[發明專利]一種小目標精密三維激光掃描方法及系統

在審

• 申請號: 201910147100.X
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109855564A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 張濤;鄒進貴;姚宜斌;徐亞明
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種小目標精密三維激光掃描方法，其特征在于：設置旋轉平臺(1)、升降平臺(2)、激光位移傳感器(3)和計算機(4)，旋轉平臺(1)、升降平臺(2)、激光位移傳感器(3)和計算機(4)分別連接，

旋轉平臺(1)用于放置被測物體，并帶著被測物體旋轉；

升降平臺(2)中設置能夠調節高度的夾持部件固定激光位移傳感器(3)；

旋轉平臺(1)和升降平臺(2)由計算機(4)控制，計算機(4)控制旋轉平臺(1)旋轉角度和升降平臺(2)的高度，并得到旋轉角度θ和升降平臺(2)的高度值Z；計算機(4)還獲取激光位移傳感器(3)的測量結果，該測量結果反映的是激光位移傳感器(3)到被測物體表面的距離；

測量過程實現如下，

將旋轉平臺(1)和升降平臺(2)的相對位置固定，將激光位移傳感器(3)指向旋轉平臺(1)的水平旋轉圓心，并測量激光位移傳感器(3)到旋轉平臺(1)的旋轉圓心的距離，記為D_fix；

通過調整升降平臺(2)，對被測物體每隔預設的高度間隔值h進行掃描，每次掃描時，通過控制旋轉平臺(1)帶著被測物體旋轉360度；

在旋轉平臺(1)帶著被測物體旋轉的同時，計算機(4)連續采集激光位移傳感器4測得的距離值D_meas,根據D_meas和相應的旋轉平臺(1)的旋轉角度θ及升降平臺(2)的高度值Z作如下計算，以得到正在測量的待測物體5上被測目標點的坐標(X_p,Y_p,Z_p)。

2.根據權利要求1所述小目標精密三維激光掃描方法，其特征在于：以旋轉平臺(1)的旋轉面，即水平面作為測量坐標系的XY平面，高度作為Z軸，坐標系的原點O在旋轉平臺(1)的旋轉中心，X軸指向激光位移傳感器(3)，根據D_meas和相應的旋轉平臺(1)的旋轉角度θ及升降平臺(2)的高度值Z，計算正在測量的待測物體5上被測目標點的坐標(X_p,Y_p,Z_p)如下，

X_p＝(D_fix-D_meas)×cosθ

Y_p＝(D_fix-D_meas)×sinθ

Z_p＝Z。

3.根據權利要求1或2所述小目標精密三維激光掃描方法，其特征在于：用于小型精密工件的低成本測量建模。

4.一種小目標精密三維激光掃描系統，其特征在于：由旋轉平臺(1)、升降平臺(2)、激光位移傳感器(3)和計算機(4)組成，旋轉平臺(1)、升降平臺(2)、激光位移傳感器(3)和計算機(4)分別連接，

旋轉平臺(1)用于放置被測物體，并帶著被測物體旋轉；

升降平臺(2)中設置能夠調節高度的夾持部件固定激光位移傳感器(3)；

旋轉平臺(1)和升降平臺(2)由計算機(4)控制，計算機(4)控制旋轉平臺(1)旋轉角度和升降平臺(2)的高度，并得到旋轉角度θ和升降平臺(2)的高度值Z；計算機(4)還獲取激光位移傳感器(3)的測量結果，該測量結果反映的是激光位移傳感器(3)到被測物體表面的距離；

測量過程實現如下，

將旋轉平臺(1)和升降平臺(2)的相對位置固定，將激光位移傳感器(3)指向旋轉平臺(1)的水平旋轉圓心，并測量激光位移傳感器(3)到旋轉平臺(1)的旋轉圓心的距離，記為D_fix；

通過調整升降平臺(2)，對被測物體每隔預設的高度間隔值h進行掃描，每次掃描時，通過控制旋轉平臺(1)帶著被測物體旋轉360度；

在旋轉平臺(1)帶著被測物體旋轉的同時，計算機(4)連續采集激光位移傳感器4測得的距離值D_meas,根據D_meas和相應的旋轉平臺(1)的旋轉角度θ及升降平臺(2)的高度值Z作如下計算，以得到正在測量的待測物體5上被測目標點的坐標(X_p,Y_p,Z_p)。