激光扫描装置及移动测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种激光扫描装置及移动测量系统，涉及激光扫描技术领域。激光扫描装置包括激光发射模块、旋转模块、激光接收模块、数据采集模块以及数据处理模块，激光发射模块以及激光接收模块设置于旋转模块一侧，旋转模块用于改变激光的方向，以使激光照射至目标场景的各个位置的目标物，激光接收模块用于接收由目标物反射的激光并进行光电转换获得电信号，数据处理模块用于处理电信号获得发射的激光与接收的激光的时间差，数据采集模块用于采集激光发射模块、旋转模块以及数据处理模块的数据，以获得目标场景的点云数据。该激光扫描装置可以获得目标场景的三维空间的三维数据，并且该装置可在无GNSS信号的条件下进行移动测量。

Laser scanning device and mobile measurement system

The embodiment of the invention provides a laser scanning device and a mobile measurement system, which relate to the laser scanning technology field. The laser scanning device comprises a laser transmitter module, rotating module, laser receiving module, data acquisition module and data processing module, laser module and laser receiving module is arranged on the rotating module side, rotating module is used to change the direction of laser, so that the laser target location of each radiation to the target scene, the laser receiving module is used for receiving the laser reflection object and photoelectric conversion of telecommunications, data processing module for processing time of electrical signals obtained emitted laser and receiving laser, the data acquisition module is used for collecting the laser emission module, rotating module and data processing module data, to obtain the target scene point cloud data. The laser scanning device can obtain three-dimensional data of the three-dimensional space of the target scene, and the device can move in the condition of no GNSS signal.

【技术实现步骤摘要】
激光扫描装置及移动测量系统
本专利技术涉及激光扫描
，具体而言，涉及一种激光扫描装置及移动测量系统。
技术介绍
现有的激光扫描装置由于仅能扫描一个平面区域的目标区域，而不能扫描整个三维空间的区域。在应用到三维数字模型的构建系统时，需要结合全球卫星导航系统(GNSS)以及惯性测量单元(IMU)进行集成和数据融合，而全球卫星导航系统(GNSS)具有信号因素的局限性，限制了其系统的使用环境。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种激光扫描装置及移动测量系统，以改善上述问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光扫描装置，所述激光扫描装置包括激光发射模块、旋转模块、激光接收模块、数据采集模块以及数据处理模块，所述激光发射模块以及所述激光接收模块设置于所述旋转模块一侧，所述激光发射模块用于发射激光，所述旋转模块用于改变所述激光的方向，以使所述激光照射至目标场景的各个位置的目标物，所述激光接收模块用于接收由所述目标物反射的激光并进行光电转换获得电信号，所述数据处理模块用于处理所述电信号获得所述激光发射模块发射的激光与所述激光接收模块接收的激光的时间差，所述数据采集模块用于采集所述激光发射模块、所述旋转模块以及所述数据处理模块的数据，以获得所述目标场景的点云数据。在本专利技术较佳实施例中，所述旋转模块包括第一反射镜、第二反射镜、第一转动模块以及第二转动模块，所述第一转动模块的转动轴与所述第二转动模块的转动轴垂直，所述第一转动模块与所述第一反射镜连接，所述第二转动模块与所述第二反射镜连接，所述第一转动模块用于带动第一反射镜、所述第二反射镜以及整个所述旋转模块转动，所述第二转动模块用于带动第二反射镜转动，所述激光发射模块发射的激光经过第一反射镜反射后，再经过所述第二反射镜反射后入射至所述目标物，所述第一转动模块用于带动整个所述旋转模块转动，所述第二转动模块用于带动第二反射镜转动，以使所述激光发射模块发射的激光可以照射至所述目标场景的各个位置的目标物。在本专利技术较佳实施例中，所述第一转动模块包括第一电机、第一电机驱动单元以及第一角度编码器，所述第一电机与所述第一角度编码器连接，所述第一电机用于带动所述第二转动模块包括第二电机、第二电机驱动单元以及第二角度编码器，所述第二电机与所述第二角度编码器连接，所述第一角度编码器用于检测所述第一电机的旋转角度，所述第二角度编码器用于检测所述第二电机的旋转角度。在本专利技术较佳实施例中，所述激光接收模块包括聚光单元以及光电探测单元，所述聚光单元用于对由所述目标物反射的激光进行聚光整理，所述光电探测单元用于将经过所述聚光单元聚光处理后的激光进行光电转换获得电信号。在本专利技术较佳实施例中，所述聚光单元包括滤光片以及聚光透镜，所述滤光片用于对由所述目标物反射的激光进行滤光，所述聚光透镜用于对所述滤光片滤光后的光进行聚光。在本专利技术较佳实施例中，所述激光接收模块还包括信号放大单元，所述信号放大单元与所述光电探测单元连接，所述信号放大单元用于对所述电信号进行放大，所述信号放大单元包括多路放大电路，所述多路放大电路的放大倍数分别对应多个预设放大倍数。在本专利技术较佳实施例中，所述激光发射模块包括激光产生单元、激光驱动单元以及光学准直单元，所述激光驱动单元与所述激光产生单元连接，所述激光驱动单元用于驱动所述激光产生单元产生激光，所述光学准直单元用于将所述激光产生单元产生的激光调整为准直的激光。一种移动测量系统，所述定位装置包括处理装置、惯性测量装置以及上述的激光扫描装置，所述处理装置分别与所述惯性测量装置以及所述激光扫描装置连接，所述惯性测量装置用于获取所述移动测量系统的运动数据，所述处理装置用于基于预设的slam算法对所述激光扫描装置的采集模块采集的目标场景的点云数据以及所述惯性测量装置获取的运动数据进行处理，以获取所述目标场景的三维图像。本专利技术实现的有益效果：本专利技术实施例提供的激光扫描装置及移动测量系统，该激光扫描装置包括激光发射模块、旋转模块、激光接收模块、数据采集模块以及数据处理模块，激光发射模块以及激光接收模块设置于旋转模块一侧，激光发射模块用于发射激光，旋转模块用于改变激光的方向，以使激光照射至目标场景的各个位置的目标物，激光接收模块用于接收由目标物反射的激光以及激光发射模块发射的激光并进行光电转换获得电信号，数据处理模块用于处理电信号获得激光发射模块发射的激光与激光接收模块接收的激光的时间差，数据采集模块用于采集激光发射模块、旋转模块以及数据处理模块的数据，以获得目标场景的点云数据。从而，可以获得目标场景的三维空间的三维数据，可以于移动测量系统中结合惯性测量装置以及预设的slam算法进行实时定位与建图，解决现有技术中的移动测量系统中无GNSS信号的使用环境下无法进行工作的问题。附图说明为了更清楚的说明本专利技术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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的激光扫描装置的一种结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的激光扫描装置的模块图；图3示出了本专利技术实施例提供的激光扫描装置的另一种结构示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的激光扫描装置的信号放大单元所在电路的示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的移动测量系统的模块图。图标：100-激光扫描装置；110-激光发射模块；111-激光产生单元；112-激光驱动单元；113-光学准直单元；114-第三反射镜；120-旋转模块；121-第一反射镜；122-第二反射镜；123-第一转动模块；1231-第一电机；1232-第一电机驱动单元；1233-第一角度编码器；124-第二转动模块；1241-第二电机；1242-第二电机驱动单元；1243-第二角度编码器；130-激光接收模块；131-聚光单元；132-光电探测单元；133-信号放大单元；U1-第一放大器；U2-第二放大器；U3-信号滤波器；U4-第三放大器；140-数据采集模块；150-数据处理模块；200-移动测量系统；210-处理装置；230-惯性测量装置。具体实施方式激光扫描装置仅能扫描平面区域，使其应用到构建三维模型的系统时，导致限制了系统的使用环境的问题。鉴于上述情况，专利技术人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种激光扫描装置及移动测量系统以改善现有问题。下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的激光扫描装置通过发射激光对一范围内目标进行非接触测量，接收目标返回的激光信号，基于TOF(TimeOfFlight)原理即可获取目标点的距离，再结合高精度的二维旋转扫描即可得到周围被扫描场景的三维数据。当激光扫描仪与全球卫星导航系统(GNSS)和惯性测量单元(I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光扫描装置，其特征在于，所述激光扫描装置包括激光发射模块、旋转模块、激光接收模块、数据采集模块以及数据处理模块，所述激光发射模块以及所述激光接收模块设置于所述旋转模块一侧，所述激光发射模块用于发射激光，所述旋转模块用于改变所述激光的方向，以使所述激光照射至目标场景的各个位置的目标物，所述激光接收模块用于接收由所述目标物反射的激光并进行光电转换获得电信号，所述数据处理模块用于处理所述电信号获得所述激光发射模块发射的激光与所述激光接收模块接收的激光的时间差，所述数据采集模块用于采集所述激光发射模块、所述旋转模块以及所述数据处理模块的数据，以获得所述目标场景的点云数据。

