CN213579204U - 一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置。将大场景划分为4个扫描区域，并将数据收发机构的所述第一数据收发模块设置于第一扫描区域，所述第二数据收发模块设置于第二扫描区域，扫描仪机构工作时设置于对应的扫描区域内，在对大场景扫描时，扫描仪机构先对第一扫描区域进行扫描，并将扫描所得到的数据传输给对应的第一数据收发模块，第一数据收发模块向数据收发终端发送数据，数据收发终端将接收到的数据传输给主控制器进行建模，生成室外大场景模型，以及在扫描仪机构对第一扫描区域扫描完成后，将扫描仪机构移动至第二扫描区域扫描，并将扫描所得到的数据发送至主控制器进行建模，从而实现大场景的高精度采集的需求。

Description

一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置

技术领域

本实用新型涉及三维模型领域，具体为一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置。

背景技术

随着三维激光扫描技术的发展，激光点云数据开始广泛用于场景的三维模型重建。对于室内精细建模方面，点云数据精度高，获取数据方便快捷，适合细节要求较高和小范围的模型建立。

但是，在对室外大场景的重建方面，三维点云重建的场景精度不高，场景重叠区域少，容易存在行人遮挡或仪器遮挡，以致于室外大场景建模不够准确。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，以解决对室外大场景建模不够准确问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，包括：扫描仪机构、靶球机构、数据收发机构、数据收发终端和主控制器；

所述扫描仪机构设置在扫描区域内，所述数据收发终端和所述主控制器均设置在所述扫描区域外；所述扫描区域包括：第一扫描区域和第二扫描区域；

所述数据收发机构包括：第一数据收发模块和第二数据收发模块，所述第一数据收发模块设置于第一扫描区域，所述第二数据收发模块设置于第二扫描区域；

所述靶球机构包括：调节标靶球和固定标靶球；

所述第一数据收发模块通信连接于所述扫描仪机构、所述调节标靶球和所述数据收发终端，所述第二数据收发模块通信连接于所述扫描仪机构、所述调节标靶球、所述数据收发终端和所述第一数据收发模块，所述数据收发终端通信连接于所述主控制器。

优选的，两个所述固定标靶球分别设置于所述第一扫描区域的第一对侧的两端，所述调节标靶球设置于所述第一扫描区域的第二对侧的一端，所述第二对侧垂直于所述第一对侧。

优选的，一个所述固定标靶球设置于所述第一扫描区域和所述第二扫描区域同一对侧的一端，且位于所述第一扫描区域和所述第二扫描区域之间；

另一个所述固定标靶球设置于所述第一扫描区域和所述第二扫描区域同一对侧的另一端，且位于所述第一扫描区域和所述第二扫描区域之间。

优选的，所述扫描区域还包括：第三扫描区域和第四扫描区域。

一个所述固定标靶球设置于所述第一扫描区域、所述第二扫描区域、所述第三扫描区域和所述第四扫描区域之间作为共用。

优选的，所述扫描仪机构包括：4个扫描仪单体。

优选的，还包括：电源机构；

所述电源机构包括：第一电源和第二电源；

所述第一电源与所述第一数据收发模块相连，所述第二电源与所述第二数据收发模块相连。

优选的，所述扫描仪机构包括：第一扫描仪和第二扫描仪；

所述第一电源和所述第一数据收发模块组成一个固定组件，安装于所述第一扫描仪；

所述第二电源和所述第二数据收发模块组成一个固定组件，安装于所述第二扫描仪。

优选的，还包括：显示装置；

所述显示装置与所述主控制器通信连接。

优选的，还包括：报警装置；

所述报警装置与所述主控制器通信连接。

优选的，还包括：键盘；

所述键盘与所述主控制器通信连接。

基于上述本实用新型提供的一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，将大场景划分为4个扫描区域，并将数据收发机构的所述第一数据收发模块设置于第一扫描区域，所述第二数据收发模块设置于第二扫描区域，扫描仪机构工作时设置于对应的扫描区域内，所述数据收发终端和所述主控制器均设置在所述扫描区域外，在对大场景扫描时，扫描仪机构先对第一扫描区域进行扫描，并将扫描所得到的数据传输给对应的第一数据收发模块，第一数据收发模块向数据收发终端发送数据，数据收发终端将接收到的数据传输给主控制器进行建模，生成室外大场景模型，以及在扫描仪机构对第一扫描区域扫描完成后，将扫描仪机构移动至第二扫描区域扫描，并将扫描所得到的数据发送至主控制器进行建模，从而实现大场景的高精度采集的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置各部件连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发送器与接收器数据传输示意图；

