CN115407361A - 一种偏心双旋轴激光扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏心双旋轴激光扫描仪。所述偏心双旋轴激光扫描仪包括：雷达主体部分、偏心轴部分以及抓取部分。本发明将激光雷达中心轴线与扫描仪机身轴线的布置错位放置，保证了在扫描时避免出现了同心双轴扫描仪在扫描过程中绕Z轴扫描的一部分会被机身遮挡而导致扫描场景不全面的问题出现，进一步减少了重复扫描的工作量，提高了工作效率。

Description

一种偏心双旋轴激光扫描仪

技术领域

本发明涉及激光扫描仪技术领域，尤其涉及一种用于三维激光扫描获取高精度高分辨率数字模型的偏心双旋轴激光扫描仪。

背景技术

激光扫描仪广泛用于智慧城市重建、地形测绘、智慧矿井、隧道巡检、战场重建、地下战场、战场侦测、空域探测相关技术领域，尤其是在使用双选轴扫描矫正技术的情况下，能够做到实时、高精度、大视界的精确扫描。

自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用至今。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术。

随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。但是摄影测量的工作流程基本上没有太大的变化，如航空摄影-摄影处理-地面测量(空中三角测量)-立体测量-制图(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本没有大的变化。这种生产模式的周期太长，以致于不适应当前信息社会的需要，也不能满足“数字地球”对测绘的要求。

LIDAR测绘技术空载激光扫描技术的发展，源自1970年美国国家航空航天局。因全球定位系统及惯性导航系统发展，使精确即时定位及姿态确定成为可能。德国Stuttgart大学于1988到1993年间将激光扫描技术与即时定位定姿系统结合，形成空载激光扫描仪（Ackermann-19）。之后，空载激光扫描仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，已有10多家厂商生产空载激光扫描仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫描仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫描仪为主要的DTM生产工具。

激光雷达以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量。工作原理是向目标发射探测信号(激光束)后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达具有波束窄、体积小、非接触测量等特点，可探测云雾、气溶胶、空中风场、空气污染物、温湿度变化等多种参数。它采用光频段进行探测，比毫米波高出几个数量级，探测精度比微波雷达更具优势。因此激光雷达在大气探测、目标捕获等领域具有较广泛的应用前景。由于激光波束窄，通常需要通过扫描来满足探测需求，扫描控制系统成为激光雷达的重要组成部分。研究激光雷达扫描方式及扫描参数，对提高激光雷达探测精度、探测效率、目标捕获概率等具有重要的意义。目前国内外扫常用的激光雷达扫描方式有栅形（Raster）扫描、李萨茹（Lissajo）形扫描、螺旋（Spiral）形扫描、六边形（Hexagon）扫描等。目前，激光雷达由发射，接收和后置信号处理三部分和使此三部分协调工作的机构组成。激光光速发散角小，能量集中，探测灵敏度和分辨率高。多普勒频移大，可以探测从低速到高速的目标。天线和系统的尺寸可以作得很小。利用不同分子对特定波长得激光吸收、散射或荧光特性，可以探测不同的物质成分，这是激光雷达独有的特性。

现有技术中，CN205027316U公开了一种快速三维激光扫描仪，其激光头包括激光发射器和激光接收器，电机控制模块控制第一电机和第二电机，第一电机控制反光镜旋转使激光束进行竖直方向上的线扫描，激光头固定在水平旋转台上，第二电机用于控制水平旋转台旋转，激光在进行线扫描的同时进行水平方向扫描。CN113790369A披露了一种三维激光扫描仪，包括底座和设置在底座上的机体，所述底座上设置有固定结构，所述固定结构包括沿不少于三个周向设置在底座上且可伸缩的支撑件、设置在底座上且用于驱使多个支撑件同时伸缩的驱动件，所述支撑件沿平行于底座上表面的方向伸缩，能形成较为稳定的固定效果。但是现有技术中的激光扫描仪发散角小，带来的问题就是激光扫描的均匀度不够，需要多次重复扫描，甚至由于固定的发射点和发射角度，无法扫描到一些死角，对实用性造成了极大的影响，同时也大大增加了同一工作的重复度，降低了工作效率。

