CN208689169U - 一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，包括激光收发模块、测绘设备数据处理单元、现场主机和云系统，所述的测绘设备数据处理单元底端设有支架，测绘设备数据处理单元顶端设有水平旋转模块，水平旋转模块上设有垂直旋转模块，垂直旋转模块上安装激光收发模块，测试房间内部设有标靶，测绘设备数据处理单元通过无线通讯模块与现场主机无线连接，现场主机通过无线信号收发模块与云系统连接。本实用新型二维度旋转的机械结构平旋转模块、垂直旋转模块是为了使单线激光雷达可以完成对整个空间扫描的过程。并采用测绘数据处理单元将3D空间数据进行拼接和三维场景重建，方便操作，利于使用。

Description

一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光测绘领域，具体是一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置。

背景技术

随着立体相机、光场相机、视频处理、激光雷达、毫米波雷达、定位技术、人工智能等技术的不断发展，测绘技术的自动化程度及能力变得越来越高，对很多行业及应用产生深远的影响和巨大价值。

一般来说，如果测量的是无遮挡的简单的空间，则单点测绘即可完成对三维空间的测绘。而更普遍的测绘环境相对复杂，一般需要对复杂场景进行多次测绘，并进行数据拼接，最终得到三维场景。对商用室外三维测绘设备来说，通过各种定位方案，比如GPS等，可以达到较高的测绘精度。而在室内三维空间测绘方面，由于GPS信号不可靠，而采用IMU等定位方案会累计定位误差导致测量准确率下降。因此，需要采用有效的图像拼接方案，以提高拼接精度，进而提高测绘精度。

目前很多室内机器人，采用摄相机+IMU(惯性测量单元)的方式，实时记录传感器的位置和姿态，以实现拼接。如专利201710320077.0披露的技术，该法的缺陷是摄像机图像的精度不够，导致整个系统精度不够。采用GPS的定位辅助系统只适合用在室外环境。如CN201711298301所披露的技术。如专利CN201510257711披露的技术，采用红外摄像机+可见光摄像机+红外光源+多个位置目标标识点的方法，该法操作复杂，虽然通过多位置目标标识可以提高定位精度，但是其基于广角摄像机成像合成的原理得到的三维空间精度仍然不高，并且该系统依赖摄像机，对环境光照有要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，包括激光收发模块、测绘设备数据处理单元、现场主机和云系统，所述的测绘设备数据处理单元底端设有支架，测绘设备数据处理单元顶端设有水平旋转模块，水平旋转模块上设有垂直旋转模块，垂直旋转模块上安装激光收发模块，测试房间内部设有标靶，测绘设备数据处理单元通过无线通讯模块与现场主机无线连接，现场主机通过无线信号收发模块与云系统连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述的标靶设置有一个或者多个。

作为本实用新型进一步的方案：所述的标靶放置于地面、悬挂在墙上或悬挂在空中。

作为本实用新型进一步的方案：所述的现场主机为平板电脑、手机或工控机。

作为本实用新型进一步的方案：所述的无线通讯模块为蓝牙、wifi、ZigBee、NB-IoT或LoRa。

作为本实用新型再进一步的方案：所述的测绘设备数据处理单元包括中央处理器单元、六轴陀螺仪、硬件电路、电池，测绘设备数据处理单元上还安装液晶显示屏和控制按钮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型支架方便将测绘设备数据处理单元放置在房间内，保证稳定，利于测绘，二维度旋转的机械结构水平旋转模块、垂直旋转模块是为了使单线激光雷达可以完成对整个空间扫描的过程。并将用于3D空间的数据拼接，通过现场主机将测绘信息传输到云系统中，方便进行数据分析，数据存储，数据分享等应用操作，方便操作，利于使用。

附图说明

图1为基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置的结构示意图。

图中：1、激光收发模块，2、垂直旋转模块，3、水平旋转模块，4、无线通讯模块，5、测绘设备数据处理单元，6、液晶显示屏，7、控制按钮，8、支架，9、标靶，10、现场主机，11、无线信号收发模块，12、云系统。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例一：请参阅图1，一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，包括激光收发模块1、测绘设备数据处理单元5、现场主机10和云系统12，

