CN102288953A - 基于激光雷达测量的反射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于激光雷达测量的反射装置，包括基座、第一连接杆和第一反射球，所述第一连接杆与基座相连，所述第一反射球和第一连接杆相连，所述第一反射球的形状为标准球体。本发明的基于激光雷达测量的反射装置不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角，保证了扫描时激光点的反射能量最佳。不管激光扫描仪从何种角度进行测量扫描，反射体的扫描点云数据始终是一个标准园，不会产生变形，有利于提高拼接精度。同时，本发明采用了连接杆和基座的设置，使得安装和使用更加简便。

Description

基于激光雷达测量的反射装置

技术领域

本发明涉及一种反射装置，尤其涉及一种基于激光雷达测量的反射装置。

背景技术

在激光雷达测量中常用到三维激光扫描仪，三维激光扫描仪是无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统，能在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度，并自动存储和计算，以获得被测物体的点云数据。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。三维激光扫描仪的最远测量距离一千多米，最高扫描频率可达每秒几十万，纵向扫描角θ接近90°，横向可绕仪器竖轴进行360°全圆扫描，扫描数据可通过TCP/IP协议自动传输到计算机，同时其外置的数码相机拍摄的场景图像可通过USB数据线同时传输到电脑中。但由于被测物体或被测物体所处环境的复杂性，在对被测物体进行激光扫描时，有时需设置数个不同站点对被测物体进行扫描，待扫描完成后需将获得的被测物体的点云数据进行拼接。

在现有的激光扫描技术作业过程中，为完成点云数据的拼接，需要在被测物体表面设置反射贴片或脚架反射片作为反射装置，以贴片或反射片的扫描数据作为不同站点的点云数据的同名点数据进行拼接。当贴片或反射片正对激光扫描仪方向时，反射装置的贴片或反射片的反射能量最高，反射效果最好，激光扫描仪能够得到较清晰的贴片或反射片的数据，从而被测物体数据的拼接精度较高；但如果激光扫描仪的扫描方向与贴片或反射片的激光反射方向形成夹角，则反射效果减弱，贴片或反射片的数据形状会产生变形，且夹角越大，反射效果越差，变形越大，从而导致拼接不同站点的点云数据时产生的误差越大。综上，传统的激光扫描数据拼接中的反射装置存在以下两个缺陷：

1、常常需要布设大量拼接点，给安装和使用造成一定的困难；

2、由于激光扫描的方向常常会和贴片或反射片的反射方向形成夹角，产生变形导致拼接出现误差，并导致误差累计影响全局拼接精度。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角并且安装和使用方便的基于激光雷达测量的反射装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角并且安装和使用方便的基于激光雷达测量的反射装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于激光雷达测量的反射装置，包括基座、第一连接杆和第一反射球，所述第一连接杆与基座相连，所述第一反射球和第一连接杆相连，所述第一反射球的形状为标准球体。

在本发明的较佳实施方式中，其中还包括第二连接杆、第二反射球、第三连接杆和第三反射球；所述第二反射球和第二连接杆相连，所述第三反射球和第三连接杆相连，所述第二连接杆和第三连接杆与基座相连，所述第二反射球和第三反射球的形状为标准球体。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中第一反射球、第二反射球和第三反射球的球心构成三角形。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆的长度分别为0.5～2米。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一反射球和/或第二反射球和/或第三反射球的外表面上设有一层反光涂料。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球的直径分别为5～15厘米。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球的重量分别为100～500克。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球分别与第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆通过螺纹连接。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球分别与第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆通过卡槽连接。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述基座上设有脚架接口，所述基座通过所述脚架接口与脚架相连。

本发明的基于激光雷达测量的反射装置不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角，保证了扫描时激光点的反射能量最佳。不管激光扫描仪从何种角度进行测量扫描，反射体的扫描点云数据始终是一个标准园，不会产生变形，有利于提高拼接精度。同时，本发明采用了连接杆和基座的设置，使得安装和使用更加简便。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例中的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的连接杆的结构示意图；

