用于至少一个扫描装置的支架和具有至少一个扫描装置的空间检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于至少一个扫描装置的支架(1)，所述支架用于借助于人(49)的身体携带所述扫描装置，其中所述支架(1)包括用于由所述人(49)安置和携带所述支架(1)的携带装置(2)。所述携带装置(2)包括用于将所述支架(1)安置在所述人(49)的肩部(50)上的肩部支撑件(2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于至少一个扫描装置的支架和具有至少一个扫描装置的空间检测装置


[0001]本专利技术涉及一种用于至少一个扫描装置的支架，所述支架用于借助于人体携带扫描装置，其中所述支架包括用于由人安置和携带支架的携带装置。携带装置包括用于将支架安置在人的肩部上的肩部支撑件。此外，支架包括上部的支架部段，在该上部的支架部段上固定有用于至少一个扫描装置的第一保持装置，其中当人借助于携带装置携带支架时，第一保持装置位于人的头部上方。此外，本专利技术涉及一种具有至少一个扫描装置和这种支架的空间检测装置。

技术介绍

[0002]用于检测在建筑物内部和在外部区域中的物体空间的不同的检测系统是已知的。本专利技术尤其涉及检测在建筑物内部的物体空间。例如在EP 2913 796A1中描述了这种系统。在这种情况下，激光扫描仪与多个摄像机结合使用。从激光扫描仪的信号和摄像机的图像中产生点云，从所述点云中创建三维建筑模型。
[0003]对于外部区域存在类似的检测系统，所述检测系统能够安装在车辆和飞机上。在这些系统中，将所检测到的数据引用到坐标系上通常通过借助于卫星导航系统确定位置进行。
[0004]在建筑物内部不存在位置确定的可能性，因为在该处没有与导航卫星的信号连接。此外，所述位置确定对于借助于卫星导航检测物体空间过于不精确。出于该原因，在外部区域中将雷达测量、激光里程测量或惯性导航(INS)补充地用于位置确定。卫星导航在此对于地理参考和减少长期漂移方面发挥作用。
[0005]为了在移动式检测物体空间期间确定在建筑物内部的位置，尤其需要尽可能快的实时位置确定，以便能够在屏幕上为系统的操作员实时提供显示在周围环境内的检测过程，从而使该操作员能够控制检测过程，使得建筑物内部尽可能无空隙地和以高质量进行扫描。
[0006]此外需要的是，随着时间的推移尽可能精确地随后确定位置，意即在检测物体空间时确定轨迹在后处理中是可行的。只有在这种情况下，激光扫描仪的连续检测到的测量和通常分别以数米的间距检测到的全景图像才能结合成建筑物的精确的、一致的3D模型，例如通过创建点云或多边形网络进行。
[0007]下面探讨用于位置和轨迹确定的不同的方法。以下首先是数据检测方法和应用场景的示出：
[0008]在借助于激光扫描仪检测点云时，通常使用以下系统，其中激光束通过围绕轴线旋转的镜子在空间中在一个平面中发射。替选地能够使用不具有可移动部件的相控阵激光器来生成进行感测的激光束。
[0009]在此提供的数据通常对于每个数据元素(点云的点)包含相应发射的激光脉冲的相应的时间戳与在旋转轴线内的相关的角位置。这些数据元素中的每个还包含一个或多个
值，所述值从依次接收到的一个或多个反射信号中推导出，并且指示各个反射表面的从激光传播时间中计算出的沿出射射束的方向的距离以及相关的反射强度。半透明的或半反射的表面在此会引起：短暂依次接收到多个反射信号，所述反射信号于是属于不同距离的表面。
[0010]从所接收到的反射信号中计算距离。由此，连同反射信号的强度能够计算出三维点坐标，所述三维点坐标然后形成点云。为了能够借助于移动的激光扫描仪从检测过程中构建一致的三维模型，对于每次测量都检测时间戳以及激光扫描仪在空间中的精确的位置定向。
[0011]这与全景摄像机的图像信息类似地表现，所述图像信息通常仅由设有记录时间点的时间戳的图像文件构成。在此，对于每个时间戳和每个图像文件，相应的摄像机在空间中的确切位置和定向必须是已知的或确定相应的摄像机在空间中的确切位置和定向，从而在已知的或要通过校准确定的摄像机参数，例如镜头焦距和成像特性以及传感器尺寸和分辨率的帮助下，能够将图像数据和点云数据彼此相关联。以这种方式能够三维地检测物体空间。
[0012]全景图像还能够用于：通过所检测的物体空间实现非常逼真的虚拟游览。在此的重点是图像文件，所述图像文件能够借助于所谓的“Stitching，拼接”在3D信息(相应的摄像机在空间中的位置和定向)的帮助下组合成无空隙的360度全景图，所述全景图对应于在环境的特定的点处精确观察，如观察者在现场对其所感知的那样。在此，全景图像的整体代表了记录底层图像的大量单独的分立的位置。观察者仅能够从一个分立位置跳到另一分立位置并且在全景图像之间变换，与上文详述的点云模型相反，其能够连续地被“飞过”。作为背景信息存在的点云模型在此能够用于将在各个全景图像之间的过渡作为不同变换的个体的部分片段(例如桌面)的叠化来动画化，使得观察者获得在两个分立位置之间在3D空间中的相当流畅的运动的印象。通过点云模型产生其他可能性，例如在照片全景视图上显现点云或者为全景图像中的每个像素分配精确的3D坐标(这例如通过点击在全景图像中的限界点以及将位置相关的信息(“Points of Interest，兴趣点”)显现在全景图像中实现)。
