一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统的制作方法

文档序号:6043474阅读:517来源:国知局
一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统,该系统可以使用连接延长杆将搭载激光测距系统的杆式三维伺服旋转伸入采空区、溶洞、墓穴等待测区域,通过计算机控制系统驱动水平和垂直旋转实现空间360°扫描,并得到逐点距离信息获得点云数据结果,通过点云数据处理软件配合姿态传感器测量结果可建立空间三维模型。
【专利说明】一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及矿冶【技术领域】,尤其涉及一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统。

【背景技术】
[0002]三维激光扫描测量技术具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强等特点,可快速、准确、有效的获取空间三维信息。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现,尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代,人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法,在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟,新型的全站仪可以完成大多数开放三维空间的高精度测量。目前,市场上主流全站仪产品主要由瑞士 [61(?公司、美国30 01以1从公司和?01116皿18公司,奥地利虹⑶[公司、加拿大0於6。11公司、瑞典了0成76公司、法国II例31公司、日本1111011:51公司、澳大利亚1-81X2公司生产。
[0003]上述产品和技术虽然在一定程度上实现了三维空间激光扫描测距成像问题,但由于其涉及三维旋转、光学测量、自动化控制等功能,集成度较高,结构复杂,通常尺寸较大,不适用于诸如地下矿山开采后形成的采空区、地下溶洞、墓穴这样的封闭或由于测量人员人身安全方面考虑的限制,无法采用现有的全站仪对待测空间进行测量。


【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统,可以适用于各种人员无法进入的封闭空间进行三维空间距离信息的扫描测量。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006](与权利要求相对应
[0007]由上述本发明提供的技术方案可以看出,可以使用连接延长杆将搭载激光测距系统的杆式三维伺服旋转伸入采空区、溶洞、墓穴等待测区域,通过计算机控制系统驱动水平和垂直旋转实现空间360。扫描,并得到逐点距离信息获得点云数据结果,通过点云数据处理软件配合姿态传感器测量结果可建立空间三维模型。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,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发明的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,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附图。
[0009]图1为本发明实施例提供的一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统的示意图;
[0010]图2为本发明实施例提供的利用本发明提供的系统进行采空区三维数据采集及成像的示意图。

【具体实施方式】
[0011]下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
[0012]实施例
[0013]图1为本发明实施例一提供的一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统的示意图。如图1所示,该系统主要包括:
[0014]杆式三维伺服旋转系统11,用于在计算机控制系统的控制下实现水平方向0?360°与垂直方向0?180°的旋转;
[0015]激光测距系统12,用于在杆式三维伺服旋转系统的带动下采集三维空间点云数据;
[0016]视频监控系统13,用于采集待测区域周围环境的视频数据;
[0017]姿态传感器14,用于采集姿态信息;
[0018]计算机控制系统15,用于对控制杆式三维伺服旋转系统的旋转角度,以及接收激光测距系统、视频监控系统与姿态传感器的数据,并根据接收到激光测距系统与姿态传感器的数据实现空间三维成像;
[0019]其中,所述杆式三维伺服旋转系统11、激光测距系统12、视频监控系统13与姿态传感器14均设置在一探头1上,该探头1的一端可通过延长连接杆2来增加其长度。
[0020]进一步的,该系统还包括:
[0021]设置在该探头上的温度传感器16,用于采集待测区域的环境温度信息,并发送至所述计算机控制系统15。
[0022]进一步的,该系统还包括:通过电缆与所述计算机控制系统15相连的供电系统17,用于提供电源。
[0023]进一步的,所述计算机控制系统通过电缆与探头上的各个系统相连,实现数据通^。
[0024]为了便于理解,下面针对本发明的每一部分的功能做详细的介绍。
[0025]如图2所示,将探头1通过钻孔深入采空区后,可根据探头上的视频监控系统13对采空区进行视频采集,观察采空区内的环境,以便调整合适的位置进行点云数据的采集。
[0026]采集点云数据时,由探头上1的杆式三维伺服旋转系统11通过水平与垂直旋转交互配合的方式带动激光测距系统12,实现三维空间区域扫描。示例性的,所述的杆式三维伺服旋转系统内集成水平旋转驱动电机、垂直旋转驱动电机、伺服控制系统(含电路与控制程序)、角度传感器、安装固定机械结构。所述的激光测距系统激光器基于脉冲相位调制测量原理,采用650红光激光器或980氦氖激光器,并具有83-232或83-485输出接口。
[0027]所述杆式三维伺服旋转系统11的水平、垂直旋转是通过与其相连的计算机控制系统15来控制的;计算机控制系统15可设置水平扫描优先和垂直扫描优先两种方式,并可设置旋转角度与旋转精度等,同时,还可以随时获取探头1上姿态传感器信息、温度传感器信息、水平与垂直方向的角度信息等。
[0028]计算机控制系统15中还包含点云数据处理软件,该软件可基于水平、垂直方向的角度信息,配合姿态传感器信息及激光测距系统测试结果获得三维空间点云数据,并在此基础上实现空间三维成像。
[0029]另外,本发明所提供的系统可以根据地形及实际需求延长连接杆2深入矿井采空区、溶洞、墓穴等人员不易或无法进入的区域进行三维空间测距及成像;当无法通过一个钻孔获得完整的三维空间距离信息时可通过在不同位置分布打多个钻孔扫描测试进行数据拼接合成得到;所述的钻孔是指从地面、矿井采掘空间、或待测区域的相邻空间向待测空间区域打孔。
[0030]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种钻孔置入式三维空间激光扫描测距成像系统,其特征在于,该系统包括: 杆式三维伺服旋转系统,用于在计算机控制系统的控制下实现水平方向O?360°与垂直方向O?180°的旋转; 激光测距系统,用于在杆式三维伺服旋转系统的带动下采集三维空间点云数据; 视频监控系统,用于采集待测区域周围环境的视频数据; 姿态传感器,用于采集姿态信息; 计算机控制系统,用于对控制杆式三维伺服旋转系统的旋转角度,以及接收激光测距系统、视频监控系统与姿态传感器的数据,并根据接收到激光测距系统与姿态传感器的数据实现空间三维成像; 其中,所述杆式三维伺服旋转系统、激光测距系统、视频监控系统与姿态传感器均设置在一探头上,该探头的一端可通过延长连接杆来增加其长度。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,该系统还包括: 设置在该探头上的温度传感器,用于采集待测区域的环境温度信息,并发送至所述计算机控制系统。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,该系统还包括:通过电缆与所述计算机控制系统相连的供电系统,用于提供电源。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述计算机控制系统通过电缆与探头上的各个系统相连,实现数据通信。
【文档编号】G01B11/24GK104457612SQ201410830026
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】翟盛锐, 马海涛, 王云海 申请人:中国安全生产科学研究院
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