应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备及测绘方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备及测绘方法，应用在三维激光扫描仪领域，解决了扫描过程中扫描精度低的技术问题，其技术方案要点是包括三维激光扫描仪、全站仪、坐标转化装置，所述坐标转化装置包括三脚架、连接在三脚架上的U形的底座，所述底座设有十字形的连接架，所述连接架的水平段转动连接在所述底座上，所述连接架的竖直段的两侧分别连接有参考球和棱镜，所述参考球的球心与所述棱镜的中心的连线的中点，位于所述连接架水平段的轴向上；具有的技术效果是能够更加精确的将车间内部的环境用三维的方式呈现出来。

Complete equipment and mapping method of three-dimensional laser scanner applied to FARO software

【技术实现步骤摘要】
应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备及测绘方法
本专利技术涉及三维激光扫描仪领域，更具体地说，它涉及一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备及测绘方法。
技术介绍
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，其通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。三维激光扫描仪的三维成像有一个范围，当在对工厂车间进行改造的时候，需要多次测量，每次测量都会形成一个三维图，在这些三维图中寻找一个公共的坐标，使得三维图重合，这样就能够形成完整的三维图。形成三维图后，在对工厂的设备进行测绘，再将设备的三维图摆放到工厂车间的三维图内，从而便于设备的排布和布局。现有的测绘方法是通过设置标靶，标靶上设有定位的圆环，圆环的圆心即公共点坐标。但是，当扫描仪与圆环的轴向方向错开时，那么圆环在成像过程中，变成椭圆，此时测量圆环的圆心的坐标表将会不够准确，导致在整合多个三维图的时候，不同的三维图之间不能够完全重合，为后续的工作带来不便。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，其优点是，能够更加精确的将车间内部的环境用三维的方式呈现出来。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，包括三维激光扫描仪、全站仪、坐标转化装置，所述坐标转化装置包括三脚架、连接在三脚架上的U形的底座，所述底座设有十字形的连接架，所述连接架的水平段转动连接在所述底座上，所述连接架的竖直段的两侧分别连接有参考球和棱镜，所述参考球的球心与所述棱镜的中心的连线的中点，位于所述连接架水平段的轴向上。通过上述技术方案，首先将坐标转化装置放置到现场，用三维激光扫描仪对车间内部的环境进行扫描；当三维激光扫描仪测绘完毕后，转动连接架，使得棱镜代替原先的参考球的位置，并且保证棱镜的中心位置与参考球的球心位置相同，再用全站仪将棱镜的坐标测量出来；最后将三维激光扫描仪的图像导入到计算机中，并用FARO软件打开，输入全站仪测量出的棱镜的中心坐标，自动整合多个三维图。由于参考球为球体状，因此不论从哪个角度去扫描参考球，参考球都是成圆形，当多个三维图整合时，通过参考球能否重合进一步判断测绘的准确性。本方案最大的优点在于用参考球代替原先的平面标靶，进而提高测量的精度，但是球心的坐标难以直接测量出，通过棱镜的坐标表来间接测量参考球的坐标，这样既打破传统的标靶作为参考物的测量方式，同时提高测量的精度。本专利技术进一步设置为：所述连接架包括竖直设置的连接套、沿连接套的直径方向水平设置的转轴、螺纹连接在连接套中连接杆，所述参考球和所述棱镜分别固定在所述连接杆的两端，所述连接杆上设有连接套，所述连接杆位于所述连接套的两端设有锁紧帽。