[0013]对于较小的建筑物，通过同时记录点云数据和全景图像来检测在建筑物内部中的环境也能够通过固定的、固定在三脚架上的设备实现，所述设备在位置之间移动。所述位置在此例如能够在空间中的固定的参考点和标记处定向，这便于分配，所述参考点和标记也在已经预先存在的计划中找到。
[0014]但是，通过移动式系统连续地进行检测对于快速检测大型建筑物，尤其是建筑物的内部空间是有利的。为此，例如使用呈“手推车”结构形态的可移动的设备，所述设备由操作员推动。在这种情况下，可移动的支架提供了更大的稳定性。因此，能够在静止位置中拍摄不模糊的图像。此外，更大和更重的、具有更高质量的摄像机镜头、激光扫描仪、电子器件和能量储存器能够固定在可移动的设备上，并且以这种方式非常舒适地移动。在所有提到的移动式检测系统中都存在如上所述的问题：必须实时有效且精确地确定轨迹并且对于在屏幕上应实现对检测过程进行视觉监控的系统也必须实时有效且精确地确定当前位置。
[0015]为此能够使用不同的方法，所述方法也能够组合。一方面，考虑用于惯性导航的惯性测量单元(IMU，“Inertial Measurement Unit”)，所述惯性测量单元结合了一个或多个惯性传感器，如加速度传感器和转速传感器。然而，在此的一个问题是：将测量误差相加，这
可能会引起强烈的“漂移”。出于该原因，IMU通常仅用作支持。同样内容适用于里程表。
[0016]在实践中，此外将所谓的SLAM方法(“Simultaneous Localization and Mapping，同步定位与地图构建”)用于移动式系统。所述方法基于所检测到的环境是静态的并且只有检测系统本身在移动的假设。在此，在激光扫描仪的情况下，例如将所检测到的激光镜旋转过程的数据与一个或多个之前过程的数据进行比较。假设：环境是静态的并且检测系统已经平行于激光扫描平面线性移动，那么两次测量过程的两个点组在测量公差内将或多或少重合，但是平移地和/或旋转地移位，使得从中立即并且同时产生环境轮廓作为穿过3D空间的2D剖面(根据激光扫描仪平面)并且同时在该2D剖面内产生检测系统的运动/转动(因此术语“同步定位与地图构建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于至少一个扫描装置的支架(1)，所述支架用于借助于人(49)的身体携带所述扫描装置，其中所述支架(1)包括：用于由所述人(49)安置和携带所述支架(1)的携带装置(2)，其中所述携带装置(2)包括用于将所述支架(1)安置在所述人(49)的肩部(50)上的肩部支撑件(2
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1)；和上部的支架部段(5)，在所述上部的支架部段上固定有用于至少一个扫描装置的第一保持装置(6)，其中当所述人(49)借助于所述携带装置(2)携带所述支架时，所述第一保持装置(6)位于所述人(49)的头部上方，其特征在于，所述携带装置(2)还包括接触部件(2
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2)，所述接触部件经由悬臂(7)与所述肩部支撑件(2
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1)刚性地连接，其中当所述人(49)借助于所述携带装置(2)携带所述支架(1)时，所述接触部件(2
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2)位于所述人(49)的髋部(51)的区域的高度处。2.根据权利要求1所述的支架(1)，其特征在于，当所述人(49)借助于所述携带装置(2)携带所述支架(1)时，所述悬臂(7)设置在所述人(49)的前方。3.根据权利要求1或2所述的支架(1)，其特征在于，所述支架(1)具有用于折叠所述支架(1)的中心铰接件(8)。4.根据权利要求3所述的支架(1)，其特征在于，所述中心铰接件(8)具有至少两个闭锁位置：一个闭锁位置用于所述支架(1)的折叠状态，而另一闭锁位置用于所述支架(1)的工作状态。5.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，所述携带装置(2)还包括与所述接触部件(2
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2)相匹配的髋部支撑件(4)。6.根据权利要求5所述的支架(1)，其特征在于，所述髋部支撑件(4)与所述接触部件(2
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2)共同作用，使得当所述接触部件(2
