[實用新型]基于沙姆定律鉸鏈原則的連續激光三維掃描裝置

有效

• 申請號: 201720237060.4
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN207216024U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 趙光宇;蘇尼斯萬貝里;李穎
• 申請（專利權）人: 蘇州四百克拉光電科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01B11/24
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 李杰

技術領域

本實用新型屬于激光三維掃描技術領域，特別涉及基于沙姆定律鉸鏈原則的連續激光三維掃描技術。

背景技術

隨著時代的發展，我們常常要對大面積建筑區域或山區內大范圍的三維物體進行分析，以便獲取有用的信息。目前，大多數圖像采集裝置所獲取的圖像本身是在二維平面上的，為了更精確的獲得我們所需要的信息，我們需要得到其三維成像圖，所以各種掃描成像技術應用而生。目前掃描成像技術主要有點云成像，雙攝像頭成像技術和傳統的基于沙氏定律的激光掃描技術。在這三種技術中，點云成像和傳統的基于沙氏定律的掃描技術是利用激光雷達技術掃描成像。使用激光雷達技術，我們可以對一些難以到達的地方進行探測，并且獲得誤差小，高精度，清晰的成像。而在雙攝像頭成像技術中有一種主要是利用兩個攝像頭模擬人眼進行成像。我們知道，目前的點云技術基本是使用圖像處理的方法進行掃描，這種方法要求復雜的數字電路和快速的數據采集速率。而傳統的基于沙氏定律的掃描技術利用軌道式掃描的方法，只能實現平面的成像，無法獲取圖像的三維信息。雙攝像頭技術則需要復雜的圖像拼接技術的輔助，拼接圖像的邊緣重疊性問題是該技術的一大難題，另外，它還易受到光照和周圍環境的影響。這里介紹了一種利用壓電陶瓷和電機控制的激光雷達成像技術，這種技術可以實現傳統的點云掃描的清晰成像，可以實現三維圖像的成像，卻不需要復雜的電路處理后期數據。

實用新型內容

1、本實用新型的目的。

本實用新型主要提出了一種能夠靈活對遠處物體進行大范圍的掃描并進行重構的激光雷達系統，解決了傳統激光雷達掃描系統數字電路處理復雜，數據采集系統速度要求高的缺陷，完善了傳統基于沙式定律掃描技術無法三維掃描的缺陷。

2、本實用新型所采用的技術方案。

本實用新型提出一種基于沙姆定律鉸鏈原則的連續激光三維掃描裝置，包括激光器、反射鏡、接收望遠鏡、光電探測器、信號同步電路；反射鏡、接收望遠鏡和光電探測器根據沙姆定律擺放，反射鏡設置在物面、相面和焦平面的交點上可旋轉角度，信號同步電路控制光電探測器跟隨反射鏡的旋轉同步上下位移始終符合沙姆定律；二極管激光器前放置可調反射鏡，反射鏡將激光反射到環境中的目標物，目標物再將光信號反射或者折射出去，光信號被接收望遠鏡接收，接收望遠鏡接收的光信號會聚在光電探測器上。

更進一步具體實施方式中，還包括電機、運動控制部分電機伺服，運動控制部分電機伺服、電機、反射鏡依次相連控制反射鏡旋轉。

更進一步具體實施方式中，還包括壓電陶瓷、運動控制部分壓電陶瓷控制器，光電探測器與壓電陶瓷相連，壓電陶瓷控制器控制壓電陶瓷上下運動，并反饋同步信號來控制與反射鏡相連的電機。

更進一步具體實施方式中，還包括激光準直原件，激光準直原件放置在二極管激光器前，激光準直原件前放置可調反射鏡。

更進一步具體實施方式中，所述的激光器為二極管激光器。

本實用新型提出了一種基于沙姆定律鉸鏈原則的連續激光三維掃描方法，按照如下步驟進行：

步驟1、將基于沙姆定律鉸鏈原則的連續光激光掃描裝置瞄準待檢測環境，開啟激光器；

步驟2、激光器發出的激光經過激光準直原件射向反射鏡，反射鏡將激光反射到環境中的目標物，目標物再將光信號反射或者折射出去；

步驟3、目標物反射/折射的光信號被激光接收部分接收，即由接收望遠鏡接收采集光信號；

步驟4、接收望遠鏡接收的光信號會聚在光電探測器上，該光電探測器與所述數據采集分析部分相連，在該探測器的探測面上可以得到距離分布信息；

步驟5、光電探測器與壓電陶瓷相連，壓電陶瓷通過壓電陶瓷控制器來控制，并用同步信號來控制與反射鏡相連的電機，使光電探測器與電機同步運動，利用信號同步電路來控制壓電陶瓷控制器和電機運動，從而使反射鏡和探測器運動的同時依然滿足沙氏定律。

更進一步具體實施方式中，采用一種推掃式掃描的方式，實現物體的二維成像；實現物體的二維成像后，運用成像幾何原理，利用電機控制反射鏡可以實現在空間中的三維掃描。

3、本實用新型的有益效果。