CN113466833A - 用于实测实量的支撑机器人、标定系统及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于实测实量的支撑机器人、标定系统及激光雷达，所述支撑机器人包括一电源模块、一处理器、一通信模块、至少一角位台以及一旋转台，所述电源模块分别电连接所述处理器、所述通信模块、所述至少一角位台以及所述旋转台，所述角位台或所述旋转台上用于固定一激光雷达，所述至少一角位台以及所述旋转台叠加设置，所述处理器用于通过通信模块接收上位机的指令信号；所述处理器还用于根据所述指令信号控制所述至少一角位台以及所述旋转台；所述激光雷达利用所述支撑机器人进行水平度标定或拼接影像标定。本发明能够对激光雷达起到支撑作用，便于对激光雷达的姿态进行调整，从而方便激光雷达的标定、校正、出厂检验。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实测实量的支撑机器人、标定系统及激光雷达。
背景技术
所谓实际测量，是指应用测量工具，通过现场测试、测量并能真实反映产品质量数据的一种方法。根据相关的质量验收标准，计量控制工程质量数据误差在国家住房建设标准允许的范围内。
实际测量涉及的项目发展阶段主要有主体结构阶段、砌体阶段、抹灰阶段、设备安装阶段和精装修阶段。测量范围包括混凝土结构、砌体工程、抹灰工程、防水工程、门窗工程、油漆工程、精装修工程等。
随着5G技术的发展，3D技术在自动驾驶，建筑信息建模等领域磅礴发展。机械式激光雷达作为其核心硬件，在满足全方位精确建模的需求下需借助旋转马达及IMU等精密器件，在各部分相对位置绝对固定的前提下需要通过标定的方式来确认不同部件之间坐标系并通过算法实现坐标归一，需要设备采集不同姿态数据来实现。
现有技术中激光雷达标定、校正以及检测不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中激光雷达标定、校正以及检测不方便的缺陷，提供一种能够对激光雷达起到支撑作用，便于对激光雷达的姿态进行调整，从而方便激光雷达的标定、校正、出厂检验的用于实测实量的支撑机器人、标定系统及激光雷达。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于实测实量的支撑机器人，其特点在于，所述支撑机器人包括一电源模块、一处理器、一通信模块、至少一角位台以及一旋转台，所述电源模块分别电连接所述处理器、所述通信模块、所述至少一角位台以及所述旋转台，所述角位台或所述旋转台上用于固定一激光雷达，所述至少一角位台以及所述旋转台叠加设置，
所述处理器用于通过通信模块接收上位机的指令信号；
所述处理器还用于根据所述指令信号控制所述至少一角位台以及所述旋转台；
所述激光雷达利用所述支撑机器人进行水平度标定或拼接影像标定。
较佳地，所述角位台包括一底座、一电机以及一俯仰台，所述电机用于调节所述底座与所述俯仰台的夹角，所述俯仰台的顶面为一平面，所述俯仰台的底面为圆柱侧面的一部分，所述底座的顶面与所述俯仰台的底面形状匹配，
所述处理器用于根据所述指令信号控制所述电机以调节所述底座与所述俯仰台的夹角；
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述电机停止运行。
较佳地，所述角位台包括至少一触发器，所述俯仰台与所述底面所成角度为45度及-45度时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述电机。
较佳地，所述旋转台包括一电机，
所述电机用于根据所述指令信号控制所述电机以调节所述旋转台台面的转角；
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述电机停止运行。
较佳地，所述旋转台包括一触发器，所述旋转台台面由零位旋转至360或180时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述电机。
较佳地，所述支撑机器人用于一标定系统，所述标定系统还包括一上位机，
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描若干光学平台以获取扫描数据；
所述处理器用于根据至少一角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
激光雷达用于根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型；
所述上位机用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。
较佳地，所述支撑机器人用于一标定系统，所述标定系统还包括一上位机，
