專利名稱：用于位置確定和表面測量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于位置確定和表面測量的設(shè)備和方法。具體地，本發(fā)明涉及使用光學(xué)測量方法(例如使用激光)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
坐標(biāo)測量設(shè)備是期望以盡量高的精度在三維空間中確定位置的示例應(yīng)用領(lǐng)域。坐標(biāo)測量設(shè)備通常具有測量頭，其例如可以配備追蹤器針(tracer pin)或其它傳感器。為了確定對象表面上的位置，確定測量頭的位置以及追蹤器針(Pin)相對于該測量頭的位置(如果該測量頭上安裝了追蹤器針)。傳統(tǒng)上，為了確定測量頭的位置，在坐標(biāo)測量設(shè)備中提供線性標(biāo)度，其間接地經(jīng)由單獨(dú)(individual)軸的運(yùn)動(dòng)路徑來反饋測量頭的位置。然而，這需要堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)果來防止測量結(jié)構(gòu)由于現(xiàn)場松開或機(jī)械變形而導(dǎo)致的破壞?？梢酝ㄟ^測量電磁輻射(例如光)行進(jìn)的路徑來確定距離。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，電磁輻射穿過參考位置與對象之間的路徑一次或多次，從而可以從輻射行進(jìn)的路徑的長度來導(dǎo)出該距離。以幾微米或幾十微米量級的精度在具有幾米長度的空間中確定距離或?qū)ο笪恢玫脑O(shè)備和方法的實(shí)現(xiàn)存在技術(shù)困難。這特別適用于以高測量速度確定位置的情形。激光距離測量設(shè)備使得能夠確定對象的距離。在K. Minoshima和H. Matsumoto,"High-Accuracy Measurement of 240-m distance in an optical tunnelby use of acompact femtosecond laser，，,Applied Optics, vol. 39,No. 30pp. 5512-5517(2000)中，描述了使用光學(xué)頻率梳的距離測量。在此測量中，激光束頻率梳的強(qiáng)度的信號分量的相位位置被評估(evaluate)來確定激光束行進(jìn)的距離。選擇信號分量，使得該信號分量以與激光束的重復(fù)頻率的典型高倍數(shù)一致的頻率振蕩。對這種信號分量的相位差的測量使得能夠在所謂的不模糊(unambiguousness)區(qū)域中確定位置，該不模糊區(qū)域等于光速除以信號分量的頻率。為了獲得在不模糊區(qū)域內(nèi)近似于欲測量的距離的距離估計(jì)，例如，本申請申請人的DE 10 2008 045 386. 2提出順序地評估所捕獲的測量信號的、以不同頻率振蕩的不同信號分量。然而，為了此附加測量，需要評估時(shí)間。一般地，在分別基于行進(jìn)時(shí)間測量或相位差測量而在三維空間中確定位置的光學(xué)方法中，利用光束(典型地為激光束)照射要被確定位置的對象，并且檢測從對象(例如從安裝在對象上的回射器)反射的光。在此情況中，必須確保光束在完整的測量體積(volume)中照射對象(例如如上所述的坐標(biāo)測量設(shè)備的測量頭)。傳統(tǒng)上，通過光學(xué)元件擴(kuò)展光束，使得光束照射完整的測量體積。然而，該擴(kuò)展導(dǎo)致僅從對象反射激光束中相對較小的一部分，并因此檢測器處的信號強(qiáng)度相對于入射激光功率較小。在其它方法中，可以使用逆向方法，S卩，從對象(例如安裝在對象上的測量頭)照射一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)反射器，并且在對象處檢測所反射的光。而且，這里必須確保對反射器或多個(gè)反射器的照射獨(dú)立于對象在感興趣的空間中的運(yùn)動(dòng)。此外，傳統(tǒng)上，在此情況中，可以利用光學(xué)元件擴(kuò)展光束，這繼而導(dǎo)致低的信號強(qiáng)度。
一般地，期望更有效地使用激光功率，以在所使用的一個(gè)或多個(gè)檢測器處獲得更好的信噪比，以及/或者能夠使用具有降低的功率的激光器。也可以在表面測量中采用類似的光學(xué)測量方法(例如使用激光的)。這里，例如，利用激光(例如短脈沖激光)照射欲測量的表面，并利用一個(gè)或多個(gè)檢測器檢測從該表面反射的光。對于三維測量，至少需要三個(gè)獨(dú)立的檢測器，在欲測量更少的維度的情況下，可以相應(yīng)地使用更少的檢測器。而且，在這樣的設(shè)備和方法中，期望能夠檢測從表面反射的激光功率的盡可能大的部分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供可以更有效地使用輻射強(qiáng)度用于位置確定或表面測量的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明，通過如權(quán)利要求1或12中定義的設(shè)備以及如權(quán)利要求19或觀中定義的方法實(shí)現(xiàn)此目的。從屬權(quán)利要求限定其它實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于確定對象在空間區(qū)域中的位置的設(shè)備，包括至少一個(gè)光源，用于產(chǎn)生光束來照射反射器；檢測器裝置，用于檢測從所述反射器反射的光束；以及評估裝置，用于基于所檢測的反射光確定所述對象的位置。此外，還提供用于將所述光束引導(dǎo)到所述空間區(qū)域中存在所述反射器的部分中的引導(dǎo)裝置。通過提供所述引導(dǎo)裝置，所述光束不需要照射完整的測量體積或者可以關(guān)于所述引導(dǎo)裝置而存在的反射器的體積。因此，輻射裝置的輻射強(qiáng)度可以被使用得更有效率。所述設(shè)備可以包括用于擴(kuò)展所述光束的光學(xué)部件。所述至少一個(gè)光源可以包括一個(gè)或多個(gè)短脈沖激光器。對于三維位置確定，所述至少一個(gè)光源可以具體地產(chǎn)生三個(gè)光束，其中可以利用分束器分裂三個(gè)光源的光束。所述引導(dǎo)裝置可以基于所述反射器或所述光源的位置信息對準(zhǔn)所述光束，例如如果反射器、光源和/或?qū)ο蠖ㄎ辉跈C(jī)械臂上，可以基于機(jī)器人的位置反饋。在其它實(shí)施例中，可以使用附加的檢測器(例如象限檢測器)和/或附加光源(例如安裝到所述對象上的光源)來提供用于引導(dǎo)裝置的信息，基于該信息將光束對準(zhǔn)到所述對象的方向上。可以將反射器安裝到要確定位置的對象上。在此情況中，對象的位置與反射器的位置一致，并且檢測從對象(即從安裝到對象上的反射器)反射的光束。在此情況中，所述至少一個(gè)光源可以是靜態(tài)的，并且通過檢測反射光，可以確定反射器與所述至少一個(gè)靜態(tài)光源的距離。在所述至少一個(gè)光源包括例如三個(gè)光源的情況下，則可以通過三邊測量法確定所述位置。在另一變型中，所述至少一個(gè)光源安裝到所述對象上，或者分別從所述對象輻射至少一個(gè)光束，并且使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)反射器。而且，在此情況中，例如通過三個(gè)不同靜態(tài)反射器的測量，可以經(jīng)由三邊測量法確定所述至少一個(gè)光源的位置，并因此確定安裝了所述至少一個(gè)光源的對象的位置。根據(jù)另一方面，提供了一種測量表面的設(shè)備，包括光源，用于輻射所述表面；檢測器裝置，用于檢測從所述表面反射的光；以及評估裝置，用于根據(jù)由至少一個(gè)檢測器檢測的光確定表面參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備還包括對準(zhǔn)裝置，用于將所述至少一個(gè)檢測器對準(zhǔn)在反射光的方向上。通過將檢測器裝置對準(zhǔn)在反射光的方向上，可以提高檢測器收集光的效率。所述檢測器裝置可以特別地包括聚光光學(xué)部件，用于會(huì)聚和聚焦所述反射光。通過所述對準(zhǔn)裝置，可以確保被聚光物鏡聚焦的光入射在檢測器裝置上。為了控制對準(zhǔn)裝置，可以提供用于確定所述反射光的方向的其它檢測器裝置，其可以例如布置為平行于所述檢測器裝置。所述其它檢測器裝置可以例如包括象限二極管。在本發(fā)明的另一方面中，提供了對應(yīng)的方法。


下面將參照附圖使用實(shí)施例說明本發(fā)明。圖1是根據(jù)一實(shí)施例的設(shè)備的示意圖示。圖2和圖3示出用于圖示本發(fā)明的實(shí)施例的特征的示意圖。圖4示意地示出根據(jù)一實(shí)施例的輻射布置。圖5示意地示出另一實(shí)施例的輻射布置。圖6是根據(jù)一實(shí)施例的設(shè)備的示意圖示。圖7A和圖7B示意地示出根據(jù)另一實(shí)施例的輻射布置。圖8示出用于圖7A和圖7B的輻射布置的評估布置的框圖。圖9A和9B示出根據(jù)另一實(shí)施例的輻射布置。圖10A-10C示出根據(jù)另一實(shí)施例的輻射布置。圖11A-11C示出根據(jù)另一實(shí)施例的輻射布置。圖12是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備的示意圖示。圖13是可以例如與圖12的實(shí)施例一起使用的測量設(shè)備的圖示。圖14示出根據(jù)另一實(shí)施例的輻射布置。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于表面測量的設(shè)備。圖16示出用于圖示本發(fā)明的某些實(shí)施例的原理的示意圖。圖17示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方向檢測器。
