纹理逆反射标记的制作方法

本公开涉及逆反射标记，并且特别地，是带有纹理逆反射层的逆反射标记。

背景技术：

1、跟踪系统(例如，光学跟踪系统)通常依赖于物体具有贴附于其上的一个或多个标记。

技术实现思路

1、本文描述了一种用于跟踪系统的逆反射标记，所述跟踪系统被配置为通过估计贴附在被跟踪物体上的一个或多个标记的姿态(例如，位置和朝向)来确定被跟踪物体在环境中的位置。传统的标记为平面圆盘状，具有45至60度之间的有限视角，与之相比，本文描述的逆反射标记包括纹理逆反射层。所述纹理逆反射层包括具有涂了多个逆反射珠(retro-reflective beads)的波浪形顶表面。所述波浪形顶表面在表面上的不同位置处具有变化的表面法线。例如，纹理表面的一部分可以具有表面拓扑结构，使得处于所述部分上的表面法向量从纹理表面的所述部分沿不同方向延伸。相对于纹理层的大小和纹理层的特征大小(或纹理层的几何形状)，珠子(beads)是小的。所述纹理层的特征大小可包括表面拓扑结构中限定的一个或多个波的波长、一个或多个波的幅度或其他适合的特征。所述珠子被存放在纹理表面中，使得对于被存放的珠子的每一个珠，用于逆反射入射光束的所述珠的法向轴线(也被称为逆反射轴)尽可能地与光束被存放的位置处的对应表面法向量对齐。

2、在一些情况中，纹理逆反射层具有圆形、甜甜圈形或其他适合的形状，其中圆形层也可被称为圆盘层或圆盘标记。在某些情况下，纹理逆反射层具有圆形，但珠子只被放在纹理层中心区之外，例如，形成环形逆反射区。可替代地或另外地，纹理逆反射层的中央部分可以是平面。

3、为了减少跟踪位置的误差并提高跟踪准确度，所述系统可包括放置在纹理逆反射层上的边界，以限定逆反射区域。可选地，所述系统可以还包括保护覆盖或保护层，所述保护层的顶表面或底表面上涂有抗反射涂层。这是为了解决标记设计中通常被作为因素的两个误差来源。一个来源是来自逆反射层的顶部封装层的直接反射。这些直接反射会干扰逆反射信号，并且增加不准确度。第二个来源是与圆盘层边界的对比度。常用的边界材料，诸如塑料和阳极氧化铝，可能不会反射太多可见光，但会反射nir(近红外)光，这也会增加逆反射信号的不准确度。

4、在一些情况中，所述边界可以具有比逆反射区提供更低水平的逆反射能力(retro-reflectance capacity)的部分。所述边界的所述部分可以是具有至少1mm(例如，1、2、4、10或更多毫米)宽度的圆形几何形状。所述边界可以是比纹理逆反射层略大的环形或甜甜圈形。在一些情况中，所述保护层是近红外(nir)滤光片。在一些情况中，涂在所述保护层上的抗反射涂层是近红外(nir)特定波长的抗反射涂层。

5、从总体方面看，用于光学位置测量系统的逆反射标记包括逆反射层和边界。所述逆反射层提供第一逆反射能力。所述逆反射层包括纹理表面，其中所述纹理表面的一部分具有表面拓扑结构，使得处于所述部分上的表面法向量从所述纹理表面的所述部分沿不同方向延伸。所述逆反射层还包括分布在所述纹理表面上的多个逆反射微元件。所述边界限定了逆反射层的逆反射区域。所述边界的至少一部分提供低于所述第一逆反射能力的第二逆反射能力。

6、实施可包括一个或多个以下特征。

7、在一些实施中，逆反射标记可被用于光学跟踪的设备顶表面上的一个或多个插孔或凹口接收。

8、在一些实施中，多个逆反射微元件中的每一个可以具有与逆反射微元件所粘附的对应位置处的对应表面法向量对齐的逆反射轴。所述多个逆反射微元件可包括珠子。每一个珠可以具有带有反射表面的第一部分，以及一个基本上透明的第二部分。所述珠子的反射表面可包括铝、银或它们的组合。

