CN208398856U - 全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置 - Google Patents

Abstract

全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置,高精密云台(2)上侧安装全站仪(1)、采集控制器(3)和PC处理设备(4)，PC处理设备(4)上安装PC处理器(401)、总控制管理模块(402)、信息处理模块(403)、UI用户界面模块(404)和数据处理模块(405)，采用模块结构和图形化界面设计，集成全站仪和高精密云台功能，可以由自动/手动进行三维多点测量，具有角度测量、距离测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途，同时进行数据收集，处理与输出。操作简单。作用距离大于2000m，精度±0.5m，长距离全天候监控能力。

Description

全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置

技术领域

本实用新型涉及激光测量设备的结构改进技术，尤其是全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置。

背景技术

目前，通用的测量工具主要是全站仪和三维激光扫描仪。

随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”(Electronic Tachymeter)。然而，随着电子测角技术的出现。这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。

全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。全站仪其实就是整合了水平仪和经纬仪的高级测量仪器，使用的时候要后视定向，即找一个参照边、点，然后通过与参照位置的角度和距离来实现全站仪测物体的平面位置和标高，也可以反过来把设计的平面、标高位置放样到实际位置中来，这就是施工上的放样，即把图纸设计位置通过全站仪放样到施工中的实际位置。全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用(编码盘)或两个相同的光栅度盘和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，7″等几个等级。全站仪是全站型电子速测仪的简称，是电子经纬仪、光电测距仪及微处理器相结合的光电仪器。

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。可分为为室内型和室外型。也就是长距离和短距离的不同。一般基于相位差原理的三维激光扫描仪测程较短，只有百米左右。而基于脉冲式原理的三维激光扫描仪测程较长，测程最远的可达6公里。

三维激光通过高速激光扫描测量的方法可以快速、大量的采集空间点位置，相比而言，全站仪通常是点对点测量，但是经济效益明显，成本低，所以全站仪的市场占有率较高。多点测量时需要调整全站仪的对准方向。比较繁琐。而且，使用全站仪进行多点测量时需要手动调整，不能自动三维扫描。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，以解决上述技术问题。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括全站仪、高精密云台、采集控制器、PC处理设备、PC处理器、总控制管理模块、信息处理模块、UI用户界面模块和数据处理模块；高精密云台上侧安装全站仪、采集控制器和PC处理设备，全站仪和高精密云台同时连接到采集控制器，采集控制器连接到PC处理设备；PC处理设备上安装PC处理器、总控制管理模块、信息处理模块、UI用户界面模块和数据处理模块，而且，PC处理器、总控制管理模块、信息处理模块、数据处理模块和UI用户界面模块依次连接。

尤其是，高精密云台上侧安装PC处理设备，而且，高精密云台上侧通过支架悬空安装采集控制器，采集控制器上安装全站仪。

尤其是，PC处理器、总控制管理模块、信息处理模块、数据处理模块和UI用户界面模块顺序双向连接。

尤其是，采集控制器上安装控制键盘、监视器和电源。

尤其是，PC处理设备具有数据层、控制层和人机交互层三层体系结构。

尤其是，全站仪、高精密云台、采集控制器以及PC处理设备之间，以及通过RS-232C进行数据通讯。

尤其是，总控制管理模块中安装有工作模式控制子模块、系统自检子模块、试验条件设计子模块和状态监控子模块，信息处理模块上安装原始数据子模块和数据解码子模块，数据处理模块上安装数据分析子模块和数据存储子模块。

本实用新型的优点和效果：采用模块结构和图形化界面设计，集成全站仪和高精密云台功能，可以由自动/手动进行三维多点测量，具有角度测量、距离测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途，同时进行数据收集，处理与输出。操作简单。作用距离大于2000m，精度±0.5m，长距离全天候监控能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例1结构示意图。

图2为本实用新型实施例1连接原理示意图。

图3为本实用新型实施例1中PC处理设备模块结构示意图。

附图标记包括：

全站仪1、高精密云台2、采集控制器3、PC处理设备4、PC处理器401、总控制管理模块402、工作模式控制子模块4021、系统自检子模块4022、试验条件设计子模块4023、状态监控子模块4024、信息处理模块403、原始数据子模块4031、数据解码子模块4032、UI用户界面模块404、数据处理模块405、数据分析子模块4051、数据存储子模块4052。

具体实施方式

本实用新型原理在于，三维扫描系统主要包括全站仪1、高精度云台2、采集控制器3和PC处理设备4组成。通过三维扫描系统，使用户可以自动或手动控制全站仪完成三维扫描测距，经数据采集后，使用户处理，打印数据结果。

本实用新型包括：全站仪1、高精密云台2、采集控制器3、PC处理设备4、PC处理器401、总控制管理模块402、信息处理模块403、UI用户界面模块404和数据处理模块405。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1和2所示，高精密云台2上安装全站仪1、采集控制器3和PC处理设备4，全站仪1和高精密云台2同时连接到采集控制器3，采集控制器3连接到PC处理设备4；PC处理设备4上侧安装PC处理器401、总控制管理模块402、信息处理模块403、UI用户界面模块404和数据处理模块405，而且，PC处理器401、总控制管理模块402、信息处理模块403、数据处理模块405和UI用户界面模块404依次连接。

