 60, 68 and 61, 69 are offset from one another by 180° to the mirror wheel. The transmitted and received beams are deflected by 90° by mirrors 80 and 81, respectively, so that they emerge and enter essentially axially. The parts that correspond to other versions are provided with the same reference symbols in the drawing.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Im besonderen ist die Erfindung nicht auf flugzeuggestützte Systeme eingeschränkt, sondern kann mit gleichen Vorteilen auf Tunnelmess-Systeme od. dgl. und Geräte angewendet werden, bei welchen der Scanner auf einem Drehtisch montiert ist. Es können auch die verschiedenen Lösungen zur Nutzung der Synergieeffekte, wie sie beispielsweise in den 5 bis 7 gezeigt sind, in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.The invention is not limited to the embodiments described above. In particular, the invention is not limited to airborne systems, but can be applied with equal advantages to tunnel measurement systems or the like and devices in which the scanner is mounted on a turntable. It can also be the various solutions for using the synergy effects, such as those in the 5 until 7 are shown can be combined with one another in any desired manner.

Claims (10)

Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13) mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung (30) zum Aussenden von optischen Signalen, nämlich von Laser-Signalen und einer Empfangseinrichtung (42, 72) zum Empfangen von optischen Signalen, nämlich von Laserstrahlung, die von im Zielraum befindlichen Objekten (19, 29) reflektiert wird, ferner mit einer Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74 79) zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (30, 42, 72), wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (30, 42, 72) parallel verlaufen und die Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) ein rotierendes Polygon-Spiegelrad (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) umfasst, ferner mit einer Auswerteeinrichtung (56), die aus der Laufzeit gemäss der Phasenlage des ausgesandten optischen Signals Entfernungswerte ermittelt, wobei sich die Raum-Koordinaten der einzelnen Datenelemente aus den Entfernungswerten und der Strahlablenkung der Scan-Einrichtung (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) ergeben, wobei die Einrichtung einen weiteren Entfernungsmesser umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Scan-Einrichtungen (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) der beiden Entfernungsmesser in ihrer Phasenlage so versetzt sind, dass in der Abtastlücke des einen Entfernungsmessers der andere den Zielraum abtastet, wobei entweder für jeden Entfernungsmesser ein eigenes Polygon-Spiegelrad (62,63) vorgesehen ist und die Polygon-Spiegelräder (62 und 63) synchron angetrieben und so gegeneinander versetzt sind, dass während der Abtastlücke eines Systems ein anderes den Objektraum (13) abtastet, oder zwei Entfernungsmesser mit einem einzigen Polygon-Spiegelrad (79) zusammenwirken, welches zwei gegeneinander versetzte Spiegelpyramiden umfasst, wobei die verschiedenen Strahlenbündel im Objektraum (13) ausrichtbar sind. Device for recording an object space (13) with an opto-electronic distance meter using a signal propagation time method with a transmission device (30) for emitting optical signals, namely laser signals, and a receiving device (42, 72) for receiving optical signals, namely of laser radiation which is reflected by objects (19, 29) located in the target area, also with a scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) for deflecting the optical axes of the transmitting and receiving device (30, 42, 72), wherein the optical axes of the transmitting and receiving device (30, 42, 72) run parallel and the scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) comprises a rotating polygon mirror wheel (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79), also with an evaluation device (56) which determines distance values from the propagation time according to the phase position of the transmitted optical signal, where the spatial coordinates of the individual data elements nte result from the distance values and the beam deflection of the scanning device (34, 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79), the device comprising a further distance meter, characterized in that the scanning devices (34 , 36, 37, 38, 62, 63, 73, 74, 79) of the two rangefinders are phased so that in the scanning gap of one rangefinder, the other scans the target space, with either a separate polygon mirror wheel for each rangefinder (62,63) and the polygon mirror wheels (62 and 63) are driven synchronously and offset from one another in such a way that during the scanning gap of one system another scans the object space (13), or two range finders with a single polygon mirror wheel ( 79) interact, which comprises two mutually offset mirror pyramids, with the various beams of rays being able to be aligned in the object space (13). Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygon-Spiegelräder der Scan-Einrichtungen auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet sind, welche im Objektraum (13), senkrecht zur Abtastrichtung der Polygon-Spiegelräder, bewegbar ist, wobei zu jedem Messpunkt (19) gleichzeitig mit den Entfernungsdaten und dem Ablenkwinkel der Polygonspiegel die, beispielsweise von einem Navigationssystem, oder einem GPS-System, gelieferten Koordinaten des jeweiligen Standortes und die Ausrichtung der Plattform im Raum erfassbar sind.Device for recording an object space (13). Claim 1 , characterized in that the polygon mirror wheels of the scanning devices are arranged on a common platform which can be moved in the object space (13), perpendicular to the scanning direction of the polygon mirror wheels, with the distance data and the deflection angle of the polygon mirrors, the coordinates of the respective location supplied, for example by a navigation system or a GPS system, and the orientation of the platform in space can be detected. Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten der Entfernungsmesser z.B. der Lasertransmitter (30) und / oder das Empfangssystem (72) und / oder die Auswerteeinrichtung (56) nur einfach vorgesehen sind und von den verschiedenen Entfernungsmessern gemeinsam nutzbar sind.Device for recording an object space (13). Claim 1 or 2 , characterized in that components of the range finder, for example the laser transmitter (30) and/or the receiving system (72) and/or the evaluation device (56) are only provided once and can be used jointly by the various range finders. Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Achse des Lasertransmitters (30), teildurchlässige Spiegel oder Prismen (32,33) vorgesehen sind, durch welche der Strahl (31) des Lasertransmitters (30) teilbar ist, wobei die entsprechenden Teilstrahlen (31a, 31b) den jeweiligen Polygon-Spiegelräder (34,36) zuleitbar sind.Device for recording an object space (13), after patent claim 3 , characterized in that partially transparent mirrors or prisms (32, 33) are provided in the optical axis of the laser transmitter (30), through which the beam (31) of the laser transmitter (30) can be divided, the corresponding partial beams (31a, 31b ) can be fed to the respective polygon mirror wheels (34,36). Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Achse des Empfangssystems (42), vorzugsweise teildurchlässige, Spiegel oder Prismen (39) vorgesehen sind, durch welche die verschiedenen, von den Polygon-Spiegelrädern (37,38) reflektierten Strahlen zu einem einzigen Strahlenbündel kombinierbar sind.Device for recording an object space (13), after patent claim 3 , characterized in that in the optical axis of the receiving system (42), preferably partially transparent, mirrors or prisms (39) are provided, through which the various rays reflected by the polygonal mirror wheels (37, 38) can be combined into a single bundle of rays . Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach Patentanspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als optischer Strahlteiler im Sende- und / oder im Empfangsteil ein Glasfaserstrahlteiler (58,59 bzw. 70,71) verwendet ist.Device for recording an object space (13), after patent claim 3 , 4 or 5 , characterized in that a glass fiber beam splitter (58, 59 or 70, 71) is used as the optical beam splitter in the transmitting and/or receiving part. Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach Patentanspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als optischer Strahlteiler ein schwingendes Spiegelelement vorgesehen ist, welches zwei, alternierend in das Strahlenbündel (31) eintauchende Spiegelflächen (47,48) mit unterschiedlichen Ausrichtungen aufweist.Device for recording an object space (13), after patent claim 3 , 4 or 5 , characterized in that an oscillating mirror element is provided as the optical beam splitter, which mirror element has two mirror surfaces (47, 48) with different orientations that alternately dip into the bundle of rays (31). Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygon-Spiegelräder (62,63) auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.Device for recording an object space (13) according to one of the preceding patent claims, characterized in that the polygon mirror wheels (62, 63) are arranged on a common shaft. Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygon-Spiegelräder (62, 63) in an sich bekannter Weise als Spiegel-Pyramiden (62,63) ausgeführt sind, die um ihre Achse rotieren, wobei zwei Polygon-Spiegelräder koaxial angeordnet und an ihrer Basis miteinander verbunden sind.Device for recording an object space (13), after patent claim 8 , characterized in that the polygon mirror wheels (62, 63) are designed in a manner known per se as mirror pyramids (62, 63) rotating around their axis, two polygon mirror wheels being arranged coaxially and connected to one another at their base are. Einrichtung zur Aufnahme eines Objektraumes (13), nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygon-Spiegelräder (73,74) über je einen eigenen Antrieb (75,76) verfügen und diese Antriebe die Polygon-Spiegelräder (73,74) synchron antreiben, wobei die Phasenlage der einzelnen Polygon-Spiegelräder (73,74) zueinander einstellbar ist.Device for recording an object space (13), according to one of patent claims 1 until 7 , characterized in that the polygon mirror wheels (73,74) each have their own drive (75,76) and these drives drive the polygon mirror wheels (73,74) synchronously, the phase position of the individual polygon mirror wheels (73 ,74) can be adjusted to each other.

Images