CN104748783A - 一种柔性模块化激光移动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性模块化激光移动测量装置，包括激光扫描仪、卫星定位模块、惯性导航装置、全景相机、集成控制模块、高性能板卡计算机及主体结构，所述激光扫描仪、卫星定位模块及全景相机与主体结构连接，所述惯性导航装置、集成控制模块及高性能板卡计算机安装在主体结构内，所述激光扫描仪用于获取空间点云，所述惯性导航装置用于获取测量系统的姿态和加速度，所述全景相机用于获取周边图像，高性能板卡计算机用于向集成控制模块设置命令、接收激光扫描仪采集的数据，且用于接收全景相机采集的影像数据。该装置应用广，易携带，易安装，易存储。

Description

一种柔性模块化激光移动测量装置

技术领域

本发明属于仪器科学与技术的领域，涉及一种基于多传感器集成的空间三维激光快速扫描测量的装置。

背景技术

目前国内的移动激光扫描测量系统是将激光扫描仪、IMU、GPS、全景相机(LD)、里程计等元器件分离固定在车船等移载工具上，各元器件之间不是紧凑集中依附于一个结构件上，关键器件选型后一次设计成型各个功能并没有形成独立的模块。这种方式有如下几个缺点：

一是系统设计兼容性差。产品设计好后不能根据不同需求更换不同厂家的器件，当需要使用更高性能的其他厂家的器件时又要从新设计产品，接下来的设计、调试、生产又会浪费许多时间和金钱。

二是维护、检修困难。当设备出问题后，很难定位问题出在哪个器件上；花费大量精力找出哪个器件出问题后又需要把与之相关是器件也拆卸下来，后期的维护、检修很麻烦。

三是系统设计完成后各个器件不能拆卸下来独立使用。当只需要使用三维激光扫描仪时整个设备都要一起工作，不能把三维激光扫描仪单独拆卸下来使用；同样当只需要全景照片数据的时候整个设备也要一起工作，不能把全景相机单独拆卸下来使用；惯性测量单元也不能拆卸下来给其他设备使用等。

三是应用范围窄。设备固定在单一的移载工具上，不能配合水下、空中等其他测绘系统一起使用，当与这些测绘系统协调工作时又要重 新设计。

四是系统不能随便更换运载工具，适应性较差。更换运载工具时，系统需要重新做标定。客户也因此连同运载工具一起成套购买，选择性小。

五是运载工具出故障时，系统亦不能进行采集作业。

六是元器件分散，不仅标定不方便，面且需要频繁标定。并且，由于元器件彼此间的刚性连接不好而使得相对位置在系统使用过程中发生变化，影响测量精度。

国外的移动激光测量系统大部分也是分散式的，只有少数是集成式的，但没有柔性模块设计。而国外集成式系统的主体结构件在研发初期是很难加工制造出来，量产模具比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性模块化激光移动测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔性模块化激光移动测量装置，包括激光扫描仪、卫星定位模块、惯性导航装置、全景相机、集成控制模块、高性能板卡计算机及主体结构，所述激光扫描仪、卫星定位模块及全景相机与主体结构连接，所述惯性导航装置、集成控制模块及高性能板卡计算机安装在主体结构内，所述激光扫描仪用于获取空间点云，所述惯性导航装置用于获取测量系统的姿态和加速度，所述全景相机用于获取周边图像，高性能板卡计算机用于向集成控制模块设置命令、接收激光扫描 仪采集的数据，且用于接收全景相机采集的影像数据。

