[发明专利]一种二自由度激光扫描方法及中空式数控云台

权利要求书

1.一种二自由度激光扫描方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、扫描目标点设定：在预先设定的激光器（1）的扫描区域内选取N个地面点作为目标点，其中N≥3；所述激光器（1）安装于二自由度云台上；

步骤二、目标点三维坐标确定：对步骤一中所选取N个所述目标点的三维坐标分别进行确定，并根据预先设计的扫描先后顺序对N个所述目标点进行编号，N个所述目标点按照扫描先后顺序由先至后分别为目标点P₁、目标点P₂、…、目标点P_N；

其中，N个所述目标点三维坐标的确定方法均相同；对于N个目标点中任一个目标点P_i的三维坐标（x_i,y_i,z_i）进行确定时，先手动调整所述二自由度云台的水平调整机构和俯仰调整机构并使得激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P_i上，此时所述水平调整机构的水平转角为u_i且所述俯仰调整机构的俯仰角为v_i；之后，控制器（2）根据公式zi=di·sinui·sinviyi=zi-di·cosvi·cosuixi=yi+di·cosui·sinvi,]]>计算得出x_i、y_i和z_i；其中，i为正整数且i=1、2、…、N；式中，d_i为所述激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P_i上时的投射距离；

所述水平调整机构和所述俯仰调整机构均由控制器（2）进行控制；

步骤三、自动扫描，过程如下：

步骤301、手动调整至初始扫描位置：手动调整所述二自由度云台的水平调整机构和俯仰调整机构并使得激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P₁上，此时所述水平调整机构的水平转角为u₁且所述俯仰调整机构的俯仰角为v₁；

步骤302、由目标点P_k自动扫描至目标点P_k+1：待激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P_k上时，控制器（2）调用直线插补模块获取由目标点P_k至目标点P_k+1的扫描点运动轨迹，并相应获得该扫描点运动轨迹上各扫描点的三维坐标；之后，所述控制器（2）将各扫描点的三维坐标均转换为极坐标，并获得与各扫描点的三维坐标对应的极坐标；然后，所述控制器（2）根据与各扫描点的三维坐标对应的极坐标对所述水平调整机构和所述俯仰调整机构进行控制，并相应带动激光器（1）由先至后对该扫描点运动轨迹上各扫描点分别进行扫描，待激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P_k+1上时完成由目标点P_k至目标点P_k+1的自动扫描过程；其中，k为正整数且k=1、2、…、N-1；

由目标点P_k至目标点P_k+1进行自动扫描过程中，所述扫描点运动轨迹上前后相邻两个扫描点之间的时间间隔均相同；

所述扫描点运动轨迹上所有扫描点的坐标转换方法均相同，对于所述扫描点运动轨迹上任一个扫描点的三维坐标（x_m,y_m,z_m）进行转换时，根据公式um=arctan2xm-ymym+xmvm=arctanzm+ymxm2+ym2+zm2,]]>计算得出激光光束投射至该扫描点时所述水平调整机构的水平转角为u_m且所述俯仰调整机构的俯仰角为v_m，其中（u_m,v_m）为三维坐标（x_m,y_m,z_m）对应的极坐标；

步骤303、多次重复步骤302，直至完成由目标点P_N-1至目标点P_N的自动扫描过程；

步骤304、回复初始扫描位置：控制器（2）根据水平转角u₁和俯仰角v₁对所述水平调整机构和所述俯仰调整机构进行控制，并使得激光器（1）所发出激光光束投射至目标点P₁上；

步骤305、返回步骤302，进行下一次扫描。