[發明專利]一種基于二維激光掃描儀的“V”型靶標及坐標測量方法

有效

• 申請號: 201811209714.8
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109341525B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張福民;張畫迪;曲興華;錢興
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

1.一種基于二維激光掃描儀的“V”型靶標，其特征在于，包括靶標板、簡易測角裝置、氣泡調平裝置、連接件、靶標三腳架、鉛垂線；

所述靶標板包括兩塊有機玻璃底板和反光貼紙，兩塊所述有機玻璃底板沿短邊拼接，所述反光貼紙覆蓋粘貼在所述有機玻璃的表面并將兩塊所述有機玻璃底板連接起來，形成“V”型靶標板；

所述簡易測角裝置用于對所述靶標板的張角進行測量；

所述氣泡調平裝置平面與所述靶標板平面垂直，用于將所述靶標板調成水平，使所述兩塊有機玻璃底板的拼接線與水平面垂直；

所述連接件用于將所述靶標板與所述靶標三腳架相連接；

所述靶標三腳架用于調整所述靶標板的高度，以適用于不同的測量環境；

所述鉛垂線用于標記測量點。

2.根據權利要求1所述的一種基于二維激光掃描儀的“V”型靶標，其特征在于，所述反光貼紙粘貼在所述靶標板的內側或外側，以構成兩種不同的“V”型靶標。

3.根據權利要求1所述的一種基于二維激光掃描儀的“V”型靶標，其特征在于，所述連接件包括干板架、快裝板、轉接螺絲；所述干板架用于夾持所述靶標板；所述快裝板內開設有長條槽，所述干板架通過轉接螺絲連接在所述長條槽內，并能在所述長條槽內移動，以調整所述靶標板的角度；所述快裝板安裝在所述靶標三腳架上。

4.一種基于上述權利要求1至3任一項所述的基于二維激光掃描儀的“V”型靶標的坐標測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、裝置連接與測量場搭建，其中，所述的測量場搭建包括：設置二維激光掃描儀位置，調平靶標和二維激光掃描儀，在待測點的位置設置靶標，調整靶標與二維激光掃描儀測量平面高度一致；

步驟二、二維激光掃描儀的軟件連接與初始化；

步驟三、二維激光掃描儀數據幀處理：提取二維激光掃描儀回傳的數據幀中的所需信息，并將所需信息轉成十進制數據，再根據所需信息中的每一個距離數據對應的角度，得到每一個測量點相對于二維激光掃描儀測量原點的二維坐標，并將二維坐標與所需信息中的反射率數據按序號建立一一對應關系；

步驟四、“V”型靶標識別：在二維激光掃描儀獲得的各個靶標板的反射率數據中，剔除反射率不足99.6％的點；設定相鄰兩點的間距閾值，將保留的反射率大于等于99.6％的點根據相鄰兩點的間距進行分組；通過3σ準則剔除每組內的異常點，通過由靶標到二維激光掃描儀的距離、靶標正面寬度這兩個參數確定靶標分組合理點數范圍，并根據靶標分組合理點數范圍剔除異常分組；此時，剩余的點組都為“V”型靶標點組且每一組都是一個“V”型靶標；每組內第一個點和最后一個點的連線稱為端點連線，計算每組內端點連線方程，在組內尋找到端點連線距離最大的點，距離最大的點即為最接近“V”型尖端的測量點；計算測量點到二維激光掃描儀原點的距離和端點連線到二維激光掃描儀原點的距離，若測量點到二維激光掃描儀原點的距離大于端點連線到二維激光掃描儀原點的距離，則反光貼紙粘貼在靶標板內側，反之則粘貼在靶標板外側；

步驟五、“V”型靶標特征點坐標獲取：以步驟四中得到的最接近“V”型尖端的測量點為分界，分別將組內測量點兩側的點擬合為兩條直線，兩條直線的交點即為真正的靶標尖端，兩條直線的交點坐標即為“V”型靶標特征點坐標。

5.根據權利要求4所述的一種基于二維激光掃描儀的“V”型靶標的坐標測量方法，其特征在于，步驟三中，所需信息包括數據個數、數據比例因子、距離數據和反射率數據。