[發明專利]一種激光掃描儀的誤差補償方法

有效

• 申請號: 201810557349.3
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN110553582B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 郭圣楠;黃俊杰;朱曉峰;李昂;陳濤
• 申請（專利權）人: 上海輝格科技發展有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 鄧文武

本發明公開了一種激光掃描儀的誤差補償方法，其中，包括激光掃描儀與安裝法蘭，激光掃描儀包括由上至下依次連接設有激光測距儀、安裝底板、副回轉軸、主回轉軸，副回轉軸垂直連接于主回轉軸，主回轉軸有部分探出激光掃描儀后垂直連接于安裝法蘭，主回轉軸上設有主編碼器，副回轉軸上設有副編碼器，其中誤差補償方法包括六個步驟。

技術領域

本發明涉及一種掃描儀誤差標定補償方法，具體涉及一種激光掃描儀的誤差補償方法。

背景技術

激光掃描儀能快速而精準的對物體進行數字化采集，具有掃描效率高、自定位精度高、對環境變化不敏感等特點。對激光掃描儀的標定及誤差補償，多數方法是參照全站儀的標定，對激光掃描儀的測距精度、測角精度、不同材質反射面對測距性能的影響進行檢定。目前的激光掃描儀標定及誤差補償方法多數依賴由特制靶標(如球形靶標)、高精密移動平臺組成的校準裝置進行標定，標定過程繁瑣且代價高昂。這種依賴高精度校準裝置的標定方法并不能滿足激光掃描儀在實際使用現場的標定需求。而且，這種標定方法只能得到激光掃描儀的測距、測角等精度，無法獲得掃描儀內部由于機械結構的誤差所帶來的測量誤差。在此背景下，急需一種在激光掃描儀實際作業環境中便捷可行的、可靠性高的誤差標定及補償方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種激光掃描儀的誤差補償方法，無需任何標定器材便可以對激光掃描儀的誤差進行標定并補償，還極大地提高了標定效率，用以解決現有技術導致的缺陷。

為解決上述技術問題本發明提供以下的技術方案：一種激光掃描儀的誤差補償方法，其中，包括激光掃描儀與安裝法蘭，所述激光掃描儀包括由上至下依次連接設有激光測距儀、安裝底板、副回轉軸、主回轉軸，所述副回轉軸垂直連接于所述主回轉軸，所述主回轉軸有部分探出所述激光掃描儀后垂直連接于所述安裝法蘭，所述主回轉軸上設有主編碼器，所述副回轉軸上設有副編碼器，其中誤差補償方法，包括以下步驟：

步驟一：將激光測距儀的紅外光指向第一目標點，獲取主回轉軸中主編碼器記錄的旋轉角度α₁，獲取副回轉軸中副編碼器記錄的旋轉角度β₁，獲取激光測距儀與目標點之間的距離L₁，并分別將α₁、β₁、L₁帶入公式(1)中轉化為該目標點在以安裝法蘭與主回轉軸連接處為原點、主回轉軸為X軸、副回轉軸為Y軸的掃描儀坐標系，公式(1)如下：

其中公式(1)中：[x y z]′為目標點在右手坐標系下的三維坐標，α為主回轉軸中主編碼器記錄的旋轉角度，β為副回轉軸中副編碼器記錄的旋轉角度，L為激光測距儀與目標點之間的距離，A為安裝法蘭中心與副回轉軸軸線距離在主回轉軸方向上的分量，B為主回轉軸軸線與副回轉軸軸線在空間中的最短距離，C為安裝底板底面與主回轉軸軸線之間的距離，D為安裝底板底面與激光測距儀光束發射點之間的距離，E為激光測距儀光束發射點與副回轉軸軸線之間的距離；

得到第一目標點在掃描儀坐標系中的坐標[x y z]′，則可根據公式(1)反算出另一組解為α₂、β₂、L₂；

步驟二：將激光掃描儀的主回轉軸、副回轉軸旋轉至步驟一中得出的α₂、β₂角度(受誤差項影響，此時激光測距儀的紅外激光指向第一目標點附近)，微調整激光掃描儀的主回轉軸與副回轉軸旋轉角度，使激光測距儀的紅外激光指向中第一目標點，記下此時的激光掃描儀主回轉軸、副回轉軸的旋轉角度以及激光測距儀測得的距離，記為α′₂、β′₂、L′₂；

步驟三：在公式(1)的基礎上引入四個誤差項，四個誤差項分別為激光測距儀光束與副回轉軸不垂直引起的誤差項、副回轉軸歸零引起的誤差項、主回轉軸與副回轉軸不正交引起的兩個誤差項，則掃描儀坐標系下目標點的坐標計算公式為公式(3)，公式(3)如下：