本發(fā)明涉及三維激光掃描，具體而言涉及三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置以及驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)：

1、三維激光掃描技術(shù)被譽(yù)為“繼gps技術(shù)以來測(cè)繪領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命”，它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，能快速提取物體表面海量的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)及紋理數(shù)據(jù)，并且憑借其非接觸性、快速性和主動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到工程實(shí)踐生產(chǎn)中。由于三維激光掃描儀為高精密儀器，在長(zhǎng)期使用中，掃描儀不可避免會(huì)受到振動(dòng)、磨損等影響，會(huì)不同程度影響其實(shí)際掃描精度。

2、一般的，三維激光掃描點(diǎn)云精度校驗(yàn)步驟包括：a環(huán)境準(zhǔn)備-b儀器設(shè)置-c數(shù)據(jù)采集-d數(shù)據(jù)處理-e精度評(píng)估-d結(jié)果分析。

3、a環(huán)境準(zhǔn)備：包括布置標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)，確保靶標(biāo)的位置和姿態(tài)準(zhǔn)確；b儀器設(shè)置：確保掃描儀與靶標(biāo)之間的距離和角度符合檢校要求。c數(shù)據(jù)采集：使用掃描儀對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行多次掃描，確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。并記錄每次掃描的參數(shù)和結(jié)果。d數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括濾波、去噪、配準(zhǔn)等步驟。提取靶標(biāo)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并與靶標(biāo)的真實(shí)值進(jìn)行比較。e精度評(píng)估：根據(jù)比較結(jié)果，評(píng)估掃描儀的測(cè)距精度、測(cè)角精度等關(guān)鍵指標(biāo)。如果發(fā)現(xiàn)誤差較大，需要調(diào)整掃描儀的參數(shù)或重新進(jìn)行檢校。f結(jié)果分析：分析誤差的來源和分布規(guī)律，為后續(xù)的掃描工作提供參考。

4、目前通常采用平面標(biāo)靶法進(jìn)行精度驗(yàn)證，即利用全站儀和掃描儀分別多次獲取平面標(biāo)靶中心的三維坐標(biāo)并對(duì)比驗(yàn)證精度的方法。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該方法存在如下缺點(diǎn)：

5、由于平面標(biāo)靶不能像棱鏡那樣具備唯一且明顯的中心位置，因此當(dāng)使用全站儀照準(zhǔn)所謂的“標(biāo)靶中心”時(shí)，存在人為的照準(zhǔn)誤差。同樣的，三維激光掃描儀由于不具備單點(diǎn)掃描功能，因此通過掃描獲取的標(biāo)靶點(diǎn)云實(shí)際上只是點(diǎn)云陣列，僅能獲取標(biāo)靶中心周圍的近距離的若干掃描點(diǎn)云。這樣就會(huì)存在全站儀與掃描儀獲取的同一標(biāo)靶中心位置存在偏差，而這樣的偏差并不是儀器本身精度影響的。

6、因此該方法得到的掃描儀內(nèi)外符合精度的可靠性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中三維激光掃描儀精度驗(yàn)證中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面提出一種技術(shù)方案，一種三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，包括：

2、底座，所述底座被配置為包括固定狀態(tài)和移動(dòng)狀態(tài)，能在目標(biāo)點(diǎn)保持固定狀態(tài)以及在各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)之間保持移動(dòng)狀態(tài)；

3、對(duì)中調(diào)整部件，所述對(duì)中調(diào)整部件設(shè)有用于安裝三維激光掃描儀或全站儀的安裝件，所述對(duì)中調(diào)整部件用于調(diào)整所述三維激光掃描儀或全站儀的高度和水平姿態(tài)；

4、標(biāo)靶；

5、后視定向部件，與所述對(duì)中調(diào)整部件相對(duì)固定，為所述三維激光掃描儀以及全站儀提供相同的參照點(diǎn)；

6、其中，所述角度調(diào)節(jié)環(huán)與所述標(biāo)靶之間設(shè)有位姿調(diào)整部件，用于改變所述標(biāo)靶相對(duì)于所述連接座的空間位置；

7、所述標(biāo)靶被構(gòu)造為包括第一結(jié)構(gòu)面和第二結(jié)構(gòu)面，所述第一結(jié)構(gòu)面為所述三維激光掃描儀提供多點(diǎn)點(diǎn)云信息，所述第二結(jié)構(gòu)面為所述全站儀提供單點(diǎn)點(diǎn)云信息。