9、在一些实施中，其中逆反射标记对于相对于纹理表面的表面法向量以55度以上的角度入射的光是可见的。

10、在一些实施中，第二逆反射能力可比第一逆反射能力低至少20％。

11、在一些实施中，边界的所述部分可包括具有至少1毫米宽度的环形几何形状。

12、在一些实施中，表面拓扑结构可以是包括一个或多个波的正弦几何形状。所述表面拓扑结构的一个或多个波的波长的范围可以是所述逆反射区域大小的1％到50％之间。所述表面拓扑结构的一个或多个波的幅度的范围可以在所述逆反射区域大小的0.5％到25％之间。

13、在一些实施中，纹理逆反射标记可包括处于逆反射层之上的保护层。所述保护层可包括施加于所述保护层顶表面或底表面的抗反射涂层。所述抗反射涂层可包括近红外(nir)特定波长的抗反射涂层。所述保护层可以覆盖所述逆反射层，并且所述边界可以部分地覆盖所述保护层。所述保护层可以是近红外(nir)滤光片。所述nir滤光片可由以下制成astratmnir-75n 1.0mm，其被配置为透过从850nm波长起的光。

14、在一些实施中，逆反射层可以是圆形。在一些情况中，逆反射层的中央部分不是逆反射的。

15、在一些实施中，纹理逆反射标记可包括基座，并且纹理逆反射层可以被附接到基座。当逆向反射层被附接到基座时，纹理表面可限定第一中央开口，并且所述基座可限定与所述第一中央开口对齐的第二中央开口。

16、在一些实施中，纹理逆反射标记可包括用于附接基座和纹理表面的连接器。所述连接器可提供卡扣连接或螺纹连接，用于通过所述第一和第二中央开口附接至少所述基座和所述纹理表面。

17、在一些实施中，逆反射标记可被贴附在用来被光学位置测量系统瞄准的物体上。

18、本文所述的多个实施可提供各种技术优势。例如，所描述的标记可在更大的朝向范围内逆向反射。没有纹理表面的传统标记对光束不是鲁棒的。更具体地说，传统标记的视角一般受限于逆反射元件的入射角(尽管由于制造造成的逆反射珠的法向轴线的可变性，所述视角可能略大于入射角)。由于具有变化的表面法向量的纹理表面，以及珠子的法向轴线和局部表面法向量的对齐，本文所描述的标记可具有更宽的视角，并对入射光束的不同朝向是鲁棒的。另外地，当系统测量纹理标记的三维位置时，使用纹理标记的光学位置测量系统在所有可能的视角处的性能都会得到改善，进一步导致提高跟踪目标或物体的准确度和效率。

19、另外地，由使用边界造成在整个边界上的总逆反射率中的高对比度，所述标记还提高了使用对应光学位置测量系统跟踪物体的准确度。如果没有边界，准确度会由于来自邻近逆反射面的一个或多个表面的杂散反射(stray reflection)而降低。这些杂散反射通常足够明亮而扭曲逆反射信号，并且给光学定位系统引进误差。另外地，为了提高准确度，本文所描述的标记可包括在纹理逆反射层和边界之上的保护覆盖或保护层。所述保护层可被进一步施加特定的抗反射涂层。

20、在一些实施中，所述标记可包括基座。所述基座可包括定位特征，所述定位特征被配置为当逆反射层被放置在所述基座的顶表面上时引导所述逆反射层，使得所述逆向反射层的中心与所述基座的中心对齐。另外地，所述基座可包括中央开口，所述中央开口被配置为可释放地附接到连接器。所述连接器可包括具有顶表面和底表面的主体。所述连接器可包括从顶表面延伸的圆锥形结构，以及从所述圆锥形结构的外表面延伸的两个突起(projects)。

21、中央开口可接收圆锥形结构和两个突起。在一些实施中，所述中央开口被配置为通过插入并以特定角度扭转连接器来与连接器可释放地耦合。所述中央开口可还包括对应于所述两个突起的位置处的空腔，从而当所述两个突起被扭转到所述空腔中时，所述连接器可释放地耦合到所述基座。可替代地或另外地，所述连接器还可以通过卡扣连接或螺纹连接可释放地耦合到所述基座。

22、一个或多个实施方式的细节被明确规定在附图和下文的描述中。其他特征和优点将从描述和附图以及权利要求书中是明显的。