三维激光扫描多向标靶制造技术

本实用新型专利技术涉及激光扫描测量技术，旨在提供一种三维激光扫描多向标靶。该标靶包括反射板、支撑架、底座以及电动机部件。反射板固定于横向转轴上，横向转轴与支撑架活动连接，使得反射板可绕横向转轴自由旋转。支撑架与竖向转轴固定连接，后者与底座罩活动连接，使反射板可随竖向转轴自由旋转。同时，在标靶上安装有包含无线遥控接收装置的正反转控制电路、电动机。在电动机的驱动下，反射板可分别绕横向转轴和竖向转轴360°自由旋转，可调节范围大。可利用遥控装置控制旋转反射板，即便是在标靶固定后，也可在不同测站扫描时使激光都能正射标靶，提高标靶中心定位的准确性，进而改善三维激光点云坐标变换精度和配准精度。

【技术实现步骤摘要】
三维激光扫描多向标靶
本技术是关于激光扫描测量技术，特别涉及一种新型三维激光扫描标靶。
技术介绍
三维激光扫描技术是一种先进的立体扫描技术，通过非接触方式获得地面目标的精细三维点云数据，标靶在三维激光扫描中是作为坐标转换中的控制点以及点云拼接中的连接点，可将点云局部坐标变换至大地坐标并实现多段点云精确拼接。现有标靶主要分为球形标靶和平面标靶两种。球形标靶的优点是可以将通过任何方向扫描得到的点云数据拟合出标靶中心，但造价较高且携带不便。平面标靶造价低、携带方便，但标靶安装后反射板方向也唯一固定，无法保证扫描仪在两个不同测站测量时都能正对标靶，因此标靶中心点识别误差相对较大。同时，该装置一般于隧道岩壁较高位置安装，在改变扫描位置时，常规装置需利用人工手动调整标靶位置，实际操作较为不便。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供了一种三维激光扫描多向标靶。可通过调节标靶方向使得在不同测站扫描时扫描激光都能正射标靶，且标靶中心在调节过程中始终保持空间位置不变。为解决技术问题，本技术的解决方案如下：提供一种三维激光扫描多向标靶，包括用于反射激光的反射板，该标靶还包括一个竖向的半环形支撑架；所述反射板呈圆形，其两侧分别通过横向转轴装于支撑架的两个端部之间；在横向转轴的其中一个端部固定设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相互啮合；主动齿轮固定在支撑架电动机的驱动轴上，支撑架电动机则固定在支撑架的侧面；在支撑架的下方设有底座，底座电动机固定在底座上，其驱动轴上固定设有主动齿轮；主动齿轮与设在竖向转轴底端的从动齿轮互相啮合，竖向转轴的顶端与支撑架底部固定连接；底座上设有一个开口向下的底座罩(底座电动机和竖向转轴均位于底座罩内)，其顶部设通孔，竖向转轴穿过该通孔后与支撑架固定连接；底座上还装有电池，电池通过导线分别通过一个正反转控制电路连接至底座电动机和支撑架电动机；所述竖向转轴与横向转轴相互垂直，其轴线相交点与反射板正面圆心重合，使反射板在旋转至任何方向时，反射板正面圆心始终位于空间同一点。本技术中，所述正反转控制电路中均设有无线遥控接收装置。本技术中，横向转轴与支撑架的连接关系是下述任意一种：(1)横向转轴是一体式结构且反射板固定于其中部，或横向转轴是分体式结构且分别固定在反射板的两侧；横向转轴的两端伸出反射板两侧，其中一端插在支撑架端部的沉孔中，另一端穿过支撑架端部的通孔后固定连接从动齿轮；或者，(2)横向转轴有两段；其中一段固定在支撑架端部，在反射板侧部设有配合插入用的沉孔；另一段则固定在反射板的另一侧，在穿过支撑架另一端部的通孔后固定连接从动齿轮；或者，(3)横向转轴是一体式结构且反射板固定于其中部，或横向转轴是分体式结构且分别固定在反射板的两侧；其中，与反射板相连的部分为板状，在支撑架端部与反射板侧部之间的部分为块状，在块状外侧的部分为杆状；其中一个杆状伸入支撑架端部的沉孔中，另一个杆状在穿过支撑架另一端部的通孔后固定连接从动齿轮。