具體實(shí)施例方式下面更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。不同實(shí)施例的特征可以彼此組合，除非在下面的描述中明確排除。即使以如工業(yè)布置中的位置確定或工業(yè)布置中的表面測量的具體應(yīng)用描述具體實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于此應(yīng)用。圖1是根據(jù)一實(shí)施例的用于確定對象的位置的設(shè)備1的示意圖示。設(shè)備1在其中確定配備有回射器25的機(jī)械臂2的組件的位置的示例應(yīng)用的背景中示出，但設(shè)備1也可以被用于其它實(shí)施例和其它應(yīng)用中。設(shè)備1包括光源3，產(chǎn)生具有重復(fù)頻率(!^petition rate)的短光脈沖序列；由多個(gè)光學(xué)元件4-9實(shí)現(xiàn)的光導(dǎo)布置；具有第一參考信號檢測器11和第二參考信號檢測器12的一對參考信號檢測器11、12 ；具有多個(gè)光學(xué)檢測器13、14的檢測器布置；以及評估電路15。光導(dǎo)布置接收光脈沖序列并將光脈沖序列引導(dǎo)到該對參考信號檢測器11、12，以及引導(dǎo)到統(tǒng)一標(biāo)識(shí)為28的空間區(qū)域中，在該空間區(qū)域中確定安裝到機(jī)械臂的回射器的位置。為了簡單，下面也將由光導(dǎo)布置引導(dǎo)到參考信號檢測器11、12以及引導(dǎo)到空間區(qū)域觀中的光稱為光脈沖序列，其中可以看出僅光源2產(chǎn)生的光脈沖強(qiáng)度的一部分被分別引導(dǎo)到參考信號檢測器11、12以及空間區(qū)域觀中。在空間區(qū)域中由安裝在機(jī)械臂2上的回射器25反射光脈沖序列。由檢測器13、14捕獲反射的光脈沖序列。評估電路15根據(jù)在參考信號輸入端16處接收的來自參考信號檢測器11、12的信號以及根據(jù)來自檢測器13、14的信號確定在檢測器13、14處捕獲的光信號的信號分量的相位位置，所述相位位置與空間區(qū)域觀中光脈沖的行進(jìn)時(shí)間存在關(guān)系，并因此與回射器25距光導(dǎo)布置的不同元件的距離存在關(guān)系。如此可以確定回射器25的位置。如下面將更詳細(xì)介紹的，評估電路15對相位位置的確定基于在檢測器13、14處捕獲的光信號的、具有作為重復(fù)頻率的倍數(shù)的頻率的信號分量。例如，檢測器13、14和參考信號檢測器11、12被實(shí)施為光電檢測器并捕獲入射光強(qiáng)度。雖然在圖1中為了清楚僅示出了將光引導(dǎo)到空間區(qū)域觀中的兩個(gè)分束器5、7，以及示出了兩個(gè)相應(yīng)分配的檢測器13、14，但可以將光從超過兩個(gè)位置引導(dǎo)到欲確定對象的位置的空間區(qū)域中。在欲確定回射器25的三個(gè)空間坐標(biāo)的情況中，可以將光脈沖序列從至少另一輻射位置引導(dǎo)到空間區(qū)域中，該至少另一輻射位置不布置在由分束器5和7的光束出射點(diǎn)確定的線上。下面更詳細(xì)地說明設(shè)備1的各個(gè)組件的操作。光源3產(chǎn)生利用周期函數(shù)調(diào)制的、并具有基頻fo以及基頻f0的諧波的明顯(pronounced)分量(即具有f0的倍數(shù)的頻率的明顯頻率分量)的光信號。例如，由短脈沖激光器產(chǎn)生這樣的信號，該短脈沖激光器產(chǎn)生具有清晰的時(shí)間間隔TO= Ι/fO (即具有重復(fù)頻率f0)的光脈沖序列，其中每個(gè)脈沖的寬度相對于連續(xù)脈沖之間的時(shí)間間隔TO較短。相對于相繼的光脈沖之間的時(shí)間間隔T0，每個(gè)脈沖的寬度可以非常短，例如1 · IO-5的量級。在設(shè)備3中，可以根據(jù)位置確定的期望測量精度、關(guān)于對象的位置的初始不確定性、以及檢測器13、14處檢測的光信號的用于確定相位位置的信號分量，或者根據(jù)其它因素選擇每個(gè)脈沖的重復(fù)頻率f0和寬度。在使用fO的第η次諧波確定相位差的情況中，在相繼的光脈沖之間的時(shí)間間隔TO處選擇每個(gè)光脈沖的寬度，使得從光源3輸出的光信號的序列在頻率η · f0處具有足夠的頻譜權(quán)重。作為脈沖形式，可以選擇矩形脈沖序列也可以選擇其它合適的脈沖形式，例如雙曲正割或高斯函數(shù)的平方?？梢杂膳渲脼楫a(chǎn)生短光脈沖的不同激光器產(chǎn)生光脈沖的合適序列。特別地，可以使用光學(xué)頻率合成器。例如，可以使用電泵浦的二極管激光器作為光源3，例如調(diào)Q激光器，增益開關(guān)(gain switched)激光器、主動(dòng)或被動(dòng)模式耦合激光器或混合模式耦合激光器、或具有垂直諧振腔的模式耦合表面發(fā)射激光器(垂直腔表面發(fā)射激光器，VCSEL)。也可以使用光學(xué)泵浦的激光器，例如具有外部垂直諧振腔的被動(dòng)模式耦合表面發(fā)射激光器(垂直外腔表面發(fā)射激光器，VECSEL)，或者可以使用基于光子晶體光纖的激光器(光子晶體光纖激光器)作為光源3。光源3的脈沖寬度的示例在IOOfs至IOOps的量級上。重復(fù)頻率的示例在從50MHz至50GHz的范圍中。平均激光功率的示例在從ImW至10W的范圍中。脈沖抖動(dòng)(jitter)值的示例在IOfs至Ips的有效值之間(均方值)。如圖1所示，從光源3輸出的光脈沖序列被光導(dǎo)布置引導(dǎo)到參考信號檢測器11、12以及空間區(qū)域28中。設(shè)備1中的光導(dǎo)布置包括多個(gè)分束器4、5和7、反射鏡6和擴(kuò)束器8、9，擴(kuò)束器8和9分別分配給分束器5和7。分束器4接收來自光源3的光脈沖序列。光脈沖序列的部分光束20被分束器4引導(dǎo)至參考信號檢測器11、12作為參考信號。如果必要，用于分束的光學(xué)元件(尤其是分束器)可以布置在分束器4的下游，以確保部分光束20入射在參考信號檢測器11以及參考信號檢測器12上。光脈沖序列的另一部分光束由分束器4透射，并入射在分束器5上。分束器5經(jīng)由擴(kuò)束器8將光脈沖序列的部分光束21引導(dǎo)到空間區(qū)域觀，其中擴(kuò)束器8將部分光束21擴(kuò)展為光錐22。另一部分光束被分束器5透射，并經(jīng)由反射鏡6引導(dǎo)到分束器7上。分束器7經(jīng)由擴(kuò)束器9將光脈沖序列的部分光束沈引導(dǎo)到空間區(qū)域觀中，其中擴(kuò)束器9將部分光束沈擴(kuò)展為光錐27。在所示的實(shí)施例中，將擴(kuò)束器8的擴(kuò)展以及擴(kuò)束器9的擴(kuò)展顯示為使得光錐22和光錐27分別僅照射空間區(qū)域28中的一部分，以便能夠進(jìn)行位置確定。如后面將參照圖2-9所說明的，提供追蹤布置，例如，在圖1的實(shí)施例中，所述追蹤布置將光錐22和27引導(dǎo)在空間區(qū)域28中機(jī)械臂22的回射器25所處的部分中。反射鏡6接收的光束中被分束器7透射的部分可以經(jīng)由圖1中未示出的另一分束器引導(dǎo)到空間區(qū)域觀的方向上?？臻g區(qū)域觀的、在上述追蹤布置的某一位置中可以確定對象的位置的部分對應(yīng)于發(fā)散光錐22、27的重疊區(qū)域。在光脈沖序列被引導(dǎo)到可以從超過三個(gè)位置確定對象位置的空間區(qū)域的方向上的情況中，可以確定對象位置的空間區(qū)域是從不在同一直線上的至少三個(gè)起點(diǎn)發(fā)射的至少三個(gè)不同光錐的所有重疊區(qū)域的組合。經(jīng)由分束器5和擴(kuò)束器8而被引導(dǎo)到空間區(qū)域觀中的光脈沖序列入射在回射器25上，并被回射器25在擴(kuò)束器8的方向上反射回。在擴(kuò)束器8的方向上從回射器25反射回的光形成第一光信號，經(jīng)由擴(kuò)束器觀和分束器5將第一光信號引導(dǎo)到檢測器13。經(jīng)由分束器7和擴(kuò)束器9而被引導(dǎo)到空間區(qū)域觀中的光脈沖序列入射在回射器25上，并被回射器25在擴(kuò)束器9的方向上反射回。被回射器25在擴(kuò)束器9的方向上反射回的光形成第二光信號對，經(jīng)由擴(kuò)束器9和分束器7將第二光信號M引導(dǎo)到檢測器14。當(dāng)回射器25位于分束器、擴(kuò)束器和檢測器的其它組合的光錐中時(shí)，從回射器25反射其它光信號，所述其它光信號經(jīng)由擴(kuò)束器和分束器而被引導(dǎo)到各自的檢測器。將光脈沖序列引導(dǎo)到空間區(qū)域28和檢測器布置的檢測器13、14中的光導(dǎo)布置被定位為使得在檢測器13的方向上反射的光信號23在與在檢測器14的方向上反射的光信號M不同的方向上反射。