[发明专利]一种激光三维测量装置及测量方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，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；

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。

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。

本发明的另一个方面，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：

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；

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；