8、優(yōu)選的，所述第一結(jié)構(gòu)面包括半球球面，所述第二結(jié)構(gòu)面包括全站儀棱鏡的光入射端面，所述半球球面的外切圓圓心與所述全站儀棱鏡的中心重合。

9、優(yōu)選的，所述標(biāo)靶被構(gòu)造為半球型結(jié)構(gòu)，所述半球型結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)嵌設(shè)有全站儀棱鏡，且所述全站儀棱鏡的端面所述半球型結(jié)構(gòu)的平切面重合，所述半球型結(jié)構(gòu)的半球面為第一結(jié)構(gòu)面，所述半球型結(jié)構(gòu)的平切面為第二結(jié)構(gòu)面。

10、優(yōu)選的，所述對(duì)中調(diào)整部件包括：

11、高度調(diào)節(jié)部件，連接到所述底座的上方；

12、連接座，連接到所述高度調(diào)節(jié)部件的上方，所述連接座的外壁設(shè)有角度調(diào)節(jié)環(huán)，所述角度調(diào)節(jié)環(huán)能相對(duì)于所述連接座傳動(dòng)；

13、水平調(diào)節(jié)部件，連接到所述連接座的頂部，所述水平調(diào)節(jié)部件上設(shè)有所述安裝件，所述安裝件能相對(duì)于所述水平調(diào)節(jié)部件沿其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

14、優(yōu)選的，所述位姿調(diào)整部件包括水平伸縮桿、連接套以及豎桿，所述水平伸縮桿的第一端連接到所述角度調(diào)整環(huán)的外壁，所述連接套連接到所述水平伸縮桿的第二端，所述連接套能靠近或遠(yuǎn)離所述角度調(diào)整環(huán)，所述豎桿連接到所述連接套的內(nèi)壁，能相對(duì)于所述連接套沿所述豎桿的軸線方向滑動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)。

15、優(yōu)選的，所述豎桿的軸線穿過所述第一結(jié)構(gòu)面和第二結(jié)構(gòu)面的中心。

16、優(yōu)選的，所述后視定向部件設(shè)有定向標(biāo)靶，所述定向標(biāo)靶與所述連接座固定連接。

17、優(yōu)選的，所述底座的底部設(shè)有可調(diào)節(jié)座腳，所述底座的底部可拆卸的連接移動(dòng)座，所述移動(dòng)座的底部設(shè)有滾輪。

18、本發(fā)明第二方面提出一種技術(shù)方案，一種三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證方法，使用上述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，包括以下步驟：

19、步驟1、對(duì)安裝件進(jìn)行水平和高度調(diào)整，使三維激光掃描儀或全站儀安裝到安裝件厚處于預(yù)設(shè)的高度位置和水平姿態(tài)；

20、步驟2、將標(biāo)靶調(diào)整至預(yù)設(shè)的位置，并分別使用三維激光掃描儀或全站儀對(duì)標(biāo)靶進(jìn)行掃描；

21、步驟3、驗(yàn)證三維激光掃描儀掃描結(jié)果和全站儀掃描結(jié)果的誤差，實(shí)現(xiàn)三維激光掃描儀掃描點(diǎn)云的精度驗(yàn)證；

22、其中，在步驟2中，在對(duì)標(biāo)靶掃描之前，先對(duì)后視定向部件進(jìn)行掃描，對(duì)三維激光掃描儀或全站儀進(jìn)行后視定向，三維激光掃描儀對(duì)標(biāo)靶的第一結(jié)構(gòu)面進(jìn)行多點(diǎn)掃描，全站儀對(duì)標(biāo)靶的第二結(jié)構(gòu)面進(jìn)行單點(diǎn)掃描；

23、其中，在三維激光掃描儀或全站儀掃描完畢后，手動(dòng)將全站儀對(duì)標(biāo)靶轉(zhuǎn)動(dòng)180°。

24、優(yōu)選的，在完整一次三維激光掃描儀掃描點(diǎn)云的精度驗(yàn)證后，重復(fù)步驟2和步驟3，進(jìn)行多次驗(yàn)證，在步驟2中，調(diào)整標(biāo)靶的預(yù)設(shè)的位置，包括對(duì)角度和高度的調(diào)整，使標(biāo)靶與之前的位置不同。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