图3为本实用新型实施例提供的大场景采集装置各部件工作时分布示意图；

图4为本实用新型实施例提供的大场景采集装置各部件工作时另一种分布示意图；

图5为本实用新型实施例提供的大场景采集装置工作原理示意图。

其中，第一扫描仪11、第二扫描仪12、调节标靶球21、固定标靶球22、第一数据收发模块31、第二数据收发模块32、第一电源41、第二电源42、数据收发终端50、主控制器60、显示装置70、报警装置80和键盘90。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，参见图1至图5，图1为基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置的结构示意图，所述基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置包括：扫描仪机构、靶球机构、数据收发机构、数据收发终端50和主控制器60；

所述扫描仪机构设置在扫描区域内，所述靶球机构、所述数据收发终端50和所述主控制器60均设置在所述扫描区域外；所述扫描区域包括：第一扫描区域A和第二扫描区域B；

所述数据收发机构包括：第一数据收发模块31和第二数据收发模块32，所述第一数据收发模块31设置于第一扫描区域A，所述第二数据收发模块32设置于第二扫描区域B；

所述靶球机构包括：调节标靶球21和固定标靶球22；

所述第一数据收发模块31通信连接于所述扫描仪机构、所述调节标靶球21和所述数据收发终端50，所述第二数据收发模块32通信连接于所述扫描仪机构、所述调节标靶球21、所述数据收发终端50和所述第一数据收发模块31，所述数据收发终端50通信连接于所述主控制器60。

需要说明的是，本实用新型将大场景划分为4个扫描区域，并将数据收发机构的所述第一数据收发模块31设置于第一扫描区域A，所述第二数据收发模块32设置于第二扫描区域B，扫描仪机构工作时设置于对应的扫描区域内，所述数据收发终端50和所述主控制器60均设置在所述扫描区域外，在对大场景扫描时，扫描仪机构先对第一扫描区域A进行扫描，并将扫描所得到的数据传输给对应的第一数据收发模块，第一数据收发模块向数据收发终端发送数据，数据收发终端将接收到的数据传输给主控制器进行建模，生成室外大场景模型。

值得注意的是，本申请的扫描区域包括了第一扫描区域A和第二扫描区域B；多个数据收发模块一一对应设置于多个扫描区域内，即在每一扫描区域内都对应设置一个数据收发模块。

还需要说明的是，在扫描仪机构对第一扫描区域A扫描完成后，将扫描仪机构移动至第二扫描区域B扫描，并将扫描所得到的数据发送至主控制器进行建模，从而实现大场景的高精度采集的需求。

进一步，两个所述固定标靶球22分别设置于所述第一扫描区域A的第一对侧的两端，所述调节标靶球21设置于所述第一扫描区域A的第二对侧的一端，所述第二对侧垂直于所述第一对侧。

需要说明的是，如此设置，以保证在单个场景下，至少存在两个标靶球分布在单个扫描仪的两侧。布置单个场景时，还应保证3个标靶球不能在一条直线上，且单个标靶球距离单个扫描仪中心的距离应在单个扫描仪的扫描范围内。

进一步，一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B同一对侧的一端，且位于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B之间；

另一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B同一对侧的另一端，且位于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B之间。

需要说明的是，将一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B同一对侧的一端，且位于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B之间，将另一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B同一对侧的另一端，且位于所述第一扫描区域A和所述第二扫描区域B之间，这样可以减少仪器布置，并减少仪器对扫描区域遮挡。

具体的，所述扫描区域还包括：第三扫描区域C和第四扫描区域D；

一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A、所述第二扫描区域B、所述第三扫描区域C和所述第四扫描区域D之间作为共用。

需要说明的是，将一个所述固定标靶球22设置于所述第一扫描区域A、所述第二扫描区域B、所述第三扫描区域C和所述第四扫描区域D之间作为共用，可以有效减少仪器对扫描区域的遮挡，并有效减少仪器布置时间。

