对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备制造技术

本发明专利技术涉及对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备。本发明专利技术涉及一种扫描设备，该扫描设备被配置为能够有效识别与另外静态环境中的移动对象相关联的扫描测量点。扫描设备被构建为通常用于扫描环境并能够基于该扫描生成表示扫描环境的三维(3D)点云的全站仪或激光扫描器。仪或激光扫描器。仪或激光扫描器。

【技术实现步骤摘要】
对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备


[0001]本专利技术涉及一种被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点的扫描设备。扫描设备被构建为通常用于对环境进行扫描并能够基于该扫描生成表示扫描环境的三维(3D)点云的全站仪或激光扫描器。因此，点云的各个点与环境的扫描测量点或测量测量点相关。移动对象是扫描环境中的对象，该对象在环境被扫描的同时相对于环境正移动。为了在不具有移动对象的情况下并基于点云对扫描环境进行可视化，需要识别扫描/测量移动对象。

技术介绍

[0002]与识别扫描环境中的扫描移动对象相关的已知方法依赖于第一次扫描环境然后第二次扫描环境。基于将第一扫描的扫描数据与第二扫描的扫描数据进行比较，识别出扫描数据的差异，其中，这样的差异指示在扫描环境中存在移动对象。这种方法依赖于以同一方式扫描同一环境两次。换句话说，已知方法依赖于牺牲扫描时间来取回附加信息，该附加信息采用扫描数据差异的形式、指示扫描环境中存在移动对象。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术的目的是提供一种扫描设备，该扫描设备允许对环境进行更有效的扫描并识别扫描环境中的扫描/测量移动对象。
[0004]根据本专利技术，被构建为全站仪或激光扫描器的扫描设备被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点并且具有：
[0005]·
定子，该定子限定了竖直轴线，
[0006]·
转子，该转子被安装在定子上，以使得能够绕竖直轴线旋转，
[0007]·
旋转体，该旋转体被安装在转子上，以使得能够绕水平轴线旋转，旋转体具有用于测量辐射的出口和用于接收辐射的入口，
[0008]·
旋转驱动单元，
[0009]·
角度编码单元，
[0010]·
测量辐射源，
[0011]·
接收辐射检测单元，
[0012]·
评估单元，以及
[0013]·
控制单元。
[0014]因此，竖直轴线与水平轴线基本正交，旋转驱动单元使转子和旋转体旋转，测量辐射在预定测量方向上沿到测量点的目标轴线离开旋转体，角度编码单元提供用于确定目标轴线的竖直角度和水平角度的竖直角度确定数据和水平角度确定数据，评估单元基于检测到的接收辐射来记录距离测量数据和相关的角度确定数据，并且控制单元被配置为如下引导测量辐射：在第一时间间隔期间，沿扫描路径的第一区段按照预定的第一竖直角度和第一水平角度引导至第一区段上的第一测量点，以及在第二时间间隔期间，沿扫描路径的第
二区段按照预定的第二竖直角度和第二水平角度引导至第二区段上的第二测量点。
[0015]因此，根据本专利技术，第一时间间隔和第二时间间隔相对于彼此在时间上偏移，特别是其中，一个时间间隔的上时间间隔边界等于另一时间间隔的下时间间隔边界或在另一时间间隔的下时间间隔边界之前。换句话说，时间间隔在没有交叠的情况下是连续时间间隔。
[0016]此外，根据本专利技术，针对至少多个第二测量点，第二测量点位于两个相邻的第一测量点之间，使得第二测量点的第二竖直角度介于两个相邻的第一测量点的第一竖直角度之间，和/或第二测量点的第二水平角度介于两个相邻的第一测量点的第一水平角度之间。
[0017]定子通常包括用于转子的安装件和用于将扫描设备定位在地面上的支承件(例如，三脚架或多腿支承件)。由定子限定的竖直轴线因此与扫描设备的立轴相关。术语竖直轴线和水平轴线在此结合扫描设备的标准用例使用，其中，扫描设备被安装在地面上。然而，在扫描设备例如被安装在墙壁上或倾斜表面上的情况下，竖直轴线和水平轴线也可以分别是第一旋转轴线和第二旋转轴线。根据扫描设备的种类，转子可以称为照准仪，旋转体可以称为望远镜。那么竖直轴线可以称为方位轴线，而水平轴线可以称为俯仰轴线(elevation axis)。
[0018]转子和旋转体由旋转驱动单元驱动。旋转驱动单元被构建成使得能够彼此独立地实现驱动转子和旋转体。旋转驱动单元以通信方式连接至控制单元。驱动转子和旋转体由控制单元控制。
[0019]角度编码单元提供竖直角度确定数据和水平角度确定数据，基于该竖直角度确定数据确定竖直角度，从而确定转子相对于竖直轴线的取向，基于该水平角度确定数据确定水平角度，从而确定旋转体相对于水平轴线的取向。
[0020]扫描设备使用测量辐射(例如，激光辐射)来测量待扫描的环境的测量点。测量辐射由扫描设备的测量辐射源生成。测量辐射通过旋转体所包括的出口从旋转体离开。例如，在旋转体是望远镜的情况下，通过窗口离开。用于测量辐射的出口也可以是例如旋转体所包括并且将测量辐射偏转至环境中的测量点的偏转光学元件。类似地，旋转体包括用于接收辐射的入口。接收辐射是从环境中的瞄准和辐射测量点朝向扫描设备反射的测量辐射。例如，在旋转体是望远镜的情况下，接收辐射可以通过供测量辐射从旋转体离开的同一窗口进入。在出口是偏转光学元件的情况下，接收辐射可以通过同一偏转光学元件进入，其中，偏转光学元件将接收辐射朝向扫描设备的接收辐射检测单元偏转。