26、本發(fā)明設(shè)計(jì)的標(biāo)靶并非單一的球面或平面，標(biāo)靶包括半球面和棱鏡，這種標(biāo)靶有利于全站儀精確照準(zhǔn)，找到標(biāo)靶中心位置，能有效避免全站儀測(cè)量平面標(biāo)靶中心時(shí)的照準(zhǔn)誤差對(duì)精度驗(yàn)證產(chǎn)生的影響，并且有利于三維激光掃描儀從多角度掃描球面點(diǎn)云擬合球心坐標(biāo)，并與全站儀測(cè)量的中心坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證三維激光掃描儀的內(nèi)、外符合精度，且這種驗(yàn)證結(jié)果和方法更合理可靠。

27、本發(fā)明設(shè)置與裝置相對(duì)固定的后視定向裝置，在整個(gè)精度驗(yàn)證過程中相對(duì)于儀器中心保持不動(dòng)，能夠確保全站儀和三維激光掃描儀經(jīng)過后視定向后，能夠獲取相同的獨(dú)立坐標(biāo)系下的目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，無需進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

技術(shù)特征：

1.一種三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)面(71)包括半球球面，所述第二結(jié)構(gòu)面(72)包括全站儀棱鏡的光入射端面，所述半球球面的外切圓圓心與所述全站儀棱鏡的中心(73)重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述標(biāo)靶(70)被構(gòu)造為半球型結(jié)構(gòu)，所述半球型結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)嵌設(shè)有全站儀棱鏡，且所述全站儀棱鏡的端面所述半球型結(jié)構(gòu)的平切面重合，所述半球型結(jié)構(gòu)的半球面為第一結(jié)構(gòu)面(71)，所述半球型結(jié)構(gòu)的平切面為第二結(jié)構(gòu)面(72)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述對(duì)中調(diào)整部件包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述位姿調(diào)整部件(60)包括水平伸縮桿、連接套(61)以及豎桿(62)，所述水平伸縮桿的第一端連接到所述角度調(diào)整環(huán)(31)的外壁，所述連接套(61)連接到所述水平伸縮桿的第二端，所述連接套(61)能靠近或遠(yuǎn)離所述角度調(diào)整環(huán)(31)，所述豎桿(62)連接到所述連接套(61)的內(nèi)壁，能相對(duì)于所述連接套(61)沿所述豎桿(62)的軸線方向滑動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述豎桿(62)的軸線穿過所述第一結(jié)構(gòu)面(71)和第二結(jié)構(gòu)面(72)的中心。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述后視定向部件(80)設(shè)有定向標(biāo)靶，所述定向標(biāo)靶與所述連接座(30)固定連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，其特征在于，所述底座(10)的底部設(shè)有可調(diào)節(jié)座腳，所述底座(10)的底部可拆卸的連接移動(dòng)座(11)，所述移動(dòng)座(11)的底部設(shè)有滾輪。

9.一種三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1-8中的任意一項(xiàng)所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證方法，其特征在于，在完整一次三維激光掃描儀(50)掃描點(diǎn)云的精度驗(yàn)證后，重復(fù)步驟2和步驟3，進(jìn)行多次驗(yàn)證，在步驟2中，調(diào)整標(biāo)靶(70)的預(yù)設(shè)的位置，包括對(duì)角度和高度的調(diào)整，使標(biāo)靶(70)與之前的位置不同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及三維激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及三維激光掃描點(diǎn)云精度驗(yàn)證裝置以及驗(yàn)證方法，包括：底座，所述底座被配置為包括固定狀態(tài)和移動(dòng)狀態(tài)，能在目標(biāo)點(diǎn)保持固定狀態(tài)以及在各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)之間保持移動(dòng)狀態(tài)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的標(biāo)靶并非單一的球面或平面，標(biāo)靶包括半球面和棱鏡，這種標(biāo)靶有利于全站儀精確照準(zhǔn)，找到標(biāo)靶中心位置，能有效避免全站儀測(cè)量平面標(biāo)靶中心時(shí)的照準(zhǔn)誤差對(duì)精度驗(yàn)證產(chǎn)生的影響，并且有利于三維激光掃描儀從多角度掃描球面點(diǎn)云擬合球心坐標(biāo)，并與全站儀測(cè)量的中心坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證三維激光掃描儀的內(nèi)、外符合精度，且這種驗(yàn)證結(jié)果和方法更合理可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：張磊,盛磊,劉傳新
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇交科集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10