機(jī)械臂2處提供的回射器25例如可以被實(shí)施為三直角錐反射器(CCR)、三棱鏡或貓眼反射器或球透鏡。在三直角錐反射器和三棱鏡的情況中，光被平行于入射光方向反射。發(fā)散光束保持發(fā)散。在貓眼發(fā)射器以及球透鏡的情況下，可以針對某一距離優(yōu)化回射器，使得所反射的光束總體被反射回到其自身上，從而在檢測器處出現(xiàn)更高的信號水平。也可以使用小散射元件代替回射器，該小散射元件的散射行為與其環(huán)境顯著不同，以將光從相關(guān)物點(diǎn)散射到檢測器。該小元件應(yīng)該強(qiáng)烈散射光，使得在檢測器處出現(xiàn)可以從散射環(huán)境中分辨出的可用信號。光信號23和M分別由檢測器13和14捕獲。檢測器13、14和參考信號檢測器11、12被實(shí)施為光接收器(photo receiver)。檢測器13和14捕獲入射在它們上的光脈沖序列的光功率，其中光脈沖序列分別經(jīng)由分束器5和7傳播到回射器25，并從回射器分別返回到檢測器13和14。光脈沖到達(dá)參考信號檢測器11、12之一的光路(作為一方面)與經(jīng)過回射器25的反射之后分別到達(dá)檢測器13和14之一的光路(作為另一方面)的不同光路長度在同一光脈沖分別到達(dá)檢測器13和14之一與到達(dá)參考信號檢測器11、12之間分別導(dǎo)致時(shí)延^和τ 2，其等于光脈沖的光路長度差除以光速c。因?yàn)橥ǔH引導(dǎo)到空間區(qū)域28中的小部分光被回射器25反射，所以相對于參考信號檢測器11、12處的參考信號，檢測器13、14處的信號較弱。路徑長度差一方面包括取決于設(shè)備的幾何形狀的距離，尤其是取決于分束器5、7與分束器4之間的距離以及分束器4、5、7分別與檢測器13、14和參考信號檢測器11、12沿著光路的距離，另一方面包括對于在檢測器13處捕獲的光信號而言取決于分束器5或光錐22的虛擬起點(diǎn)與回射器之間的光路長度并且對于檢測器14處捕獲的信號而言取決于分束器7或光錐27的虛擬起點(diǎn)與回射器25之間的光路長度的分量。因?yàn)?，在設(shè)備1的幾何形狀已知的情況下，路徑長度差中取決于設(shè)備的幾何形狀的部分是已知的，所以通過測量檢測器30處的光信號23與參考信號檢測器11、12處的參考信號20之間的時(shí)延τ ”可以確定光脈沖在分束器5與回射器25之間行進(jìn)的光路長度，并因此可以確定回射器25與分束器5的光束出射點(diǎn)或與光錐22的虛擬起點(diǎn)的距離。在類似的方式中，通過測量檢測器14處的光信號M與參考信號檢測器11、12處的參考信號14之間的時(shí)延^和τ 2，可以確定光脈沖在分束器7與回射器25之間行進(jìn)的光路距離，并因此可以確定回射器25與分束器7的光束出射點(diǎn)或光錐27的虛擬起點(diǎn)之間的距離。檢測器13和14以及參考信號檢測器11、12與評估電路15連接，評估電路15確定光信號23J4與參考信號20之間的相位差。設(shè)備1的評估電路15接著為頻率基本是重復(fù)頻率的倍數(shù)的信號分量確定光信號23、24與參考信號20之間的相位差?；谒_定的取決于上述時(shí)延的相位差，可以確定回射器25的位置。應(yīng)該注意，圖1中所示的設(shè)備僅作為示例，并且以下所說明的追蹤布置可以一般地用于在兩個(gè)或三個(gè)維度上基于從對象反射的光束確定物體的位置的情形?，F(xiàn)在參考圖2-9，說明上述追蹤布置的實(shí)施例和原理，所述追蹤布置用于將(尤其是擴(kuò)展的)光束引導(dǎo)到感興趣的空間區(qū)域的一部分中，在該部分中存在要確定位置的回射器。在圖2-9中，相同的附圖標(biāo)記用于指代相同或類似的元件。圖2和3示出了說明使用更少擴(kuò)展光束的背景的示意圖。在圖2和3中，回射器33被示意地表示為球體，將在感興趣的空間區(qū)域31內(nèi)確定該球體的位置，其中空間區(qū)域31被簡化表示為立方體。在圖2的示例中，光源30產(chǎn)生光錐32，該光錐32被擴(kuò)展為其基本照射完整的空間區(qū)域31。圖2中對應(yīng)于光錐32的立體角被表示為Ω s。相應(yīng)地，僅光錐32的相對較小的部分入射在回射器33上。圖2中的光錐的該部分被賦予附圖標(biāo)記；34，并且對應(yīng)于立體角Ωκ。僅此被回射器33捕獲和反射的部分可以用于檢測。因?yàn)樵趫D2的情況中Ω κ/Ω s相對較小，因此事實(shí)上僅使用了光源30的輸出功率的一小部分。這可能導(dǎo)致不利的信噪比并且/或者需要高功率并因此需要相對昂貴的光源30。對于這種情況，可以近似地根據(jù)回射器33的截面積與空間區(qū)域31的截面積的比確定Ωκ/Ω3的值。典型值是例如回射器33的截面積為Icm2，空間體積31 (即測量體積)的截面積為Im2的值，其導(dǎo)致1 · ΙΟ"4的比。相對比的凹，在圖3中，使用僅照射空間區(qū)域31的一部分的光錐35。光錐35的部分36繼而照射回射器33。在圖3的情況中，容易看出Ωκ/Ω3的比值大于圖2的情況，或者換言之，在圖3的情況中，光源30的光強(qiáng)度的更大部分被用于實(shí)際測量。然而，在此情況中，光錐35必須追蹤回射器33的運(yùn)動(dòng)，使得可以在整個(gè)空間區(qū)域31中執(zhí)行測量。為了追蹤，可以使用例如反射鏡或其它光學(xué)元件。其示例將參照圖4和5說明。注意，即使在以上說明中以及在以下實(shí)施例中，使用錐形擴(kuò)展的光束(即發(fā)散光束)作為示例，但本發(fā)明不限于這樣的光束。在其它實(shí)施例中，可以使用不同地形成的光束，例如準(zhǔn)直光束(即具有由對應(yīng)的光學(xué)部件確定的光束直徑的平行光束)、或者會(huì)聚(即聚焦的)光束。在圖4的實(shí)施例中，使用可傾翻/可樞轉(zhuǎn)的反射鏡40來改變從光源30發(fā)射的光錐35的方向，例如改變?yōu)樘摼€所示的光錐35’。在圖5的實(shí)施例中，使用可以橫向偏心的成像元件(在此示例中是透鏡4 代替用于調(diào)節(jié)光錐35的方向的反射鏡40。通過在垂直于光束方向的方向上平移透鏡42，如箭頭所示，也可以改變光錐35的方向。注意，這樣的系統(tǒng)不限于單個(gè)可平移成像元件，而是也可以提供多個(gè)可平移成像元件，如透鏡。而且，可以進(jìn)行這種成像元件的傾翻或其它運(yùn)動(dòng)，代替垂直于光束方向的平移。而且，也可以將能夠橫向偏心的成像元件與可傾翻/可樞轉(zhuǎn)反射鏡進(jìn)行組合。在一個(gè)或多個(gè)光源的光錐僅覆蓋空間區(qū)域中要進(jìn)行位置確定的部分的這種系統(tǒng)中，必須接收有關(guān)要被照射的回射器或其它對象的位置的信息，以能夠相應(yīng)地引導(dǎo)光錐。在如圖1中所示的實(shí)施例中，例如可以通過機(jī)械臂2的軸中的傳感器進(jìn)行該確定，通過所述傳感器可以確定回射器25的位置。該位置確定通常沒有最終通過光學(xué)測量而進(jìn)行的位置確定準(zhǔn)確，但其通常足以相應(yīng)地對準(zhǔn)光錐?？梢愿鶕?jù)機(jī)器人中的傳感器的測量精度選擇光錐的擴(kuò)展。在不存在這樣的傳感器的情況中，也可以使用來自用于控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的控制程序的數(shù)據(jù)。最后，一旦已經(jīng)通過光學(xué)測量確定了位置(例如通過利用光錐掃描空間體積)，則可以使用光學(xué)測量的位置本身用于追蹤。在光學(xué)測量指示回射器朝向?qū)?yīng)的光錐的邊界移動(dòng)的情況中，相應(yīng)地改變光錐的方向。而且，在此情況中，可以以合適的方式選擇光錐的尺寸(即擴(kuò)展)，以確保軌道(tracking)，即從光錐中心到光錐邊界的一定距離，從而能夠及時(shí)捕獲光錐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。另一可能性是在評估反射光的相位用于如上所述的位置確定之外還評估反射光的幅度，并執(zhí)行追蹤，分別使得該幅度最大化或者該幅度達(dá)到至少預(yù)定的最小值。圖6中示出了對應(yīng)設(shè)備的實(shí)施例。可以將圖6的實(shí)施例實(shí)施為圖1的實(shí)施例的附加，但也可以獨(dú)立于圖1的實(shí)施例實(shí)施圖6的實(shí)施例。在圖6的實(shí)施例中，光源126(例如如上所述的短脈沖激光器)產(chǎn)生光束。通過分束器133，將光束的一部分引導(dǎo)到參考檢測器124，參考檢測器124的功能對應(yīng)于圖1的參考檢測器11、12的功能。光錐的剩余部分被引導(dǎo)到反射鏡135，該反射鏡135可利用反射鏡驅(qū)動(dòng)器122而運(yùn)動(dòng)，以將光束引導(dǎo)到回射器121。雖然在圖6中，實(shí)施例中僅示出了單個(gè)反射鏡，但對于位置的三維確定，可以相應(yīng)地存在三個(gè)反射鏡以及相應(yīng)地存在更多分束器，或者對于二維位置確定，存在兩個(gè)反射鏡和兩個(gè)分束器，以便分別將三個(gè)或兩個(gè)光束引導(dǎo)到回射器121，如已經(jīng)參照圖1所說明的。在其它實(shí)施例中，可以提供用于產(chǎn)生附加光束的附加光源。作為示例，在圖6中示出了反射鏡的135的兩個(gè)位置a和b，對應(yīng)于回射器的位置 121a和121b。