如何克服上述现有技术方案的不足, 成为本技术领域亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种偏心双旋轴激光扫描仪做到超广角扫描范围，满足大场景、复杂环境的快速三维重建，以解决现有技术中存在的固定式的扫描仪扫描方式固定，扫描范围小扫描视界窄，扫描只能放在三脚架上，有固定的扫描位置和扫描范围，且描位置间隔20米，扫描区域无法超过1m³，无法在隧道内整体移动且扫描视界小于90度，工作效率低下，在使用过程中存在扫描精度低等问题。本发明具体采用如下技术方案。

一种偏心双旋轴激光扫描仪，包括：雷达主体部分、偏心轴部分以及抓取部分；

所述雷达主体部分包括：雷达组件下壳体、第一螺钉、雷达组件上壳体、激光雷达、导电滑环、电机、第二螺钉；

所述偏心轴部分包括：同轴齿套、雷达组件底座、航空接头盖板、航空接头、第三螺钉、箱体；

所述抓取部分包括提手和第四螺钉。

进一步，激光雷达嵌入雷达组件上壳体的槽口内，并通过槽口下方的预留孔装入第一螺钉，实现激光雷达的固定。

进一步，在雷达组件下壳体内对准预留槽装入并固定导电滑环，同时在雷达组件上壳体的下方对齐装配雷达组件下壳体、导电滑环与同轴齿套通过第二螺钉进行固定，通过后方同轴齿套的圆柱空槽装入电机并使之固定。

进一步，所述雷达组件下壳体与雷达组件上壳体组成一个整体在电机驱动同轴齿套的带动下实现水平方向上的自旋。

进一步，螺钉将激光雷达固定到雷达组件上壳体上形成偏心旋转结构，激光雷达自身形成自旋完成偏心双旋轴的旋转。

进一步，导电滑环保证激光雷达旋转过程中不会出现线束缠绕，电机为激光雷达提供动力，螺钉固定雷达组件下壳体、电机、雷达组件上壳体，同轴齿套固定连接电机的旋转部分与激光雷达，雷达组件底座将电机与箱体相连，箱体用于放置电子仪器。

进一步，所述箱体的另一端装入所述航空接头，所述航空接头盖板套设于所述航空接头上，所述航空接头盖板包括螺孔，所述第三螺钉穿过所述螺孔，固定于所述箱体上。

进一步，第四螺钉将提手固定在箱体的顶部。

进一步，穿过激光雷达形心的水平轴线与电机的旋转轴上下错位布置。

本发明还涉及一种偏心双旋轴激光扫描仪的扫描方法，所述方法采用如上所述的偏心双旋轴激光扫描仪，包括：

基于激光雷达SLAM的3D地图构建；

联合惯性测量信息移除扰动；

基于惯性导航与ICP的联合姿态估计；

采用迭代最近点算法（Iterative Closest Point, ICP）进行位姿估计和点云融合。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明结构简便，没有多余配件，可操作性强，精确度高，价格低廉，根据需要可以设计制造出不同尺寸和精度的产品，不仅适用于地面的测绘，而且适用于隧道的整体性三维建模，具有很高的经济效益和社会效益，适用于不同大小和尺寸的环境的建模，在环境测量中具有广泛的应用价值；

2、有效解决了固定式位扫描，只能为设备提供比较窄的视界范围，扫描视界小于90°，成像的现场窗口窄，扫描效率低，工作效率低下的问题。

3、创新性通过双轴不同心的错位布置结构，保证了在扫描仪工作时的百分百对周围场景的全方位扫描，避免了在扫描时出现同心双轴扫描仪在扫描过程中绕Z轴扫描的一部分会被机身遮挡而导致扫描场景不全面的问题出现，进一步减少了重复扫描的工作量，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明雷达主体部分侧的结构示意图。