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描一长方体房间以获取若干帧的三维数据，所述长方体房间包括6个用于标定的墙面；
所述处理器用于根据至少一角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
所述激光雷达用于根据所述若干帧的三维数据及所述姿态数据建立所述长方体房间的三维模型；
所述上位机用于获取三维模型与长方体房间对应的标准数据之间的差异值，并根据所述差异值生成一补偿数据；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取长方体房间的标定三维模型与所述标准数据之间的差异值小于预设值。
较佳地，激光雷达包括一惯性测量单元，所述惯性测量单元用于获取激光雷达的姿态信息，
所述上位机用于利用若干安装于所述支撑机器人上的激光雷达所获取的姿态信息与所述支撑机器人获取的姿态数据进行比对获取支撑机器人的校准量；
所述支撑机器人用于利用所述校准量进行所述至少一角位台以及所述旋转台安装的校准；
所述激光雷达用于利用校准后的支撑机器人支撑进行标定物的扫描以获取扫描数据；
所述上位机用于在激光雷达扫描过程中获取支撑机器人传输的姿态数据以及所述激光雷达传输的姿态信息，所述上位机根据姿态数据判断姿态信息是否准确，若否则获取姿态信息与姿态数据的差异值；
所述激光雷达用于利用姿态信息与姿态数据的差异值对所述惯性测量单元进行标定。
本发明还提供一种用于实测实量的标定系统，其特点在于，所述标定系统包括如上所述的支撑机器人以及一上位机。
本发明还提供一种激光雷达，其特点在于，所述激光雷达利用如上所述的标定系统进行标定。
符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明能够对激光雷达起到支撑作用，便于对激光雷达的姿态进行调整，从而方便激光雷达的标定、校正、出厂检验。
附图说明
图1为本发明实施例1的支撑机器人的结构示意图。
图2为本发明实施例1的支撑机器人的另一结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图1、图2，本实施例提供一种用于实测实量的标定系统，所述标定系统包括一支撑机器人12、一上位机。
本实施例中所述上位机为台式电脑。
所述标定系统用于标定激光雷达11。
所述支撑机器人包括一电源模块、一处理器、一通信模块、两个角位台121以及一旋转台122。
所述电源模块分别电连接所述处理器、所述通信模块、所述角位台121以及所述旋转台122。
所述处理器用于通过通信模块接收上位机的指令信号；
所述处理器还用于根据所述指令信号控制所述角位台以及所述旋转台；
在本实施例中，所述角位台用于调节俯仰角。
所述两个角位台以及所述旋转台叠加设置。
所述激光雷达固定于所述角位台或所述旋转台上，在本实施例中，所述激光雷达固定于所述角位台上。
所述激光雷达利用所述支撑机器人进行水平度标定或拼接影像标定。
所述两个角位台包括第一角位台及第二角位台。
所述第一角位台的俯仰角位与第二角位台的俯仰角位垂直。
也就是说第一角位台调节俯仰角的所在平面与第二角位台调节俯仰角的所在平面垂直。
所述第一角位台叠加设置在所述第二角位台的上方。
所述两个角位台均叠加设置在所述旋转台上方。所述旋转台通过带动两个角位台转动从而带动激光雷达转动。
具体地，所述角位台包括一底座1211、一第一电机以及一俯仰台1212。
所述处理器用于根据所述指令信号控制所述电机以调节所述底座与所述俯仰台的夹角，所述俯仰台1212的顶面为一平面1213。所述平面用于架设激光雷达或角位台。
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述电机停止运行。
所述俯仰台的底面1214为圆柱侧面的一部分，所述底座的顶面与所述俯仰台的底面形状匹配。
所述为圆柱侧面的一部分是指底面并不是一个完整的圆柱形，而是一个圆弧在纵向延伸所经过的轨迹。
所述俯仰台的顶面与所述激光雷达的底座固定。
所述角位台包括至少一触发器，所述俯仰台与所述底面所成角度为45度及-45度时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述第一电机。
本实施例中俯仰台的俯仰角取值范围为大于-45度且小于45度。
如果收到上位机发送的转动旋转台至90度命令，处理器通过返回编码器位置信息，控制电机，当编码器返回90度位置信息时，处理器使电机停止。
处理器如果收到转动角位台至20度命令，处理器通过返回编码器位置信息，控制电机，当编码器返回20度位置信息时，处理器使电机停止。
角位台还有限位功能，如果转动角度偏大，角位台限位信号被激活，MCU检测到限位信号后，会立即控制电机停止，保证安全。
