一種激光掃描測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于激光掃描測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種激光掃描測量的裝置， 它適用于機(jī)載、車載移動搭載平臺通用的超小型激光掃描測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光掃描測量系統(tǒng)是一種集激光掃描、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等多種 技術(shù)于一身的多功能傳感器系統(tǒng)。激光掃描測量技術(shù)僅需布設(shè)少量的地面基站與地面控制 點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)三維地表信息的快速、高精度采集，成果精度滿足公路定測與施工圖設(shè)計(jì)的高 精度要求，代替人工斷面測量，大幅縮短工程測設(shè)周期，減少野外工作量，是一種經(jīng)濟(jì)可行 的、易于實(shí)施的先進(jìn)技術(shù)手段。
[0003] 目前有各種車載、機(jī)載激光移動測量手段均能滿足公路交通建設(shè)的精度需求，但 從實(shí)際應(yīng)用情況來看，現(xiàn)有機(jī)載、車載激光掃描測量裝置多存在設(shè)備體積較大、重量較重、 售價昂貴等特點(diǎn)，而且搭載平臺相對單一，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)載、車載移動搭載平臺通用，適用性 相對較差。
[0004] 因此，現(xiàn)有激光掃描測量裝置還有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種激光掃描測量的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便， 輕便易攜帶，能搭載在直升飛機(jī)、無人機(jī)或汽車的移動平臺上的超小型通用一體化激光掃 描測量，在確保測量精度的同時，提高了激光掃描測量裝置的適用性、方便性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
[0007] 一種激光掃描測量裝置，該裝置包括激光掃描儀、慣性測量裝置、差分全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)、中心控制單元和電源單元。其特征在于：用于發(fā)射并接收激光 脈沖信號進(jìn)行激光測距的激光掃描儀通過壓接式連接器與中心控制單元相連，用于實(shí)時測 定激光雷達(dá)信號發(fā)射參考點(diǎn)空間位置并提供全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)秒脈沖信號用于不同數(shù)據(jù) 源觀測值之間時間同步的差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)包括天線和信號接收機(jī)，天線通過反極性 連接器分別與信號接收機(jī)、激光掃描儀、慣性測量裝置和高分辨率數(shù)碼相機(jī)相連，用于實(shí)時 測定激光掃描測量裝置主光軸姿態(tài)參數(shù)的慣性測量裝置通過通用串行總線與中心控制單 元相連，用于獲取地面地物地貌影像的高分辨率數(shù)碼相機(jī)通過通用串行總線與中心控制單 元相連，用于電源轉(zhuǎn)換與存儲的電源單元通過魏德米勒連接器與中心控制單元相連，電源 單元同時通過申泰連接器分別為激光掃描儀、慣性測量裝置、差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和高 分辨率數(shù)碼相機(jī)提供電源供應(yīng)；用于提供激光掃描儀、慣性測量裝置、差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系 統(tǒng)和高分辨率數(shù)碼相機(jī)通信接口與數(shù)據(jù)鏈路控制的中心控制單元通過局域網(wǎng)接口與外置 計(jì)算機(jī)相連。
[0008] 所述的激光掃描儀為脈沖激光掃描儀，包括激光發(fā)射器、接收器、時間間隔測量裝 置、傳動裝置和計(jì)算機(jī)，用于測定激光雷達(dá)信號發(fā)射參考點(diǎn)到地面激光腳點(diǎn)間距離和反射 激光強(qiáng)度信息。
[0009] 所述的激光掃描儀通過壓接式連接器與中心控制單元相連用于信號傳輸和數(shù)據(jù) 交互，通過反極性連接器與差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的天線相連用于接收秒脈沖信號用于后 數(shù)據(jù)處理時的時間同步；
[0010] 所述的慣性測量裝置為捷聯(lián)慣性導(dǎo)航裝置，包括加速度計(jì)、陀螺儀、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、 存儲單元，用于實(shí)時測定激光掃描測量裝置的主光軸姿態(tài)參數(shù)，即俯仰角、側(cè)滾角和航向 角，并與差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對激光掃描數(shù)據(jù)和高分辨率數(shù)碼影像的快 速定位。所述的慣性測量裝置通過反極性連接器與差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的天線相連用于 接收秒脈沖信號用于后數(shù)據(jù)處理時的時間同步，通過通用串行總線與信號接收機(jī)相連用于 差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸；
[0011] 所述的差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)包括天線和信號接收機(jī)，天線通過反極性連接器分 別與信號接收機(jī)、激光掃描儀、慣性測量裝置和高分辨率數(shù)碼相機(jī)相連，用于確定激光雷達(dá) 信號發(fā)射參考點(diǎn)的空間位置，同時通過秒脈沖信號記錄瞬間激光掃描儀和高分辨率數(shù)碼相 機(jī)開啟脈沖的時間標(biāo)記；
