[发明专利]一种基于摆动激光雷达的可变视野三维重建装置

摘要

本发明提供了一种基于摆动激光雷达的可变视野三维重建装置，包括激光雷达摆动机构、机构运动控制模块和三维点云重建模块，其中：单线激光雷达为三维点云数据采集设备，激光雷达中心固定机构承受激光雷达重量并固定激光雷达中心，激光雷达摆动控制机构实现激光雷达视野范围的调节并带动其全向摆动，三者组成激光雷达摆动机构；机构运动控制模块控制激光雷达摆动机构的运动，并对激光雷达位姿进行实时测量；三维点云重建模块对多帧激光雷达测量数据进行拼接，重建空间三维点云。本发明能够完成对三维环境的测量与重建，并根据需求对视野范围和点云分布进行调节，以实现对不同位置空间信息的重点测量，具有精度高、可靠性强、适应性好特点。

主权项

1.一种基于摆动激光雷达的可变视野三维重建装置，其特征在于，包括激光雷达摆动机构、机构运动控制模块以及三维点云重建模块；所述激光雷达摆动机构，用于完成单线激光雷达扫描平面的全向摆动，对视野范围和结果点云分布进行调节，并将单线激光雷达在各位姿下的空间三维测量数据信息发送给三维点云重建模块；所述激光雷达摆动机构包括单线激光雷达、激光雷达中心固定机构、激光雷达摆动控制机构，其中：单线激光雷达固定在激光雷达中心固定机构上，用于采集各位姿下的空间三维信息，并将各位姿下的空间三维测量数据发送到三维点云重建模块；激光雷达摆动控制机构由依次铰接连接的上部传动杆、中部传动杆和下部主动杆组成，上部传动杆固定在激光雷达中心固定机构上，下部主动杆的上下位移通过中部传动杆、上部传动杆带动固定在激光雷达中心固定机构上的单线激光雷达运动，实现单线激光雷达扫描平面的倾角调整，从而调节所述装置的视野；下部主动杆的旋转运动通过中部传动杆、上部传动杆带动固定在激光雷达中心固定机构上的单线激光雷达进行全向摆动，从而完成单线激光雷达全向扫描；所述机构运动控制模块连接激光雷达摆动机构，用于控制激光雷达摆动机构的运动，并对激光雷达摆动机构位姿进行实时反馈，同时将单线激光雷达的实时位姿数据信息发送到三维点云重建模块；所述三维点云重建模块分别与激光雷达摆动机构和机构运动控制模块连接，用于接收激光雷达摆动机构所发送的单线激光雷达在各位姿下的空间三维测量数据和机构运动控制模块所发送的单线激光雷达实时位姿数据信息，并根据点云拼接算法对接收到的信息进行重建，实现对空间三维形貌的还原；所述激光雷达中心固定机构包括底座、中框、激光雷达托架和四根短轴，其中：底座由一块水平隔板、两块竖直板以及两块加固板组成，在水平隔板上开有孔，在两块竖直板上端分别开有一个轴承孔；中框的两侧分别固定一根短轴并通过滚动轴承分别安装在底座的两块竖直板上的两个轴承孔内，中框的另外两侧分别开有一个轴承孔；激光雷达托架的两侧分别固定一根短轴并通过滚动轴承分别安装在中框上的两个轴承孔内；单线激光雷达安装固定在激光雷达托架上，并在激光雷达托架底部开有轴承孔；所述激光雷达托架上两个短轴的轴线与中框上两个短轴的轴线相互垂直，以形成一个万向支架，两个轴线交点位置固定从而使单线激光雷达中心位置固定，并能承受单线激光雷达的大部分重量，但不影响单线激光雷达在激光雷达摆动控制机构带动下进行全向摆动。