注意，可以通過反射鏡135上游或下游的光學(xué)部件(未示出)擴(kuò)展光束，如已經(jīng)說明的。經(jīng)由反射鏡135和分束器134將從回射器121反射的光引導(dǎo)到檢測器123。測量放大器和混頻器125處理檢測器123和124的信號，并將各個(gè)經(jīng)處理的信號傳遞到測相器127，其確定信號的相位差，如已經(jīng)說明的，可以從相位差導(dǎo)出回射器121的位置。 所示實(shí)施例中的測量放大器/混頻器125的混頻用于將檢測器123輸出的信號下轉(zhuǎn)換 (downconvert)為中頻，其中檢測器123輸出的信號在使用短脈沖激光器時(shí)具有對應(yīng)于短脈沖激光器頻率的頻率。此外，檢測器123的被測量放大器和混頻器125處理的信號由整流器1 整流，并由低通濾波器1 平滑化。如此產(chǎn)生的信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器130變換為數(shù)字信號，數(shù)字信號的值表示檢測器123檢測的信號的幅度。將該數(shù)字信號提供給評估單元131，例如微處理器或計(jì)算機(jī)。評估單元131可以是還確定測相器127檢測或評估的相位差的同一評估單元。根據(jù)檢測器123處如此捕獲的信號幅度，評估單元131接著經(jīng)由數(shù)摸轉(zhuǎn)換器132 控制反射鏡驅(qū)動(dòng)器122。例如，首先，例如在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，在一個(gè)操作模式中，在反射鏡135的完整角區(qū)域上移動(dòng)反射鏡135(例如首先在一個(gè)軸上)，檢測測量信號并將其與反射鏡135的對應(yīng)位置 (例如角位置)一起存儲(chǔ)在表中。在此“搜索運(yùn)行”之后，調(diào)節(jié)反射鏡135的位置(即角度)， 使得其采用已經(jīng)檢測到幅度最大值的位置。在其它實(shí)施例中，回射器的初始位置是已知的， 并省略“搜索運(yùn)行”。在操作期間，接著在第二操作模式中，通過連續(xù)地或間隔地監(jiān)視模數(shù)轉(zhuǎn)換器130 輸出的信號，調(diào)節(jié)反射鏡135的位置，使得測量信號(即檢測器123處接收的信號的幅度) 最大化和/或達(dá)到預(yù)定的閾值。雖然在圖6的實(shí)施例中評估了測量放大器/混頻器125的信號，但在其它實(shí)施例中，也可以直接評估由檢測器123輸出的信號，并確定其幅度。在其它實(shí)施例中，使用附加檢測器來捕獲回射器的運(yùn)動(dòng)以及相應(yīng)地調(diào)整光錐?，F(xiàn)在將參照圖7-9說明對應(yīng)的示例。在圖7和8中，示出了根據(jù)本發(fā)明的具有檢測器布置的追蹤布置的實(shí)施例。圖7A 示出了追蹤布置的視圖，圖7B示出了所使用的回射器/檢測器布置的部分視圖，圖8示出了對應(yīng)的評估/控制布置的框圖。在圖7A的實(shí)施例中，光(例如短脈沖激光器的激光)由光源51產(chǎn)生，并經(jīng)由反射鏡59引導(dǎo)到回射器53，如以上所述的。光源51可以包括光源本身(例如激光器)、以及用于所產(chǎn)生的光源的錐形擴(kuò)展的光學(xué)部件或者其它光學(xué)元件，例如如圖1所示。反射鏡59可以由反射鏡驅(qū)動(dòng)器57移動(dòng)，以改變光源51所產(chǎn)生的光錐的方向，尤其是將光錐引導(dǎo)到回射器53上。在回射器53處，附加提供檢測器布置M，其在所示實(shí)施例中分別具有象限二極管或象限檢測器的形狀。圖7B中更詳細(xì)地示出了該布置。在中間布置回射器53，并在其周圍布置象限檢測器M的四個(gè)象限Ma-Md，例如，四個(gè)通常獨(dú)立的光電二極管。通過象限檢測器的四個(gè)象限Ma-Md，在回射器53離開光錐之前可以捕獲光錐相對于回射器53的運(yùn)動(dòng)，并可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)光錐。這樣的相對運(yùn)動(dòng)例如可能由回射器53的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致，該回射器53可以被安裝到機(jī)械臂上，如圖1所示。例如，象限5 檢測到光的衰減而象限5 接收到恒定光表示光錐相對于回射器 53朝向象限5 移動(dòng)，從而可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)光錐。圖8中示意地示出了相應(yīng)的控制布置。這里，控制布置58(例如其可以被實(shí)施為可編程邏輯芯片或者固定硬件的形式)接收來自象限Ma-Md的信號，并且通過組合這些信號(如上面使用示例所描述的)來確定光錐相對于回射器53的運(yùn)動(dòng)方向。基于所確定的運(yùn)動(dòng)方向，控制反射鏡驅(qū)動(dòng)器57，以移動(dòng)反射鏡59用于調(diào)節(jié)光錐，從而確?；厣淦?3總是被光錐覆蓋。在圖7和8的實(shí)施例中，也可以使用另一多檢測器布置來代替象限二極管，其中既可以提供少于四個(gè)的單獨(dú)檢測器(象限)也可以提供多于四個(gè)的單獨(dú)檢測器。圖9中示出了根據(jù)本發(fā)明的追蹤布置的另一實(shí)施例。圖9A示出了追蹤布置的示意圖，圖9B示出了周圍布置了發(fā)光二極管的回射器的詳細(xì)圖。與圖7和圖8的實(shí)施例中一樣，在圖9A的實(shí)施例中，提供光源51、反射鏡59、反射鏡驅(qū)動(dòng)器57以及回射器53。這些元件的功能對應(yīng)于已經(jīng)參照圖7和圖8所說明的功能。在圖9的實(shí)施例中，在回射器53周圍布置了光源，在所示示例中為四個(gè)發(fā)光二極管56a-56d。數(shù)目“四”僅是示例，并且可以提供其它數(shù)目的發(fā)光二極管。此外，在其它實(shí)施例中，可以使用除發(fā)光二極管(例如激光二極管)以外的光源。此外，圖9的實(shí)施例具有分束器52，利用分束器52，經(jīng)由反射鏡59和分束器52將從發(fā)光二極管56a-56b發(fā)射的光以及從回射器53反射的光引導(dǎo)到檢測器布置55。檢測器布置55配置為檢測由發(fā)光二極管56a-56d發(fā)射的光。在圖9的實(shí)施例中，發(fā)光二極管56a_56d 例如可以是連續(xù)發(fā)光的發(fā)光二極管。在這種情況下，檢測器布置55例如可以包括數(shù)字照相機(jī)，其捕獲對應(yīng)于光源51發(fā)射的光錐的“視場區(qū)域”的圖像，并通過圖像處理確定發(fā)光二極管的位置以及相應(yīng)地調(diào)節(jié)光錐(如果合適)。如此，與基于圖7和9的實(shí)施例中的象限檢測器的象限類似，可以在回射器53離開光錐之前基于所檢測的發(fā)光二極管56a-56d的光辨識(shí)光錐相對于回射器53的運(yùn)動(dòng)。在另一實(shí)施例中，發(fā)光二極管56a_56d的光與光源51的光不同，例如具有不同的波長和/或不同的調(diào)制。此外，在一實(shí)施例中，從發(fā)光二極管56a-56d發(fā)射的光例如由于對每個(gè)發(fā)光二極管使用不同的調(diào)制和/或不同的光波長而不同。在這樣的實(shí)施例中，可以彼此獨(dú)立地檢測這些發(fā)光二極管的光，例如基于上述的不同調(diào)制或不同波長。此外，檢測器布置55可以用于檢測從回射器53反射的光并因此用于如上所述確定位置。然而，為此，也可以提供分離的檢測器布置。如果在此實(shí)施例中，例如在檢測器布置55中，未檢測到發(fā)光二極管56a的光或者僅檢測到被衰減后的光，并且連續(xù)以全強(qiáng)度(full strength)檢測到發(fā)光二極管56c的光， 則表示光錐相對于回射器53朝著發(fā)光二極管56c遠(yuǎn)離發(fā)光二極管56a運(yùn)動(dòng)，從而對應(yīng)于圖 8所述的控制的相應(yīng)控制(未示出)可以控制反射鏡驅(qū)動(dòng)器57來移動(dòng)反射鏡59，以相應(yīng)地調(diào)節(jié)光錐。
