CN105547269A - 一种多功能三维激光扫描标靶 - Google Patents

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CN105547269A CN201610013508.4A CN201610013508A CN105547269A CN 105547269 A CN105547269 A CN 105547269A CN 201610013508 A CN201610013508 A CN 201610013508A CN 105547269 A CN105547269 A CN 105547269A
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高威
吴贵凯
郭明
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Abstract

本发明公开了一种多功能三维激光扫描标靶，包括：全站仪反射板，其下端与支撑杆上端连接，用于全站仪观测提供清晰目标；水平平台，其设置在所述支撑杆的中部，所述水平平台上设置有水准器；三维激光扫描球，其上端与所述支撑杆的下端连接，用于三维激光扫描仪确定所述三维激光扫描球的中心点坐标，所述三维激光扫描球的球心与所述全站仪反射板的中心高差相差固定距离；所述全站仪反射板、水平平台、三维激光扫描球、支撑杆轴芯在同一直线上。本发明结构简单，设计合理，使用操作方便，成本低。并且将全站仪反射板和三维激光扫描仪标靶球相结合，减小了仪器体积，方便携带，同时提高数据的采集效率和准确度，实用性强，便于推广应用。

Description

一种多功能三维激光扫描标靶
技术领域
本发明属于三维激光扫描仪标靶技术领域，具体涉及一种多功能三维激光扫描标靶。
背景技术
地面三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，通过非接触方式获得地面目标的精细三维点云数据，其测量范围目前最远可达数千米，测量绝对精度在小范围内可达到亚毫米级(数十米范围内)，在古建筑和文物保护、数字城市、建筑物变形监测等领域得到广泛应用。对于中小型目标，其扫描数据易于通过相邻站点重叠数据及特征进行拼接；然而对于大型目标，诸如遗址遗迹、地形数据等获取，存在如下问题：
1)数据采集往往需要多站扫描，过于密集扫描一方面会大大增加外业时间及内业数据量，另一方面也不利于数据拼接及后处理，导致严重数据冗余。
2)扫描站点间距适中时候，难以获取准确拼接特征，数据拼接精度也无法保障，如果采用单独获取标靶方法则大大降低外业数据采集效率，失去技术优势。
3)目前用于野外数据获取的标靶(如球形、平面标靶等)如果不单独扫描获取，一般在几十米范围内扫描数据密度适中才有效，无法满足数据拼接及全局坐标转换的要求。
实际上述情景采集数据中，为了实现快速数据采集与精确拼接及坐标转换，外业布设标靶往往耗费大量时间。一般情况下采用全站仪与三维激光扫描仪结合的方法完成数据获取，要求每相邻扫描站点要布设不少于四个的共用标靶，方便将点云数据拼接并转换到控制点数据坐标系下。
发明内容
针对所提到的问题，本发明提供了一种多功能三维激光扫描标靶，包括：
全站仪反射板，其下端与支撑杆上端连接，用于全站仪观测提供清晰目标；
水平平台，其设置在所述支撑杆的中部，所述水平平台上设置有水准器；
三维激光扫描球，其上端与所述支撑杆的下端连接，用于三维激光扫描仪确定所述三维激光扫描球的中心点坐标，所述三维激光扫描球的球心与所述全站仪反射板的中心高差相差固定距离；
所述全站仪反射板、水平平台、三维激光扫描球、支撑杆轴芯在同一直线上。
优选方案是：所述全站仪反射板正面绘有标靶图案。
优选方案是：所述三维激光扫描球与所述支撑杆固定连接。
优选方案是：所述三维激光扫描球与所述支撑杆枢接。
优选方案是：所述三维激光扫描球与所述支撑杆可拆卸连接。
优选方案是：所述三维激光扫描球置于环形底座上，所述三维激光扫描球在所述环形底座上任意角度旋转。
优选方案是：所述全站仪反射板采用温差形变小且轻便的材料，所述全站仪反射板上贴全站仪反射片。
优选方案是：所述水平平台为正方形，所述正方形各边中间距离处绘有三角箭头，所述三角箭头指向全站仪反射板中心，所述全站仪反射板表面绘有十字丝图案。
优选方案是：所述支撑杆与所述三维激光扫描球枢接处水平切线方向旋转。
本发明的有益效果：
1)本发明设计结构简单，设计新颖合理；
2)将全站仪反射板和三维激光扫描球结合，为全站仪和扫描仪共用，体积小，携带方便；
3)旋转三维激光扫描球调整水准器气泡，可保证上述四部件轴心处于竖直状态；
4)全站仪反射板采用十字标记突出目标，中心贴上全站仪反射片，全站仪可在较远距离上观测，配合扫描仪对扫描球近距离测量，扩大了有效作业范围，提高效率；
5)环形底座可稳固的将三维激光扫描球托住，避免风力、地形等外界条件干扰，且装置安装简单快速，对于野外大范围复杂场地同样适用。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的右视图；
图3为本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明提供了一种多功能三维激光扫描标靶，如图1、图2、图3所示，包括：
