[发明专利]一种地下空间激光3D成像装置及成像方法

权利要求书

1.一种地下空间激光3D成像装置，其特征在于，包括：竖直伸缩杆(1)、控制盒(2)、第一步进电机(3)、第二步进电机(4)、摇臂(5)、激光发射接收器(6)、磁力计(7)和上位机(8)，其中，控制盒(2)连接于竖直伸缩杆(1)的下端，控制盒(2)内设置有控制器(21)，第一步进电机(3)连接于控制盒(2)的下端，其输出轴竖直向下设置，第二步进电机(4)设置于第一步进电机(3)的下部且与第一步进电机(3)的输出轴连接，可在第一步进电机(3)的输出轴的带动下旋转，第二步进电机(4)的输出轴水平设置于其左右两侧且与摇臂(5)连接，用于带动摇臂(5)在竖直方向上转动，激光发射接收器(6)固定连接于摇臂(5)的下部，磁力计(7)与激光发射接收器(6)固定连接，控制器(21)分别与第一步进电机(3)、第二步进电机(4)、激光发射接收器(6)和磁力计(7)连接，用于控制第一步进电机(3)、第二步进电机(4)的启停、接收激光发射接收器(6)和磁力计(7)采集的距离和磁感应信息，上位机(8)与控制器(21)连接，用于向控制器(21)发送控制信号及接收控制器(21)发送来的数据信息并进行处理。

2.按照权利要求1所述的地下空间激光3D成像装置，其特征在于：所述第一步进电机(3)和第二步进电机(4)均设置于铝盒子内。

3.按照权利要求1所述的地下空间激光3D成像装置，其特征在于：上位机(8)上设置有显示屏，可以显示激光发射接收器(6)的方位信息，所述显示屏上还设置有复位键，用于控制第一步进电机(3)及第二步进电机(4)的复位。

4.一种地下空间激光3D成像方法，利用如权利要求1至3中任一项所述的地下空间激光3D成像装置，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、通过竖直伸缩杆将连接于其下部的部分伸入到地下待探测空间内，设置激光发射接收器的水平起始位置和竖直起始位置；

(2)、通过第一步进电机和第二步进电机带动激光发射接收器做水平360度与竖直180度旋转，得到待检测空间的球形扫描数据，所述扫描数据为激光发射接收器距地下空间墙壁的直线距离，其中，磁力计用于辅助调整第一步进电机或第二步进电机回转至水平起始位置或竖直起始位置；

(3)、上位机获得所述球形扫描数据，通过对所述数据进行处理，得到地下空间激光3D成像信息。

5.按照权利要求4所述的地下空间激光3D成像方法，其特征在于：

步骤(2)中球形扫描数据的获得过程如下：

第一步进电机从水平起始位置旋转指定小角度后，第二步进电机自下而上旋转180度，激光发射接收器在第二步进电机旋转的过程中，实时获得其距地下空间墙壁的直线距离，实现对一个竖直平面的测量，之后通过第二步进电机与磁力计的配合，使激光发射接收器反向转回至竖直起始位置，第一步进电机再次旋转指定角度后，第二步进电机自下而上旋转180度，激光发射接收器实现对该竖直平面的测量，以此类推，第一步进电机完成水平360度旋转，最终获得球形扫描数据，之后通过第一步进电机与磁力计的配合，使激光发射接收器反向转回至水平起始位置，至此，完成一次球形扫描数据的获得。

6.按照权利要求5所述的地下空间激光3D成像方法，其特征在于：上位机上设置有显示屏，用于显示激光发射接收器的方位信息和第一步进电机与第二步进电机旋转的角度信息、通过对球形扫描数据进行处理而得到的成像信息，所述显示屏上还设置有复位键，用于控制第一步进电机及第二步进电机的复位。

7.按照权利要求5或6所述的地下空间激光3D成像方法，其特征在于：第一步进电机的水平360度旋转为均匀小角度旋转。