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描装置，其特征在于，所述激光扫描装置包括激光发射模块、旋转模块、激光接收模块、数据采集模块以及数据处理模块，所述激光发射模块以及所述激光接收模块设置于所述旋转模块一侧，所述激光发射模块用于发射激光，所述旋转模块用于改变所述激光的方向，以使所述激光照射至目标场景的各个位置的目标物，所述激光接收模块用于接收由所述目标物反射的激光并进行光电转换获得电信号，所述数据处理模块用于处理所述电信号获得所述激光发射模块发射的激光与所述激光接收模块接收的激光的时间差，所述数据采集模块用于采集所述激光发射模块、所述旋转模块以及所述数据处理模块的数据，以获得所述目标场景的点云数据。2.根据权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，所述旋转模块包括第一反射镜、第二反射镜、第一转动模块以及第二转动模块，所述第一转动模块的转动轴与所述第二转动模块的转动轴垂直，所述第一转动模块与所述第一反射镜连接，所述第二转动模块与所述第二反射镜连接，所述第一转动模块用于带动所述第一反射镜、所述第二反射镜以及整个所述旋转模块转动，所述第二转动模块用于带动所述第二反射镜转动，所述激光发射模块发射的激光经过所述第一反射镜反射后，再经过所述第二反射镜反射后入射至所述目标物，所述第一转动模块用于带动整个所述旋转模块转动，所述第二转动模块用于带动第二反射镜转动，以使所述激光发射模块发射的激光可以照射至所述目标场景的各个位置的目标物。3.根据权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于，所述第一转动模块包括第一电机、第一电机驱动单元以及第一角度编码器，所述第一电机与所述第一角度编码器连接，所述第一电机用于带动所述第二转动模块包括第二电机、第二电机驱动单元以及第二角度编码器，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守军，杨正，肖亮，胡庆武，翁国康，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42