[發明專利]一種三維激光雷達掃描裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201910020440.6
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109633606A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張瑞峰;孫景林
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明提供一種三維激光雷達掃描裝置，包括測量組件、升降組件、控制組件及底座，所述底座上分別設置有控制組件和升降組件；所述控制組件可驅動所述升降組件的升降；所述升降組件連接有測量組件；本發明實現了將所述測量組件掃描得到的360°的二維掃描數據與所述升降組件通過單片機控制系統控制的第三維的高度數據實時的結合與存儲。

技術領域

本發明屬于三維激光雷達掃描技術領域，特別涉及一種三維激光雷達掃描裝置及測量方法。

背景技術

三維掃描是指對被測物進行全方位掃描，確定被測物的三維坐標掃描數據。其測量原理共包含四個方面，分別為：測距、角位移、掃描、定向。三維掃描儀器根據三維技術原理的不同，分為了包括拍照式(結構光)三維掃描儀、激光三維掃描儀和三坐標測量機三大類別。

三維激光雷達掃描儀是通過發射激光來掃描被測物，以獲取被測物體表面的三維坐標。三維激光雷達掃描技術又被稱為實景復制技術，具有高效率、高精度的測量優勢，其優勢就在于可以快速掃描被測物體，不需反射棱鏡即可直接獲得高精度的掃描點云數據，從而高效地對真實世界進行三維建模和虛擬重現。因此，其已經成為當前研究的熱點之一，并在文物數字化保護、土木工程、工業測量、自然災害調查、數字城市地形可視化、城鄉規劃等領域有廣泛的應用。

然而，和二維激光掃描儀相比，由于三維激光雷達掃描儀的裝置復雜度較高，價格也比二維激光掃描儀高出十多倍，很大程度上限制了其更加廣泛地研究與應用。

發明內容

針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種三維激光雷達掃描裝置，該裝置，該裝置是基于低價的二維激光掃描儀實現高精度的三維掃描任務，節約生產成本，促進經濟發展。

為了解決現有技術問題，本發明采用如下技術方案:

一種三維激光雷達掃描裝置，包括測量組件、升降組件、控制組件及底座，所述底座上分別設置有控制組件和升降組件；所述控制組件可驅動所述升降組件的升降；所述升降組件連接有測量組件；

其中，

所述測量組件包括二維激光雷達掃描儀及USB轉接器，所述二維激光雷達掃描儀與所述USB轉接器通過通訊排線連接；

所述升降組件包括三腳架、步進電機及升降平臺，所述步進電機及所述升降平臺均安裝于所述三腳架上；

所述控制組件包括單片機控制系統、電機驅動器及電源模塊，所述電源模塊為所述單片機控制系統及電機驅動器供電。

所述電源模塊輸出端分別連接單片機控制系統和電機驅動器；

所述單片機控制系統通過程序控制輸出引腳輸出的脈沖頻率及方向，并向電機驅動器發出脈沖信號；

所述電機驅動器根據收到的脈沖信號對步進電機的轉速和方向進行控制。

為了解決現有技術問題，本發明還可以采用如下技術方案：

一種采用三維激光雷達掃描裝置的測量方法，包括以下步驟：

步驟一，將所述測量組件通過USB口與計算機連接，實現軟件模塊對所述二維激光掃描儀的供電、掃描控制；所述軟件模塊實時接收二維激光掃描儀的數據信息；

步驟二，啟動所述電源模塊為所述單片機控制系統及所述電機驅動器供電；

步驟三，所述軟件模塊根據接收到的二維激光掃描儀的數據信息，向所述單片機系統寫入控制程序。

步驟四，所述單片機系統根據讀入的程序，控制輸出的脈沖的頻率及方向，通過電機驅動器對步進電機轉速及方向進行控制，所述電機驅動器通過該PWM信號對，從而控制所述升降平臺的升降速度、方向及高度；