图2是本发明偏心轴部分侧的结构示意图。

图3是本发明的侧视示意图。

图4是本发明的俯视示意图。

图5是本发明的雷达主体部分主体结构示意图。

图6是本发明的偏心轴部分结构示意图。

图7是本发明基于激光雷达SLAM的3D地图构建方法示意图。

图8是本发明的点云融合示意图。

图9是本发明偏心双旋轴结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的具体实施例涉及一种偏心双旋轴激光扫描仪，包括：雷达主体部分、偏心轴部分以及抓取部分。

所述雷达主体部分包括：雷达组件下壳体1、第一螺钉2、雷达组件上壳体3、激光雷达4、导电滑环5、电机6、第二螺钉7。上述零件相互固定连接，组成了雷达主体部分。

偏心轴部分包括：同轴齿套8、雷达组件底座9、航空接头盖板12、航空接头13、第三螺钉14、箱体15。上述零件相互固定连接，组成了偏心轴部分。

抓取部分包括提手10和第四螺钉11。

下面对上述各个部分的具体结构进行说明。

所述雷达主体部分实际组装时，所述激光雷达4嵌入所述雷达组件上壳体3的顶部槽口内，并通过所述雷达组件上壳体3下方与所述顶部槽口对应设置的预留孔，将所述第一螺钉2装入，借助所述第一螺钉2实现对所述激光雷达4的固定。固定完好之后，在所述雷达组件下底壳1内对准预留槽装入并固定所述导电滑环5，同时在所述雷达组件上壳体3的下方对齐装配所述雷达组件下底壳1与所述导电滑环5。所述雷达组件下底壳1与所述雷达组件上壳体3直接通过所述第二螺钉7固定连接，所述雷达组件下底壳1与所述雷达组件上壳体3组成圆柱空槽，所述圆柱空槽用于安装所述电机6。

所述偏心轴部分实际组装时，所述同轴齿套8装入所述雷达组件下底壳1与所述雷达组件上壳体3组成的圆柱空槽，随后装入所述电机6，再插入雷达组件底座9。

将所述雷达组件底座9与所述箱体15的一端固定连接，所述箱体15内部安装有下位机控制板、电池等电子元件，在做好软件调试之后，在所述箱体15的另一端装入所述航空接头13。所述航空接头盖板12套设于所述航空接头13上，所述航空接头盖板12包括两个螺孔，两个所述第三螺钉14穿过所述两个螺孔，固定于所述箱体15上。

最后通过第四螺钉11将提手10固定在箱体15的顶部，完成抓取部分的组装。

偏心轴精密仪器部件的使用。

实际使用时，操作信号从上位机经由所述航空接头13传送至所述箱体15内的下位机控制板中，经过所述下位机控制板的解码与任务分配，经由线路分别传送至所述导电滑环5、电机6，从而分别带动导电滑环5、电机6进行工作，使用者通过抓取所述提手10实现对整体结构的携带与搬运。

所述雷达组件下底壳1、第一螺钉2、雷达组件上壳体3组成一个整体在所述电机6的带动下实现水平方向上的自旋，所述第一螺钉2将所述激光雷达4规定到所述雷达组件上壳体3上形成偏心旋转结构，所述激光雷达4为激光雷达自身形成自旋完成偏心双旋轴的旋转，所述导电滑环5保证激光雷达组件旋转过程中不会出现线束缠绕，所述电机6为激光雷达模组提供动力，第二螺钉7固定所述雷达组件下底壳1和雷达组件上壳体3，同轴齿套8固定电机6旋转部分与激光雷达模组，所述雷达组件底座9将所述电极6与所述箱体15相连，所述提手10提高了设备的便携性，第四螺钉11固定所述提手10与所述箱体15，所述航空接头盖板12将所述航空接头13固定到所述箱体15上，述航空接头13为设备提供扩展性接头，箱体15主体用于容纳放置电子仪器。

激光雷达原理与作用

系统的核心是激光雷达，其中负责扫描的为激光雷达扫描系统，包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。

其原理为激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。

因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，激光器的位置和激光发射方向，准确地计算出每一个地面光斑的坐标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。