通过上述技术方案，转轴转动连接在底座上，连接杆用于连接参考球和棱镜。当转轴转动180°时，此时棱镜代替原先的参考球的位置。连接杆螺纹连接在连接套中，从而通过转动连接杆，确保参考球的球心与棱镜的中心的连线的中点，位于转轴的轴线上。本专利技术进一步设置为：所述连接杆的一端设有连接球，所述棱镜上靠近所述连接球的一端设有与所述连接球配合的球座，所述连接球包括若干弹片，所述弹片内设有橡胶垫，所述球座中设有球孔，所述连接球的球径大于所述球孔的球径。通过上述技术方案，全站仪的位置任意放置，棱镜不是立体的，当棱镜对准全站仪的瞄准镜时，才便于全站仪测量出棱镜的坐标。连接杆会转动，确保连接杆转动180度后棱镜的中心与参考球的球形完全重合，因次棱镜的位置会变化，不能够正对着全站仪。棱镜与连接杆之间通过连接球连接，从而便于万向调节棱镜的位置。连接球与球座过盈配合，使得调节后的棱镜的位置不会改变。本专利技术进一步设置为：所述参考球的球面上设有两条垂直相交的且过球心的圆形的标记线，所述底座的外侧壁上沿竖直方向设有定位装置，所述定位装置包括螺纹套、螺纹连接在连接套中的调节螺杆，所述调节螺杆的螺纹与所述连接杆上的螺纹相同，所述调节螺杆的一端转动连接有固定套，所述固定套可拆卸连接在所述调节螺杆上，所述固定套内设有激光笔。通过上述技术方案，首先转动调节螺杆，当激光笔水平对准两条标记线的交点时，使得激光笔的高度与球形的高度同高。转动连接杆，使得连接杆转动180度后，激光笔的光线与棱镜同高，说明棱镜中心和参考球的球形重合；当激光笔的光线与棱镜不同高时，此时转动调节二螺杆，使得激光笔与棱镜的中心同高，并记录调节螺杆转动的圈数N，相应转动连接杆，转动的圈数为N/2。这样完成调节工作。本专利技术进一步设置为：所述三脚架包括三个支腿，所述支腿包括两个支杆、螺纹连接在两个支杆上螺套，所述底座的下端设有用于调节所述底座水平的调平装置，所述调平装置包括滑移连接在所述底座下表面的连接板、嵌设有在连接板中的转动球、沿转动球的径向方向固定在转动球上的配重杆，所述配重杆和所述转动球上沿所述配重杆的轴向方向设有通孔，所述固定套远离所述激光笔的一端螺纹连接在所述调节螺杆上，当所述底座水平时，所述激光笔的光线和所述通孔轴线重合。通过上述技术方案，支腿能够调节，从而通过调节支腿的长度，使得底座水平，进一步使得连接杆处于竖直状态，当连接杆在转动的过程中始终在竖直面内转动。配重杆和转动球固定，使得配重杆和连接球合体的重心在连接球的球心的下端，连接球转动连接在连接板上。不论底座处于什么水平设置倾斜，此时配重杆在重力的作用下始终向下，而激光笔设置在底座上，与底座之间相对静止。当激光笔的光线与通孔的轴线重合时，此时说明底座处于水平装置，当激光笔的光线与通孔不重合时，说明底座还没有调节到水平。本专利技术进一步设置为：所述连接板的上表面设有圆形的水平仪，所述水平仪的中心位置设有与所述通孔同心的圆孔。通过上述技术方案，水平仪有助于快速找到水平的位置，但是由于水平仪很难通过人为的判断调节到最佳的水平装置。而仅仅依靠激光笔很难了解底座倾斜的具体方向，通过水平仪和激光笔双重的配合，能够快速的将底座调节到水平状态。本专利技术进一步设置为：其中一个所述转轴穿过所述底座的竖直的侧壁并连接有电机，所述电机的外壳固定在所述底座的外壁上，所述电机上设有远程控制器。通过上述技术方案，有时候测量完，工作人员离坐标转化装置比较远，需要走过去转动转轴，使得棱镜代替参考球的位置。电机自带直流电源，远程控制器便于远程控制电机转动，从而使得测绘人员不需要来回的跑动。本专利技术进一步设置为：所述底座的竖直端的内表面上沿垂直于所述转轴的径向方向设有柱塞套，所述柱塞套中设有弹簧，所述弹簧的一端设有钢珠，所述转轴上设有与所述钢珠配合的环槽，所述环槽中周向均布两个定位孔，所述柱塞套上远离所述钢珠的一端螺纹连接有底板，所述弹簧的一端抵触在所述底板上。