具体的，所述扫描仪机构包括：4个扫描仪单体。

需要说明的是，通过在每一扫描区域内设置4个扫描单体，可以加快对扫描区域的扫描，有效提高了扫描效率。

还需要说明的是，所述扫描仪机构并不仅限于4个扫描仪单体，本领域技术人员可根据实际需要调整扫描仪单体的数量。

进一步，所述基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，还包括：电源机构；

所述电源机构包括：第一电源41和第二电源42；

所述第一电源41与所述第一数据收发模块31相连，所述第二电源42与所述第二数据收发模块32相连。

需要说明的是，通过所述第一电源41与所述第一数据收发模块31相连，所述第一电源41为所述第一数据收发模块31供电，所述第二电源42与所述第二数据收发模块32相连，所述第二电源42为所述第二数据收发模块32供电，当所述第一电源41无法向第一数据收发模块31供电时，不会影响第二电源42为第二数据收发模块32供电，确保第一数据收发模块31与第二数据收发模块32中有一数据收发模块能够正常进行数据收发。

具体的，所述扫描仪机构包括：第一扫描仪11和第二扫描仪12；

所述第一电源41和所述第一数据收发模块31组成一个固定组件，安装于所述第一扫描仪11；

所述第二电源42和所述第二数据收发模块32组成一个固定组件，安装于所述第二扫描仪12。

需要说明的是，将所述第一电源41和所述第一数据收发模块31组成一个固定组件，安装于所述第一扫描仪11，以及将所述第二电源42和所述第二数据收发模块32组成一个固定组件，安装于所述第二扫描仪12，可以有效减少设备布置时间，提高扫描效率。

具体的，所述第一电源41和所述第一数据收发模块31吸附于所述第一扫描仪11；所述第二电源42和所述第二数据收发模块32吸附于所述第二扫描仪12。

需要说明的是，将所述第一电源41和所述第一数据收发模块31吸附于所述第一扫描仪11；以及将所述第二电源42和所述第二数据收发模块32吸附于所述第二扫描仪12，主要是方便在电源电量不足时，电源方便拆卸。

进一步，所述基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，还包括：显示装置70；

所述显示装置70与所述主控制器60通信连接。

需要说明的是，通过在所述主控制器60上连接一个显示装置70，显示装置70可以将扫描仪机构所扫描的图像显示出来，方便工作人员观察扫描的图像是否正确。

还需要说明的是，所述显示装置70还可以显示第一数据收发模块31和/或所述第二数据收发模块32的工作状态，方便工作人员观察第一数据收发模块31和/或所述第二数据收发模块32是否正常工作。

进一步，所述基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，还包括：报警装置80；

所述报警装置80与所述主控制器60通信连接。

需要说明的是，当数据收发终端50与第一数据收发模块31和第一数据收发模块31之间的数据传输中断或异常时，主控制器60则会控制报警装置80启动报警，从而提醒工作人员进行维修。

进一步，所述基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，还包括：键盘90；

所述键盘90与所述主控制器60通信连接。

需要说明的是，通过在所述主控制器60连接键盘90，工作人员可通过键盘操作进行操作，使主控制器60控制扫描仪启停，以及调节标靶球21和固定标靶球22的升降。

为了便于理解上述方案，下面结合图1-图5，对本方案作进一步介绍。

一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置主要由4台扫描仪(扫描仪单体)、1个调节标靶球，2个固定标靶球，2个电源模块(第一电源和第二电源)，2个数据收发模块(第一数据收发模块和第二数据收发模块)，数据收发终端，主控制器，显示装置，报警装置和键盘构成。

扫描仪放置在扫描区域位置内，2个固定标靶球分布在扫描区域的上下两侧，调节标靶球固定在扫描区域的一侧。以保证在单个场景下，至少存在两个标靶球分布在单个扫描仪的两侧。布置单个场景时，还应保证3个标靶球不能在一条直线上，且单个标靶球距离单个扫描仪中心的距离应在单个扫描仪的扫描范围内。第一电源和第一数据收发模块组成一个固定组件，可吸附于第一扫描仪上，第一电源和第一数据收发模块放置在当前扫描区域A范围内，第二电源和第二数据收发模块放置在下一扫描区域B范围内，数据收发终端和主控制器应远离扫描区域进行布置，数据收发终端，显示装置，报警装置和键盘与主控制器相连。

