[发明专利]三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球及坐标转换方法

说明书

本申请提供一种三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球及坐标转换方法，包括：测绘棱镜、半球体、支架、调节机构、水平检测机构，调节机构设置在支架上；半球体设置在调节机构内，测绘棱镜设置在半球体的球心处，且调节机构的调节中心与半球体的球心重合，棱镜的棱镜中心与球心重合，以及，半球体的旋转轴与调节机构的两条旋转轴，三者之间相互垂直，用于在保持棱镜中心不变的条件下对测绘棱镜进行三轴方向的旋转调节；水平检测机构设置在支架上，用于检测支架是否水平。这样使得靶标球的球心和棱镜中心在物理上处于同一物理位置，简化了测量过程，避免了扫描角度过大、固定方式不稳定、靶心不清晰等因素，从而减少误差的产生，提升测绘精度。

技术领域

本申请涉及测绘仪器辅助设备领域，具体而言，涉及一种三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球及坐标转换方法。

背景技术

三维激光扫描技术自发明以来，已广泛应用于建筑设计、工程施工、测量测绘等科研和生产场景。在实际应用中，经常需要对扫描得到的点云数据进行坐标系计算。由于三维扫描仪所记录的空间信息数据是独立的相对坐标系，在工程实践中往往需要全站仪配合对坐标系统进行换算。

例如，FARO X330型三维激光扫描仪一般使用的是直径为247mm的反射靶标球，有效采集距离为30m，定位方法如下：系统对已获取的球面点云数据进行拟合，求出一组圆心，并通过最小二乘法计算出最接近实际圆心的数值，则该点为靶标点。每个场景通过至少3个公共靶标点来进行拼接。经实际测算，定位点精度误差不高于3mm，各扫描站点之间拼接偏离最低可达1mm。此时得到的点云坐标为相对坐标系，如需要换算其他坐标系，则需要对场景中至少三个点通过全站仪进行坐标导入。由于靶标球球心不可视，常用的方法是使用专用的平面靶标纸进行坐标导入。但是在实际应用中经常由于扫描角度过大、固定方式不够稳定、靶心不清晰等问题影响数据精度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球及坐标转换方法，以提升三维激光扫描仪与全站仪测绘时的测绘精度。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球，包括：测绘棱镜、半球体、支架、调节机构、水平检测机构，所述调节机构设置在所述支架上；所述半球体设置在所述调节机构内，所述测绘棱镜设置在所述半球体的球心处，且所述调节机构的调节中心与所述半球体的球心重合，所述棱镜的棱镜中心与所述球心重合，以及，所述半球体的旋转轴与所述调节机构的两条旋转轴，三者之间相互垂直，所述半球体的旋转轴配合所述调节机构的两条旋转轴，用于在保持所述棱镜中心不变的条件下对所述测绘棱镜进行三轴方向的旋转调节；所述水平检测机构设置在所述支架上，用于检测所述支架是否水平。

在本申请实施例中，通过将调节机构设置在支架上，将半球体设置在调节机构内，测绘棱镜设置在半球体的球心处，且调节机构的调节中心与半球体的球心重合，棱镜的棱镜中心与球心重合，以及，半球体的旋转轴与调节机构的两条旋转轴，三者之间相互垂直，半球体的旋转轴配合调节机构的两条旋转轴。这样可以在保持棱镜中心不变的条件下对测绘棱镜进行三轴方向的旋转调节，而水平检测机构设置在支架上，则可以检测支架是否水平。这样的方式，使得靶标球的球心(即半球体的球心)和棱镜中心在物理上处于同一位置，这样就实现了将三维激光扫描仪测绘与全站仪测绘两种测量方法获取同一个坐标点数据，在进行坐标数据的转换时，无需通过对场景中至少三个点通过全站仪使用专用的平面靶标纸进行坐标导入，简化了测量过程，避免了由于扫描角度过大、固定方式不够稳定、靶心不清晰等因素影响数据精度，从而减少了误差的产生，提升测绘精度。并且，三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球可以设计为三轴可动，其可动性大大增强，使得靶标点设置可以克服地形和环境的限制，实现更大的可视效果。