本技术中，所述横向转轴与支撑架之间、竖向转轴与底座罩之间为带有阻尼的活动连接。本技术中，所述反射板与横向转轴之间通过铆钉或螺钉固定连接。本技术中，所述底座上设有多个用于穿过固定钉的圆通孔。本技术中，所述反射板包括金属基板和位于其正表面的颜料涂覆层；所述颜料涂覆层以反射板圆心为对称中心分割为4块各90°的扇形区域且黑白相间布置，各自相对的两块扇形区域具有相同颜色。本技术中，所述两组啮合齿轮中，从动齿轮与主动齿轮传动比为5:1。本技术中，所述支撑架的侧面设转轴罩，所述支撑架电动机、主动齿轮、横向转轴的端部及从动齿轮均位于转轴罩内。技术原理描述：本技术中的激光扫描仪标靶主要由反射板、支撑架、底座以及电动机等驱动部件组成。反射板正表面有黑白两色颜料涂覆层，用于为扫描仪器提供清晰目标并可准确定位标靶中心点。反射板固定于横向转轴上，横向转轴与支撑架活动连接，使得反射板可绕横向转轴自由旋转。支撑架与竖向转轴固定连接，后者与底座罩活动连接，使反射板可随竖向转轴自由旋转。同时，在标靶上安装有包含无线遥控接收装置的正反转控制电路、电动机等部件，可通过遥控装置远程操作进行调控。其中，颜料涂覆层为黑白色相间，以利用三维激光扫描仪的近红外波段激光在黑白两色涂覆层上的反射率差异来精确识别圆心。反射板可绕向转轴与竖向转轴360°自由旋转，由于竖向转轴与横向转轴相互垂直，其轴线相交点与反射板正面圆心重合，使反射板在旋转至任何方向时，扫描仪识别点始终位于反射板正表面圆心，即扫描识别点始终位于空间同一点。横向转轴与支撑架之间、竖向转轴与底座罩之间为带有阻尼的活动连接，可使反射板姿态不因自重产生的扭矩和轻微外界干扰而变化。底座上设有多个用于穿过固定钉的圆通孔，在扫描作业前可用铆钉穿过圆通孔将标靶固定于岩壁。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)在电动机的驱动下，反射板可分别绕横向转轴和竖向转轴360°自由旋转，可调节范围大。(2)通过设置在正反转控制电路中的无线遥控接收装置，可利用遥控装置控制旋转反射板。即便是在标靶固定后，也可在不同测站扫描时使激光都能正射标靶，提高标靶中心定位的准确性，进而改善三维激光点云坐标变换精度和配准精度。(3)本技术结构简单、便于携带；制作方便、成本低，有利于推广利用。附图说明图1为多向标靶的主视图。图2为图1中多向标靶的后视图。图3为图1中多向标靶的侧视图。图4为图1中多向标靶的俯视图。图5为图1中多向标靶的使用流程示意图。图中的附图标记为：1横向转轴；2支撑架；3底座罩；4底座；5圆通孔；6竖向转轴；7反射板；8(横向转轴的)块状部位；9正反转控制电路；10底座电动机；11主动齿轮；12从动齿轮；13电池；14正反转控制电路；15支撑架电动机；16主动齿轮；17从动齿轮、18转轴罩。具体实施方式下面通过具体实施例子对本技术的实现方式进行详细描述。本技术中会应用到正反转控制电路和无线遥控接收装置，这些都是非常成熟的现有技术，本技术不再赘述其具体结构或实现原理。如图1所示，三维激光扫描多向标靶包括用于反射激光的圆形反射板7，由温差形变小的金属基板和位于正表面的颜料涂覆层组成。颜料涂覆层以反射板圆心为对称中心分割为4块各90°的扇形区域且黑白相间布置，各自相对的两块扇形区域具有相同颜色，利用黑白两色对激光的反射率差异来精确确定圆心位置。