本发明专利技术公开了一种激光三维测量装置，包括两个双旋转关节和激光出射器、采集器、处理器，双旋转关节包括第一旋转关节和第二旋转关节；其中一个的第一旋转关节旋转θc2，第二旋转关节旋转θa2，带动激光出射器转动后对准待测点；另一个带动采集器转动拍摄，使待测点在采集器上形成激光光斑，第一旋转关节的旋转角度和采集器中水平方向上激光光斑偏离中心的角度和为θc1，第二旋转关节的旋转角度和采集器中垂直方向上激光光斑偏离中心的角度和为θa1；处理器根据θc2、θa2、θc1、θa1计算待测点的三维坐标。激光出射器与采集器分离设置，实现大视角范围的三维空间的测量。通过旋转参数获得待测点的三维坐标，方便快捷，受影响的因素更少，测量灵活性会更高。测量灵活性会更高。测量灵活性会更高。
【技术实现步骤摘要】
一种激光三维测量装置及测量方法
[0001]本专利技术属于激光三维测量领域，更具体地，涉及一种激光三维测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]激光三维测量技术可以在不需要与被测物体触碰的情况下进行全自动测量，从而获取需要的数据和信息，并进行一定的处理，生成实景三维立体模型。
[0003]激光三维测量装置在测量工作中应用广泛，可以应用于三维零件反求，获得零件的精确尺寸形貌；可以和导航定位等技术结合，在获取大面积数字模型信息、建立城市建筑三维模型、获取地域位置信息；可以用于监测桥梁、建筑物、山体等大型物体微小形变，预测各种灾害。因此，对三维测量装置的功能要求比较复杂，精度要求十分之高，然而，功能和精度又常常是一对矛盾，很难兼顾。在现有技术中，激光器与采集器之间相对固定，因此在同一固定位置激三维测量的区域常常局限于有限的立体角度内，这就导致对测量的物体有了一定的限制，不能随意更换被测物体，无法灵活地调节三维测量仪器以满足全空间范围内的三维测量需求，尤其是测量不同方位的大型目标时，常常需要移动测量仪位置和方向，导致原点移动，难以实现一次定位整体性测量，从而影响到三维测量的精度，限制了激光三维测量仪的应用范围。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种激光三维测量装置及测量方法，其目的在于，解决现有激光三维测量仪一次定位后，测量空间范围有限、无法多角度大范围进行三维测量的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种激光三维测量装置，包括距离为L且初始状态相同的两个双旋转关节和分别安装在两个双旋转关节上的激光出射器、采集器，还包括连接两个所述双旋转关节的处理器，所述双旋转关节包括有第一旋转关节和与所述第一旋转关节连接的第二旋转关节；
[0006]其中一个所述双旋转关节带动所述激光出射器转动，以对准待测点D并向所述待测点D发射激光，且所述第一旋转关节的旋转角度为θc2，所述第二旋转关节的旋转角度为θa2；另一个所述双旋转关节带动所述采集器转动，以使所述待测点D位于所述采集器的拍摄范围内并在所述采集器上形成激光光斑，且所述第一旋转关节的旋转角度和所述采集器中水平方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θc1，所述第二旋转关节的旋转角度和所述采集器中垂直方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θa1；所述处理器根据两个双旋转关节的旋转角度θc2、θa2、θc1、θa1计算所述待测点D的三维坐标。
[0007]通过上述的激光三维测量装置，可以实现激光出射器与采集器的分离设置，从而可以满足更大视角、大范围、全方位的三维空间内的测量需求。在此技术方案下，通过有关旋转参数即可进行数学计算获得待测点的三维坐标，方便快捷，此计算结果受激光出射器
和采集器之间的设置精度影响不大，因此，初始校正更加简单，获得的测量结果精度会更高。
[0008]本专利技术的另一个方面，提供了一种激光三维测量装置的测量方法，采用上述的激光三维测量装置来进行，包括以下步骤：
[0009]S1，将激光出射器下的双旋转关节和采集器下的双旋转关节调整至相同的初始状态，以使两个双旋转关节中的第二旋转关节相互平行、所述采集器和所述激光出射器朝向同一方向；
[0010]S2，调节激光出射器下的第一旋转关节旋转θc2、第二旋转关节旋转θa2，使所述激光出射器的激光发射路径对准所述待测点D；
[0011]S3，调节采集器下的双旋转关节，所述激光出射器向待测点D发射激光，且所述采集器对待测点方向进行拍摄，直到采集器拍摄到待测点为止，记录采集器下的第一旋转关节的旋转角度与采集器中水平方向上激光光斑偏离中心的角度之和θc1、第二旋转关节的旋转角度与采集器中垂直方向上激光光斑偏离中心的角度之和θa1；
[0012]S4，处理器根据旋转角度θc2、θa2、θc1、θa1计算所述待测点D的三维坐标。
