CN212988287U - 三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统，属于三维激光扫描仪技术领域。包括旋转组件，旋转组件包括安装桶、第一电机和转盘，第一电机固定安装于安装桶的内部，转盘固定安装于第一电机的输出端，转盘设置在安装桶的外侧。角度调节组件，角度调节组件包括第一支撑板、第二支撑板、第二电机、转轴和三维激光扫描仪，第一支撑板和第二支撑板固定安装于转盘的两侧，第二电机固定安装于第一支撑板，转轴的一端固定安装于第二电机的输出轴，转轴的另一端转动安装于第二支撑板，三维激光扫描仪固定安装于转轴。通过上述结构实现三维激光扫描仪位置的自动调节，无需人工手动调节，提高工作效率，调节精度高，测量数据准确。

Description

三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统

技术领域

本实用新型涉及三维激光扫描仪技术领域，具体而言，涉及一种三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统。

背景技术

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。

目前的三维激光扫仪安装好后需要人工手动调节三维激光扫仪的位置和角度，工作效率低，调节精度差，增加工作人员的工作量。

实用新型内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种三维激光扫描仪，旨在改善目前的三维激光扫仪安装好后需要人工手动调节三维激光扫仪的位置和角度，工作效率低，调节精度差，增加工作人员的工作量的问题。

第一方面，本实用新型提供一种三维激光扫描仪，包括

旋转组件，所述旋转组件包括安装桶、第一电机和转盘，所述第一电机固定安装于所述安装桶的内部，所述转盘固定安装于所述第一电机的输出端，所述转盘设置在所述安装桶的外侧。

角度调节组件，所述角度调节组件包括第一支撑板、第二支撑板、第二电机、转轴和三维激光扫描仪，所述第一支撑板和所述第二支撑板固定安装于所述转盘的两侧，所述第二电机固定安装于所述第一支撑板，所述转轴的一端固定安装于所述第二电机的输出轴，所述转轴的另一端转动安装于所述第二支撑板，所述三维激光扫描仪固定安装于所述转轴。

在本实用新型的一种实施例中，还包括太阳能发电组件，所述太阳能发电组件包括安装板、安装架、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池和连接杆，所述连接杆固定安装于所述安装板，所述连接杆能够插接于所述第一支撑板和所述第二支撑板，所述安装架固定安装于所述安装板，所述太阳能电池板固定安装于所述安装架，所述太阳能电池板与所述太阳能控制器电性连接，所述太阳能控制器与所述蓄电池电性连接，所述太阳能控制器和所述蓄电池均固定安装于所述安装板。

在本实用新型的一种实施例中，所述连接杆上开设有过孔，所述过孔内贯穿有蝶形螺栓，所述蝶形螺栓与所述第一支撑板和所述第二支撑板螺接。

在本实用新型的一种实施例中，所述连接杆远离所述安装板的一端设置有倒角。

在本实用新型的一种实施例中，所述转盘的外侧设置有基准线，所述安装桶的外圆柱面上设置有第一刻度线。

在本实用新型的一种实施例中，所述转轴远离所述第二电机的一端端部固定有指示针，所述第二支撑板上设置有第二刻度线。

在本实用新型的一种实施例中，所述安装桶上活动安装有钢珠，所述钢珠与所述转盘抵触。

在本实用新型的一种实施例中，所述安装桶的四周固定有安装座，所述安装座上开设有安装孔，所述安装座上固定有三角支撑架。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于激光点云数据的地质灾害识别系统，包括上述的三维激光扫描仪，以及激光二极管、激光扫描模块、旋转棱镜、探测器模块、数据分析模块和电脑终端，其中，所述三维激光扫描仪与激光二极管和激光扫描模块相连，激光二极管和激光扫描模块与旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连，电脑终端与三维激光扫描仪、旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连；

三维激光扫描仪基于三维技术，采用非接触式高速激光测量方式，以点云的形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据；

三维激光扫描仪与电脑终端相连用于密集地大量获取目标对象的数据点，在没有技术文档的情况下，快速测得物体的轮廓集合数据，并加以建构，编辑，修改生成通用输出格式的曲面数字化模型；