第一数据收发模块可接受数据收发终端的数据或其他数据收发模块的数据，可发送信号给扫描仪和调节标靶球，控制扫描仪的启停和调节标靶球的升起。

数据收发模块内部存在工作的标识，0表示初始状态，1表示待采集状态，2正在采集状态，3采集异常状态，4完成采集状态。

数据收发模块存在唯一的ID标识，可通过主控制器识别唯一的ID标识，对每个数据收发模块进行编号。

第一电源给第一数据收发模块通电，第二电源给数据收发模块通电。

数据收发终端可接受任一数据收发模块的数据，并把数据发送给主控制器，也可通过主控制器，将主控制器的信号发送给各个数据收发模块。

主控制器可通过键盘输入的信息，在显示装置上显示布置的区域，包含划分区域，扫描仪位置，固定靶标位置和调节靶标球位置。

显示装置可显示各个数据收发模块的状态，若当前数据收发模块为初始状态，显示装置的显示界面的数据收发模块灯未亮；若当前数据收发模块为待采集状态，显示界面的数据收发模块灯为黄色；若当前数据收发模块为正在采集状态，显示界面的数据收发模块灯为绿色；若当前数据收发模块为采集异常状态，显示界面的数据收发模块灯为红色；若当前数据收发模块为完成采集状态，显示界面的数据收发模块灯为白色，可通过显示界面的颜色标识，确定所有数据收发模块的状态。

报警装置可在显示界面异常情况时发出警报。

信号是通过发送器(数据收发模块)，天线，接收器(数据收发终端)，数据解析(主控制器)完成数据传输，见数据传输原理图2，数据收发模块与数据收发终端之间数据传播方式采用无线电传播。

作业流程如图3所示，工作时，应至少保证每个区域存在四台扫描仪，四个标靶点，数据收发模块中存在一个数据接收器和一个数据发送器，固定标靶球应该覆盖扫描仪的左右两侧，固定标靶球距离扫描仪的距离应在扫描仪的扫描范围内，工作时，应按图2进行布置和规划。先扫描A区域，当扫描A区域完成时，扫描仪的发送信号给主控制器，主控制器接收到信号后，主控制器发送信号给B区域的第二数据收发模块，B区域的第二数据收发模块接收到数据后，可自动升起标靶点，同时，人工可以移动四台扫描仪到B区域，B区域架设完成后，扫描仪开始对B区域进行扫描，扫描完成后，B区域的第二数据收发模块发送信号给主控制器，主控制器获得信号后发送给C区域的第三数据收发模块，C区域可自动升起标靶点，同时移动扫描仪，布置新的标靶点，C区域架设完成后，扫描仪开始对C区域进行扫描，扫描完成后，C区域的第三数据收发模块发送信号给主控制器，主控制器获得信号后发送给D区域的第四数据收发模块，D区域可自动升起标靶点，同时移动扫描仪，布置新的标靶点，进行对D区域扫描，若上图区域扫描完成后，可对新的区域进行划分，并按上述方法进行扫描，直到该大场景全部完成扫描为止。

本大场景采集装置通过主控制器将大场地划分为几个区域，并设置标靶点和扫描仪的位置，显示装置显示位置应与实际的场地、标靶点和扫描仪位置相仿。如图4所示，主控制器将场地划分为A、B、C和D四个区域，显示装置显示界面上标注扫描仪和标靶点的大致位置。

本大场景采集装置在放置数据收发模块之前需要对数据收发模块进行统一编号。如图5所示，先采集的场地数据收发模块为1，后采集的场地数据收发模块为2。

数据收发模块的初始状态，其内部工作的标识为0，表示未采集状态。场地布置完成后，显示装置显示界面可显示各个数据收发模块的工作状态，主控制器可通过数据收发终端发送信号给数据收发模块1，数据收发模块1通过对数据进行解析之后，数据收发模块1内部工作标识为2，升起标靶球开始采集数据。

当数据收发模块1场地的数据采集存在异常或中断时，数据收发模块1内部工作标识为3，并发送异常信号给主控制器，主控制器接收到异常信号启动报警装置，显示装置显示界面显示该数据收发模块1异常，人工现场核查原因。当原因排查完毕后，主控制器重新发送指令给数据收发模块1，报警功能复位，数据收发模块1内部工作标识为2，对该场地进行重新采集。当数据收发模块1场地的数据采集完成后，数据收发模块1内部工作标识为4，同时，数据收发模块1可发送采集完成信号给数据收发终端和数据收发模块2，数据收发模块2接收到信号时，其内部工作的标识为1，表示待采集状态，主控制器接收到接发器1采集完成信号后，显示装置显示界面显示该区域已完成采集。当确认该场地采集的数据无误以及下一场地布置完成时，主控制器发送给数据收发模块2开始采集信号。若数据收发模块2的内部工作标识为0，标识为初始状态，数据收发模块2会发送信号给主控制器，提示数据收发模块1的区域尚未采集，是否采集数据收发模块2的区域。若主控制器同意采集该区域，会发送信号给数据收发模块2，数据收发模块2内部工作标识位2，升起标靶球开始采集数据。若数据收发模块2的内部工作标识为1，数据收发模块2的内部工作标识转为2，升起标靶球开始采集数据。重复上述操作，直到大场景全部完成数据采集为止。

