一种提高自动测量系统点位测量精度的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，涉及工程测量技术领域。本发明专利技术将具有特定几何轮廓且该几何轮廓具有唯一几何特征点的标靶与待测目标点进行绑定，且待测目标点与标靶的唯一几何特征点在水平面或竖直面上的投影重合；控制测点设备沿某一正方向以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描，得到该待测目标点的点云数据集，对得到的点云数据集进行拟合，拟合出该待测目标点的点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，通过几何轮廓函数确认该几何轮廓的唯一的几何特征点。本发明专利技术的方法对现有测量设备改动较小，不需要利用图像识别等复杂处理过程，成本较低，且其测量精度也高于现有测量设备的测量精度。量精度。量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高自动测量系统点位测量精度的方法


[0001]本专利技术涉及工程测量
，更具体地说涉及一种提高自动测量系统点位测量精度的方法。

技术介绍

[0002]在工程测量领域中，测量目标的识别和照准主要通过特征物(棱镜头、反光片、测点+铟钢尺等标靶)来识别目标对象，然后专业测量人员依托望远镜内十字丝提供的视准线与特征物的十字中心重合的方式实现照准，从而准确的完成测量作业。
[0003]测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。测量机器人通过事先输入待测对象的精准位置，通过马达来控制角度，让测量目标(棱镜头、反光片)出现在镜头视野中；再经过马达微调，确保测量目标(棱镜头、反光片)处于镜头视野中的固定位置，实现目标的自动识别和自动照准功能。
[0004]测量机器人主要通过坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器等功能模块实现目标的自动识别和照准。测量机器人是一种非常优秀的测量设备，但测量机器人本身的结构精密，成本昂贵，导致其对目标的自动识别、自动照准的全套技术成本过高，因而对其应用场景构成了限制。例如，对于一些总价低但需要长周期连续监测的边坡监测项目、桥梁监测项目、地铁或隧道健康监测项目等来说，使用测量机器人进行监测的成本显然偏高了。近年来，人工和日常运营成本越来越高，传统人工测量的单数据采集成本日趋高涨，已不能适应万物互联下，广泛的数字化精确定位需求。
[0005]如公开日为2017年11月17日，公开号为CN107356202A，名称为“一种激光扫描测量系统的目标自动照准方法”的专利技术专利申请公布文本，该专利申请公开了一种激光扫描测量系统目标自动照准方法，其采用图像处理算法得到的十字丝与目标中心坐标的测量坐标系角度偏移比例关系计算出十字丝中心与目标中心的水平角偏移量，最后根据得到的偏移量，可以设置激光扫描测量系统的水平角旋转到目标点位置。该方法采用自动照准的方法测量被测目标坐标，能够实现对多个被测目标不同时期的坐标值进行测量，具有测量效率高，操作简单，测量结果精度高等特点。
[0006]上述现有技术采用图像处理的方式计算得出十字丝中心与目标中心的水平角偏移量，对设备的图像采集质量(远距变焦成像)和处理能力均要求较高，从硬件中体现的话，需要较高的成像质量和GPU算力才能满足测量需求。同时，在根据偏移量进行十字丝中心与目标中心的照准过程中，需要根据偏移量对激光扫描仪进行调整，就需要激光扫描仪的转台满足可任意角度转动的要求，而为了满足这一要求，同时也为了满足转动精度要求，需要配备高精度的机械加工装置和伺服控制系统。由此可知，该现有的激光扫描测量系统的设备成本较高，而野外长期监测作业时，将该套激光扫描测量系统长期布设在野外，设备维护成本高，使用成本也比较高，大幅增加工程实际运营成本。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，本专利技术的专利技术目的在于提供一种成本低、测量精度高，且对现有测量系统硬件改动较少的可提高自动测量系统点位测量精度的方法。本专利技术将具有特定几何轮廓且该几何轮廓具有唯一几何特征点的标靶与待测目标点进行绑定，且待测目标点与标靶的唯一几何特征点在水平面或竖直面上的投影重合或者存在恒定参数(即相距恒定距离等)可以使用修正常数控制；控制测点设备沿某一正方向以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描，得到该待测目标点的点云数据集，对得到的点云数据集进行拟合，拟合出该待测目标点的点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数，通过几何轮廓函数确认该几何轮廓的唯一的几何特征点，该唯一的几何特征点的坐标即为待测目标点在建立的坐标系内的坐标信息(或者唯一几何特征点于待测目标点之间存在恒定参数，可以使用修正常数控制)。本专利技术通过逐点扫描的方式获取得到标靶的点云数据集，再通过对点云数据集的拟合，拟合得到几何轮廓函数，通过得到的几何轮廓函数确定得到该几何轮廓的唯一几何特征点，当收集到的点云数据越多时，拟合得到的几何特征点越精确，而不需要实际测量该几何特征点，从而达到提升测量精度的效果。本专利技术的方法对现有测量设备改动较小，不需要利用图像识别等其它设备及对应处理过程，成本较低，且其测量精度也高于现有测量设备的测量精度。