在圖7至圖9的實(shí)施例中，除反射器之外，還提供檢測器(在圖7和8的實(shí)施例的情況中)或標(biāo)記(在圖9的實(shí)施例的情況中)，以輔助追蹤。在其它實(shí)施例中，也可以在相應(yīng)光源邊上提供對應(yīng)的檢測器。現(xiàn)在將參照圖10和11說明對應(yīng)的實(shí)施例。在圖10中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的照射布置。圖IOA是照射布置的總覽圖，圖IOB示出了可用檢測器的示例，圖IOC示出了光束入射在圖IOB的檢測器上的不同位置中。如圖IOA中所示，在圖10的實(shí)施例中，經(jīng)由光導(dǎo)150(例如玻璃纖維)饋送光束 (例如激光束)。當(dāng)離開光導(dǎo)150時(shí)，光束151擴(kuò)展(可以提供相應(yīng)的光學(xué)部件(未示出) 用于擴(kuò)展)并穿過檢測器152的位于中心的孔。后面將更詳細(xì)地說明檢測器152。接著，光束入射在可動(dòng)反射鏡153上，并被引導(dǎo)為從反射鏡153反射到反射器 157(例如，回射器)的光束156。如實(shí)線156所示，僅光束的一部分入射在反射器157上， 或者換言之，光束156被擴(kuò)展，使得其照射比反射器157的對應(yīng)截面積更大的區(qū)域。在圖IOA中，從反射器157反射的光被大致表示為虛線。首先，光束從反射器157 反射回到反射鏡153，作為光束158，其中如虛線所示的，僅光束的一部分到達(dá)反射鏡153。 從反射鏡153，最終將光引導(dǎo)到檢測器152。根據(jù)檢測器152檢測的信號，控制器155控制反射鏡153，以移動(dòng)反射鏡153。檢測器152和反射鏡153可以布置在對應(yīng)測量裝置的測量頭154中。注意，為了評估所反射的光以便確定位置，可以存在另一檢測器，例如圖1的檢測器13或14，或者圖6的測相器127。在其它實(shí)施例中，為了確定位置，可以附加地使用檢測器152來進(jìn)行檢測。特別地，檢測器152可以是象限檢測器，例如象限二極管，如圖IOB中所示。圖 IOB中所示的象限檢測器152具有四個(gè)區(qū)段(segment) A、B、C和D，它們布置在光束152所通過的圓開孔的周圍。在其它實(shí)施例中，可以使用其它位置敏感檢測器(如位置敏感器件 (PSD))來代替象限二極管，或者可以使用多于或少于四個(gè)扇區(qū)。在從反射鏡153反射回的光束159居中地入射在檢測器152上的情況下，這對應(yīng)于圖IOC中161表示的情形。在此情況中，四個(gè)象限A、B、C和D被均勻照射，并輸出具有相等強(qiáng)度的信號。在光束159通過反射器157或測量頭154的運(yùn)動(dòng)而在檢測器152上移動(dòng)的情況下，可能產(chǎn)生如圖IOC中160所表示的情形。在此情況中，區(qū)段B輸出最強(qiáng)的信號，區(qū)段C輸出最弱的信號，區(qū)段A和D輸出中等信號。在此情況中，控制器155可以控制反射鏡 153，使得如果可能恢復(fù)圖IOC中161表示的情形。在圖10的實(shí)施例中，將檢測器152布置在光束151的光束路徑中。在其它實(shí)施例中，可以提供分束器來將光束159或其部分耦合出該光束路徑，并引導(dǎo)到對應(yīng)的檢測器。圖 11中示出了相應(yīng)的實(shí)施例。這里，光導(dǎo)170、反射鏡173、測量頭174、反射器177和控制器175對應(yīng)于圖IOA中的對應(yīng)元件，即對應(yīng)于光導(dǎo)150、反射鏡153、測量頭154、反射器157和控制器155，這里將不再描述。以類似的方式，光束171、反射光束176、從反射器177反射回的光束178、以及由反射鏡173再次反射的光束179分別對應(yīng)于圖10的光束151、156、158和159，因此也將不
再詳細(xì)描述。在圖11的實(shí)施例中，沒有如圖IOA中的檢測器152位于光束路徑中。作為替代， 在圖11的實(shí)施例中，如圖IlA所示，提供分束器182，其將光束179耦合出光束路徑，并將其引導(dǎo)到檢測器172，檢測器172 —般地具有與圖IOA的檢測器152相同的功能。如圖IlB中所示，檢測器172也可以與圖IOB的檢測器152 —樣是象限檢測器。而且，這里中心區(qū)域可以是自由的，其中在圖11的情況中，該中心區(qū)域的尺寸不需要分別適配于光束151或171，而是可以基本自由地選擇。而且，在此情況中，中心區(qū)域可以是不透明的。在其它實(shí)施例中，也可以省略或基本省略檢測器172的中心區(qū)域。如已經(jīng)參照圖IOC所說明的，通過檢測器172可以確定光束與對檢測器的居中入射的偏差。這里，如圖lie中的示例所示的光束180和181對應(yīng)于圖IOC的光束160和161。 特別地，如果入射在如圖IlC中180所標(biāo)記的位置，則檢測器172的區(qū)段B的信號強(qiáng)于區(qū)段 C的信號，而區(qū)段A和B的信號在它們之間。在此情況中，控制器175可以控制反射鏡173， 以恢復(fù)圖IlC的狀態(tài)181，在狀態(tài)181中所有區(qū)段傳遞基本相等的信號。除了上述差別之外，參照圖10所給出的改變和說明的所有可能性也適用于圖11。在至此所說明的實(shí)施例中，假設(shè)了反射器(例如圖1的反射器25)被安裝到要確定其位置的可動(dòng)對象上，并且所述反射器由多個(gè)光源照射，并測量各自的反射光，如參照圖 1所說明的。一般地，也可以是反向布置，即在可動(dòng)對象處(例如在測量頭中)提供用于發(fā)射一個(gè)或多個(gè)光束的裝置，利用所述裝置將光照射在靜態(tài)反射器上?，F(xiàn)在將參照圖12說明對應(yīng)的實(shí)施例。在圖12中，示出了基本對應(yīng)于圖1的機(jī)械臂2的機(jī)械臂190。機(jī)械臂190具有多個(gè)可以圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)的軸。在機(jī)械臂190的最后一個(gè)部件191處，類似于參照圖1所說明的，可以安裝傳感器或工具。最后一個(gè)部件191的位置將要被測量，即最后一個(gè)部件191 是要測量其位置的對象。為了確定位置，將測量裝置192安裝在最后一個(gè)部件191上，其通過光學(xué)測量測量與靜態(tài)回射器193、194和195的距離，如虛線所表示的。具體地，測量裝置192可以設(shè)置至反射器193、194和195的光束，并接著測量反射回的光。通過確定至不位于同一直線上的三個(gè)回射器193、194和195的距離，則可以通過三邊測量法確定三個(gè)空間方向上的位置?？梢酝ㄟ^評估單元196進(jìn)行所檢測的光的評估和位置的確定。基本上可以如參照圖1所述進(jìn)行距離測量，并且將不再重復(fù)說明。測量裝置192可以一個(gè)接著一個(gè)地(即順序地)測量回射器193、194和195。在此情況中，仍然可以提供如參照圖2-11所布置的引導(dǎo)布置，以將光引導(dǎo)到各自的回射器的方向上，例如通過使用反射鏡或另一光學(xué)元件。在其它實(shí)施例中，測量裝置192包括例如三個(gè)分離的測量布置，其中每個(gè)測量布置測量回射器之一。也可以提供其它反射或散射元件來代替已經(jīng)說明的回射器。圖13中示意地示出了具有三個(gè)測量布置的測量裝置。在圖13的示例中，以三角形式200布置了由光錐表示的三個(gè)測量布置201、202、203。注意，為了獲得此，所述測量布置201、202和203可以布置在三角板上，但也可以布置在另一合適的載體上。測量布置 201、202和203的光錐可以是可樞轉(zhuǎn)的，以照射各自的反射器，例如反射器193、194和195 之一。再次，為了獲得此，測量布置201、202和203中的每個(gè)可以配備光導(dǎo)布置，例如如參照圖2-11所說明的。在一個(gè)實(shí)施例中，可以以不同的方式標(biāo)記從測量布置201、202和203發(fā)射的光束， 以能夠區(qū)分反射光。例如，可以使用不同的調(diào)制，例如不同的脈沖率(pulse rate)，或者可以與對應(yīng)的濾波器一起使用不同的波長。圖14中示出了具有光導(dǎo)裝置的合適的測量布置的另一實(shí)施例。圖14的測量布置可以不僅用于圖12的實(shí)施例中，而且還可以例如用于圖1的實(shí)施例中。在圖14的實(shí)施例中，光源210(例如激光器)產(chǎn)生光束211。經(jīng)由光導(dǎo)212(例如玻璃纖維)將光束211引導(dǎo)到反射鏡213。通過使用光導(dǎo)212，光源210可以遠(yuǎn)離反射鏡 213。例如，在圖12的實(shí)施例中，反射鏡213可以位于測量裝置192中，而光源210可以甚至位于機(jī)械臂190之外。光源210(尤其是如已經(jīng)描述的)可以是短脈沖激光器。圖14的實(shí)施例中的反射鏡213仍然是可動(dòng)反射鏡，其可以經(jīng)由布置214移動(dòng)。例如，反射鏡213可以是微機(jī)電系統(tǒng)，即MEMS反射鏡。在這樣的反射鏡中，機(jī)械元件與致動(dòng)器一起集成在例如硅基底上。在圖14的實(shí)施例中，反射鏡213例如可以在兩個(gè)垂直的空間方向上可樞轉(zhuǎn)。因此， 反射光束215可以在限度內(nèi)調(diào)節(jié)(在圖14中所述限度由虛線218表示)，例如為了照射期望的回射器或其它反射器。在MEMS反射鏡中，反射光束215的調(diào)節(jié)區(qū)域典型地在圍繞中心位置的士 10°的范圍中。為了加大該調(diào)節(jié)區(qū)域，可以提供廣角光學(xué)部件216，其在圖14中被表示為簡單的透鏡，但其也可以包括多個(gè)透鏡或其它光學(xué)元件。因此，可以加大穿過光學(xué)部件216的光束 217的調(diào)節(jié)區(qū)域(如虛線219所示)，以能夠覆蓋更大的角度區(qū)域。圖7-11和14的實(shí)施例僅作為示例，并且也可以使用其它檢測器布置，例如基于對應(yīng)的數(shù)字照相機(jī)捕獲的要執(zhí)行位置確定的空間區(qū)域的圖像的分析的檢測器。在圖7-11和14的實(shí)施例中，并且也在其它實(shí)施例中，光錐可以例如照射比相應(yīng)使用的回射器的面積大50% -100%的面積。