实际采集过程中可能存在异常情况，主控制器可直接发送给任一数据收发模块信号，让其采集区域升起标靶球开始采集或终止采集。

为了防止漏采集点云或多采集点云以及人为操作不当，每个数据收发模块内部存在工作的标识，该工作标识可保证大场地采集按一定顺序进行。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可以实现大场景的点云采集装置，三维激光扫描仪的点云密度大，点云稠密，无行人和仪器干扰，最大偏差在毫米级别，完全满足精细化测量的精度要求，该采集装置，不仅有效提高了室外测量的精度，满足多测站连续测量的要求，而且实现了无人管理，比传统检测方式的效率更高，可以应用于室外大场景点云采集工作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于地面扫描仪结合多靶球的大场景采集装置，其特征在于，包括：扫描仪机构(10)、靶球机构、数据收发机构、数据收发终端(50)和主控制器(60)；

所述扫描仪机构(10)设置在扫描区域内，所述数据收发终端(50)和所述主控制器(60)均设置在所述扫描区域外；所述扫描区域包括：第一扫描区域(A)和第二扫描区域(B)；

所述数据收发机构包括：第一数据收发模块(31)和第二数据收发模块(32)，所述第一数据收发模块(31)设置于第一扫描区域(A)，所述第二数据收发模块(32)设置于第二扫描区域(B)；

所述靶球机构包括：调节标靶球(21)和固定标靶球(22)；

所述第一数据收发模块(31)通信连接于所述扫描仪机构、所述调节标靶球(21)和所述数据收发终端(50)，所述第二数据收发模块(32)通信连接于所述扫描仪机构(10)、所述调节标靶球(21)、所述数据收发终端(50)和所述第一数据收发模块(31)，所述数据收发终端(50)通信连接于所述主控制器(60)。

2.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，两个所述固定标靶球(22)分别设置于所述第一扫描区域(A)的第一对侧的两端，所述调节标靶球(21)设置于所述第一扫描区域(A)的第二对侧的一端，所述第二对侧垂直于所述第一对侧。

3.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，一个所述固定标靶球(22)设置于所述第一扫描区域(A)和所述第二扫描区域(B)同一对侧的一端，且位于所述第一扫描区域(A)和所述第二扫描区域(B)之间；

另一个所述固定标靶球(22)设置于所述第一扫描区域(A)和所述第二扫描区域(B)同一对侧的另一端，且位于所述第一扫描区域(A)和所述第二扫描区域(B)之间。

4.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，所述扫描区域还包括：第三扫描区域(C)和第四扫描区域(D)；

一个所述固定标靶球(22)设置于所述第一扫描区域(A)、所述第二扫描区域(B)、所述第三扫描区域(C)和所述第四扫描区域(D)之间作为共用。

5.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，所述扫描仪机构(10)包括：4个扫描仪单体。

6.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，还包括：电源机构；

所述电源机构包括：第一电源(41)和第二电源(42)；

所述第一电源(41)与所述第一数据收发模块(31)相连，所述第二电源(42)与所述第二数据收发模块(32)相连。

7.根据权利要求6所述的大场景采集装置，其特征在于，所述扫描仪机构包括：第一扫描仪(11)和第二扫描仪(12)；

所述第一电源(41)和所述第一数据收发模块(31)组成一个固定组件，安装于所述第一扫描仪(11)；

所述第二电源(42)和所述第二数据收发模块(32)组成一个固定组件，安装于所述第二扫描仪(12)。

8.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，还包括：显示装置(70)；

所述显示装置(70)与所述主控制器(60)通信连接。

9.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，还包括：报警装置(80)；

所述报警装置(80)与所述主控制器(60)通信连接。

10.根据权利要求1所述的大场景采集装置，其特征在于，还包括：键盘(90)；

所述键盘(90)与所述主控制器(60)通信连接。

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