一種柔性模塊化激光移動測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儀器科學與技術(shù)的領(lǐng)域，涉及一種基于多傳感器集成的空間三維激光快速掃描測量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)的移動激光掃描測量系統(tǒng)是將激光掃描儀、IMU、GPS、全景相機(LD)、里程計等元器件分離固定在車船等移載工具上，各元器件之間不是緊湊集中依附于一個結(jié)構(gòu)件上，關(guān)鍵器件選型后一次設(shè)計成型各個功能并沒有形成獨立的模塊。這種方式有如下幾個缺點:
[0003]一是系統(tǒng)設(shè)計兼容性差。產(chǎn)品設(shè)計好后不能根據(jù)不同需求更換不同廠家的器件，當需要使用更高性能的其他廠家的器件時又要從新設(shè)計產(chǎn)品，接下來的設(shè)計、調(diào)試、生產(chǎn)又會浪費許多時間和金錢。
[0004]二是維護、檢修困難。當設(shè)備出問題后，很難定位問題出在哪個器件上；花費大量精力找出哪個器件出問題后又需要把與之相關(guān)是器件也拆卸下來，后期的維護、檢修很麻煩。
[0005]三是系統(tǒng)設(shè)計完成后各個器件不能拆卸下來獨立使用。當只需要使用三維激光掃描儀時整個設(shè)備都要一起工作，不能把三維激光掃描儀單獨拆卸下來使用；同樣當只需要全景照片數(shù)據(jù)的時候整個設(shè)備也要一起工作，不能把全景相機單獨拆卸下來使用；慣性測量單元也不能拆卸下來給其他設(shè)備使用等。
[0006]三是應(yīng)用范圍窄。設(shè)備固定在單一的移載工具上，不能配合水下、空中等其他測繪系統(tǒng)一起使用，當與這些測繪系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作時又要重新設(shè)計。
[0007]四是系統(tǒng)不能隨便更換運載工具，適應(yīng)性較差。更換運載工具時，系統(tǒng)需要重新做標定?？蛻粢惨虼诉B同運載工具一起成套購買，選擇性小。
[0008]五是運載工具出故障時，系統(tǒng)亦不能進行采集作業(yè)。
[0009]六是元器件分散，不僅標定不方便，面且需要頻繁標定。并且，由于元器件彼此間的剛性連接不好而使得相對位置在系統(tǒng)使用過程中發(fā)生變化，影響測量精度。
[0010]國外的移動激光測量系統(tǒng)大部分也是分散式的，只有少數(shù)是集成式的，但沒有柔性模塊設(shè)計。而國外集成式系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)件在研發(fā)初期是很難加工制造出來，量產(chǎn)模具比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種柔性模塊化激光移動測量裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0013]一種柔性模塊化激光移動測量裝置，包括激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊、慣性導(dǎo)航裝置、全景相機、集成控制模塊、高性能板卡計算機及主體結(jié)構(gòu)，所述激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊及全景相機與主體結(jié)構(gòu)連接，所述慣性導(dǎo)航裝置、集成控制模塊及高性能板卡計算機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述激光掃描儀用于獲取空間點云，所述慣性導(dǎo)航裝置用于獲取測量系統(tǒng)的姿態(tài)和加速度，所述全景相機用于獲取周邊圖像，高性能板卡計算機用于向集成控制模塊設(shè)置命令、接收激光掃描儀采集的數(shù)據(jù)，且用于接收全景相機采集的影像數(shù)據(jù)。
[0014]作為本發(fā)明進一步的方案，所述激光掃描儀的數(shù)量可根據(jù)需求選配安裝I?3臺，選配一臺安裝于中間位置，選配兩臺分別安裝于兩側(cè)，選配三臺分別安裝于中間及兩側(cè)。
[0015]作為本發(fā)明進一步的方案，所述全景相機采用多組高分辨率數(shù)字相機組成。
[0016]作為本發(fā)明進一步的方案，全景相機的支撐桿可以旋轉(zhuǎn)90°倒置。
[0017]作為本發(fā)明進一步的方案，衛(wèi)星定位模塊由天線和接收機組成，天線安裝于主體結(jié)構(gòu)頂部，接收機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點:
[0019]一體化:所有傳感器封裝成柔性模塊高度緊湊集成在一起，實現(xiàn)真正意義上的一體化；
[0020]應(yīng)用廣:不固定在單一的載體上，可以協(xié)同水下、空中等其他測繪系統(tǒng)工作；
[0021]免標定:各傳感器之間精密、穩(wěn)定裝配成一個整體，不需要頻繁標定，更換載體時亦不需要標定，與載體無關(guān)；
[0022]高精度:各傳感器精度高，且剛性、緊密連接在一起，相對位置穩(wěn)定從而保證裝置測量精度；
[0023]高可靠:工業(yè)級設(shè)計，精度高，距離遠，點云密度高。裝置變形小，各傳感器工作不受系統(tǒng)外器件影響；
[0024]高智能:點云與全景影像無縫融合，操控方便；
[0025]易攜帶:設(shè)備裝入運輸箱中，可方便于車、船、飛機等進行運輸，可以將設(shè)備安裝在車、船等移動工具上，整套裝置重量不超過40kg ;
[0026]易安裝:只需要扳手和螺絲即可輕松將裝置安裝在車、船等交通工具上。使用車、船提供的電源供電工作；
[0027]易存儲:存儲容量大，存儲介質(zhì)可輕松置換，免去拷貝海量數(shù)據(jù)的等待時間。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明工作原理圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的軟件工作流程圖；