全站仪反射板1，其下端与支撑杆5上端连接，用于全站仪观测提供清晰目标，所述全站仪反射板1正面绘有标靶图案，全站仪反射板1表面贴有反射片并用十字丝图案标定中心，所述全站仪反射板1采用温差形变小且轻便的材料，所述全站仪反射板1可采用铝合金制作，反光性好，目标突出。全站仪可在较远距离上观测，配合扫描仪对扫描球近距离测量，扩大了有效作业范围，提高作业效率；
水平平台2，其设置在所述支撑杆5的中部，所述水平平台2上设置有水准器3，水平平台2为矩形或正方形，当所述水平平台2设置为正方形时，所述正方形各边中间距离处绘有三角箭头，所述三角箭头指向全站仪反射板1中心，通过旋转三维激光扫描球4调整水准器3的气泡使上述四部件轴线处于竖直状态；
三维激光扫描球4，其上端与所述支撑杆5的下端连接，用于三维激光扫描仪确定所述三维激光扫描球4的中心点坐标，所述三维激光扫描球4的球心与所述全站仪反射板1的中心高差相差固定距离，所述三维激光扫描球4置于环形底座上，所述三维激光扫描球4在所述环形底座上任意角度旋转，环形底座可稳固的将三维激光扫描球4托住，避免风力、地形等外界条件干扰，且装置安装简单快速，对于野外大范围复杂场地同样适用；
所述全站仪反射板1、水平平台2、三维激光扫描球4、支撑杆5轴芯在同一直线上，所述三维激光扫描球4与所述支撑杆可固定、枢接和可拆卸连接；
如图1、图2和图3所示，如图，全站仪反射板1、水平平台2、三维激光扫描球4由支撑杆5连接。其中，全站仪反射板1在支撑杆5上端，全站仪反射板1面由铝合金材料制成，并绘制有三角箭头、十字丝图案，可为全站仪观测提供清晰目标。支撑杆5中间为水平平台2，水平平台2一侧为水准器3。支撑杆5下端与三维激光扫描球4连接，也可拆卸。三维激光扫描球4为扫描仪特制材料，适用于不同类型扫描仪，三维激光扫描球4置于环形底座6上，可任意角度旋转。如图可见，全站仪反射板1、水平平台2、三维激光扫描球4、支撑杆5四部件轴线在同一直线上。标靶整体设计体积小、质量轻，操作方便。数据采集时，考虑到全站仪测程远大于扫描仪测程，标靶应摆放离扫描仪较近位置处，并通过旋转三维激光扫描球4调整水准器3的气泡使上述四部件轴线处于竖直状态。实际扫描往往需要多站，每相邻两站布设不少于三个共用的扫描标靶，供后期数据拼接。全站仪反射板1中心与三维激光扫描球4球心相距d为固定已知，利用全站仪直接远距离对准全站仪反射板1，测量得到全站仪反射板1中心位置坐标，竖直方向减去d即得到三维激光扫描球4球心位置，联合三维激光扫描仪数据，从而实现点云坐标和全站仪坐标的匹配和转换。
该发明安装快速，体积小、携带方便，标靶布设简单易行，适用于野外大范围数据获取，可以实现快速数据采集，数据精确拼接及坐标转换，大大提高作业效率，是一种实用型多功能地面三维激光扫描全站仪一体化标靶。提供了一种快速高效高精度三维激光扫描外业数据获取解决方案。
本发明的有益效果：
1)本标靶设计结构简单，设计新颖合理；
2)将全站仪反射板和三维激光扫描仪标靶球结合，为全站仪和扫描仪共用，体积小，携带方便；
3)旋转扫描球调整水准气泡，可保证上述四部件轴心处于竖直状态；
4)全站仪反射板采用温差形变小且轻便的材料，反光性好，目标突出，中心贴十字丝标定中心的反射片，全站仪可在较远距离上观测，配合扫描仪对扫描球近距离测量，扩大了有效作业范围，提高效率；
5)环形底座可稳固的将扫描标靶托住，避免风力、地形等外界条件干扰，且装置安装简单快速，对于野外大范围复杂场地同样适用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，包括：
全站仪反射板，其下端与支撑杆上端连接，用于为全站仪观测提供清晰目标；
水平平台，其设置在所述支撑杆的中部，所述水平平台上设置有水准器；
三维激光扫描球，其上端与所述支撑杆的下端连接，用于为三维激光扫描仪确定所述三维激光扫描球的中心点坐标，所述三维激光扫描球的球心与所述全站仪反射板的中心高差相差固定距离；
所述全站仪反射板、水平平台、三维激光扫描球、支撑杆轴芯在同一直线上。
2.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述全站仪反射板正面设置有标靶。
3.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述三维激光扫描球与所述支撑杆固定连接。
4.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述三维激光扫描球与所述支撑杆枢接。
5.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述三维激光扫描球与所述支撑杆可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述三维激光扫描球置于环形底座上，所述三维激光扫描球在所述环形底座上任意角度旋转。
7.根据权利要求1所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述全站仪反射板采用温差形变小且轻便的材料，所述全站仪反射板上贴全站仪反射片。
8.根据权利要求2所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述水平平台为正方形，所述正方形各边的中间距离处设置有三角箭头，所述三角箭头指向全站仪反射板中心，所述全站仪反射板表面设置有十字丝。
9.根据权利要求5所述的多功能三维激光扫描标靶，其特征在于，所述支撑杆在与所述三维激光扫描球枢接处的水平切线方向旋转。
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