专利名称：三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种定点、定向(自定轴)的标靶装置，具体涉及一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，用于辅助Leica HDS6000型三维激光扫描仪作业的机械结构定点、定向(自定轴)。
背景技术：
三维激光扫描技术的飞速发展，使得三维数据的大批量快速获取、处理成为可能。 不同于传统的测量技术的单点定位方式，三位维激光扫描技术建立在激光测量技术之上， 通过连续对空间以一定的取样密度获取激光脉冲发射后反射回来的时间确定距离信息，从而构成空间的物体定位。这些空间信息是有目标表面大量激光采样点的集合组成。通过这采样点构成的“点云”，可以拟合生成空间物体的集合模型，从而完成三维几何模型的构建。利用三维激光扫描仪，快速完成建筑物、设施的精确扫描得到点云数据。三维激光扫描仪的扫描精度可达5mm以内，建模后的精度可提高到2mm ；LeicaHDS6000型三维激光扫描仪的扫描速度可达每秒钟50万点，单站扫描可在2分钟完成，并且具有360度X 310度的视场角，因此可以最大效率的进行基础数据的采集。在利用三维激光扫描仪采集工厂范围内的空间数据时，多站数据间的高精度快速拼接是整体数据的重要保障环节。传统的拼接用的最常用的方式是采用标靶，即在相邻两站的公共区域内设置不少于三个的共用标靶，再在数据处理软件中对各标靶进行拟算，求出中心并依此将两站扫描数据进行拼合。然而，在石化企业的厂区内，此种方法受采集现场的局限经常无法快速、方便的在适当的位置设置标靶，同时标靶布设的效率很低，因此已不能满足实际的需要。
发明内容为了克服现有技术的存在的使用不便、布设效率低的缺陷，本实用新型提供了一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，该装置的自定轴标靶装置。所述技术方案如下一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，所述装置包括第一球形标靶和第二球形标靶，分别安放所述第一球形标靶和第二球形标靶的第一竖直对中主柱和第二竖直对中主柱，以及设于所述第一竖直对中主柱上的两脚辅助支架和竖直保证装置，其中，所述第二竖直对中主柱穿套在所述第一竖直对中主柱内并可相对其伸缩，所述第一球形标靶和所述第二球形标靶分别固定在所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的同轴位置上，所述竖直保证装置用于保证所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的竖直姿态，所述两脚辅助支架用于固定所述装置，并且所述两脚辅助支架为在工作状态展开、非工作状态收拢的折叠结构。进一步地，所述第二竖直对中主柱上设有刻度。具体地，所述竖直保证装置为水准气泡装置。具体地，所述两脚辅助支架为半辅助连杆偏心三角支架结构，包括一个连杆偏心支脚和两个可折叠的对称支脚，所述两个可折叠的对称支脚的上部设有长度微调装置。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是相比现有技术中单个球形标靶需要现场组装，操作麻烦的缺点，本实用新型通过第一和第二球形标靶、第一和第二竖直对中主柱、以及两脚辅助支架和竖直保证装置组成的结构，将两个球形标靶定位安装在可设置竖直对正的标准架上，通过同一物理位置的两个不同高度的球形标靶实现三维空间中的单平面坐标下两空间坐标的标志点设立，故具有操作简便、展开及布设快速的优点，完全满足实际需要。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例所述专用自定轴标靶装置非工作状态的示意图；图2是本实用新型实施例所述专用自定轴标靶装置工作状态的主视图；图3是图2的左视图。