反射板7的两侧分别通过横向转轴1活动装于竖向的半环形支撑架2的两个端部之间；在横向转轴1的其中一个端部固定设有从动齿轮17，从动齿轮17与主动齿轮16相互啮合；主动齿轮16固定在支撑架电动机15的驱动轴上，支撑架电动机15则固定在支撑架2的侧面；其外部设转轴罩18，支撑架电动机15、主动齿轮16、横向转轴1的端部及从动齿轮17均位于转轴罩18内。横向转轴1与支撑架2之间的连接关系有多种实现方案可选。本实施例的实现方式是：横向转轴1是分体式结构，由左右两部分构成，分别固定在反射板7的两侧(如图2所示)；其中，与反射板7相连的部分为板状，在支撑架2端部与反射板7侧部之间的部分为块状部位8，在块状部位的外侧部分为杆状(或仅为突出部)；其中一个杆状(或仅为突出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维激光扫描多向标靶，包括用于反射激光的反射板，其特征在于，该标靶还包括一个竖向的半环形支撑架；所述反射板呈圆形，其两侧分别通过横向转轴装于支撑架的两个端部之间；在横向转轴的其中一个端部固定设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相互啮合；主动齿轮固定在支撑架电动机的驱动轴上，支撑架电动机则固定在支撑架的侧面；在支撑架的下方设有底座，底座电动机固定在底座上，其驱动轴上固定设有主动齿轮；主动齿轮与设在竖向转轴底端的从动齿轮互相啮合，竖向转轴的顶端与支撑架底部固定连接；底座上设有一个开口向下的底座罩，其顶部设通孔，竖向转轴穿过通孔后与支撑架固定连接；底座上还装有电池，电池通过导线分别通过一个正反转控制电路连接至底座电动机和支撑架电动机；所述竖向转轴与横向转轴相互垂直，其轴线相交点与反射板正面圆心重合，使反射板在旋转至任何方向时，反射板正面圆心始终位于空间同一点。

【技术特征摘要】
1.一种三维激光扫描多向标靶，包括用于反射激光的反射板，其特征在于，该标靶还包括一个竖向的半环形支撑架；所述反射板呈圆形，其两侧分别通过横向转轴装于支撑架的两个端部之间；在横向转轴的其中一个端部固定设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相互啮合；主动齿轮固定在支撑架电动机的驱动轴上，支撑架电动机则固定在支撑架的侧面；在支撑架的下方设有底座，底座电动机固定在底座上，其驱动轴上固定设有主动齿轮；主动齿轮与设在竖向转轴底端的从动齿轮互相啮合，竖向转轴的顶端与支撑架底部固定连接；底座上设有一个开口向下的底座罩，其顶部设通孔，竖向转轴穿过通孔后与支撑架固定连接；底座上还装有电池，电池通过导线分别通过一个正反转控制电路连接至底座电动机和支撑架电动机；所述竖向转轴与横向转轴相互垂直，其轴线相交点与反射板正面圆心重合，使反射板在旋转至任何方向时，反射板正面圆心始终位于空间同一点。2.根据权利要求1所述的三维激光扫描多向标靶，其特征在于，所述正反转控制电路中均设有无线遥控接收装置。3.根据权利要求1所述的三维激光扫描多向标靶，其特征在于，横向转轴与支撑架的连接关系是下述任意一种：(1)横向转轴是一体式结构且反射板固定于其中部，或横向转轴是分体式结构且分别固定在反射板的两侧；横向转轴的两端伸出反射板两侧，其中一端插在支撑架端部的沉孔中，另一端穿过支撑架端部的通孔后固定连接从动齿轮；或者，(2)横向转轴有两段；其中一段固定在支撑架端...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建群，许东风，方良斌，林天干，赵宇，史培新，詹建勇，常胜，
申请(专利权)人：浙江温州沈海高速公路有限公司，温州市交通规划设计研究院，浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33