[发明专利]基于二维激光雷达的车斗形容器三维扫描系统测量方法

说明书

一种基于二维激光雷达的车斗形容器三维扫描系统测量方法，首先对测量系统进行标定。将标定件移走，将车斗形容器放在二维激光雷达的正下方。装有点云数据存储和处理程序的计算机发送旋转指令给电机，并同时发送扫描指令给二维激光雷达，使电机带动旋转工作台及安装在工作台上边的二维激光雷达对被测物体扫描一次。将扫描得到的数据保存到装有点云数据存储和处理程序的计算机，由计算机对数据精简处理，把精简后的数据转换成三维点云的形式，并将其绘制在电脑屏幕上。对三维点云进行三角网格构建，还原出车斗形容器的三维网格模型。并通过对车斗形容器边界数据的提取，计算出车斗形容器的长、宽、深等外形尺寸。

技术领域

本发明涉及一种车斗形容器三维扫描系统及其测量方法，尤其涉及一种基于二维激光雷达的车斗形容器三维扫描系统测量方法。

背景技术

激光雷达具有测距速度快、精度高、获取的测量信息直观等优点，在军事、航空和民用等领域得到了越来越广泛的应用。目前，激光雷达主要分为二维激光雷达和三维激光雷达两种。二维激光雷达只能在单一扫描平面上得到距离和角度信息，以极坐标的形式进行保存，而且把得到的数据经过后期处理还原成的图像也只是被扫描物体在激光雷达扫描平面上的二维轮廓图。而三维激光雷达可以在二维扫描的同时还能转动扫面平面，这样便可以直接扫描得到空间点的三维数据信息，并能更直观的反映被扫描物体的外形特征，因此在一些导航、工程测量等重要的领域具有更大应用价值，但价格昂贵。

在实际工业生产中，车斗形容器非常常见，尤其在物料运输过程中的装车环节。目前，人们在装车环节中对车斗的外形尺寸的获取还主要依靠人工的直接测量，这样不仅测量误差较大，而且在一些环境恶劣的情况下，对工作人员的身体健康危害也极大。为解决这些问题，解放劳动力，我们可以直接选用三维激光雷达对车斗进行扫描，然后对扫描数据直接提取出车斗的外形轮廓的尺寸信息。但是三维激光雷达价格昂贵，在普通的民用企业的装车环节中使用并不现实。因此，发明一种廉价、简单的车斗形容器三维扫描系统对于民用工业应用具有非常强的现实意义。

发明内容

基于以上目的，本发明提出一种基于二维激光雷达的车斗形容器三维扫描系统测量方法。

所述方法包括如下步骤：

首先对测量系统进行标定，将标定件内部做成中空的三菱柱，三棱柱底面为等边三角形，将二维激光雷达安装在指定位置，并将标定件放置于二维激光雷达正下方的地平面上，使内部三棱柱的一个侧面与扫描平面平行，保证初始位置及二维激光雷达被旋转工作台带动旋转180度后的扫描平面都与标定件内部的三棱柱的底边有交点，用标定方法对该系统进行标定，得到标定后的旋转矩阵。

将标定件移走，将车斗形容器放在二维激光雷达的正下方。装有点云数据存储和处理程序的计算机发送旋转指令给电机，并同时发送扫描指令给二维激光雷达，使电机带动旋转工作台及安装在工作台上边的二维激光雷达对被测物体扫描。

将扫描得到的数据保存到装有点云数据存储和处理程序的计算机，把数据转换成三维点云的形式，并将其绘制在电脑屏幕上。

对三维点云进行三角网格构建，还原出车斗形容器的三维网格模型。并通过对车斗形容器边界数据的提取，计算出车斗形容器的外形尺寸。

所述标定方法包括但不限于以下方法：