激光二极管用于发出激光脉冲用于获取探测目标的相关数据；

激光扫描模块用于进行区域性扫描，获取探测目标的光学数据；

旋转棱镜与电脑终端相连用于通过旋转自身角度，改变激光二极管发出的激光脉冲方向和激光扫描区域，从而获取更大范围的激光探测数据用作地质灾害探测与识别；

探测器模块用于接收探测目标反射回的激光脉冲，将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较和处理后，获得探测目标的有关信息：目标距离、方位、高度、速度和姿态，从而对目标进行探测、跟踪和识别，并将相关数据传输至数据分析模块。

在本实用新型的一种实施例中，激光二极管为量子阱激光二极管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的一种三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统，使用时，通过第一电机带动转盘旋转，进而转盘带动第一支撑板和第二支撑板旋转，进而第一支撑板和第二支撑板带动三维激光扫描仪在水平方向的旋转，实现水平位置的调节，然后第二电机带动转轴旋转，进而转轴带动三维激光扫描仪绕转轴的轴心线旋转，进而实现三维激光扫描仪在竖直角度的调节，通过上述结构实现三维激光扫描仪位置的自动调节，无需人工手动调节，提高工作效率，调节精度高，测量数据准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的三维激光扫描仪立体结构示意图；

图2为本实用新型中图1的A处放大图；

图3为本实用新型中图1的B处放大图；

图4为本实用新型实施方式提供的安装桶内部结构示意图；

图5为本实用新型实施方式提供的角度调节组件和太阳能发电组件爆炸结构示意图；

图6为本实用新型实施方式提供的连接杆结构示意图；

图7为本实用新型实施方式提供的基于激光点云数据的地质灾害识别系统流程图。

图中：100-旋转组件；110-安装桶；111-第一刻度线；112-钢珠；113-安装座；1131-安装孔；114-三角支撑架；120-第一电机；130-转盘；131-基准线；200-角度调节组件；210-第一支撑板；220-第二支撑板；221-第二刻度线；230-第二电机；240-转轴；241-指示针；250-三维激光扫描仪；300-太阳能发电组件；310-安装板；320-安装架；330-太阳能电池板；340-太阳能控制器；350-蓄电池；360-连接杆；361-过孔；362-倒角；370-蝶形螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

请参阅图1、图2和图4，第一方面，本实用新型提供一种三维激光扫描仪，包括旋转组件100，旋转组件100包括安装桶110、第一电机120和转盘130，第一电机120通过螺栓固定安装于安装桶110的内部底端，转盘130固定安装于第一电机120的输出端，转盘130设置在安装桶110的外侧顶端。具体的，安装桶110上活动安装有钢珠112，钢珠112与转盘130抵触，减少转盘130与安装桶110之间的摩擦阻力，节约能源。在具体设置时，转盘130的外侧设置有基准线131，安装桶110的外圆柱面上设置有第一刻度线111，通过基准线131和第一刻度线111的配合能够得出转盘130旋转的角度，提高测量精度。需要说明的是，安装桶110的四周通过焊接固定有安装座113，安装座113上开设有安装孔1131，安装座113通过螺栓固定有三角支撑架114，实现对整个装置的支撑安装，方便工作。

请参阅图1、图3和图5，角度调节组件200，角度调节组件200包括第一支撑板210、第二支撑板220、第二电机230、转轴240和三维激光扫描仪250，第一支撑板210和第二支撑板220通过焊接固定安装于转盘130上面两侧，第二电机230通过螺栓固定安装于第一支撑板210的上端外侧，转轴240的一端固定安装于第二电机230的输出轴，转轴240的另一端转动安装于第二支撑板220的上端，三维激光扫描仪250固定安装于转轴240上。转轴240远离第二电机230的一端端部固定有指示针241，第二支撑板220上设置有第二刻度线221，通过指示针241和第二刻度线221的配合能够得出转轴240的旋转角度，提高测量精度。

请参阅图5和图6，在本实用新型的一种实施例中，还包括太阳能发电组件300，太阳能发电组件300包括安装板310、安装架320、太阳能电池板330、太阳能控制器340、蓄电池350和连接杆360，连接杆360通过焊接固定安装于安装板310，第一支撑板210和第二支撑板220的顶端开设有插接孔，连接杆360能够插接于第一支撑板210和第二支撑板220上的插接孔内，实现连接杆360与第一支撑板210和第二支撑板220之间的连接，安装架320通过焊接固定安装于安装板310，太阳能电池板330固定安装于安装架320的外侧四周，太阳能电池板330与太阳能控制器340电性连接，太阳能控制器340与蓄电池350电性连接，太阳能控制器340和蓄电池350均通过螺栓固定安装于安装板310的上面，太阳能控制器340和蓄电池350设置在安装架320和安装板310围成的空间内，实现隔离、保护。