然而，也可以使用進(jìn)一步擴(kuò)展的光錐。如已經(jīng)提及的，參照圖2-11和14所說明的追蹤布置可以例如用于圖1或圖12的實(shí)施例中，但它們也可以用于其它設(shè)備中，在這些設(shè)備中，通過用輻射(例如激光輻射)照射對象(例如配備回射器的對象)以及分析反射光來確定對象的二維或三維位置。通過光學(xué)手段，不僅可以確定對象在空間區(qū)域中的位置，還可以基于類似的原理測量三維表面?，F(xiàn)在將參照圖15說明這樣的設(shè)備的實(shí)施例。圖15是根據(jù)一實(shí)施例的用于測量表面52的設(shè)備51的示意圖示。設(shè)備51包括光源53，其產(chǎn)生具有重復(fù)頻率的短光脈沖序列；光導(dǎo)布置，其包括可調(diào)反射鏡陽和關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)布置或致動(dòng)器56 ；檢測器布置60，其具有多個(gè)光電檢測器 61-64;以及評估電路65。從光源53以光束將光脈沖序列輻射到反射鏡55上。根據(jù)反射鏡55的位置，將光脈沖序列作為光束70引導(dǎo)到表面55的表面區(qū)域75上。當(dāng)入射在表面 52上時(shí)，由光束70 (即光脈沖序列)的直徑確定表面區(qū)域75的特征尺寸。當(dāng)光束70聚焦在表面52上時(shí)，在理想情況中，表面區(qū)域75的直徑可以基本上由衍射限制。光脈沖序列在表面區(qū)域75處散射。檢測器布置10的光電檢測器61-64接收光信號71-74，光信號71-74分別包括被表面區(qū)域75散射的一部分光脈沖序列。光電檢測器61-64檢測所接收的作為時(shí)間的函數(shù)的光能量或光強(qiáng)度。評估電路64確定光電檢測器 61-64接收的光信號相對于所照射的光脈沖序列的相位位置。相位位置與光脈沖從表面區(qū)域75至光電檢測器61-64的時(shí)延具有關(guān)系，因此與表面區(qū)域75至檢測器的距離具有關(guān)系。如此，可以確定表面區(qū)域75的位置。評估電路75對相位位置的確定可以例如基于在光電檢測器61-64處接收的光信號的、頻率為重復(fù)頻率的倍數(shù)的信號分量。
設(shè)備51還包括兩個(gè)參考信號檢測器58、59，分束器M以部分光束69將光信號序列引導(dǎo)到所述參考信號檢測器58、59上作為參考信號。為了簡單，這里使用如下的術(shù)語在從分束器M透射到反射鏡55的光束以及在由分束器M弓丨導(dǎo)到參考信號檢測器58、59的部分光束69的兩者中，都照射光脈沖序列，其中很清楚，每個(gè)光脈沖的僅部分光強(qiáng)度被分別在部分光束69中引導(dǎo)到參考信號檢測器58、59，以及在部分光束70中引導(dǎo)到表面52。參考信號69由參考信號檢測器58、59兩者捕獲，并被提供給評估電路65和參考信號輸入端 66?？赡艿?，可以在部分光束69的路徑中布置擴(kuò)束器，以確保部分光束69被參考信號檢測器58、59兩者捕獲。參考信號檢測器58、59中的每個(gè)提供的參考信號被評估電路56用于確定被表面區(qū)域75散射的光脈沖序列的相位位置。 設(shè)備51還包括計(jì)算單元57，其與評估電路65連接，以基于所確定的相位位置確定表面區(qū)域75的位置。這里，表面區(qū)域75的位置的確定是指表面區(qū)域75的點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)的確定。因?yàn)楸砻鎱^(qū)域75理想地具有由入射光束70的直徑確定的小尺寸，所以為了簡單，將稱之為表面區(qū)域的位置，即使其本身也具有一定的小尺寸。為了在測量表面52時(shí)減小表面區(qū)域75的尺寸和增加表面區(qū)域的分辨率，在分束器M和反射鏡陽之間的光束路徑中提供可調(diào)聚焦光學(xué)部件67。計(jì)算單元57控制聚焦光學(xué)部件67，使得光束70聚焦在表面52上，在理想情況中，聚焦到衍射極限。因?yàn)樵谠O(shè)備51中，基于光電檢測器61-64捕獲的光信號71-74以及基于參考信號檢測器58和59捕獲的參考信號69確定表面區(qū)域75的位置用于確定表面區(qū)域75的位置， 所以在設(shè)備51中不需要確切地知道反射鏡55的角位置。此外，通過使用所使用的光電檢測器61-64的數(shù)目大于要被確定的表面區(qū)域75的坐標(biāo)數(shù)目的檢測器布置60，即使在不知道反射鏡55的確切位置的情況下也可以穩(wěn)健地執(zhí)行位置確定。計(jì)算單元57與反射鏡55的致動(dòng)器56連接，以通過控制致動(dòng)器56調(diào)節(jié)反射鏡55 的位置。通過調(diào)節(jié)反射鏡55，可以將光脈沖序列作為光束觀引導(dǎo)到不同的表面區(qū)域77，以確定表面區(qū)域77的位置。為了掃描表面52，可以萬向聯(lián)接(gimbal)反射鏡55。由于位置確定的穩(wěn)健性，在設(shè)備51中也可以使用其它更簡單的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，例如可以繞著兩個(gè)正交軸樞轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)的一對反射鏡。也可以使用其它光學(xué)元件代替偏轉(zhuǎn)反射鏡用于掃描表面，例如偏轉(zhuǎn)棱鏡等。因?yàn)轫樞虻卮_定各個(gè)表面區(qū)域的位置，其中以相同的方式執(zhí)行每個(gè)表面區(qū)域的位置確定，所以下面僅更詳細(xì)地描述一個(gè)表面區(qū)域的位置確定。為了測量表面，順序地以所描述的方式確定多個(gè)表面區(qū)域的位置。設(shè)備51的光源53產(chǎn)生例如強(qiáng)度被周期函數(shù)調(diào)制的光信號，其中該調(diào)制具有基頻 f0以及基頻f0的諧波的明顯分量，即頻率為f0的倍數(shù)的明顯頻率分量。這樣的信號例如由短脈沖激光器產(chǎn)生，該短脈沖激光器產(chǎn)生具有清晰的延遲TO = Ι/fO (即具有重復(fù)頻率 f0)的光脈沖序列，其中每個(gè)脈沖的寬度相對于相繼的脈沖之間的延遲TO較短。相對于相繼的光脈沖之間的延遲T0，每個(gè)光脈沖的寬度可以非常小，例如在例如 IO-5的量級?？梢愿鶕?jù)位置確定的期望測量精度、關(guān)于表面區(qū)域的位置的初始不確定性、光電檢測器61-64處檢測的光信號的用于確定相位差的信號分量的頻率、或者根據(jù)其它因素，選擇光源53的各脈沖的重復(fù)頻率fO和寬度。在使用fO的第η次諧波確定相位差的情況中，選擇相繼的光脈沖之間的延遲TO處的每個(gè)光脈沖的寬度，使得從光源53輸出的光脈沖序列在頻率η · f0處具有足夠的頻譜權(quán)重。脈沖可以是矩形脈沖的序列，但也可以選擇其它合適的脈沖形式，例如雙曲正割或高斯函數(shù)的平方?？梢杂膳渲脼楫a(chǎn)生短光脈沖的各種激光器產(chǎn)生合適的光脈沖序列。特別地，可以使用光學(xué)頻率合成器。例如，可以使用電泵浦的激光二極管作為光源53，例如調(diào)Q激光器， 增益開關(guān)激光器、主動(dòng)或被動(dòng)模式耦合激光器或混合模式耦合激光器、或具有垂直諧振腔的模式耦合表面發(fā)射激光器(垂直腔表面發(fā)射激光器，VCSEL)。也可以使用光學(xué)泵浦的激光器作為光源53，例如具有外部垂直諧振腔的被動(dòng)模式耦合表面發(fā)射激光器(垂直外腔表面發(fā)射激光器，VECSEL)，或者可以使用基于光子晶體光纖的激光器(光子晶體光纖激光器)。光源53的脈沖寬度的示例在IOOfs至IOOps的范圍中。重復(fù)頻率的示例在從50MHz 至50GHz的范圍中。平均功率的示例在從ImW至IOW的范圍中。脈沖抖動(dòng)值的示例在IOfs 至Ips的有效值之間(均方值)。如圖15所示，將從光源53發(fā)射的光脈沖序列的部分光束經(jīng)由分束器M引導(dǎo)到參考信號檢測器58、59作為參考信號69。如果需要，在從分束器M至參考信號檢測器58、59 的光束路徑中可以提供用于分束的光學(xué)元件(尤其是分束器)，以確保部分光束69入射在參考信號檢測器58和參考信號檢測器59兩者上。經(jīng)由反射鏡55將另一部分光束70引導(dǎo)到表面52的表面區(qū)域75。這里，假設(shè)其上輻射了光脈沖序列的表面區(qū)域具有光散射特性。表面區(qū)域75將光脈沖序列散射到多個(gè)空間方向上。散射的光也包括散射到光電檢測器61-64的方向上作為光信號71-74的光脈沖序列。檢測器布置10中的光電檢測器61-64 被布置為使得沒有光電檢測器位于穿過要確定其位置的表面區(qū)域75、77并穿過光電檢測器中的另一個(gè)的直線上。在所示的布置中(其中四個(gè)光電檢測器61-64基本布置在一個(gè)平面上，使得絕沒有超過兩個(gè)光電檢測器61-64位于任意選擇的直線上)，這可以容易地實(shí)現(xiàn)，例如通過相對表面點(diǎn)與檢測器布置60之間的所有連接矢量以不同于0°的角度將檢測器布置60布置為遠(yuǎn)離表面52。在此情況中，基于在不同光電檢測器61-64處捕獲的信號的相位位置，表面區(qū)域75的位置可以被確定為足夠多數(shù)量的互相獨(dú)立的相位位置。由光電檢測器61-64捕獲光信號71-74。