图中1A第二球形标靶，IB第一球形标靶，2A第二竖直对中主柱，2B第一竖直对中主柱，3两脚辅助支架，3. 1连杆偏心支脚，3. 2对称支脚，4竖直保证装置。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，本实用新型以Leica HDS6000型三维激光扫描仪为例加以说明，所述装置包括第一球形标靶IB和第二球形标靶 1A，分别安放所述第一球形标靶IB和第二球形标靶IA的第一竖直对中主柱2B和第二竖直对中主柱2A，以及设于所述第一竖直对中主柱上的两脚辅助支架3和竖直保证装置4，其中，所述第二竖直对中主柱2A穿套在所述第一竖直对中主柱2B内并可相对所述第二竖直对中主柱2A伸缩，所述第一球形标靶IB和所述第二球形标靶IA分别固定在所述第一竖直对中主柱2B和所述第二竖直对中主柱2A的同轴位置上，所述竖直保证装置4用于保证所述第一竖直对中主柱2B和所述第二竖直对中主柱2A的竖直姿态，所述两脚辅助支架3用于固定所述装置，并且所述两脚辅助支架3为在工作状态展开、非工作状态收拢的折叠结构。本实用新型是通过上述结构控制手段，将两个球形标靶定位安装在可设置竖直对正的标准架上，通过同一物理位置的两个不同高度的球形标靶实现三维空间中的单平面坐标下两空间坐标的标志点设立，故具有操作简便、展开及布设快速的优点，完全满足实际需要。本例中，参见图1，第二球形标靶IA和第一球形标靶IB均设计为直径是140mm的正球形体，并且它们的中心设有分别相应的轴心孔，用于同轴安装于各自的竖直对中主柱上。为便于携带和安装，本例中，第一竖直对中主柱2B和第二竖直对中主柱2A被设计为两段套筒式结构，可通过调整所述第二竖直对中主柱2A相对于所述第一竖直对中主柱2B的伸缩状态，间接调整第一球形标靶IB和第二球形标靶IA的中心距。其中，第一竖直对中主柱2B是底端为尖脚的中空外管，在距底尖450mm位置同轴安装有第一球形标靶IB ；第二竖直对中主柱2A顶端同轴安装有第二球形标靶1A，第二竖直对中主柱2A通身为可缩入第一竖直对中主柱2B的中空内管，在第二竖直对中主柱2A的管身刻有尺寸刻度标识，以第一竖直对中主柱2B顶端为刻度线基准，标定第一球形标靶IB和第二球形标靶IA的中心距。本实施例将第一球形标靶IB和第二球形标靶IA的中心距设计为可伸缩调整方式，不仅考虑到便携带，更为重要的是可以根据扫描区现场情况灵活运用。原则上来说，扫描区域空间大、范围广则标靶中心距选大；反之，扫描区域空间小、范围小时则标靶中心距适当减小。具体地，参见图1，所述竖直保证装置4固定在第一竖直对中主柱2B的中上部，便于查看操作的同时保证了精度。所述竖直保证装置4为水准气泡装置，通过查看其中的水准气泡状态可参照调整第一竖直对中主柱2B和第二和竖直对中主柱2A的姿态。参见图1，安装有竖直保证装置4的竖直对中主柱，在经过测量级的校准后，可以保证在竖直姿态5’的精度，即第二球形标靶IA和第一球形标靶IB在局部坐标系中的相对关系为X、Y值相同，Z值相差第二竖直对中主柱2Α伸出部分所标识的尺寸(即第二球形标靶IA和第一球形标靶IB的中心距)，通常在不受高度限制的空间将此数值设定为2000mm， 转换为大地坐标系则为第二球形标靶IA和第一球形标靶IB的经度值和纬度值相同，高程值相差2M。本例中，参见图2，两脚辅助支架3用于所述装置的固定，进而能够实现第二球形标靶IA和第一球形标靶IB的空间位置设置。具体地，参见图2，所述两脚辅助支架3为半辅助连杆偏心三角支架结构，包括一个连杆偏心支脚3. 1和两个可折叠的对称支脚3. 2 (参见图幻，所述两个可折叠的对称支脚3. 2的上部设有长度微调装置(参见图幻，长度微调装置可用来小范围的精确调整竖直对中主柱的姿态。参见图1所示，本实用新型中，安装于竖直对中主柱外侧的两脚辅助支架3在不使用时可折叠收回到与竖直对中主柱平行并贴合的状态，整体结构在非工作状态下可装出长度为1600mm的便携袋中，便于携带。