图3是本发明的实施例中的标准球体的结构示意图；

图4是本发明的实施例中的基座的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种基于激光雷达测量的反射装置，包括基座4、第一连接杆11和第一反射球1。其中，第一连接杆11与基座4相连，第一反射球1和第一连接杆11相连，第一反射球1的形状为标准球体。

如此，本发明采用了一个标准球体作为激光扫描的反射体，用于将扫描激光反射回去。采用标准球体作为激光扫描仪的反射体时，反射体的反射面始终正对着激光扫描仪。激光扫描仪所发出的激光，不管从何种角度进行测量扫描，总能在反射体上找到一点的反射方向与激光扫描方向间没有夹角，保证了扫描时该点的反射能量最佳，由此得到的标准球体即反射体的扫描点云数据始终是一个标准园，不会产生变形，在拼接时不会产生误差，有利于提高拼接精度。

另如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，一种基于激光雷达测量的反射装置还包括第二连接杆21、第二反射球2、第三连接杆31和第三反射球3。其中，第二反射球2和第二连接杆21相连，第三反射球3和第三连接杆31相连。并且，第二连接杆21和第三连接杆31与基座4相连，第二反射球2和第三反射球3的形状为标准球体。

在本较佳实施例中，设置了三个标准球体作为反射激光的反射体，克服了单一的标准球体缺乏检核条件的缺点。并且，当被测物体处于复杂多变的环境中时，使用单一的标准球体作为反射体在拼接数据时会有一定的难度，而如果同时使用三个构成一定图形的标准球体作为反射体，可以使得激光扫描仪从多个角度均能得到同名点的一定图形效果的点云数据，其后按照一定的匹配算法计算可以方便准确的拼接出不同站点的点云数据。该三个标准球体的设置使得拼接更加简便和精确。当然，在其他实施例中，也可仅仅使用一个单一的标准球体作为反射体，或者使用标准球体和片状反射体相结合的方式，本实施例对此不作限制。

此外，如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，三个标准球体的球心构成了一个三角形，三角形的图形使得拼接更加简便，当然，在其他实施例中，也可使三个标准球体构成其他图形或使用其他数量的标准球体构成其他图形，本实施例对此不作限制。

如图1中所示，本发明的较佳实施例中的第一连接杆11、第二连接杆21和第三连接杆31的长度分别为0.5～2米。设置一定长度的连接杆(即第一连接杆11、第二连接杆21和第三连接杆31)的原因在于，如果三个反射球(即第一反射球1、第二反射球2和第三反射球3)之间相互距离太短，会给激光扫描和构成一定的图形效果带来一定的困难。而在本较佳实施例中，0.5～2米的连接杆既能够保证在同时安装三个反射球时，三个标准球体之间的距离不会太短，又可以保证三个反射球在空间上的图形能达到预期的效果。当然，在其他实施例中，也可采用其他长度的连接杆，只要能支撑住反射球并能使反射球在空间构成一定的图形即可，本实施例对此不作限制。

如图2中所示，在本发明的较佳实施例中，第一连接杆11、第二连接杆21和第三连接杆31可为可伸缩的连接杆。设置成可伸缩的连接杆可以方便的调节连接杆的长度，更加方便的形成反射球在空间上所预期构成的图形。当然，在其他实施例中，也可不使用可伸缩的连接杆，本实施例对此不作限制。此外，如图2中所示，该可伸缩的连接杆可包括外管6、内管7和固定钮8。外管6套在内管7的外部，通过固定钮8在需要的长度时固定住外管6和内管7，从而实现连接杆的伸缩。当然，在其他实施例中，也可采用其他方式实现连接杆的伸缩，比如，通过将外管和内管相互套在一起，在合适的长度上以相互拧紧的方式形成，本实施例对此均不作限制。

此外，如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，第一连接杆11、第二连接杆21和第三连接杆31可为横截面为圆形的圆形杆。其中，圆形的直径为15～25毫米。当然，在其他实施例中，连接杆也可为其他的形状和大小，本实施例对此不作限制。