所述的测绘设备数据处理单元5底端设有支架8，支架8方便将测绘设备数据处理单元5放置在房间内，保证稳定，利于测绘，测绘设备数据处理单元5顶端设有水平旋转模块3，水平旋转模块3上设有垂直旋转模块2，垂直旋转模块2上安装激光收发模块1，

激光收发模块1的激光头发射的光线经过透镜准直处理之后，使出射光斑尽可能小。激光头采用半导体激光二极管实现，采用红外波段。

激光雷达通过飞行时间法测距。即通过发射脉冲激光，光束遇到物体表面再反射回来，被接收器接收，通过计算光在这来回过程中所消耗的时机，转化成物体的距离。二维度旋转的机械结构水平旋转模块3、垂直旋转模块2是为了使单线激光雷达可以完成对整个空间扫描的过程。

测试房间内部设有标靶9，拼接标靶9携带一定的形状及位置信息，这些信息将被激光雷达识别，并将用于3D空间的数据拼接。可以仅采用一个标靶9，也可以在一组测试中采用多个标靶9进行定位。标靶9可以放置于地面，或者悬挂在墙上，悬挂在空中。

测绘设备数据处理单元5通过无线通讯模块4与现场主机10无线连接，现场主机10可以为平板电脑、手机或工控机，无线通讯模块4是用于测绘设备和和现场主机之间的信息传递，可以是蓝牙、wifi、ZigBee、NB-IoT、LoRa等各种无线传输方式。

现场主机10通过无线信号收发模块11与云系统12连接，通过现场主机10将测绘信息传输到云系统12中，方便进行数据分析，数据存储，数据分享等应用操作。

实施例二：在实施例一的基础上测绘设备数据处理单元5包括中央处理器单元、六轴陀螺仪、硬件电路、电池，数据处理器单元是对采集的信号进行预处理并压缩，为了后续将数据通过无线模块传递给现场主机；电池是给测试设备供电用；六轴定位模块是为了测定测试设备的方位姿态等信息。测绘设备数据处理单元5上还安装液晶显示屏6和控制按钮7，液晶显示屏6方便显示测绘的图像，控制按钮7利于控制装置工作。

需要特别说明的是，本申请中云系统等为现有技术的应用，将激光测距扫描、标靶定位、三维图像数据融合、场景重建以及安装方式等结合起来实现室内测绘的技术为本申请的创新点，其有效解决了相比之下，传统的方案，多采用广角摄像机图像合成的原理得到的三维空间精度不高，且摄像机高度依赖环境光照度；或者传统的摄像机+IMU技术，累计误差无法克服导致精度不高的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，包括激光收发模块(1)、测绘设备数据处理单元(5)、现场主机(10)和云系统(12)，测绘设备数据处理单元(5)底端设有支架(8)，其特征在于，所述的测绘设备数据处理单元(5)顶端设有水平旋转模块(3)，水平旋转模块(3)上设有垂直旋转模块(2)，垂直旋转模块(2)上安装激光收发模块(1)，测试房间内部设有标靶(9)，测绘设备数据处理单元(5)通过无线通讯模块(4)与现场主机(10)无线连接，现场主机(10)通过无线信号收发模块(11)与云系统(12)连接。

2.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，其特征在于，所述的标靶(9)设置有一个或者多个。

3.根据权利要求2所述的基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，其特征在于，所述的标靶(9)放置于地面、悬挂在墙上或悬挂在空中。

4.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，其特征在于，所述的现场主机(10)为平板电脑、手机或工控机。

5.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，其特征在于，所述的无线通讯模块(4)为蓝牙、wifi、ZigBee、NB-IoT或LoRa。

6.根据权利要求1所述的基于单线激光雷达和标靶的室内三维测绘装置，其特征在于，所述的测绘设备数据处理单元(5)包括中央处理器单元、六轴陀螺仪、硬件电路、电池，测绘设备数据处理单元(5)上还安装液晶显示屏(6)和控制按钮(7)。