激光扫描设备和使用方法技术

一种激光系统，该激光系统包括壳体和激光器。该激光器能够被定位在所述壳体中，从而使得该激光器的激光光束成角度地发出，并且该激光光束的路径在所述壳体旋转时形成圆锥。该激光装置还可以容纳两个或更多个激光器，每个激光器的角度可以相同或不同，并且每个激光器的角度位置可以是固定的或可变的。该激光系统可以是固定的或可移动的，并且可用在各种检测物体或地形的方法中，并且能够产生三维图像。这种信息可以被进一步用来提供测绘图、地形数据、体积测量、着陆导向、障碍物避免警报、采矿型面和其他有用材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及測量光束扫描系统的领域，更优选地，本专利技术涉及激光扫描系统的领域。
技术介绍
有各种测量光束扫描系统可用来进行检测或测量。例如，測量装置有限公司(Measurement Device Ltd.)已经出售了空腔自动扫描激光系统(C-ALS)，这种空腔自动扫描激光系统用来測量难以接近的空隙或空腔，诸如用于潜在开采操作的地下洞穴。所述C-ALS具有激光头，该激光头通过摇摄倾斜机构而旋转。该激光头可以被附装至伸縮吊杆并且通过进出钻孔下降到空腔内。激光器在通过所述摇摄倾斜机构旋转并转变角度时扫描该空腔，从而产生该空腔的详细的3D表示。另ー种系统使用通常通过机动装置而被竖直地和水平地引导的连续测量激光器 对周围物体或地形进行矢量扫描。这可以生成X、y和z数据的点云，通常通过计算机图形建模技术可以利用x、y和z数据的点云生成物体或地形的比例摹写。可以利用该技术通过从多个方向或测站进行扫描并利用数学方法将x、y和z数据拼接而形成ー个模型来对较大或复杂的物体或区域进行勘測。该方法能够被很好地建立并有效，但是相对较慢。这种产品的一个示例便是测量装置有限公司的采石工系统(Quarryman System)。通过引入高精度导航和姿态测量系统而使得移动扫描成为可能。在移动系统中，使用单个或多个扫描器来在移动车辆经过时对物体或地形进行线扫描，所述单ー或多个扫描器相对于所述移动车辆的轴线以已知关系偏移地在平面内运动。为了这样做，要求利用无线电、卫星或激光定位系统来精确地定车辆的位置和轨迹。通常需要通过多轴陀螺仪系统来确定姿态即俯仰、滚转、偏航、垂荡和航向。相对于车辆位置和轨迹在一个或更多个已知平面内进行连续激光扫描。该方法比固定扫描更快并且效率更高，不过其可能精度较低并且更昂贵。所得到的扫描可能具有阻断或黒色区域，因为扫描平面大体上正交于行进方向。这种产品的一个示例是由测量装置有限公司(Measurement Device Ltd.)生产的动态扫描系统。许多扫描机构都可用，包括摇摆镜、旋转多面镜和旋转激光光束。采用这些机构用于固定和移动测绘系统，诸如Topcon GLS-1000 (摇摆镜)、RieglV2400 (旋转多面镜)和Optech Lynx System (旋转360度棱镜激光光束)。这三个机构中的姆个机构都提供竖直和/或平面扫描。但没有一个能够提供可变激光角度扫描能力。需要进ー步改进激光扫描系统，优选这样的系统，该系统是可移动的、简单、高效、生产廉价、耐用，并且能够精确地检测和測量物体和地形，同时由该系统产生的3D图像中的阻断和阴影最少。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改进的光束扫描设备，具体地说，根据本专利技术的第一方面，提供了ー种激光扫描设备，该激光扫描设备包括壳体，该壳体包括至少ー个激光器，其中所述激光扫描设备被构造成从所述壳体发出至少第一和第二激光光束，所述至少第一和第二激光光束是可围绕公共旋转轴线旋转的。由于所述光束被构造成围绕公共轴线旋转，因此将它们从所述扫描提供的数据ー起绑定到公共的坐标系统要容易的多。因此，这也能够降低所述设备的任何校准的复杂性。此外，设置可围绕公共旋转轴线旋转的至少第一和第二激光光束使得能够通过仅仅单个扫描头获得沿着多个路径的多重扫描。所述激光扫描设备可以被构成成使得所述第一和第二激光光束中的至少ー个激光光束在其围绕所述旋转轴线运动时呈现圆锥形状。因而，所述第一和第二激光光束中的至少ー个激光光束能够相对于所述公共旋转轴线以非垂直角度被投射。例如，所述至少第一和第二激光光束中的至少ー个激光光束能够相对于所述公共旋转轴线以80°和5°之间，优选在70°和10°之间，例如在60°和20°之间的锐角投射。 所述激光扫描设备可以只包括一个激光器。例如，可以使用至少ー个光学部件来利用由所述ー个激光器发出的光束形成所述至少第一和第二激光光束。在这种情况下，所述至少ー个光学部件中的至少ー个可以被构造成旋转而使得所述至少第一和第二激光光束围绕所述公共轴线旋转。从所述壳体发出的每个激光光束都可以由其自身的激光器产生。可选地，所述激光扫描设备可以包括用于产生所述至少第一和第二激光光束的至少第一和第二激光器。所述至少第一和第二激光器能够被构造成围绕公共轴线旋转，从而使得所述激光光束围绕公共轴线旋转。