如图3所示，在本发明的较佳实施例中，第一反射球1、第二反射球2和第三反射球3的外表面上设有一层反光涂料。该反光涂料为高强度的反光涂料，可以较好的反射激光扫描仪发出的激光，增加测量反射体的点云数据的清晰度，从而进一步提高不同站点的数据拼接的分辨率。当然，在其他实施例中，也可不使用反光涂料，或者使用其他的能够提高反射能量的材料，或者反射球本身即为反光材料构成，本发明对此均不做限制。

此外，在本发明的较佳实施例中，第一反射球1、第二反射球2和第三反射球3的直径分别为5～15厘米，其中优选10厘米。反射球具有一定的大小会有利于激光扫描，当然，在其他实施例中，亦可选用其他直径的球体，只要激光扫描仪能够得到清晰的反射球的扫描数据即可，本发明对此不作限制。

另外，在本发明的较佳实施例中，第一反射球1、第二反射球2和第三反射球3的重量分别为100～500克，优选250克。当然，在其他实施例中，亦可选用其他重量的球体，只要反射球的重量能在空间稳定即可，本实施例对此不作限制。

并且，在本发明的较佳实施例中，第一反射球1、第二反射球2和第三反射球3均可为实心或空心的球体，只要本发明的三个反射球的球体为一个标准球体，对于球体的内部形状，本发明不作限制。

如图1和图4中所示，在本发明的较佳实施例中，基座4上设有连接杆接口41和脚架接口42，用于和连接杆及脚架5相连。基座4既具有与连接杆相连的接口，又具有与脚架相连的接口，从而使得连接杆和反射球能够适用于通用的脚架，大大增加了本发明的基于激光雷达测量的反射装置的适用范围，并且结构简单，使用方便。

另如图4中所示，基座4的形状为圆柱体，连接杆接口41和脚架接口42分别设于该圆柱体的两个平面上。当然，在其他实施例中，基座也可以设置成其他形状，本实施例对此不作限制。

在本发明的较佳实施例中，第一反射球、第二反射球和第三反射球分别与第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆通过螺纹连接，当然，在其他实施例中，也可通过卡槽连接，或者采用其他方式实现连接，只要能使反射球固定在连接杆上，本实施例对此均不作限制。

在使用和安装本发明的较佳实施例的中基于激光雷达测量的反射装置时，可首先在合适的位置架设测量脚架，架设脚架时按照测量的有关要求进行；然后将基座安置在脚架上，并将其与脚架固定；其后调整脚架使基座的上表面保持基本水平；再后在基座上安装连接杆及反射球，并使反射球和连接杆紧密套接；最后调节连接杆的长度，使反射球处于合适的空间位置。

在本较佳实施例中，第一反射球、第二反射球和第三反射球的球心构成三角形。当在不同的站点间进行扫描的激光扫描仪得出不同站点的扫描数据后，利用本发明的反射球的扫描数据作为公共点进行变换，将不同站点的扫描数据统一到同一个坐标系统中，从而完成扫描数据的拼接，重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达测量的反射装置，其特征在于，包括基座、第一连接杆和第一反射球，所述第一连接杆与基座相连，所述第一反射球和第一连接杆相连，所述第一反射球的形状为标准球体。

2.如权利要求1所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中还包括第二连接杆、第二反射球、第三连接杆和第三反射球；所述第二反射球和第二连接杆相连，所述第三反射球和第三连接杆相连，所述第二连接杆和第三连接杆与基座相连，所述第二反射球和第三反射球的形状为标准球体。

3.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中第一反射球、第二反射球和第三反射球的球心构成三角形。

4.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆的长度分别为0.5～2米。

5.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述第一反射球和/或第二反射球和/或第三反射球的外表面上设有一层反光涂料。

6.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球的直径分别为5～15厘米。

7.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球的重量分别为100～500克。

8.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球分别与第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆通过螺纹连接。

9.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述第一反射球、第二反射球和第三反射球分别与第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆通过卡槽连接。

10.如权利要求2所述的基于激光雷达测量的反射装置，其中所述基座上设有脚架接口，所述基座通过所述脚架接口与脚架相连。

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