[發(fā)明專利]三維激光掃描系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011237983.2
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112504174B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞艷波;楊雙龍;楊立濤;魏朝庭;普慶紅;張龍;李小松;劉章良;盧進(jìn)宏;李琦;蘇海華
• 申請（專利權(quán)）人: 玉溪礦業(yè)有限公司
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 昆明潤勤同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 李孝明

本發(fā)明涉及一種三維激光掃描系統(tǒng)，包括三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭和距離測量模塊，距離測量模塊包括測距模塊、角度增量調(diào)節(jié)模塊和測量點(diǎn)確認(rèn)模塊；測距模塊測量測量點(diǎn)和所述三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭之間的距離；角度增量調(diào)節(jié)模塊根據(jù)預(yù)設(shè)初始角度增量、預(yù)設(shè)空間分辨率和測量點(diǎn)與所述三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭之間的距離，按照預(yù)設(shè)算法計算得到新的角度增量；測量點(diǎn)確認(rèn)模塊根據(jù)計算得到的新的角度增量確定新的測量點(diǎn)，并將新的測量點(diǎn)信息發(fā)送給測距模塊。本發(fā)明三維激光掃描系統(tǒng)掃描時角度增量動態(tài)調(diào)整，使其可以根據(jù)被測物表面的復(fù)雜情況自適應(yīng)調(diào)整，能夠有效避免因初始角度增量設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的遺漏關(guān)鍵特征，提高空間分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光測量領(lǐng)域，具體涉及一種三維激光掃描系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動高精度立體掃描技術(shù)，又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，是GPS空間定位技術(shù)后的又一項測繪技術(shù)革新，將使測繪數(shù)據(jù)的獲取方法、服務(wù)能力與水平、數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)入新的發(fā)展階段。因非接觸測量、高效、高精度等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于采空區(qū)探測、數(shù)字城市、工程建設(shè)等。三維激光掃描儀的測量精度包括距離分辨率和空間分辨率。距離分辨率是指三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭與被測目標(biāo)表面的測量點(diǎn)之間距離的精確程度；空間分辨率主要表征三維激光掃描儀復(fù)原被測目標(biāo)的表面形態(tài)的細(xì)致程度。針對不同的激光測距法，提高距離分辨率的研究已經(jīng)很廣泛，但是針對提高空間分辨率的研究卻鮮有報道。

傳統(tǒng)的三維激光掃描儀通常采用等步距角掃描法，即對被測目標(biāo)上的一個測量點(diǎn)進(jìn)行測距后，驅(qū)動裝置帶動三維激光掃描儀轉(zhuǎn)動固定的預(yù)設(shè)角度，再進(jìn)行下一個測量點(diǎn)測距。合適的角度增量需要兼顧測量效率和空間分辨率。預(yù)設(shè)角度增量設(shè)置過小，會使得測量效率降低。實(shí)際應(yīng)用中被測物表面往往凹凸不平，或者存在縫隙。因此，預(yù)設(shè)角度增量過大，容易造成采樣缺失，遺漏縫隙等關(guān)鍵特征，空間分辨率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種角度增量實(shí)時調(diào)整的的三維激光掃描系統(tǒng)及其工作方法，避免出現(xiàn)角度增量設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致測量效率低或者空間分辨率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種三維激光掃描系統(tǒng)，包括三維激光掃描儀和距離測量模塊，所述距離測量模塊包括測距模塊、角度增量調(diào)節(jié)模塊和測量點(diǎn)確認(rèn)模塊；所述測距模塊用于測量測量點(diǎn)和所述三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭之間的距離；所述角度增量調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)初始角度增量、預(yù)設(shè)空間分辨率和測量點(diǎn)與所述三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭之間的距離，按照預(yù)設(shè)算法計算得到新的角度增量；所述測量點(diǎn)確認(rèn)模塊用于根據(jù)計算得到的新的角度增量確定新的測量點(diǎn)，并將新的測量點(diǎn)信息發(fā)送給測距模塊。

上述三維激光掃描系統(tǒng)，可旋轉(zhuǎn)測量頭在被測目標(biāo)表面掃描時的角度增量實(shí)時調(diào)整，使得空間分辨率可以根據(jù)被測目標(biāo)表面的復(fù)雜情況自適應(yīng)調(diào)整，能夠有效避免因角度增量設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的遺漏關(guān)鍵特征，提高三維激光掃描儀的空間分辨率。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述預(yù)設(shè)算法為：

當(dāng)l'^(n-1)-l₁≤A，且0＜kθ'^(n-1)＜θ時，θ'⁽ⁿ⁾＝kθ'^(n-1)；(k≥1,n≥1,n∈N^*)

當(dāng)l'^(n-1)-l₁≤A，且kθ'^(n-1)≥θ時，θ'⁽ⁿ⁾＝θ；(n≥1,n∈N^*)

當(dāng)l'^(n-1)-l₁＞A時，θ'⁽ⁿ⁾＝f(A,θ,g(l))；(0＜θ'⁽ⁿ⁾≤θ；n≥1,n∈N^*)

所述l₁為初始測量點(diǎn)和所述三維激光掃描儀可旋轉(zhuǎn)測量頭之間的距離；