所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块。
所述旋转台122包括一触发器以及一第二电机，所述第二电机用于调节所述旋转台台面1221的转角。
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述第二电机停止运行。
所述旋转台台面1221由零位旋转至360或180时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述第二电机。
进一步地，利用所述支撑机器人能够实现激光雷达的水平面标定，具体为：
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描若干光学平台以获取扫描数据；
所述处理器用于根据角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
激光雷达用于根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型；
所述姿态数据用于获取正向的三维模型，比如倾斜45度的激光雷达获取的模型在不做姿态数据补偿时显示的也是倾斜的三维模型，通过姿态数据的补偿能过获取正态影像。
所述上位机用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。
进一步地，利用所述支撑机器人能够实现激光雷达的拼接标定。
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描一长方体房间以获取若干帧的三维数据，所述长方体房间包括6个用于标定的墙面；
所述处理器用于根据角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
所述激光雷达用于根据所述若干帧的三维数据及所述姿态数据建立所述长方体房间的三维模型；
所述上位机用于获取三维模型与长方体房间对应的标准数据之间的差异值，并根据所述差异值生成一补偿数据；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取长方体房间的标定三维模型与所述标准数据之间的差异值小于预设值。
具体地，利用所述支撑机器人能够实现与激光雷达的惯性测量模块之间的相互标定。
激光雷达包括一惯性测量单元，所述惯性测量单元用于获取激光雷达的姿态信息，
所述上位机用于利用若干安装于所述支撑机器人上的激光雷达所获取的姿态信息与所述支撑机器人获取的姿态数据进行比对获取支撑机器人的校准量；
利用多个激光雷达的惯性测量单元能够实现支撑机器人的校准，如利用惯性测量模块获取零位的激光雷达安装于支撑机器人上的姿态，能够用于安装角位台、旋转台均处于零位的安装，是角位台和旋转台之间的安装避免出现误差。
同理，通过其他位置的多次校准，能够使支撑机器人更加准确。
利用准确的支撑机器人能够进一步地进行出厂检测。
所述支撑机器人用于利用所述校准量进行所述角位台以及所述旋转台安装的校准；
所述激光雷达用于利用校准后的支撑机器人支撑进行标定物的扫描以获取扫描数据；
所述上位机用于在激光雷达扫描过程中获取支撑机器人传输的姿态数据以及所述激光雷达传输的姿态信息，所述上位机根据姿态数据判断姿态信息是否准确，若否则获取姿态信息与姿态数据的差异值；
所述激光雷达用于利用姿态信息与姿态数据的差异值对所述惯性测量单元进行标定。
本实施例能够对激光雷达起到支撑作用，便于对激光雷达的姿态进行调整，从而方便激光雷达的标定、校正、出厂检验。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：
所述角位台的数量为1。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于实测实量的支撑机器人，其特征在于，所述支撑机器人包括一电源模块、一处理器、一通信模块、至少一角位台以及一旋转台，所述电源模块分别电连接所述处理器、所述通信模块、所述至少一角位台以及所述旋转台，所述角位台或所述旋转台上用于固定一激光雷达，所述至少一角位台以及所述旋转台叠加设置，
所述处理器用于通过通信模块接收上位机的指令信号；
所述处理器还用于根据所述指令信号控制所述至少一角位台以及所述旋转台；
所述激光雷达利用所述支撑机器人进行水平度标定或拼接影像标定。
2.如权利要求1所述的支撑机器人，其特征在于，所述角位台包括一底座、一电机以及一俯仰台，所述电机用于调节所述底座与所述俯仰台的夹角，所述俯仰台的顶面为一平面，所述俯仰台的底面为圆柱侧面的一部分，所述底座的顶面与所述俯仰台的底面形状匹配，
所述处理器用于根据所述指令信号控制所述电机以调节所述底座与所述俯仰台的夹角；