[0013]通过本测量方法，先调节好初始状态下激光出射器与采集器的朝向，然后再分别操作激光出射器对待测点进行照射、采集器对待测点进行拍摄，就可以直接通过调节的角度参数来获取待测点的三维坐标，操作灵活、测量方便。激光出射器可以不受采集器影响实现任意转动出射，采集器也可以不受激光出射器的影响而实现拍摄测量，整个方案使用起来受应用场景的限制更小，应用更加灵活，测量结果受影响的因素也更少，初始校正简单，精度会更高。
附图说明
[0014]图1是激光三维测量装置的整体结构示意图；
[0015]图2是激光三维测量装置对待测点的三维坐标计算示意图一；
[0016]图3是激光三维测量装置对待测点的三维坐标计算示意图二。
[0017]图中，1、激光出射器；11、激光光源；12、反射镜组；2、采集器；3、处理器；41、第一旋转关节；42、第二旋转关节。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0019]如图1所示，本专利技术提出一种激光三维测量装置，包括距离为L且初始状态相同的两个双旋转关节和分别安装在两个双旋转关节上的激光出射器1、采集器2，还包括连接两个所述双旋转关节的处理器3，所述双旋转关节包括有第一旋转关节41和与所述第一旋转关节41连接的第二旋转关节42。初始状态时，两个双旋转关节的第一旋转关节41相互平行、第二旋转关节42也相互平行，并且激光出射器1的出射方向与采集器2的朝向相同，便于两个双旋转关节的调节。
[0020]其中一个双旋转关节带动激光出射器1转动，以使激光出射器1对准待测点D，便于向待测点D发射激光，在此过程中，第一旋转关节41的旋转角度为θc2，第二旋转关节42的旋转角度为θa2，也就是先通过第一旋转关节41的旋转，带动激光出射器1先朝向待测点D附近，此时，激光出射器1的出射路径位于待测点D和第一旋转关节41旋转轴线组成的平面内，然后就可以通过第二旋转关节42的转动来调节激光出射器1的俯仰角，使出射路径对准待测点D。另一个双旋转关节则带动采集器2转动，以使待测点D位于采集器2的拍摄范围内，待测点D在采集器2上形成激光光斑，由于激光不一定位于采集器2的正中心处，因此，在此过程中，第一旋转关节41的旋转角度和采集器2中水平方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θc1，第二旋转关节42的旋转角度和采集器2中垂直方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θa1，也就是先通过第一旋转关节41的旋转，带动采集器2先大致朝向待测点D，然后再通过第二旋转关节42的旋转，调节采集器2的俯仰角，从而使待测点D落入采集器2的采集范围内；并且，由于待测点的距离未知，采集器2的采集范围可以先根据操作者的操作经验进行判断，因此对采集器2下的双旋转关节可以进行多次交叉、反复调节，直到满足条件为止，对第一旋转关本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光三维测量装置，其特征在于，包括距离为L且初始状态相同的两个双旋转关节和分别安装在两个双旋转关节上的激光出射器、采集器，还包括连接两个所述双旋转关节的处理器，所述双旋转关节包括有第一旋转关节和与所述第一旋转关节连接的第二旋转关节；其中一个所述双旋转关节带动所述激光出射器转动，以对准待测点D并向所述待测点D发射激光，且所述第一旋转关节的旋转角度为θc2，所述第二旋转关节的旋转角度为θa2；另一个所述双旋转关节带动所述采集器转动，以使所述待测点D位于所述采集器的拍摄范围内并在所述采集器上形成激光光斑，且所述第一旋转关节的旋转角度和所述采集器中水平方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θc1，所述第二旋转关节的旋转角度和所述采集器中垂直方向上激光光斑偏离中心的角度之和为θa1；所述处理器根据旋转角度θc2、θa2、θc1、θa1计算所述待测点D的三维坐标。2.根据权利要求1所述的激光三维测量装置，其特征在于，以所述初始状态下，所述双旋转关节的旋转中心点、第一旋转关节的旋转轴线、第二旋转关节的旋转轴线以及采集器的朝向方向建立三维坐标系O1，所述待测点D在三维坐标系O1中的三维坐标为3.根据权利要求2所述的激光三维测量装置，其特征在于，以所述初始状态下，所述双旋转关节的旋转中心点、第一旋转关节的旋转轴线、第二旋转关节的旋转轴线以及激光出射器的出射方向建立三维坐标系O2，所述待测点D在三维坐标系O2中的三维坐标为4.根据权利要求3所述的激光三维测量装置，其特征在于，所述处理器根据所述待测点D在三维坐标系O1中的三维坐标计算所述待测点D与所述采集器之间的距离；或者根据所述待测点D在三维坐标系O2中的三维坐标计算所述待测点D与所述激光出射器之间的距离。5.根据权利要求1所述的激光三维测量装置，其特征在于，还包括位于所述双旋转关节外的激光光源，所述激光光源与所述激光出射器之间设置有多个反射镜组。6.根据权利要求5所述的激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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