作为本发明进一步的方案，所述激光扫描仪的数量可根据需求选配安装1～3台，选配一台安装于中间位置，选配两台分别安装于两侧，选配三台分别安装于中间及两侧。

作为本发明进一步的方案，所述全景相机采用多组高分辨率数字相机组成。

作为本发明进一步的方案，全景相机的支撑杆可以旋转90°倒置。

作为本发明进一步的方案，卫星定位模块由天线和接收机组成，天线安装于主体结构顶部，接收机安装在主体结构内。

与现有技术相比，本发明的优点：

一体化：所有传感器封装成柔性模块高度紧凑集成在一起，实现真正意义上的一体化；

应用广：不固定在单一的载体上，可以协同水下、空中等其他测绘系统工作；

免标定：各传感器之间精密、稳定装配成一个整体，不需要频繁标定，更换载体时亦不需要标定，与载体无关；

高精度：各传感器精度高，且刚性、紧密连接在一起，相对位置稳定从而保证装置测量精度；

高可靠：工业级设计，精度高，距离远，点云密度高。装置变形小，各传感器工作不受系统外器件影响；

高智能：点云与全景影像无缝融合，操控方便；

易携带：设备装入运输箱中，可方便于车、船、飞机等进行运输，可以将设备安装在车、船等移动工具上，整套装置重量不超过40kg；

易安装：只需要扳手和螺丝即可轻松将装置安装在车、船等交通工具上。使用车、船提供的电源供电工作；

易存储：存储容量大，存储介质可轻松置换，免去拷贝海量数据的等待时间。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明工作原理图；

图3为本发明的软件工作流程图；

图中：1、激光扫描仪，2、卫星定位模块，3、全景相机，4、惯性导航装置，5、集成控制模块，6、高性能板卡计算机，7、主体结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

一种柔性模块化激光移动测量装置，激光扫描仪1的数量可根据需求选配安装1～3台，选配一台安装于中间位置，选配两台分别安装于两侧，选配三台分别安装于中间及两侧，现以选配三台安装为例。如图1所示，一种柔性模块化激光移动测量装置，包括激光扫描仪1、卫星定位模块2、惯性导航装置4、全景相机3、集成控制模块5、高性能板卡计算机6及主体结构7，所述激光扫描仪1、卫星定位模块2及全景相机3与主体结构7连接，所述惯性导航装置4、集成控制 模块5及高性能板卡计算机6安装在主体结构7内，所述激光扫描仪1用于获取空间点云，所述惯性导航装置4用于获取测量系统的姿态和加速度，所述全景相机3用于获取周边图像，高性能板卡计算机6用于向集成控制模块5设置命令、接收激光扫描仪1采集的数据，且用于接收全景相机3采集的影像数据。全景相机3采用多组高分辨率数字相机组成。全景相机3的支撑杆可以旋转90°倒置.卫星定位模块2由天线和接收机组成，天线安装于主体结构顶部，接收机安装在主体结构内。

如图2所示，卫星定位模块、惯性导航装置与里程计的信息融合实现测量系统动态位置的推算，能够在GPS信号受到干扰或遮挡的情况下，正常输出测量系统的坐标及里程数据；各传感器采用如下方法进行时间同步控制：卫星定位模块解算出的GPS时间直接输入惯性导航装置及集成控制模块中，激光扫描仪通过光电对管(或接近开关)信号输入集成控制模块中即可获取GPS同步时间或者直接由集成控制模块获取GPS同步时间。集成控制模块向全景相机发出同步脉冲，亦可获取全景相机的GPS同步时间。由此，解决了多传感器之间的时间同步控制。

如图3所示，一种柔性模块化激光移动测量装置的软件主要分POS数据采集线程、激光点云数据采集线程、图像采集线程。图像采集数据可以存储于系统内硬盘中，亦可存储于系统外带1394b接口的笔记本硬盘中。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种柔性模块化激光移动测量装置，包括激光扫描仪、卫星定位模块、惯性导航装置、全景相机、集成控制模块、高性能板卡计算机及主体结构，其特征在于，所述激光扫描仪、卫星定位模块及全景相机与主体结构连接，所述惯性导航装置、集成控制模块及高性能板卡计算机安装在主体结构内，所述激光扫描仪用于获取空间点云，所述惯性导航装置用于获取测量系统的姿态和加速度，所述全景相机用于获取周边图像，高性能板卡计算机用于向集成控制模块设置命令、接收激光扫描仪采集的数据，且用于接收全景相机采集的影像数据。

2.根据权利要求1所述的一种柔性模块化激光移动测量装置，其特征在于，所述激光扫描仪的数量可根据需求选配安装1～3台，选配一台安装于中间位置，选配两台分别安装于两侧，选配三台分别安装于中间及两侧。

3.根据权利要求1所述的一种柔性模块化激光移动测量装置，其特征在于，所述全景相机采用多组高分辨率数字相机组成。

4.根据权利要求1或3所述的一种柔性模块化激光移动测量装置，其特征在于，全景相机的支撑杆可以旋转90°倒置。

5.根据权利要求1所述的一种柔性模块化激光移动测量装置，其特征在于，卫星定位模块由天线和接收机组成，天线安装于主体结构顶部，接收机安装在主体结构内。