举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，激光雷达系统的地面光斑间距在2-4m不等。

激光雷达最基本的工作原理与雷达非常相近，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。

至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度。

本发明采用基于激光雷达SLAM的3D地图构建方法。

激光扫描仪在移动过程中识别到重复路径后，将该路径视为一个“回环”并构建图模型，通过使目标函数（即总体误差）最小化的方式来提高地图精度，避免地图模糊、重复或断裂。如果回环检测成功，可以显著地减小累积误差，进行更精准、快速的避障导航工作，因此，回环检测在大面积、大场景地图构建上是非常有必要的。

SLAM采用图优化的方式进行建图，当激光扫描仪运动到已经探索过的原环境时，SLAM 可依赖内部的拓扑图进行主动式的闭环检测。当发现了新的闭环信息后，SLAM使用Bundle Adjustment(BA)等算法对原先的位姿拓扑地图进行修正（即进行图优化），从而能有效的进行闭环后地图的修正，实现更加可靠的环境建图。构建3D地图时，对于位置A和位置B，计算它们之间的相似性评分：s(A,B)，使用 TF-IDF方法。如附图7所示。

TF表示：某特征在一幅图像中经常出现，它的区分度就越高。IDF的思想是，某特征在字典中出现的频率越低，则分类图像时的区分度越高。

对于IDF部分，假设所有特征数量为n，某个节点的Wi所含的数量特征为

，那么该单词的IDF为：

是指某个特征在单副图像中出现的频率。假设图像A中单词Wi出现了N次，而一共出现的单词次数是n，那么TF为：

使用L1范数形式计算俩副图像相似度：

上式中，

表示位置A地图中所有特征的TF-IDF的集合、

表示位置B地图中所有特征的TF-IDF的集合、

表示A地图中单个特征的TF-IDF、

表示B地图中单个特征的TF-IDF。

本发明通过联合惯性测量信息移除扰动。

在设备运行过程中，不可避免的会存在一些晃动，点云扰动存在于每一帧，影响位姿估计的准确度。因此，移除点云扰动非常必要。这里，主要考虑由于平台的非均匀运动导致的点云运动扰动。实施步骤如下：

第1步：用时间戳标记激光帧中的激光点，每一帧的所有激光点都被标记时间戳，其中

是激光帧的扫描周期，

是起始激光点时间戳，

是当前激光点时间戳。

式中

是当前激光扫描角度，

是最终激光扫描角度。

第2步：找到从时间戳k到k+1的连续IMU测量，它是最接近当前激光点时间戳

的IMU测量。

第3步：通过整个过程，可以获得IMU在时刻k 和 k+1在世界坐标系中的位姿，

第4步：使用线性插值方法以确定IMU在时刻

在世界坐标系中的位姿，其等价于找到当前位姿

。公式如下：

第5步：要解决的是当前激光点相对开始点由于非均匀运动导致的运动扰动。由于当前激光点和开始点的位置

,

和速度

可以获得通过

,

可以得到运动扰动

在开始的激光坐标系中。

第6步：变换开始点坐标系中的所有激光点，并且对每个激光点，提取它们的点云运动扰动

。

本发明使用基于惯性导航与ICP的联合姿态估计的算法。

选用迭代最近点算法（Iterative Closest Point, ICP）进行位姿估计和点云融合。点云融合是构建地图过程中的关键步骤，需要通过坐标平移和旋转，将不同位置姿态的激光雷达获取的点云转换成统一的坐标系，并拼接成一个完整点云，如附图8所示。

