[發(fā)明專利]一種編碼測(cè)量桿及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510081601.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104677346B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃先鋒;張帆;尹若捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大勢(shì)智慧科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C15/08
• 分類號(hào): G01C15/08
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 陳薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種編碼測(cè)量桿及其使用方法。

背景技術(shù)

地面激光掃描儀是一種利用發(fā)射和接收激光信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)繪儀器，在測(cè)繪、礦業(yè)、城市、水利、文保等領(lǐng)域廣泛使用的測(cè)繪儀器，能快速生產(chǎn)大量高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

地面激光掃描儀采集數(shù)據(jù)時(shí)，與傳統(tǒng)的全站儀類似，要設(shè)定掃描站，然后利用控制點(diǎn)(或標(biāo)靶)信息，將多站點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，從而獲得被測(cè)目標(biāo)完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這個(gè)流程，已經(jīng)成為地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)流程。

現(xiàn)有的點(diǎn)云掃描的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法主要是利用放置在工作空間中的標(biāo)靶(如球形標(biāo)靶、平面標(biāo)靶等)來(lái)配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)提取的控制標(biāo)靶的中心，利用多次掃描的同名標(biāo)靶的對(duì)應(yīng)關(guān)系配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這種使用多個(gè)控制標(biāo)靶提取中心的方法對(duì)于變形監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，具有很大的困難。

此外，激光掃描工作中，現(xiàn)在通用的球型、平面標(biāo)靶均以點(diǎn)為主要特征進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，在野外實(shí)際工作中標(biāo)靶布設(shè)較為麻煩；另一方面，在一些形變監(jiān)測(cè)過(guò)程中，標(biāo)靶可能會(huì)隨著被測(cè)物體移動(dòng)，從而引起變形監(jiān)測(cè)的失敗；并且，以標(biāo)靶為控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)結(jié)果不利于連續(xù)觀測(cè)的幾何數(shù)據(jù)變化比較；傳統(tǒng)的標(biāo)靶多為平面，在實(shí)際掃描過(guò)程中，存在面向標(biāo)靶平面掃描角度的偏差，標(biāo)靶中心的坐標(biāo)擬合質(zhì)量往往得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種編碼測(cè)量桿及其使用方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種編碼測(cè)量桿，包括一個(gè)控制標(biāo)桿和一個(gè)球形標(biāo)靶，所述球形標(biāo)靶嵌套在所述控制標(biāo)桿上并可沿所述控制標(biāo)桿上下移動(dòng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，所述控制標(biāo)桿為直桿，截面為方形或者圓形。

進(jìn)一步地，所述控制標(biāo)桿的桿體上被不同顏色或者不同材質(zhì)的涂料分割為多個(gè)長(zhǎng)短不同的分段，不同分段之間的橫截面中心點(diǎn)為分段節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的第二種技術(shù)方案如下，一種使用上述編碼測(cè)量桿進(jìn)行激光掃描變形監(jiān)測(cè)或者點(diǎn)云配準(zhǔn)的方法，包括如下步驟：

步驟A1，將編碼測(cè)量桿固定在待測(cè)量場(chǎng)景中；

步驟A2，使用掃描儀采集編碼測(cè)量桿的控制標(biāo)桿的長(zhǎng)度、編碼測(cè)量桿的每個(gè)分段節(jié)點(diǎn)到掃描儀中心線所在平面的距離以及每個(gè)分段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；

步驟A3，根據(jù)步驟2采集到的數(shù)據(jù)以及已知的編碼測(cè)量桿的每個(gè)分段的長(zhǎng)度，計(jì)算掃描儀中心的高度；

步驟A4，變換掃描儀的位置，重復(fù)步驟A2-步驟A3，進(jìn)行多次掃描；

步驟A5，基于第一次測(cè)量的掃描儀的中心高度，計(jì)算每一次測(cè)量的掃描儀的中心高度的旋轉(zhuǎn)和高程偏移量。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步地，步驟A2中，所述分段節(jié)點(diǎn)為編碼測(cè)量桿每個(gè)分段的截面中心點(diǎn)，具體獲取方式為：由掃描儀掃描獲取的部分編碼測(cè)量桿表面點(diǎn)云，擬合出準(zhǔn)確的控制標(biāo)桿豎直中心線；根據(jù)控制標(biāo)桿的桿體表面分段之間的點(diǎn)云強(qiáng)度差異，擬合出準(zhǔn)確的分界線；將分界線水平投影到桿體控制標(biāo)桿豎直中心面，投影的分界線與控制標(biāo)桿豎直中心線相交，獲得具有準(zhǔn)確三維坐標(biāo)的分段節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，步驟A3包括以下步驟：

步驟A31，計(jì)算得出每個(gè)分段節(jié)點(diǎn)的離地高度；

步驟A32，計(jì)算掃描儀中心點(diǎn)高度，即將編碼測(cè)量桿分段節(jié)點(diǎn)離地高度減去編碼測(cè)量桿分段節(jié)點(diǎn)在掃描獲取的點(diǎn)云中測(cè)得的坐標(biāo)值。

進(jìn)一步地，所述的編碼測(cè)量桿進(jìn)行激光掃描變形監(jiān)測(cè)或者點(diǎn)云配準(zhǔn)的方法，還包括對(duì)編碼測(cè)量桿上的球形標(biāo)靶進(jìn)行掃描測(cè)量或者對(duì)球形標(biāo)靶和控制標(biāo)桿共同掃描測(cè)量或者對(duì)多個(gè)編碼測(cè)量桿進(jìn)行掃描測(cè)量，進(jìn)行平差計(jì)算。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的第三種技術(shù)方案如下，一種使用上述編碼測(cè)量桿進(jìn)行多站激光掃描數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的方法，包括如下步驟：

步驟B1，將多個(gè)編碼測(cè)量桿固定在待測(cè)量場(chǎng)景中；

步驟B2，使用n個(gè)掃描儀，分別為掃描儀1號(hào)、掃描儀2號(hào)、…掃描儀n號(hào)，n≥2，每個(gè)掃描儀均以各自的掃描儀中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，分別采集每個(gè)編碼測(cè)量桿的每個(gè)分段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；

步驟B3，選取任意三個(gè)能構(gòu)成三角形的分段節(jié)點(diǎn)，通過(guò)所述三個(gè)分段節(jié)點(diǎn)在掃描儀1號(hào)中的坐標(biāo)值以及在其它掃描儀中的坐標(biāo)值，分別計(jì)算其他掃描儀相對(duì)于掃描儀1號(hào)的坐標(biāo)變換參數(shù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。