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2)置于所述髋部支撑件(4)上时，所述接触部件(2
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2)能够围绕第一轴线枢转，然而防止围绕垂直于所述第一轴线的轴线枢转。7.根据权利要求5或6所述的支架(1)，其特征在于，所述接触部件(2
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2)具有长形的横向棱边(2
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3)，所述接触部件借助所述横向棱边置于所述髋部支撑件(4)上，并且所述第一轴线平行于所述接触部件(4)的横向棱边(2
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3)定向。8.根据权利要求5至7中任一项所述的支架(1)，其特征在于，所述髋部支撑件(4)具有竖直颊板(4
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2)，所述竖直颊板防止置于所述髋部支撑件(4)上的接触部件(2
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2)围绕垂直于所述第一轴线的轴线枢转。9.根据权利要求5所述的支架(1)，其特征在于，所述髋部支撑件(4)经由下部的铰接件与所述支架(1)的接触部件(2
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2)耦联，其中所述支架(1)能够经由所述下部的铰接件围绕第一轴线枢转。10.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，所述肩部支撑件(2
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1)具有带有上部的顶点(11)的弯曲部段(10)，和所述弯曲部段(10)在所述顶点(11)的侧上过渡到所述悬臂(7)中，而在另一侧上，在所述端部上在所述支架(1)的纵向方向上距所述顶点(11)具有位于50mm至100mm的范围内的间距。11.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，沿所述支架(1)的纵向方向，在所述肩部支撑件(2
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1)与所述接触部件(2
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2)之间的间距(C)位于400mm至800mm的范
围内。12.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，所述悬臂(7)和/或所述接触部件(2
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2)是可调节高度的。13.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，在所述支架(1)的纵向方向上，在所述肩部支撑件(2
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1)与所述第一保持装置(6)之间形成在300mm至500mm的范围内的间距。14.根据上述权利要求中任一项所述的支架(1)，其特征在于，第二保持装置(12)设置在所述悬臂(7)处，另一扫描装置能够固定在所述第二保持装置上，其中当所述人(49)借助于所述携带装置(2)携带所述支架(1)时，所述第二保持装置(12)位于所述人(49)的前方。15.一种空间检测装置(30)，所述空间检测装置具有至少一个扫描装置和根据权利要求1至14中任一项所述的支架(1)。16.根据权利要求15所述的空间检测装置(30)，其特征在于，所述扫描装置是第一多路扫描仪(31)，并且当所述人(49)借助于所述支架(1)携带所述空间检测装置(30)时，所述第一多路扫描仪(31)在所述支架(1)的第一保持装置(6)处固定在所述人(49)的头部上方。17.根据权利要求16所述的空间检测装置(30)，其特征在于，当所述人(49)借助于所述支架(1)携带所述空间检测装置(30)时，所述第一多路扫描仪(31)定向为，使得所述第一多路扫描仪(31)的所扫描的中心平面(X1)与水平面(H2)形成第一角度(β)，所述第一角度位于5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯，
申请(专利权)人：纳维斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：