所述至少第一和第二激光器可以相对于彼此旋转固定。例如，所述第一和第二激光光束可以被构造成使得它们不能够围绕它们的公共旋转轴线相对于彼此旋转。所述至少第一和第二激光器可以相对于彼此固定，从而它们不能相对于彼此运动。所述壳体可以是可围绕旋转轴线旋转的。所述激光扫描设备可以被构造成这样，即所述至少第一和第二激光光束被构造成与所述壳体一起旋转。因而，所述至少第一和第ニ激光光束可以相对于所述壳体旋转固定。所述至少第一和第二激光光束可以相对于所述壳体固定。所述第一和第二激光器中的至少ー个激光器能够成角度地位于所述壳体中，使得该激光器的激光光束的路径在所述壳体围绕其旋转轴线运动时呈现圆锥形状。具体地，所述第一和第二激光器中的至少ー个激光器能够相对于所述公共旋转轴线以非垂直角度定位在所述壳体中。所述至少第一和第二激光器能够成角度地定位在所述壳体中，使得它们的激光光束的路径在所述壳体围绕其旋转轴线旋转时均呈现圆锥形状。所述第一和第二激光光束中的至少ー个激光光束可以被构造成围绕所述公共轴线旋转，使得该至少一个激光光束的路径在该激光光束围绕所述公共轴线旋转时包含在一平面内。因而，所述第二激光光束可以从所述壳体发出，从而使得该第二激光光束的路径垂直于公共旋转轴线延伸。所述第一和第二激光光束都可以被构造成围绕所述公共轴线旋转，使得所述第一和第二激光光束的路径在它们围绕所述公共轴线旋转时都被包含在一平面内。因而，所述第一和第二激光光束可以被构造成在它们围绕所述公共轴线旋转时被容纳在平行的平面内。可选地，所述第一激光光束可以是可围绕所述公共旋转轴线旋转的，从而使得该第一激光光束的路径在该第一激光光束围绕所述旋转轴线运动时呈现圆锥形状，并且所述第二激光光束可以是可围绕所述公共旋转轴线旋转的，从而使得该第二激光光束的路径在该第二激光光束围绕所述旋转轴线运动时也呈现圆锥形状。优选地，所述第二激光光束的圆锥与所述第一激光光束的圆锥不同。因而，所述第一和第二激光光束能够相对于所述公共旋转轴线以非垂直角度投射。从所述壳体发出的激光光束中的至少两个激光光束可以围绕所述公共轴线旋转，从而使得所述至少两个激光光束的路径呈现圆锥形状。因而，所述第一和/或第二激光光束可以相对于所述公共旋转轴线以80°和5°之间，更优选为70°和10° (例如60°和20°之间)的锐角投射。如将理解的，所述至少第一和第二光束可以相对于所述公共轴线以不同的角度投射。可选地，所述至少第一和第二光束可以以相同的角度投射。在这种情况下，可以通过沿着所述公共轴线的长度将所述第一和第二光束投射在不同点处和/或在不同方向(例如向后和向前)上投射来获得不同的圆锥形路径。所述激光扫描设备可以被构造成使得由所述至少第一和第二光束的旋转限定的至少两个圆锥面向不同的方向。例如，所述至少两个圆锥可以面向相反方向，例如面向在直径上相対的方向。例如，所述第一和第二圆锥(分别由所述第一和第二光束围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.22 US 61/366,8071.ー种激光扫描设备，该激光扫描设备包括壳体，该壳体包括至少ー个激光器，其中所述激光扫描设备被构造成从所述壳体发出至少第一和第二激光光束，所述至少第一和第二激光光束是可围绕公共旋转轴线旋转的。2.根据权利要求I所述的激光扫描设备，该激光扫描设备被构造成使得所述第一和第ニ激光光束中的至少ー个激光光束的路径在该激光光束围绕所述旋转轴线运动时呈现圆锥形状。3.根据权利要求I或2所述的激光扫描设备，该激光扫描设备包括用于产生所述至少第一和第二激光光束的至少第一和第二激光器。4.根据权利要求3所述的激光扫描设备，其中所述至少第一和第二激 光器被构造成围绕公共轴线旋转。5.根据权利要求4所述的激光扫描设备,其中所述至少第一和第二激光器相对于彼此旋转固定。6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的激光扫描设备，其中所述壳体是可围绕旋转轴线旋转的，并且其中所述激光扫描设备是这样的，即所述至少第一和第二激光光束被构造成与所述壳体一起旋转。7.根据权利要求6所述的激光扫描设备，其中所述第一和第二激光器中的至少ー个激光器成角度地定位在所述壳体中，使得该激光器的激光光束的路径在所述壳体围绕其旋转轴线运动时呈现圆锥形状。8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的激光扫描设备，其中所述第一激光光束是可围绕所述公共旋转轴线旋转的，从而该第一激光光束的路径在其围绕所述旋转轴线运动时呈现圆锥形状，所述第二激光光束是可围绕所述公共旋转轴线旋转的，从而该第二激光 光束的路...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·莱斯利·鲍尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：
国别省市：