[0012] 所述的高分辨率數(shù)碼相機(jī)為電荷耦合元件相機(jī)，用于拍攝地面數(shù)字影像信息。所 述的高分辨率數(shù)碼相機(jī)通過通用串行總線與中心控制單元相連用于信號傳輸和數(shù)據(jù)交 互；
[0013] 所述的中心控制單元包括輸入/輸出控制單元和中央處理器，用于控制激光掃描 儀、慣性測量裝置、差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，提供傳感器之 間及對外的通信接口與數(shù)據(jù)鏈路控制，實(shí)時傳輸激光掃描測量裝置的各種系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和 實(shí)時采集數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)在外置計(jì)算機(jī)的動態(tài)顯示與實(shí)時監(jiān)控；
[0014] 所述的電源單元包括電源輸入單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電源存儲單元和電源輸出單 元，用于電源轉(zhuǎn)換與電源儲存，負(fù)責(zé)將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為激光掃描測量裝置所需的各種 電源并分別供電。
[0015] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0016] 1、多種搭載平臺通用，可搭載在無人機(jī)、直升飛機(jī)、汽車等多種空中、地面移動平 臺，用于激光掃描測量作業(yè)。
[0017] 2、重量輕，整個系統(tǒng)重量約15kg，可用于小型無人機(jī)等空中搭載平臺進(jìn)行超低空 激光掃描測量作業(yè)。
[0018] 3、成本低，本實(shí)用新型所采用的儀器包括激光掃描儀、慣性測量裝置、差分全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)均為技術(shù)成熟的工業(yè)器件，便于市場化和產(chǎn)品化。
[0019] 通過將本實(shí)用新型提供的一種激光掃描測量裝置搭載在直升飛機(jī)上，選取某一新 建公路工程進(jìn)行了機(jī)載激光掃描測量，大范圍、高精度地完成了項(xiàng)目機(jī)載激光三維地表數(shù) 據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理，快速、高效地完成了數(shù)字地面模型、數(shù)字正射影像和數(shù)字線劃地形圖等 數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)，并進(jìn)行了野外實(shí)測檢驗(yàn)，詳見表1:
[0020] 表1某新建公路工程機(jī)載三維激光掃描測量數(shù)據(jù)情況
[0021]
[0022] 通過實(shí)際工程驗(yàn)證，本實(shí)用新型獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)密集、數(shù)碼影像分辨率高、成 果精度高，大幅提高了公路勘察設(shè)計(jì)中三維地表信息的獲取效率，節(jié)省了外業(yè)測量工作量， 其成果達(dá)到了高速公路改擴(kuò)建工程定測與施工圖設(shè)計(jì)的精度要求。
【附圖說明】
[0023] 圖1為一種激光掃描測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為一種電源轉(zhuǎn)換與存儲的電源單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖3為一種激光掃描測量裝置的方框圖。
[0026] 其中：1一激光掃描儀（RIEGLVUX-1)、2-慣性測量裝置、21-加速度計(jì)(普通石 英撓性加速度計(jì))、22-陀螺儀(普通三軸光纖陀螺儀)、23-導(dǎo)航計(jì)算機(jī)（TIOMAPL138B)、 24-存儲單元(普通閃存)、3-差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、31-天線(普通)、32-信號接收機(jī) (NovAtelOEM615)、4一高分辨率數(shù)碼相機(jī)（CANON5DMARKIII)、5-中心控制單元、51-輸 入/輸出控制單元(普通)、52-中央處理器（IntelCore2Duo)、6-電源單元、61-電源 輸入單元(普通)、62 -電源轉(zhuǎn)換單元(普通)、63-電源存儲單(普通鋰離子電池)、64-電源 輸出單元(普通)、7 -外殼、8 -外置計(jì)算機(jī)(普通)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本實(shí)用新型提供了一種激光掃描測量裝置，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及 效果更加清楚、明確，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)例，并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步 詳細(xì)描述：
[0028] 實(shí)施例1 :
[0029] 根據(jù)附圖可知，一種激光掃描測量裝置，包括：用于發(fā)射并接收激光脈沖信號進(jìn)行 激光測距的激光掃描儀1、用于實(shí)時測定激光掃描測量裝置的主光軸姿態(tài)參數(shù)的慣性測量 裝置2、用于確定激光雷達(dá)信號發(fā)射參考點(diǎn)空間位置以及提供秒脈沖信號用于不同數(shù)據(jù)源 觀測值之間時間同步的差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)3、用于獲取地面數(shù)字影像的高分辨率數(shù)碼 相機(jī)4、用于協(xié)調(diào)各傳感器運(yùn)行、提供各傳感器通信接口與數(shù)據(jù)鏈路控制的中心控制單元5 和用于電源轉(zhuǎn)換與存儲的電源單元6。
[0030] 其