通过迭代最近点算法，可以将一个点云通过刚性旋转平移矩阵转换到目标点云所在的参考系，实现两个点云的坐标系统一。点云的坐标转换关系式为

式中，

表示目标点云，

表示原始点云，

分别为绕

轴的旋转角度，

分别为沿

轴方向的平移量，

对于点云P和点云X，其各含有

和

个点，使用迭代最近点算法计算旋转矩阵和平移矩阵的步骤为：

第一步：对点云P进行齐次坐标变换，并在点云X中寻找点云P中各点的欧氏距离最近点，将最近的两点作为匹配点对，计算全部匹配点对的欧式距离平方和

式中，

为点云X中各点的坐标，

为点云P中各点的坐标。

第二步：计算点云P的质心

和点云X的质心

：

第三步：计算两点云的协方差矩阵：

第四步：根据协方差矩阵的反对称阵

构造

，可得：

式中，

为3×3单位矩阵。

四元数组可以表示为：

其中，

为刚性旋转矩阵，为：

其中

分别为：

平移矩阵：

偏心双轴结构原理与作用

除却激光雷达的核心功能，本发明的双轴扫描机构实现方式是：创新性的设计了偏心双轴精密仪器结构，其中一轴绕Y轴旋转，实现了绕Y轴方向的场景扫描与数字化建模，同时激光雷达自身绕Z轴旋转，实现了绕Z轴方向的场景扫描与数字化建模，如此循环往复，即可实现全方位环境的三维建模。

同时，相比于同心双轴结构将激光雷达与扫描仪机身布置于同一水平面的结构设计，本发明将激光雷达中心轴线与扫描仪机身轴线的布置错位放置，如此保证了在扫描时避免出现了同心双轴扫描仪在扫描过程中绕Z轴扫描的一部分会被机身遮挡而导致扫描场景不全面的问题出现，进一步减少了重复扫描的工作量，提高了工作效率。

本发明的偏心双轴精密仪器结构创新式采用了双轴不同心的错位布置结构，如附图9所示，水平方向延伸的轴1通过电机的驱动带动激光雷达组件转动，实现了绕X轴的旋转，竖直方向延伸的轴2通过激光雷达自身轴体实现绕Z轴的转动。在保证双轴旋转的同时，通过将穿过激光雷达形心的水平轴线与轴1上下错位布置，例如，将穿过激光雷达形心的水平轴线设置在轴1上方，从而保证了在扫描仪工作时的百分百对周围场景的全方位扫描，避免了同心双轴布置中由于机身遮挡所造成的扫描场景不全面的问题。

本发明的双轴精密仪器结构相比于单轴激光雷达扫描仪创新性实现了单扫描仪可同时实现绕Y,Z两轴的场景扫描，极大的提高了扫描场景的丰富程度，减少了同一工作的重复性，并提高了工作效率。

本发明的双轴精密仪器结构相比于传统单面激光雷达创新实现了绕单轴360°全方位的场景扫描，使扫描场景不再受限于雷达的视野开度，不并且不再有单方面的死角存在，通过单面绕轴旋转的方式实现全方位的扫描也极大的降低了研发与制作成本，不需要再为了激光雷达单方向更广的视野而投入过多的研发成本与研究精力。

通过本发明的偏心双轴设计，成功将扫描视界从90°提升到了360°，大大提高了成像的现场窗口，从而通过单次扫描时间内扫描更多的物体提高了扫描效率与工作效率，解决了目前激光雷达扫描仪的主要问题。

同时本发明的偏心双轴设计模块化程度高，零部件精简，精确度高，操作难度低；可以此同心双轴模块为核心延展设计各种适配其他功能的延展产品。

导电滑环原理与作用

为实现激光雷达绕单轴360°全方位的场景扫描的功能，本发明创新采用了导电滑环这一电气结构，从而解决了激光雷达在360度旋转过程中导线缠绕问题。

导电滑环是一个可以从固定装置传输电流、数据信号到旋转装置的机电部件，也称之为导电环、集电环、汇流环、电刷、旋转电气关节或电气转头。滑环可以应用于任一要求无限制连续旋转的机电系统中，已广泛应用于游乐、通信、安防、电力、仪表、化工、医疗、雷达、航空、军事、船舶、运输、建筑、工业自动化等机电设备上。

导电滑环是利用导电环的滑动接触、静电耦合或电磁耦合，在固定座架转动部件与滚动或滑动部件之间传递电信号和电能传递的精密输电装置。广泛应用于要求提供无限制，连续或断续的360度旋转，提供多通路的旋转动力、数据和讯号时的所有机电系统。其大大简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。