前述中，高精密云台2上侧安装PC处理设备4，而且，高精密云台2上侧通过支架悬空安装采集控制器3，采集控制器3上安装全站仪1。

前述中，PC处理器401、总控制管理模块402、信息处理模块403、数据处理模块405和UI用户界面模块404顺序双向连接。

前述中，全站仪1前侧上沿突出安装保护遮罩。

前述中，采集控制器3上安装控制键盘、监视器和电源。

前述中，PC处理设备4具有数据层、控制层和人机交互层三层体系结构。

前述中，全站仪1、高精密云台2、采集控制器3以及PC处理设备4之间，以及通过RS-232C进行数据通讯。

前述中，如附图3所示，总控制管理模块402中安装有工作模式控制子模块4021、系统自检子模块4022、试验条件设计子模块4023和状态监控子模块4024，信息处理模块403上安装原始数据子模块4031和数据解码子模块4032，数据处理模块405上安装数据分析子模块4051和数据存储子模块4052。

本实用新型实施例中，全站仪1具有角度测量、距离测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途，其中，距离测量包括斜距、平距、高差。而且，PC处理设备4内置专用软件后，功能还可进一步拓展。

本实用新型实施例中，高精度云台2技术指标包括：

a)方位转动范围0°～360°连续；

b)俯仰转动范围+20°～-60°；

c)方位扫描速度0.5°/s～40°/s；

d)俯仰扫描速度0.5°/s～30°/s；

e)具备预置位和自动扫描功能；

f)具备水平和垂直方位角度回传功能；

g)工作温度－40℃～+60℃；

h)最大负载能力不小于25kg。

本实用新型实施例中，采集控制器3中包括控制键盘、监视器、电源、控制电路等设备，通过采集控制器3，可以对全站仪1、高精密云台2以及跟踪电路模块等设备进行各种控制，还可实现自动报警、方位指示等功能。

本实用新型实施例中，PC处理设备4经过模块化设计，具有数据层、控制层、人机交互层三层体系结构，PC处理设备4上加载处理软件基于Windows+LabVIEW方案，具有突出的稳定性、易用性、安全性和可扩展性。

本实用新型实施例中，全站仪1、高精密云台2、采集控制器3以及PC处理设备4之间，以及通过RS-232C进行数据通讯。采集控制器3可以对全站仪1、高精密云台2等设备进行各种控制，还可实现自动报警、方位指示等功能。UI用户界面模块404通过交互界面，实现试验设备参数配置，功能选择。并显示设备运行状态，绘制测试曲线，提示报警等。同时，设备工作时还具有以下功能：

a自检功能，测试前对主要的仪器包括全站仪1、高精密云台2自检，自检通过后才进行下一步测试，如不通过提示出错信息；

b容错与防护，对待用户输入的超范围指令，错误指令及不恰当指令予以剔除，并给出相应提示或警告；

c试验设备参数配置功能，方便测试的同时提高了测试仪器的功能扩展性；

d具备设备测试和运行参数缩写功能，并能够以文档形式保存、修改和调用；

e具备数据回调、绘图和打印等功能。

本实用新型实施例中，全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，总体技术指标包括：

1)作用距离：大于2000m；

2)精度：±0.5 m；

3)工作温度：-10℃到+40℃；

4)防护等级：IP54；

5)数据容量：1024GB。

Claims (7)

1.全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置,包括全站仪(1)、高精密云台(2)、采集控制器(3)、PC处理设备(4)、PC处理器(401)、总控制管理模块(402)、信息处理模块(403)、UI用户界面模块(404)和数据处理模块(405)；其特征在于，高精密云台(2)上侧安装全站仪(1)、采集控制器(3)和PC处理设备(4)，全站仪(1)和高精密云台(2)同时连接到采集控制器(3)，采集控制器(3)连接到PC处理设备(4)；PC处理设备(4)上安装PC处理器(401)、总控制管理模块(402)、信息处理模块(403)、UI用户界面模块(404)和数据处理模块(405)，而且，PC处理器(401)、总控制管理模块(402)、信息处理模块(403)、数据处理模块(405)和UI用户界面模块(404)依次连接。

2.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，高精密云台(2)上侧安装PC处理设备(4)，而且，高精密云台(2)上侧通过支架悬空安装采集控制器(3)，采集控制器(3)上安装全站仪(1)。

3.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，PC处理器(401)、总控制管理模块(402)、信息处理模块(403)、数据处理模块(405)和UI用户界面模块(404)顺序双向连接。

4.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，采集控制器(3)上安装控制键盘、监视器和电源。

5.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，PC处理设备(4)具有数据层、控制层和人机交互层三层体系结构。

6.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，全站仪(1)、高精密云台(2)、采集控制器(3)以及PC处理设备(4)之间，以及通过RS-232C进行数据通讯。

7.如权利要求1所述的全站型三维高速激光扫描多点自动测量装置，其特征在于，总控制管理模块(402)中安装有工作模式控制子模块(4021)、系统自检子模块(4022)、试验条件设计子模块(4023)和状态监控子模块(4024)，信息处理模块(403)上安装原始数据子模块(4031)和数据解码子模块(4032)，数据处理模块(405)上安装数据分析子模块(4051)和数据存储子模块(4052)。