如图2所示，在工作状态下，将两脚辅助支架3打开与竖直对中主柱呈三角展开状，从第一竖直对中主柱2B中拉出第二竖直对中主柱2A，设定第二球形标靶IA和第一球形标靶IB的中心距，锁紧并正向竖起。以竖直保证装置4为依据， 调整竖直对中主柱姿态到竖直，直到竖直保证装置4中的水准气泡在标定的圆圈范围内， 且无限接近中心时，固定两脚辅助支架3，并充分利用两脚辅助支架3和第一竖直对中主柱 2B底部的锥形部分，牢固固定各脚。通过两脚辅助支架3上部的微调装置再次调整主体支架姿态，确保竖直保证装置4中的水准气泡在标定的圆圈范围内，且无限接近中心。依此方法，在扫描区内设置完成另一处标靶(可为同类型实用新型或单个球形标靶)，此时整体装置设置完毕，可进行三维激光扫描仪扫描作业。另外，对于每两站扫描作业所需要的共用标靶来说，可在条件允许的情况下直接设置两套本实用新型所述的专用自定轴标靶装置即可，与现有技术相比，其优点在于1)相比现有技术中单个球形标靶需要现场组装，操作麻烦，本实用新型采用专用可变形支架结构设计，操作简便、展开及布设快速；
5[0027]2)相比现有技术只能实现单点独立布设，无方向轴的表达，采用两套所述专用自定轴标靶装置的放置，一次性完成了 “4点+两轴”的特征布设；3)相比现有技术中无法实现扫描同时提供空间关键尺寸比例信息，本实用新型采用同轴两标靶中心距的设定，可实现扫描同时提供空间关键尺寸比例信息；以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，其特征在于，所述装置包括第一球形标靶和第二球形标靶，分别安放所述第一球形标靶和第二球形标靶的第一竖直对中主柱和第二竖直对中主柱，以及设于所述第一竖直对中主柱上的两脚辅助支架和竖直保证装置，其中，所述第二竖直对中主柱穿套在所述第一竖直对中主柱内并可相对其伸缩，所述第一球形标靶和所述第二球形标靶分别固定在所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的同轴位置上，所述竖直保证装置用于保证所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的竖直姿态，所述两脚辅助支架用于固定所述装置，并且所述两脚辅助支架为在工作状态展开、非工作状态收拢的折叠结构。
2.根据权利要求1所述的专用自定轴标靶装置，其特征在于，所述第二竖直对中主柱上设有刻度。
3.根据权利要求1所述的专用自定轴标靶装置，其特征在于，所述竖直保证装置为水准气泡装置。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的专用自定轴标靶装置，其特征在于，所述两脚辅助支架为半辅助连杆偏心三角支架结构，包括一个连杆偏心支脚和两个可折叠的对称支脚，所述两个可折叠的对称支脚的上部设有长度微调装置。
专利摘要本实用新型公开了一种三维激光扫描仪专用自定轴标靶装置，属于扫描仪辅助设备领域。所述装置包括第一和第二球形标靶，分别安放所述第一和第二球形标靶的第一和第二竖直对中主柱，以及设于所述第一竖直对中主柱上的两脚辅助支架和竖直保证装置，其中，所述第二竖直对中主柱穿套在所述第一竖直对中主柱内并可相对其伸缩，所述第一球形标靶和所述第二球形标靶分别固定在所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的同轴位置上，所述竖直保证装置用于保证所述第一竖直对中主柱和所述第二竖直对中主柱的竖直姿态，所述两脚辅助支架为在工作状态展开、非工作状态收拢的折叠结构。本实用新型具有操作简便、展开及布设快速的优点，完全满足实际需要。
文档编号G01C7/00GK202126262SQ20112019890
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者刘双明, 刘西涛, 孙德鸿, 尚坤, 张永海, 张耀亨, 李家民, 李斌, 殷启超, 王富东, 王瑜, 胡静, 钟名丽 申请人:中国石油天然气股份有限公司