[0021]通过扫描设备对环境进行扫描涉及将测量辐射引导至环境的测量点并确定测量点到扫描设备的距离，以便确定测量点在三个维度上的位置。测量点可以是例如环境或环境对象的面/表面上的点。测量辐射在沿目标轴线的测量方向上朝向瞄准测量点从旋转体离开。目标轴线的取向由转子和旋转体的取向并且因此基于使用角度编码单元获得的竖直角度和水平角度控制和确定。进入扫描设备的接收辐射由接收辐射检测单元检测。接收辐射检测单元以通信方式连接至评估单元。接收辐射检测单元提供通过检测接收辐射而获得的距离测量数据。能够通过检测接收辐射获得的数据可以是与接收辐射的检测强度相关的强度数据或与测量点到扫描设备的距离相关的距离数据以及两者的组合。距离测量数据可以包括确定测量点到扫描设备的测量距离的距离数据。距离测量数据还可以包括强度数据。距离测量数据还可以包括表征测量点的附加数据。
[0022]评估单元记录距离测量数据、相关竖直角度确定数据和水平角度确定数据，以便
将瞄准测量点的竖直角度和水平角度以及到测量点的距离测量数据指派给测量点。例如，将所测量的距离和强度数据指派给测量点。由此，参考扫描设备的位置的3D测量点的位置是可取回的并且可用于生成表示扫描环境的3D点云的3D点。
[0023]衍生(as
‑
derived)3D点云的特性在很大程度上由环境中扫描/测量测量点的数量及其相对于彼此的定位确定。测量点的数量和定位由应用的扫描例程预先确定。扫描例程限定了引导测量辐射所沿着的扫描路径以及测量点在扫描路径上并且从而相对于彼此的竖直角位置和水平角位置。例如，扫描例程限定了转子的旋转移动、旋转体的旋转移动以及测量辐射朝向测量点离开旋转体的频率。因此，预定了扫描路径和测量点在扫描路径上的角位置。
[0024]控制单元被配置为如主动扫描例程所预定的沿扫描路径将测量辐射引导至测量点。
[0025]根据本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描设备(1)，所述扫描设备(1)被构建为全站仪或激光扫描器，所述扫描设备被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点，所述扫描设备具有：定子，所述定子限定了竖直轴线，转子(2)，所述转子(2)被安装在所述定子上，以能够绕所述竖直轴线旋转，旋转体(4)，所述旋转体(4)被安装在所述转子(2)上，以能够绕水平轴线(5)旋转，所述旋转体(4)具有用于测量辐射(6)的出口和用于接收辐射的入口，旋转驱动单元，角度编码单元，测量辐射源，接收辐射检测单元，评估单元，以及控制单元，其中，所述竖直轴线(3)与所述水平轴线(5)基本正交，所述旋转驱动单元使所述转子和所述旋转体(4)旋转，所述测量辐射(6)在预定测量方向上沿到测量点的目标轴线离开所述旋转体(4)，所述角度编码单元提供用于确定所述目标轴线的竖直角度和水平角度的竖直角度确定数据和水平角度确定数据，所述评估单元基于检测到的接收辐射来记录距离测量数据和相关的角度确定数据，以及所述控制单元被配置为如下引导所述测量辐射：在第一时间间隔期间，沿扫描路径(8)的第一区段(8a)按照预定的第一竖直角度和第一水平角度引导至所述第一区段上的第一测量点(12a)，以及在第二时间间隔期间，沿所述扫描路径(8)的第二区段(8b)按照预定的第二竖直角度和第二水平角度引导至所述第二区段上的第二测量点(12b)，其特征在于，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔相对于彼此在时间上偏移，针对至少多个所述第二测量点，所述第二测量点位于两个相邻的第一测量点之间，使得所述第二测量点的所述第二竖直角度介于所述两个相邻的第一测量点的第一竖直角度之间，和/或所述第二测量点的所述第二水平角度介于所述两个相邻的第一测量点的第一水平角度之间，并且所述评估单元被配置为对以下项进行评估以识别所述距离测量数据之间的失配：与第二测量点相邻的至少一个第一测量点(14a)的距离测量数据，以及所述第二测量点(14b)的距离测量数据。2.根据权利要求1所述的扫描设备(1)，其特征在于，识别失配是基于以下步骤的：对与所述第二测量点相邻的超过一个的第一测量点的距离测量数据进行插值，以获得所述第二测量点的经插值的距离测量数据(14b
’
)，并将所述
第二测量点(14b)的所述距离测量数据与所述经插值的距离测量数据进行比较。3.根据权利要求1或2所述的扫描设备(1)，其特征在于，测量点之间的竖直角距离和水平角距离中的一者用于基于以下项中的一者来确定相邻测量点：最近邻居分析的原理，以及使用角距离阈值的原理。4.根据权利要求1至3中任一项所述的扫描设备(1)，其特征在于，基于应用与形状特性相关的过滤准则来过滤相邻测量点，其中，所述形状特性是通过对所述相邻测量点周围的测量点的距离测量数据进行分析而获得的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的扫描设备(1)，其特征在于，所述评估单元被配置为基于所识别的失配来标记距离测量数据和/或测量点。6.根据权利要求5所述的扫描设备(1)，其特征在于，所述评估单元被配置为相对于所标记的距离测量数据和/或测量点来过滤所记录的距离测量数据和/或测量点。7.根据权利要求5或6所述的扫描设备(1)，其特征在于，所述评估单元被配置为基于使用相邻测量点的距离测量数据来重构所标记的距离测量数据和/或测量点。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：