由于以清晰的重復(fù)頻率產(chǎn)生了光脈沖， 所以可以通過評估電路65在信號處理期間通過合適的濾波確定基于光脈沖序列在表面區(qū)域75處散射的信號部分，從而下面不進(jìn)一步討論不由在表面區(qū)域75中散射到光電檢測器 61-64的方向上的光產(chǎn)生的分量。光電檢測器61-64和參考信號檢測器58、59(其也被實(shí)施為光電檢測器)都捕獲作為時(shí)間的函數(shù)的光能量。光脈沖到達(dá)參考信號檢測器58、59的光路(作為一方面)與在表面區(qū)域75處散射之后到達(dá)光電檢測器61-64的光路(作為另一方面)的不同光路長度在同一光脈沖到達(dá)檢測器61-64之一與到達(dá)參考信號檢測器58、 59之間分別導(dǎo)致時(shí)延τι、τ2、τ3、和τ 4，其等于光束路徑的光路長度差除以光速c。因?yàn)榈湫偷貎H照射表面52的光70的一小部分被表面區(qū)域75散射到光電檢測器61-64之一的方向上，所以相比于參考信號檢測器58、59處的參考信號，光電檢測器61-64處的信號被衰減。通過從分束器M至反射鏡55至表面區(qū)域75以及進(jìn)一步至各自的光電檢測器61-64的光路長度與從分束器M至參考信號檢測器58、59的光路長度之間的差給出針對每個(gè)光電檢測器61-64的路徑長度差。首先提及的從分束器M經(jīng)由反射鏡55至表面區(qū)域 75并進(jìn)一步至各自的光電檢測器61-64的路徑取決于要被確定的表面區(qū)域75的位置，而從分束器M至參考信號檢測器58、59的距離由設(shè)備幾何形狀確定，并可以假設(shè)為已知。通過分別測量光探測器61-64處捕獲的光信號71-74與參考信號檢測器58、59捕獲的參考信號 69之間的時(shí)延τ” τ2、τ3、和τ 4，可以確定分束器M與每個(gè)光電檢測器61_64之間的光脈沖覆蓋的光路長度。光電檢測器61-64以及參考信號檢測器58、59與評估電路65連接，評估電路65 確定光信號71-74與參考信號69之間的相位差。評估電路65接著基于相位差確定表面的各個(gè)測量部分的位置。為了在檢測器61-64前盡可能多地聚集表面散射的光，可以安裝聚光透鏡或其它聚光光學(xué)部件。為了防止通過此聚焦(例如光的傾斜入射)焦斑離開扇區(qū)區(qū)域，并因此不再能夠進(jìn)行檢測，在圖15的實(shí)施例中，檢測器布置60可以由檢測器驅(qū)動(dòng)器90傾翻。在另一實(shí)施例中，對于每一單個(gè)檢測器61-64，提供檢測器驅(qū)動(dòng)器，使得可以獨(dú)立地傾翻檢測器。 檢測器驅(qū)動(dòng)器90可以例如包括所謂的音圈馬達(dá)或音圈致動(dòng)器。這樣的致動(dòng)器也稱為活動(dòng)線圈(plunger coil)并具有較小的安裝空間。然而，也可以使用其它致動(dòng)器或馬達(dá)作為檢測器驅(qū)動(dòng)器。在通過傾翻導(dǎo)致單個(gè)檢測器的顯著位置改變的情況中，例如，當(dāng)傾翻完整的檢測器布置時(shí)，可以通過評估電路65附加地考慮該傾翻。為了確定圖15的實(shí)施例中的入射光束的方向，提供另一檢測器91，其確定入射光的方向，并且基于該檢測器9，可以相應(yīng)地控制檢測器驅(qū)動(dòng)器90或個(gè)體的檢測器的個(gè)體的檢測器驅(qū)動(dòng)器。下面將參照具體實(shí)施例說明檢測器傾翻器90以及所述另一檢測器91的功能。注意，圖15的實(shí)施例僅表示可以實(shí)施這種檢測器傾翻器的一種可能。一般地，用于傾翻檢測器(即用于在入射光束的方向上對準(zhǔn)檢測器)的這種檢測器驅(qū)動(dòng)器可以被用于表面測量的設(shè)備中，在所述表面測量中將光束引導(dǎo)到表面并測量反射光。圖16示出了用于進(jìn)一步圖示根據(jù)從表面反射的光束的入射方向追蹤檢測器(如上面針對圖15的實(shí)施例簡要說明的)的示意圖。在圖16的簡化圖示中，光源10以聚焦的方式照射表面100，其中以對應(yīng)于光錐102的立體角Ω s反射光。在沒有其它措施的情況下， 僅對應(yīng)于部分光錐103的立體角Ω 中的光入射在檢測器104上。檢測器104例如可以是圖15的實(shí)施例的檢測器61-64之一。為了提高光效率，如已經(jīng)說明的，可以在檢測器104前布置聚光透鏡(未示出)，其將光錐102中比部分光錐103更多的部分聚焦到檢測器104上。如此，可以提高檢測的信噪比。一般地可以使用聚光光學(xué)部件代替聚光透鏡，圖16中的聚光透鏡105僅作為示例。聚光透鏡105減小檢測器104上對應(yīng)于聚光透鏡105的數(shù)值孔徑的光斑107的直徑。此外，這樣的聚光透鏡或其它聚光光學(xué)部件導(dǎo)致檢測器104上的光斑107的位置隨著透鏡105上的光的入射角的改變而改變。光斑的平移Δ s在傍軸近似中等于
Δ s = f · tan α (1)其中f是聚光透鏡105的焦距，α是入射角；tan表示正切函數(shù)。根據(jù)檢測器的實(shí)現(xiàn)，檢測器104的面積可以相對較小，例如當(dāng)使用光纖耦合的檢測器時(shí)，即所接收的光被耦合在玻璃纖維中，并這樣被傳輸?shù)綑z測器本身。在這種情況中，如描述圖15時(shí)已經(jīng)簡單提及的，例如利用光束掃描樣品表面100時(shí)可能出現(xiàn)的傾斜的入射角或入射角的改變可以導(dǎo)致光斑107移出檢測器104的邊緣，這將中斷測量。如已經(jīng)參照圖15所說明的，以本發(fā)明的實(shí)施例中的示例方式，確定入射光的方向，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)所使用的檢測器或所使用的檢測器布置，例如根據(jù)入射角進(jìn)行傾翻，以確保由如圖5的聚光透鏡105的聚光光學(xué)部件所成束的光入射在對應(yīng)的檢測器上。圖17中示意地示出了例如可以用作圖15中的所述另一探測器91的用于確定入射方向的檢測器。圖17的檢測器布置包括聚光透鏡111和檢測器112，檢測器112在所示的示例中被實(shí)施為象限二極管或四區(qū)段光二極管。注意，在圖4的實(shí)施例中使用象限檢測器(即具有四個(gè)區(qū)段的檢測器)被理解為僅作為示例，而且可以使用其它數(shù)目的區(qū)段，即不同數(shù)目的獨(dú)立光電檢測器，例如超過四個(gè)光二極管，以獲得更高的空間分辨率。也可以使用其它位置敏感檢測器，例如具有多個(gè)圖像元件(所謂的像素)的CMOS或CCD檢測器。在圖17中，作為示例，以實(shí)線示出了光束110，以虛線示出了光束110’，其中光束 110和110’從不同的方向入射在透鏡111上。如可以從圖7中看出的，這還導(dǎo)致相應(yīng)的聚焦光斑在象限檢測器112上的不同位置，在此例中光斑在不同的象限中。分別由檢測器112 的每個(gè)象限或每個(gè)區(qū)段的信號的差，依據(jù)上述等式(1)可以為圖17的檢測器布置確定入射光的角度?？紤]可稱為次檢測器通道的該檢測器布置與實(shí)際用于表面測量的檢測器(分別是圖16的檢測器104和圖15的檢測器61-64)的距離，可以確定對于還可稱為主通道的該檢測器的光入射角，并可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)主通道的檢測器。如可以從以上說明的變化和修改看出，本發(fā)明不限于所示的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于確定對象05 ；33 ；191)在空間區(qū)域08 ；31)中的位置的設(shè)備，包括至少一個(gè)光源(3 ；30 ；51 ；1 )，用于產(chǎn)生至少一個(gè)光束，引導(dǎo)裝置(5,7 ；40 ；42 ；57, 59 ；135 ；153 ；173，214)，用于將所述光束(22,27 ；35 ；151 ；171 ；211)引導(dǎo)到反射器，其中所述光束的形式被選擇為使得所述光束02，27 ；35 ；151 ；171 ；211)不覆蓋所述反射器能夠處于的完整區(qū)域，檢測器裝置(13，14 ；123)，用于檢測從所述反射器反射的光束，評估裝置(15;125，127;196)，用于基于所述檢測器裝置(13，14;123)檢測的反射光束確定所述對象05 ；33 ；191)的位置，以及控制裝置(58;122，1觀-132)，用于控制所述引導(dǎo)裝置(5，7 ;40 ;42 ;57，59)，使得所述至少一個(gè)錐形光束被引導(dǎo)到所述區(qū)域中所述反射器所處的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述反射器與所述對象05；33 ；191)連接，并且其中所述至少一個(gè)光源(3 ；30 ；51 ； 126)是靜態(tài)的。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述引導(dǎo)裝置(5,7；40 ；42 ；57,59 ；135 ；153 ；173 ；214)固定到所述對象，并且其中所述反射器是靜態(tài)的。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括其中包括所述反射器的多個(gè)反射器。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被配置為確定三個(gè)獨(dú)立的距離并且通過三邊測量法確定所述對象05 ；33 ；191)的位置。
