[发明专利]一种计算机控制的三维激光扫描方法

说明书

一种计算机控制的三维激光扫描方法，扫描方式为往复式扫描，包括以下操作步骤：A)、上位机控制系统的初步定位；B)、上位机控制系统与下位机控制系统的指令交互；②下位机控制系统将控制指令执行信息反馈给上位机控制系统；C)、上位机控制系统的第一数据采集；D)、下位机控制系统的第一数据采集和上传；E)、上位机控制系统的位置调整；F)、上位机控制系统的第n数据采集；G)、下位机控制系统的第n数据采集和上传：H)、重复以上步骤E)～G)，直至多个第n数据采集完成。本发明得到了平滑的点云数据，减小了建模误差，提高了施工速度和效率，改善了施工环境以及施工的精细化，施工质量都得到大幅度的提高。

技术领域

本发明属于机械制造、智能控制、测绘技术领域，特别涉及一种计算机控制的三维激光扫描方法。

背景技术

目前智慧型机械以及自动化产业在技术的机械制造及智能控制领域遍地开花，并推动全新的流程质量管理，其对施工过程以及施工人员产生积极的影响。生产商和工厂工程师们紧密合作，不断在寻找满足原本视为非自动化的最严苛制造流程的全新、高效自动化解决方案，以满足之前被认为是不可自动化的最苛刻的施工程序。

现有的机械是人工控制，在隧道等高危环境中，存在施工效率低，速度慢，危险性高，以及施工精细化程度低，质量难以控制等缺点。

传统测量概念里，所测的数据最终输出的都是二维结果(如CAD出图)，在测量仪器里全站仪，GPS比重居多，但测量的数据都是二维形式的，在逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观是二维无法表示的，三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X、Y、Z点的信息，还包括R，G，B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势；三维激光扫描技术是一种全自动高精度立体扫描技术，它利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。该技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域也有了很多的尝试、应用和探索。

三维扫描仪对一个物体的扫描需要在若干个位置分几次进行，由于激光是沿直线传播的，这决定了在1个扫描角度只能得到一个物体的完整表面采样数据，必须在多个方向和角度对一个物体扫描，即多视点云；每一个扫描位置都有自己的局部坐标系，多视点云的拼接也就是把各个局部坐标系通过坐标变换统一到一个坐标系中，因此如何把不同视点得到的点云数据统一到一个坐标系中，也就是多视点云的拼接问题也成为研究的热点；ICP(iterative closest point)迭代最近点算法是目前解决多视拼接问题的一种基本算法，比利用标定物拼接的方法精度更高。

现有技术的三维激光扫描仪作用在于获得点云数据，在工作过程中：首先进行垂直方向的线扫描，然后按照设定的水平角分辨率水平转动，再进行垂直方向线扫描，这样的工作过程虽然很有规律的，存在得到的点云散乱，建模误差大的技术缺陷。

如何设计一种三维激光扫描方法得到平滑的点云数据，如何减小建模误差提高施工速度和效率，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决上述技术问题，提供一种计算机控制的三维激光扫描方法。

一种计算机控制的三维激光扫描方法，包括上位机控制系统、下位机控制系统，上位机控制系统与下位机控制系统双向连接，下位机控制系统与云端处理机连接，扫描方式为往复式扫描，包括以下操作步骤：

A)、上位机控制系统的初步定位：