通过上述技术方案，弹簧抵触钢珠，钢珠抵触在环槽中，从而使得钢珠和环槽之间有一定的压力，当电机在驱动转轴转动时，需要克服转轴和钢珠之间的摩擦力，进而使得转轴能够稳定的运行，当电机停止转动，避免转轴在惯性的作用，继续移动。定位孔用定位转轴转动180度，使得转轴转动180度后，钢珠配合在转轴中，进一步防止转轴转动角度超过180度。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，包括三维激光扫描仪(1)、全站仪(2)、坐标转化装置(3)，其特征在于，所述坐标转化装置(3)包括三脚架(4)、连接在三脚架(4)上的U形的底座(5)，所述底座(5)设有十字形的连接架(51)，所述连接架(51)的水平段转动连接在所述底座(5)上，所述连接架(51)的竖直段的两侧分别连接有参考球(31)和棱镜(32)，所述参考球(31)的球心与所述棱镜(32)的中心的连线的中点，位于所述连接架(51)水平段的轴线上。

【技术特征摘要】
1.一种应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，包括三维激光扫描仪(1)、全站仪(2)、坐标转化装置(3)，其特征在于，所述坐标转化装置(3)包括三脚架(4)、连接在三脚架(4)上的U形的底座(5)，所述底座(5)设有十字形的连接架(51)，所述连接架(51)的水平段转动连接在所述底座(5)上，所述连接架(51)的竖直段的两侧分别连接有参考球(31)和棱镜(32)，所述参考球(31)的球心与所述棱镜(32)的中心的连线的中点，位于所述连接架(51)水平段的轴线上。2.根据权利要求1所述的应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，其特征在于，所述连接架(51)包括竖直设置的连接套(52)、沿连接套(52)的直径方向水平设置的转轴(54)、螺纹连接在连接套(52)中连接杆(53)，所述参考球(31)和所述棱镜(32)分别固定在所述连接杆(53)的两端，所述连接杆(53)上设有连接套(52)，所述连接杆(53)位于所述连接套(52)的两端设有锁紧帽(55)。3.根据权利要求2所述的应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，其特征在于，所述连接杆(53)的一端设有连接球(56)，所述棱镜(32)上靠近所述连接球(56)的一端设有与所述连接球(56)配合的球座(33)，所述连接球(56)包括若干弹片(57)，所述弹片(57)内设有橡胶垫(58)，所述球座(33)中设有球孔，所述连接球(56)的球径大于所述球孔的球径。4.根据权利要求3所述的应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，其特征在于，所述参考球(31)的球面上设有两条垂直相交的且过球心的圆形的标记线，所述底座(5)的外侧壁上沿竖直方向设有定位装置(6)，所述定位装置(6)包括螺纹套(61)、螺纹连接在连接套(52)中的调节螺杆(64)，所述调节螺杆(64)的螺纹与所述连接杆(53)上的螺纹相同，所述调节螺杆(64)的一端转动连接有固定套(62)，所述固定套(62)可拆卸连接在所述调节螺杆(64)上，所述固定套(62)内设有激光笔(63)。5.根据权利要求4所述的应用于FARO软件的三维激光扫描仪成套设备，其特征在于，所述三脚架(4)包括三个支腿(40)，所述支腿(40)包括两个支杆(41)、螺纹连接在两个支杆(41)上螺套(42)，所述底座(5)的下端设有用于调节所述底座(5)水平的调平装置(7)，所述调平装置(7)包括滑移连接在所述底座(5)下表面的连接板(71)、嵌设有在连接板(71)中的转动球(72)、沿转动球(72)的径向方向固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春雷，
申请(专利权)人：南京龙测测绘技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32