工作原理是旋转和静止之间的运转，一个从固定装置传输电流和数据的信号到一个旋转装置的机电部件，内部可以分为电滑环、光滑环以及流体滑环，而且这些滑环有一个共同的名字，名为旋转连通，滑环一般安装在设备的旋转中心，主要是旋转和静止两个部分，旋转成为转子、静止称之为是定子。

而转子和定子之间是不会出现交叉和干涉的，因为两者之间的设计结构都通过了精密叠加，在组装的时候就会一一对应，形成之间的通路，不会出现互相干涉的情况。

导电滑环的存在能够大大简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成损伤。

手提式结构的原理与应用

本发明的手提式结构设计相比于传统固定式激光雷达创新性的实现了将激光雷达扫描仪随身携带工作的方式，相比于传统固定式激光雷达扫描仪只能固定在单一位置对特定一个方向进行扫描，本发明可以随时随地对任何场景进行全方位无死角的扫描与数字化模型重建，极大的提高了激光雷达扫描仪的便携度；拓宽了激光雷达扫描仪的工作场景。

如上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，所述偏心双旋轴激光扫描仪包括：雷达主体部分、偏心轴部分以及抓取部分；

所述雷达主体部分包括：雷达组件下壳体（1）、第一螺钉（2）、雷达组件上壳体（3）、激光雷达（4）、导电滑环（5）、电机（6）、第二螺钉（7）；

所述偏心轴部分包括：同轴齿套（8）、雷达组件底座（9）、航空接头盖板（12）、航空接头（13）、第三螺钉（14）、箱体（15）；

所述抓取部分包括提手（10）和第四螺钉（11）。

2.根据权利要求1所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，激光雷达（4）嵌入雷达组件上壳体（3）的槽口内，并通过槽口下方的预留孔装入第一螺钉（2），实现激光雷达（4）的固定。

3.根据权利要求2所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，在雷达组件下壳体（1）内对准预留槽装入并固定导电滑环（5），同时在雷达组件上壳体（3）的下方对齐装配雷达组件下壳体（1）、导电滑环（5）与同轴齿套（8）通过第二螺钉（7）进行固定，通过后方同轴齿套（8）的圆柱空槽装入电机（6）并使之固定。

4.根据权利要求3所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，所述雷达组件下壳体（1）与雷达组件上壳体（3）组成一个整体在电机（6）驱动同轴齿套（8）的带动下实现水平方向上的自旋。

5.根据权利要求4所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，螺钉将激光雷达（4）固定到雷达组件上壳体（3）上形成偏心旋转结构，激光雷达（4）自身形成自旋完成偏心双旋轴的旋转。

6.根据权利要求1所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，导电滑环（5）保证激光雷达（4）旋转过程中不会出现线束缠绕，电机（6）为激光雷达（4）提供动力，螺钉固定雷达组件下壳体（1）、电机（6）、雷达组件上壳体（3），同轴齿套（8）固定连接电机（6）的旋转部分与激光雷达（4），雷达组件底座（9）将电机（6）与箱体（15）相连，箱体（15）用于放置电子仪器。

7.根据权利要求1所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，所述箱体（15）的另一端装入所述航空接头（13），所述航空接头盖板（12）套设于所述航空接头（13）上，所述航空接头盖板（12）包括螺孔，所述第三螺钉（14）穿过所述螺孔，固定于所述箱体（15）上。

8.根据权利要求7所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，第四螺钉（11）将提手（10）固定在箱体（15）的顶部。

9.根据权利要求8所述的一种偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，穿过激光雷达（4）形心的水平轴线与电机（6）的旋转轴上下错位布置。

10.一种偏心双旋轴激光扫描仪的扫描方法，所述方法采用如权利要求1-9任意一项所述的偏心双旋轴激光扫描仪，其特征在于，所述方法包括：

基于激光雷达SLAM的3D地图构建；

联合惯性测量信息移除扰动；

基于惯性导航与ICP的联合姿态估计；

采用迭代最近点算法（Iterative Closest Point, ICP）进行位姿估计和点云融合。

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