一种三维激光扫描方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维激光扫描方法及装置，方法包括在垂直扫描面中以扫描头内激光发射中心点为扫描原点建立扫描仪的三维坐标系，每次获取激光测距时，根据扫描头的方位角θ和顶点角Φ，计算出测距传感器发射激光束的方位角θ和俯仰角度β，从而得到三维激光角点坐标的计算公式，装置包括扫描头、轴驱动单元、测距单元、电机驱动单元和嵌入式控制单元，扫描头包括反光镜、轴承、激光孔和机械支架；机械支架包括横向支架、纵向支架和方位支座；轴驱动单元包括方位直驱电机、顶点直驱电机、方位驱动轴、顶点驱动轴、方位圆光栅和顶点圆光栅；激光测距单元包括一维激光测距传感器、可调支架和连接件。本发明专利技术提高了三维扫描测量精度，减小了扫描装置的体积，实现其小巧化易携带。

Three dimensional laser scanning method and device

The invention discloses a device and a method of 3D laser scanning method, including the establishment of 3D scanner coordinate system to the scanning head laser center as the origin of the vertical scanning scanning plane, each time for laser ranging, according to the scanning head azimuth angle theta and vertex angle, calculates the azimuth range sensor emits a laser beam the angle and pitch angle, thereby the calculation formula of 3D laser corner coordinates, device comprises a scanning head, shaft drive unit, ranging unit, motor driving unit and the embedded control unit, scanning head comprises a reflecting mirror, bearing, laser hole and mechanical support; mechanical support including horizontal bracket, longitudinal bracket and azimuth bearing shaft; the drive unit comprises a range of direct drive motor, direct drive motor, vertex azimuth drive shaft, drive shaft, vertex azimuth circle grating and vertex circle grating; excitation The light ranging unit comprises a one-dimensional laser ranging sensor, an adjustable bracket and a connecting piece. The invention improves the precision of the three-dimensional scanning measurement, reduces the volume of the scanning device, and realizes the compactness and portability of the scanning device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光扫描
，更具体地，涉及一种三维激光扫描方法及装置。
技术介绍
三维激光扫描技术是近年来发展的集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，能够完整而高精度地对空间物体的外形和结构进行三维扫描，快速获取物体表面的空间坐标点集。目前，三维激光扫描技术的研究在许多发达国家深入展开，已经推出不少产品，基本形成了产业化的局面，但价格昂贵，国内也有一些科研机构推出了自己的产品，大都是在已有二维激光传感器的基础上增加了一维旋转平台从而构成了可以三维扫描的激光雷达装置，例如申请号为201120307686.0，专利技术名称为激光雷达呈三维扫描的摆动装置；申请号为200710171878.1，专利技术名称为大型锻件的激光雷达在线三维测量与方法，这两个专利申请文件中都是利用电机带动二维激光雷达在某一水平平面转动，从而实现了三维扫描，但由于二维激光雷达本身分辨率已设定好无法进行调整，若买高精度的二维激光雷达成本太高，所以整个系统的测量误差主要取决于二维激光雷达的精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维激光扫描方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)在垂直扫描面中以扫描头的激光发射中心点为扫描原点建立三维坐标系；具体包括：沿方位轴方向建立Z轴；在水平扫描面内穿过所述扫描原点并与所述Z轴垂直方向建立Y轴；根据右手定理在穿过扫描原点平行于水平扫描面且与所述垂直扫描面垂直方向建立X轴；(2)根据圆光栅脉冲计数获得扫描头绕方位轴旋转的角度θ和扫描头绕顶点轴旋转的角度Φ.并根据扫描头的顶点轴与方位轴之间的夹角α和所述扫描头绕顶点轴旋转的角度Φ获得扫描头的俯仰角β,β=Φ-9090α0≤β≤180270-Φ90α...

【技术特征摘要】
1.一种三维激光扫描方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)在垂直扫描面中以扫描头的激光发射中心点为扫描原点建立三维
坐标系；具体包括：沿方位轴方向建立Z轴；在水平扫描面内穿过所述扫
描原点并与所述Z轴垂直方向建立Y轴；根据右手定理在穿过扫描原点平
行于水平扫描面且与所述垂直扫描面垂直方向建立X轴；
(2)根据圆光栅脉冲计数获得扫描头绕方位轴旋转的角度θ和扫描头
绕顶点轴旋转的角度Φ.并根据扫描头的顶点轴与方位轴之间的夹角α和所
述扫描头绕顶点轴旋转的角度Φ获得扫描头的俯仰角
β,β=Φ-9090α0≤β≤180270-Φ90α180≤β≤360,]]>0<α<90°，0≤θ≤360°，0≤Φ≤360°，
-α≤β≤+α；
(3)根据一维激光测距传感器到被测物体表面的距离R、激光扫描起
点与扫描原点之间的距离r、所述扫描头绕方位轴旋转的角度θ和所述俯仰
角β获得三维激光角点在所述三维坐标系中的坐标值x=(R-r)cosβcosθ、
y＝(R-r)cosβsinθ、z＝(R-r)sinβ。
2.如权利要求1所述的三维激光扫描方法，其特征在于，扫描头绕方
位轴旋转的角度θ和扫描头绕顶点轴旋转的角度Φ均根据公式获
得；其中为扫描头绕方位轴旋转的角度θ或扫描头绕顶点轴旋转的角度
Φ，P0为当前圆光栅脉冲计数个数，P为一圈圆光栅脉冲总数。
3.一种三维激光扫描装置，包括扫描头(1)、轴驱动单元(2)、测
距单元(3)以及与所述轴驱动单元(2)和所述测距单元(3)连接的控制
模块；其特征在于，所述扫描头(1)包括反光镜(11)、轴承(12)、激
光孔(13)和机械支架(14)；所述机械支架(14)包括横向支架(141)、

\t纵向支架(142)和方位支座(143)，所述反光镜(11)和所述激光孔(13)
通过所述横向支架(141)固定在所述轴承(12)上，所述纵向支架(142)
固连于所述横向支架(141)上，所述轴承(...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳东，肖力，陆凯，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42