[0031]圖中:1、激光掃描儀，2、衛(wèi)星定位模塊，3、全景相機，4、慣性導(dǎo)航裝置，5、集成控制模塊，6、高性能板卡計算機，7、主體結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步闡述。
[0033]一種柔性模塊化激光移動測量裝置，激光掃描儀I的數(shù)量可根據(jù)需求選配安裝I?3臺，選配一臺安裝于中間位置，選配兩臺分別安裝于兩側(cè)，選配三臺分別安裝于中間及兩側(cè)，現(xiàn)以選配三臺安裝為例。如圖1所示，一種柔性模塊化激光移動測量裝置，包括激光掃描儀1、衛(wèi)星定位模塊2、慣性導(dǎo)航裝置4、全景相機3、集成控制模塊5、高性能板卡計算機6及主體結(jié)構(gòu)7，所述激光掃描儀1、衛(wèi)星定位模塊2及全景相機3與主體結(jié)構(gòu)7連接，所述慣性導(dǎo)航裝置4、集成控制模塊5及高性能板卡計算機6安裝在主體結(jié)構(gòu)7內(nèi)，所述激光掃描儀I用于獲取空間點云，所述慣性導(dǎo)航裝置4用于獲取測量系統(tǒng)的姿態(tài)和加速度，所述全景相機3用于獲取周邊圖像，高性能板卡計算機6用于向集成控制模塊5設(shè)置命令、接收激光掃描儀I采集的數(shù)據(jù)，且用于接收全景相機3采集的影像數(shù)據(jù)。全景相機3采用多組高分辨率數(shù)字相機組成。全景相機3的支撐桿可以旋轉(zhuǎn)90°倒置.衛(wèi)星定位模塊2由天線和接收機組成，天線安裝于主體結(jié)構(gòu)頂部，接收機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0034]如圖2所示，衛(wèi)星定位模塊、慣性導(dǎo)航裝置與里程計的信息融合實現(xiàn)測量系統(tǒng)動態(tài)位置的推算，能夠在GPS信號受到干擾或遮擋的情況下，正常輸出測量系統(tǒng)的坐標及里程數(shù)據(jù)；各傳感器采用如下方法進行時間同步控制:衛(wèi)星定位模塊解算出的GPS時間直接輸入慣性導(dǎo)航裝置及集成控制模塊中，激光掃描儀通過光電對管(或接近開關(guān))信號輸入集成控制模塊中即可獲取GPS同步時間或者直接由集成控制模塊獲取GPS同步時間。集成控制模塊向全景相機發(fā)出同步脈沖，亦可獲取全景相機的GPS同步時間。由此，解決了多傳感器之間的時間同步控制。
[0035]如圖3所示，一種柔性模塊化激光移動測量裝置的軟件主要分POS數(shù)據(jù)采集線程、激光點云數(shù)據(jù)采集線程、圖像采集線程。圖像采集數(shù)據(jù)可以存儲于系統(tǒng)內(nèi)硬盤中，亦可存儲于系統(tǒng)外帶1394b接口的筆記本硬盤中。
[0036]顯然，以上所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種柔性模塊化激光移動測量裝置，包括激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊、慣性導(dǎo)航裝置、全景相機、集成控制模塊、高性能板卡計算機及主體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊及全景相機與主體結(jié)構(gòu)連接，所述慣性導(dǎo)航裝置、集成控制模塊及高性能板卡計算機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述激光掃描儀用于獲取空間點云，所述慣性導(dǎo)航裝置用于獲取測量系統(tǒng)的姿態(tài)和加速度，所述全景相機用于獲取周邊圖像，高性能板卡計算機用于向集成控制模塊設(shè)置命令、接收激光掃描儀采集的數(shù)據(jù)，且用于接收全景相機采集的影像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性模塊化激光移動測量裝置，其特征在于，所述激光掃描儀的數(shù)量可根據(jù)需求選配安裝I?3臺，選配一臺安裝于中間位置，選配兩臺分別安裝于兩側(cè)，選配三臺分別安裝于中間及兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性模塊化激光移動測量裝置，其特征在于，所述全景相機采用多組高分辨率數(shù)字相機組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種柔性模塊化激光移動測量裝置，其特征在于，全景相機的支撐桿可以旋轉(zhuǎn)90°倒置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性模塊化激光移動測量裝置，其特征在于，衛(wèi)星定位模塊由天線和接收機組成，天線安裝于主體結(jié)構(gòu)頂部，接收機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性模塊化激光移動測量裝置，包括激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊、慣性導(dǎo)航裝置、全景相機、集成控制模塊、高性能板卡計算機及主體結(jié)構(gòu)，所述激光掃描儀、衛(wèi)星定位模塊及全景相機與主體結(jié)構(gòu)連接，所述慣性導(dǎo)航裝置、集成控制模塊及高性能板卡計算機安裝在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述激光掃描儀用于獲取空間點云，所述慣性導(dǎo)航裝置用于獲取測量系統(tǒng)的姿態(tài)和加速度，所述全景相機用于獲取周邊圖像，高性能板卡計算機用于向集成控制模塊設(shè)置命令、接收激光掃描儀采集的數(shù)據(jù)，且用于接收全景相機采集的影像數(shù)據(jù)。該裝置應(yīng)用廣，易攜帶，易安裝，易存儲。
【IPC分類】G01C21-16, G01B11-00, G01D21-00
【公開號】CN104748783
【申請?zhí)枴緾N201510169802
【發(fā)明人】余建偉, 翁國康, 宮漢魯, 向春玲, 彭驍, 毛慶樂, 劉世海, 陳小宇, 胡慶武, 毛慶洲
【申請人】武漢海達數(shù)云技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月13日