CN101819271B - 一种激光测量标识 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精密工程测量的精度控制领域，特别是用于移动激光雷达测量系统的一种特制的测量标识。本发明主要是由插口(1)、置平装置(2)、目标球(3)、对中杆(4)和固定点标识装置(5)五个部分组成，配件包括一个支撑用的三脚架(6)。主要功能是为移动激光雷达测量系统的精度控制提供测量标识，同时也可支撑常规测量标识，如棱镜、标识平板等。本发明的激光测量标识使用球形的目标物作为标识物，解决了传统平面板状标识受限于观测角度和因激光点随机性而导致的固定点不确定性的问题，特别适用于移动激光雷达测量高精度控制应用。本发明的激光测量标识设计巧妙、结构简单、方便实用、便于携带。
Description
技术领域
本发明涉及精密工程测量的精度控制领域，特别是用于移动激光雷达测量系统的一种特制的测量标识。
背景技术
目前在进行激光雷达系统测量时使用的标识多为平面方形板或圆形板，这种标识比较适合静态的激光雷达测量系统，但是对于移动激光雷达测量系统，由于激光发射器随着移动平台运动，发射出的激光的角度是不断变化的，因此除少数角度外，多数激光点都无法到达平面目标板。而且由于激光点的随机分布特性，即使采用纹理编码技术，也非常难以确定标识的中心位置，由此导致固定点的不确定性。
发明内容
为了克服平面板状标识的角度敏感性和固定点不确定性等问题，本发明的激光测量标识采取球体目标物代替平面目标物，使得从任何方向发射过来的激光都能到达标识的目标球3表面，获取足够多的标识目标球3的球面点坐标，从而可稳定精确的确定目标球3的球心位置，为进行移动激光雷达测量系统的高精度控制提供基础。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：移动激光雷达测量系统在运动中发出的激光从不同角度到达目标球3表面后返回激光接收器，根据激光雷达测量系统的GPS/IMU数据进行解算，获取多个球面点坐标，理论上只需通过球表面的任意三个点的坐标就能计算出球形目标物的中心点坐标，多余的点可用于平差计算，排除粗差，得到更加精确稳定的目标球3中心点坐标，从而建立目标球3的中心点与下端对中杆4指向的或固定点标识装置5标识的控制点(或埋石点)之间的数学关系，达到检测移动激光雷达系统精度的目的。
插口1位于本发明顶部，其中可插入不同的棱镜或者平板标识。插入棱镜时，可作为全站仪的目标棱镜使用，插入平板标识，可用于数码相机的检校，本发明的激光测量标识各个部件的尺寸均是已知的，因此插口1上的棱镜或其他标识的中心点与固定点标识装置5标识的控制点(或埋石点)之间存在着准确的数学关系，使用本发明的激光测量标识对于测量仪器和传感器的精度检查非常简单方便。本发明的激光测量标识可作为全站仪、数码相机或其他测量系统和传感器系统的目标标识使用。特别是在一个项目中需使用两种或两种以上测量仪器或传感器时，将大大提高精度控制和仪器校准工作的效率。
置平装置2是位于本发明顶部的圆盘形物体，上面带有两组水准气泡。调节对中杆4或三脚架6，保证本标识能垂直的直立在控制点(或埋石点)上，从而保证目标球3中心点和控制点之间的数学关系准确。
目标球3采用激光反射性良好的材质，由于目标球3本身呈自然物体特性，固能更好的进行自然物体的测量精度检查。根据激光雷达系统发射频率、移动速度和应用领域的不同，可采用不同尺寸的球体。如果使用激光雷达系统进行远距离测量时，为了保证到达目标球3的激光点数量，应使用较大的目标球3。反之，如果距离较近，激光点密度较大时，则可使用较小的目标球3。对于本发明的激光测量标识的商业产品，目标球3有多种规格可供选择。