[0008]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的。
[0009]本专利技术提供了一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，该方法包括以下步骤：
[0010]S1、采用具有特定几何轮廓且该几何轮廓具有唯一几何特征点的标靶与待测目标点进行绑定；
[0011]S2、控制测点设备沿一个方向进行圆周转动，并以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描采集，得到该待测目标点位的点云数据集；
[0012]S3、对S2步骤中得到的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数；
[0013]S4、根据S3步骤拟合得到的几何轮廓函数计算该几何轮廓的唯一几何特征点。
[0014]对同一待测目标点的标靶以不同角度间隔进行多次逐点扫描，汇总多次扫描结果中计算得到的唯一几何特征点，对多次扫描得到的唯一几个特征点的坐标值进行均值化，均值化后得到的坐标即为该待测目标点在建立的坐标系中的坐标。
[0015]对同一待测目标点的标靶以相同角度间隔进行两次扫描，将两次扫描得到的几何特征点根据测点设备的连续扫描两次该标靶的转动周期进行数据平差。
[0016]S3步骤中，以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描时，每个采集点连续测量多次或整个测量进行多次重复采集。
[0017]测点设备以设定角度间隔圆周转动360
°
，完成一个扫描周期，其中θ表示设定角度间隔，而360
°
/θ＝N，N为整数。
[0018]所述测点设备包括激光测距仪、三角架和转台，激光测距仪安装在转台上，转台与激光测距仪由三脚架支撑装配；转台由步进电机进行驱动。
[0019]以测点设备的中心为原点建立坐标系，测点设备扫描得到的点云数据集的每个点
的坐标数据均为建立的坐标系中的坐标数据。
[0020]S2步骤中，得到待测目标点位的点云数据集之后，根据采集到的点云数据集进行插值计算，并将插值补充到点云数据集中。
[0021]所述几何轮廓为抛物线，所述几何轮廓的唯一几何特征点为抛物线的顶点。
[0022]进一步的，S3步骤中对点云数据集进行拟合，具体是指，采用平移拟合算法对点云数据集进行拟合。
[0023]进一步的，S3步骤中对点云数据集进行拟合，具体是指，采用最小二乘法对点云数据集进行拟合。
[0024]与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：
[0025]1、与现有技术相比，本专利技术是采用逐点测量的方式获取待测目标点上标靶的点云数据集，然后通过数据拟合的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、采用具有特定几何轮廓且该几何轮廓具有唯一几何特征点的标靶与待测目标点进行绑定；S2、控制测点设备沿一个方向进行圆周转动，并以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描采集，得到该待测目标点位的点云数据集；S3、对S2步骤中得到的点云数据集进行拟合，拟合出该点云数据集呈现的几何轮廓和几何轮廓函数；S4、根据S3步骤拟合得到的几何轮廓函数计算该几何轮廓的唯一几何特征点。2.如权利要求1所述的一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，其特征在于：对同一待测目标点的标靶以不同角度间隔进行多次逐点扫描，汇总多次扫描结果中计算得到的唯一几何特征点，对多次扫描得到的唯一几个特征点的坐标值进行均值化，均值化后得到的坐标即为该待测目标点在建立的坐标系中的坐标。3.如权利要求1或2所述的一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，其特征在于：对同一待测目标点的标靶以相同角度间隔进行两次扫描，将两次扫描得到的几何特征点根据测点设备的连续扫描两次该标靶的转动周期进行数据平差。4.如权利要求1所述的一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，其特征在于：S3步骤中，以设定角度间隔对待测目标点上的标靶进行逐点扫描时，每个采集点连续测量多次。5.如权利要求1所述的一种提高自动测量系统点位测量精度的方法，其特征在于：测点设备以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，陈大春，罗波，谭健飞，田银亮，
申请(专利权)人：成都大亦科技有限公司中测工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：