请参阅图6，在具体设置时，连接杆360的下侧开设有过孔361，过孔361内贯穿有蝶形螺栓370，蝶形螺栓370与第一支撑板210和第二支撑板220螺接，实现连接杆360和第一支撑板210和第二支撑板220之间的固定连接，方便安装于拆卸。连接杆360远离安装板310的一端设置有倒角362，方便连接杆360快速插入到第一支撑板210和第二支撑板220上。

请参阅图7，第二方面，本申请实施例提供了一种基于激光点云数据的地质灾害识别系统，包括上述的三维激光扫描仪，以及激光二极管、激光扫描模块、旋转棱镜、探测器模块、数据分析模块和电脑终端，在具体设置时，激光二极管采用量子阱激光二极管。三维激光扫描仪与激光二极管和激光扫描模块相连，激光二极管和激光扫描模块与旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连，电脑终端与三维激光扫描仪、旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连；

三维激光扫描仪基于三维技术，采用非接触式高速激光测量方式，以点云的形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据；

三维激光扫描仪与电脑终端相连用于密集地大量获取目标对象的数据点，在没有技术文档的情况下，快速测得物体的轮廓集合数据，并加以建构，编辑，修改生成通用输出格式的曲面数字化模型；

激光二极管用于发出激光脉冲用于获取探测目标的相关数据；

激光扫描模块用于进行区域性扫描，获取探测目标的光学数据；

旋转棱镜与电脑终端相连用于通过旋转自身角度，改变激光二极管发出的激光脉冲方向和激光扫描区域，从而获取更大范围的激光探测数据用作地质灾害探测与识别；

探测器模块用于接收探测目标反射回的激光脉冲，将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较和处理后，获得探测目标的有关信息：目标距离、方位、高度、速度和姿态，从而对目标进行探测、跟踪和识别，并将相关数据传输至数据分析模块。其中，探测目标，主要是指地质灾害系统需要辨识的工程对象，包括堤坝、边坡、桥梁、隧道、道路工程地质灾害，在激光二极管发出的激光脉冲接触到探测目标时会发生反射现象并传递至探测器模块；

数据分析模块集成有不同地质灾害特征和相应防护整治措施，对探测器模块传输的探测目标信息进行分析，对分析得到的地质灾害进行归因，区分不同类型的地质灾害，决策出相应的防灾方案，并将数据进行储存和备份。

具体的，该三维激光扫描仪及基于激光点云数据的地质灾害识别系统的工作原理：通过第一电机120带动转盘130旋转，进而转盘130带动第一支撑板210和第二支撑板220旋转，进而第一支撑板210和第二支撑板220带动三维激光扫描仪250在水平方向的旋转，实现水平位置的调节，然后第二电机230带动转轴240旋转，进而转轴240带动三维激光扫描仪250绕转轴240的轴心线旋转，进而实现三维激光扫描仪250在竖直角度的调节，通过上述结构实现三维激光扫描仪250位置的自动调节，无需人工手动调节，提高工作效率，调节精度高，测量数据准确；

太阳能电池板330吸收太阳能并把其转化成电能，然后太阳能电池板330把电能输送到太阳能控制器340，太阳能控制器340把电能转化成稳定电压后传输给蓄电池350进行电能的存储，蓄电池350能够给装置的电器提供电能。

基于激光点云数据的地质灾害识别系统工作步骤：

S1、根据所述探测目标的大致方位确定所述激光扫描仪具体位置；

S2、基于S1，所述激光二极管发出激光脉冲，同时所述激光扫描模块开始进行激光扫描；

S3、基于S2，调整所述旋转棱镜角度，使激光脉冲能到达所述探测目标；

S4、基于S3，所述探测目标将激光脉冲反射至所述探测器模块；

S5、基于S4，所述探测器模块接收所述探测目标反射回的激光脉冲，将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，处理后获得所述探测目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，并将相关数据传输至所述数据分析模块和所述电脑终端；