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述电机停止运行。
3.如权利要求2所述的支撑机器人，其特征在于，所述角位台包括至少一触发器，所述俯仰台与所述底面所成角度为45度及-45度时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述电机。
4.如权利要求1所述的支撑机器人，其特征在于，所述旋转台包括一电机，
所述电机用于根据所述指令信号控制所述电机以调节所述旋转台台面的转角；
所述处理器还用于接收电机编码器信息，当编码器信息满足所述指令信号时控制所述电机停止运行。
5.如权利要求4所述的支撑机器人，其特征在于，所述旋转台包括一触发器，所述旋转台台面由零位旋转至360或180时触发器向所述处理器发送触发信号，所述处理器接收触发信号后停止所述电机。
6.如权利要求1所述的支撑机器人，其特征在于，所述支撑机器人用于一标定系统，所述标定系统还包括一上位机，
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描若干光学平台以获取扫描数据；
所述处理器用于根据至少一角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
激光雷达用于根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型；
所述上位机用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。
7.如权利要求1所述的支撑机器人，其特征在于，所述支撑机器人用于一标定系统，所述标定系统还包括一上位机，
所述支撑机器人用于支撑所述激光雷达扫描一长方体房间以获取若干帧的三维数据，所述长方体房间包括6个用于标定的墙面；
所述处理器用于根据至少一角位台以及所述旋转台的姿态位置获取激光雷达的姿态数据并上传至上位机，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；
所述激光雷达用于根据所述若干帧的三维数据及所述姿态数据建立所述长方体房间的三维模型；
所述上位机用于获取三维模型与长方体房间对应的标准数据之间的差异值，并根据所述差异值生成一补偿数据；
所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取长方体房间的标定三维模型与所述标准数据之间的差异值小于预设值。
8.如权利要求6或7所述的支撑机器人，其特征在于，激光雷达包括一惯性测量单元，所述惯性测量单元用于获取激光雷达的姿态信息，
所述上位机用于利用若干安装于所述支撑机器人上的激光雷达所获取的姿态信息与所述支撑机器人获取的姿态数据进行比对获取支撑机器人的校准量；
所述支撑机器人用于利用所述校准量进行所述至少一角位台以及所述旋转台安装的校准；
所述激光雷达用于利用校准后的支撑机器人支撑进行标定物的扫描以获取扫描数据；
所述上位机用于在激光雷达扫描过程中获取支撑机器人传输的姿态数据以及所述激光雷达传输的姿态信息，所述上位机根据姿态数据判断姿态信息是否准确，若否则获取姿态信息与姿态数据的差异值；
所述激光雷达用于利用姿态信息与姿态数据的差异值对所述惯性测量单元进行标定。
9.一种用于实测实量的标定系统，其特征在于，所述标定系统包括如权利要求1至8中任意一项所述的支撑机器人以及一上位机。
10.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达利用如权利要求9所述的标定系统进行标定。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117724114A (zh) * | 2024-02-09 | 2024-03-19 | 深圳市奇航疆域技术有限公司 | 一种基于激光测距仪的三维激光扫描装置及其方法 |
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- 2021-07-22 CN CN202110828173.2A patent/CN113466833A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117724114A (zh) * | 2024-02-09 | 2024-03-19 | 深圳市奇航疆域技术有限公司 | 一种基于激光测距仪的三维激光扫描装置及其方法 |
| CN117724114B (zh) * | 2024-02-09 | 2024-04-19 | 深圳市奇航疆域技术有限公司 | 一种基于激光测距仪的三维激光扫描装置及其方法 |
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