对中杆4的功能是对准控制点(或埋石点)，使得目标球3和控制点(或埋石点)之间保持准确的数学关系，即目标球的球心到大地控制点的距离为球的半径加上对中杆4的长度。对中杆4的长度可根据实际情况进行调节，对中杆4上有刻度标志，方便计算。
本发明的使用方式有两种。一种是对于须埋入固定点标识装置5标识控制点(或埋石点)的情况，无需使用三脚架6进行支撑，直接将对中杆4插入固定点标识装置5，放置本发明的激光测量标识。对于地面上已有控制点(或埋石点)的情况，使用三脚架6支撑本发明的激光测量标识，使对中杆4的尖端对准已有的控制点(或埋石点)，通过置平装置2使标识装置保持垂直。
本发明可广泛应用于测绘仪器和传感器的精度检查，精确的标识控制点(或埋石点)的位置，尤其是对于移动激光雷达测量系统，克服了传统标识在角度上的受限和难以确定固定点的问题，结构简单，易于携带。
附图说明
图1是本发明的激光测量标识在埋入固定点标识装置5时的工作情况示意图。
图2是本发明的激光测量标识使用三脚架6进行支撑时的工作情况示意图。
图3是固定点标识装置5的示意图，固定点标识装置5埋入地下标识控制点(埋石点)，上面除了可插入本发明的激光测量标识外，还可直接插入棱镜或其他平板状测量标识。
图4是插口1插入棱镜时的工作情况示意图。
图5是置平装置2的俯视图，使用两组水准气泡，保证本发明的激光测量标识能垂直于大地水准面。
具体实施方式
图1是本发明的激光测量标识的第一种实施方式。将固定点标识装置5埋入控制点(或埋石点)的位置，调节对中杆4的长度使其满足用户的要求，将对中杆4直接插入固定点标识装置5中，调节置平装置2使本发明的激光测量标识与大地水准面垂直。如果需要，还可以在顶端的插口1插入棱镜或其他标识物。
图2是本发明的激光测量标识的第二种实施方式。在地面上已有控制点(或埋石点)时，使用三脚架6支撑本发明的激光测量标识，立于已有控制点(或埋石点)上，调节对中杆4的长度使其满足用户的要求，将对中杆4的顶端对准控制点(或埋石点)，调节置平装置2使本发明的激光测量标识与大地水准面垂直。如果需要，还可以在顶端的插口1插入棱镜或其他标识物，如图4所示。
图3是本发明的激光测量标识的第三种实施方式。将固定点标识装置5埋入控制点(或埋石点)的位置，直接将棱镜或其他标识物插入固定点标识装置5。这种实施方式是在无须目标球作为标识物的情况下使用。
Claims (6)
1.一种激光测量标识，由插口(1)、置平装置(2)、目标球(3)、对中杆(4)和固定点标识装置(5)五个部分组成，配件包括一个支撑用的三脚架(6)，其特征在于：标识物使用目标球(3)，解决移动激光雷达系统的激光发射多角度和因随机激光点导致固定点不确定性的问题。
2.根据权利要求1所述的激光测量标识，其特征在于：顶部的插口(1)可插入多种棱镜或平面标识，作为其他测量仪器和传感器标识使用。
3.根据权利要求1所述的激光测量标识，其特征在于：在靠近插口(1)位置设有置平装置(2)，保证本激光测量标识能完全垂直于大地水准面。
4.根据权利要求1所述的激光测量标识，其特征在于：底部的对中杆(4)是可伸缩的，根据实际情况可调节其长度，对中杆(4)上标有尺寸刻度，方便读取其长度参数。
5.根据权利要求1所述的激光测量标识，其特征在于：固定点标识装置(5)的作用是埋入地下标识控制点(或埋石点)，由于固定点标识装置(5)须长期埋放在野外，可为其添加以顶盖作为保护。
6.根据权利要求1所述的激光测量标识，其特征在于：目标球(3)采用激光反射性良好的材质，根据激光雷达系统发射频率、移动速度和应用领域的不同，可采用不同尺寸的球体。
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