S6、基于S5，所述电脑终端分析接收到的所述探测器模块获取的探测目标数据点对所述旋转棱镜发出指令，调整旋转棱镜角度得到更大的激光扫描区域；

S7、基于S5，所述数据分析模块对所述探测器模块传输的探测目标信息进行分析，对分析得到的地质灾害进行归因，区分不同类型的地质灾害，决策出相应的防灾方案，并将数据传输至所述电脑终端进行储存和备份。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维激光扫描仪，其特征在于，包括

旋转组件(100)，所述旋转组件(100)包括安装桶(110)、第一电机(120)和转盘(130)，所述第一电机(120)固定安装于所述安装桶(110)的内部，所述转盘(130)固定安装于所述第一电机(120)的输出端，所述转盘(130)设置在所述安装桶(110)的外侧；

角度调节组件(200)，所述角度调节组件(200)包括第一支撑板(210)、第二支撑板(220)、第二电机(230)、转轴(240)和三维激光扫描仪(250)，所述第一支撑板(210)和所述第二支撑板(220)固定安装于所述转盘(130)的两侧，所述第二电机(230)固定安装于所述第一支撑板(210)，所述转轴(240)的一端固定安装于所述第二电机(230)的输出轴，所述转轴(240)的另一端转动安装于所述第二支撑板(220)，所述三维激光扫描仪(250)固定安装于所述转轴(240)。

2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，还包括太阳能发电组件(300)，所述太阳能发电组件(300)包括安装板(310)、安装架(320)、太阳能电池板(330)、太阳能控制器(340)、蓄电池(350)和连接杆(360)，所述连接杆(360)固定安装于所述安装板(310)，所述连接杆(360)能够插接于所述第一支撑板(210)和所述第二支撑板(220)，所述安装架(320)固定安装于所述安装板(310)，所述太阳能电池板(330)固定安装于所述安装架(320)，所述太阳能电池板(330)与所述太阳能控制器(340)电性连接，所述太阳能控制器(340)与所述蓄电池(350)电性连接，所述太阳能控制器(340)和所述蓄电池(350)均固定安装于所述安装板(310)。

3.根据权利要求2所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述连接杆(360)上开设有过孔(361)，所述过孔(361)内贯穿有蝶形螺栓(370)，所述蝶形螺栓(370)与所述第一支撑板(210)和所述第二支撑板(220)螺接。

4.根据权利要求2所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述连接杆(360)远离所述安装板(310)的一端设置有倒角(362)。

5.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述转盘(130)的外侧设置有基准线(131)，所述安装桶(110)的外圆柱面上设置有第一刻度线(111)。

6.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述转轴(240)远离所述第二电机(230)的一端端部固定有指示针(241)，所述第二支撑板(220)上设置有第二刻度线(221)。

7.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述安装桶(110)上活动安装有钢珠(112)，所述钢珠(112)与所述转盘(130)抵触。

8.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于，所述安装桶(110)的四周固定有安装座(113)，所述安装座(113)上开设有安装孔(1131)，所述安装座(113)上固定有三角支撑架(114)。

9.一种基于激光点云数据的地质灾害识别系统，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项的三维激光扫描仪；以及

激光二极管、激光扫描模块、旋转棱镜、探测器模块、数据分析模块和电脑终端，其中，所述三维激光扫描仪与激光二极管和激光扫描模块相连，激光二极管和激光扫描模块与旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连，电脑终端与三维激光扫描仪、旋转棱镜、探测器模块和数据分析模块相连；

三维激光扫描仪用于以点云的形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据；

三维激光扫描仪与电脑终端相连用于密集地大量获取目标对象的数据点，在没有技术文档的情况下，快速测得物体的轮廓集合数据，并加以建构，编辑，修改生成通用输出格式的曲面数字化模型；

激光二极管用于发出激光脉冲用于获取探测目标的相关数据；

激光扫描模块用于进行区域性扫描，获取探测目标的光学数据；

旋转棱镜与电脑终端相连用于通过旋转自身角度，改变激光二极管发出的激光脉冲方向和激光扫描区域，从而获取更大范围的激光探测数据用作地质灾害探测与识别；

探测器模块用于接收探测目标反射回的激光脉冲，将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较和处理后，获得探测目标的有关信息：目标距离、方位、高度、速度和姿态，从而对目标进行探测、跟踪和识别，并将相关数据传输至数据分析模块。

10.根据权利要求9所述的一种基于激光点云数据的地质灾害识别系统，其特征在于，激光二极管为量子阱激光二极管。

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