6.如權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述對象05；33)安裝到機(jī)械臂(2)上，其中所述控制裝置(58)基于所述機(jī)械臂的位置信息控制所述引導(dǎo)裝置(5，7 ;40 ；42 ；57，59)。
7.如權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括其它檢測器裝置(54;55，56;152;172)，用于確定所述至少一個(gè)光束02，27;35)相對于所述反射器的位置，其中所述控制裝置(58)被配置為基于所述其它檢測器裝置(54;55，56)的信號控制所述引導(dǎo)裝置(5，7;40 ；42 ；57, 59 ；153 ；173, 214)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置包括布置在所述對象05;33)周圍的多個(gè)光敏檢測器(56a-56d)。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置包括布置在所述檢測器33)周圍的多個(gè)其它光源(56a-56d)、以及用于檢測所述其它光源(56a_56d)的光的檢測器(55)。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置包括位置敏感檢測器(152;172)。
11.如權(quán)利要求7、8或10所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置被布置為使得它們檢測從所述反射器反射并進(jìn)一步從所述引導(dǎo)裝置反射的光。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置布置在所述光源和所述引導(dǎo)裝置之間，并包括中央光透明區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1-12中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述引導(dǎo)裝置(5，7;40;42;57，59)包括可動(dòng)反射鏡(40 ；59)。
14.如權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述引導(dǎo)裝置(5，7；40 ；42 ；57, 59)包括可動(dòng)透鏡(42)，用于改變所述錐形光束02，27，3幻的方向。
15.如權(quán)利要求1-14中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)光源(3；30 ；51)包括脈沖激光器。
16.如權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括用于擴(kuò)展所述光束02，27；35)的光學(xué)部件016)。
17.如權(quán)利要求1-16中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述控制裝置(122,128-132)被配置為根據(jù)所述檢測器裝置(12 處的信號的幅度控制所述引導(dǎo)裝置(135)。
18.一種用于測量表面(52)的設(shè)備，包括至少一個(gè)光源(53 ；101)，用于產(chǎn)生光束(70,78 ；110)，引導(dǎo)裝置( )，用于將所述光束(70)引導(dǎo)到所述表面(52)，檢測器裝置(61-64 ;104)，用于檢測從所述表面(52)反射的光束，評估裝置(65)，用于基于所述檢測器裝置(61-64 ； 104)檢測的反射光束確定所述表面(52)的當(dāng)前被所述光束照射的點(diǎn)的位置，以及對準(zhǔn)裝置(90)，用于將所述檢測器裝置(61-64 ； 104)對準(zhǔn)在從所述表面反射的光束的方向上。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，還包括聚光光學(xué)部件(105)，用于將所述反射光束聚焦在所述檢測器裝置(61-64 ； 104)上。
20.如權(quán)利要求18或19所述的設(shè)備，還包括其它檢測器裝置(91 ；111，112)，用于確定所述反射光束的方向，其中所述對準(zhǔn)裝置(90)被配置為基于所述其它檢測器裝置(91 ；111 ；112)的信息對準(zhǔn)所述檢測器裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述其它檢測器裝置包括聚光光學(xué)部件(111)，用于將所述反射光束聚焦在另一檢測器(11 上，其中所述另一檢測器(11 是位置敏感檢測器。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中從以下組中選擇所述另一檢測器象限二極管、四區(qū)段二極管、多個(gè)光二極管、CCD陣列和CMOS陣列。
23.如權(quán)利要求18-22中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述檢測器裝置包括多個(gè)檢測器(61-64)。
24.如權(quán)利要求18-23中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述光源(5 包括脈沖激光器。
25.一種用于確定對象05 ；33)在空間區(qū)域08 ；31)中的位置的方法，包括將至少一個(gè)光束引導(dǎo)到所述空間區(qū)域中存在反射器的部分中，檢測從所述反射器反射的光束，以及基于所檢測的反射光束確定所述對象04;33)的位置。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中將錐形光束引導(dǎo)到所述空間區(qū)域中存在反射器的部分中包括對所述對象05 ；33)在所述空間區(qū)域中的位置進(jìn)行另一確定，以及根據(jù)所述對象的位置的另一確定而引導(dǎo)所述光束。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述對象的位置的另一確定具有比所述對象的位置的所述確定低的精度。
28.如權(quán)利要求沈或27所述的方法，其中基于固定了所述對象05;33)的機(jī)械臂的位置數(shù)據(jù)執(zhí)行所述對象的位置的另一確定。
29.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述對象的位置的另一確定包括利用所述光束對所述空間區(qū)域進(jìn)行掃描。
30.如權(quán)利要求25-29中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定從所述對象反射的光束的幅度的度量，其中根據(jù)所述幅度的所確定的度量進(jìn)行所述至少一個(gè)光束的引導(dǎo)。
31.如權(quán)利要求25-30中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定所述光束相對于所述反射器的相對位置，其中基于所述相對位置的確定執(zhí)行將所述光束引導(dǎo)到所述空間區(qū)域中存在反射器的部分中。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述相對位置的確定包括利用位置敏感檢測器的測量。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述相對位置的確定包括與所述反射器相鄰布置的多個(gè)光源的檢測。
34.一種用于測量表面(52)的方法，包括利用光束照明所述表面(52)，檢測從所述表面反射的光束，基于所檢測的反射光束確定所述表面上被所述光束照射的點(diǎn)，以及將用于檢測所述反射光束的檢測器對準(zhǔn)在所述反射光束的方向上。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括確定所述反射光束的方向。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中利用另一檢測器(112)執(zhí)行所述反射光束的位置的確定。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于確定對象(25)在空間區(qū)域(28)中的位置的方法，其中，利用至少一個(gè)光束(22，27)照射所述對象(25)。光束(22，27)不覆蓋整個(gè)空間區(qū)域(28)，并根據(jù)對象(25)的位置將光束引導(dǎo)到空間區(qū)域中對象(25)所處的部分中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于表面測量的方法。
文檔編號G01S17/10GK102575926SQ201080040371
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者伯恩德·斯普魯克, 克里斯琴·庫斯, 克里斯蒂娜·阿爾瓦雷斯迪茲, 奧利弗·施米特, 弗蘭克·霍勒, 恩里科·蓋斯勒, 拉斯-克里斯琴·威蒂格, 斯蒂芬·里克特, 西蒙·布拉特克 申請人:卡爾蔡司股份公司