本发明涉及控制点点云数据采集技术领域，尤其涉及一种简易控制点扫描测量装置及方法。
背景技术
三维激光扫描作业中，如果需要采集控制点处的点云数据，一般情况下，先埋设控制桩，后期在控制桩上架设三脚架，三脚架摆放标靶，对中整平后，再进行标靶扫描。
上述测量过程中现场作业需要携带三脚架、标靶、基座，设备多、重量大，且对中整平耗时长，整体作业效率低。
为快速实现控制点点云数据采集，设计一套设备，准确、快捷、轻便地实现上述功能成为必要。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种简易控制点扫描测量装置；目的之二是提供一种简易控制点扫描测量方法；目的之三是该装置结构简单、操作方便；目的之四是该装置体积小、携带方便，适用各种复杂环境使用；目的之四是该装置精确，能实现控制点中心扫描测量。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种简易控制点扫描测量装置，包括平衡支撑装置、调整装置和测量装置，所述的平衡支撑装置位于最下方，所述的平衡支撑装置的上端与调整装置的下端可转动连接，所述的调整装置还连接有测量装置。
所述的平衡支撑装置至少包括底部平杆、底部竖杆、旋转套管和第二折叠装置，所述的底部平杆的一端为自由端，所述的底部平杆的另一端通过第二折叠装置与底部竖杆的下端可弯折连接，底部竖杆的上端通过旋转套管与调整装置可转动连接。
所述的第二折叠装置由第二连接杆、第二连接螺杆和第二固定卡片组成；所述的第二连接杆包括与底部平杆连接的水平段，以及与底部竖杆的下端固定连接的竖直段，第二连接杆的水平段与竖直段通过第二连接螺杆铰接；第二连接杆的水平段与竖直段铰接的最大分离角度为90度；所述的底部竖杆和底部平杆的外侧壁或第二连接杆的水平段和竖直段的外侧壁分别与第二固定卡片的两端连接，第二固定卡片其中的一端转动连接，第二固定卡片的另一端卡扣连接。
所述的旋转套管包括第一旋转套管和第二旋转套管，所述的第一旋转套管和第二旋转套管从上至下依次紧密连接在调整装置的最下端，所述的平衡支撑装置设置有两副，其中一副平衡支撑装置的上端与第一旋转套管可转动连接，另一副平衡支撑装置的上端与第二旋转套管可转动连接，其中与第一旋转套管连接的平衡支撑装置的第一底部竖杆长于与第二旋转套管连接的平衡支撑装置的第二底部竖杆，使得两副平衡支撑装置中的底部平杆处于同一水平面，两副平衡支撑装置呈400-600的角度分开，以使整个装置平衡。
所述的调整装置包括连接管、伸缩管、第一调节装置、顶部平管、第一折叠装置、第二调节装置和伸缩杆；所述的连接管的下端与所述的测量装置固定连接，连接管的上端垂直贯穿伸缩管的一端与第一调节装置活动连接；伸缩管的另一端活动套接在水平设置的顶部平管内；在顶部平管远离连接管的一端与第一折叠装置的一端套接，第一折叠装置的另一端与伸缩杆的上端套接，所述伸缩杆的下端与平衡支撑装置可转动连接。
所述的伸缩杆包括第一伸缩杆、第一松紧旋钮、第二松紧旋钮、第二伸缩杆和第三伸缩杆；所述的第一伸缩杆的上端与第一折叠装置固定连接，第一伸缩杆的下端通过相邻连接的第一松紧旋钮和第二松紧旋钮与第二伸缩杆的上端活动连接；第二伸缩杆的下端与第三伸缩杆的上端套接，第三伸缩杆的下端与平衡支撑装置活动连接；所述的第一伸缩杆和第二伸缩杆长度均为10cm。
所述的第一折叠装置由第一连接杆、第一连接螺杆和第一固定卡片组成；所述的第一连接杆包括与顶部平管连接的水平段，以及与伸缩杆的上端固定连接的竖直段，第一连接杆的水平段与竖直段通过第一连接螺杆铰接；第一连接杆的水平段与竖直段铰接的最大分离角度为90度；所述的顶部平管和伸缩杆的外侧壁或第一连接杆的水平段和竖直段的外侧壁分别与第一固定卡片的两端连接，第一固定卡片其中的一端转动连接，第一固定卡片的另一端卡扣连接。
所述的测量装置包括圆锥垂球、调节线和靶标，所述的圆锥垂球固定连接在调节线的一端，调节线的另一端穿过靶标与靶标的中心固定连接；靶标的上端与调整装置固定连接。
所述的调节线为细钢丝；所述的调节线上设置有长度刻画线；所述的靶标为球形
靶标。
一种简易控制点扫描测量方法，其特征在于：首先将顶部平管打开，顶部平管水平后，固定第一固定卡片，然后调整两副平衡支撑装置中的底部平杆，使两副底部平杆下部处于同一平面，再将两副平衡支撑装置分开适合的角度，使装置保持平衡，然后分别固定每副平衡支撑装置中的固定卡片；拉伸同时旋转顶部平管，并调节细钢丝的高度，使得圆锥垂球的底端对准控制桩中心，开始进行扫描。
本发明的有益效果是：
本发明通过平衡支撑装置、调整装置和测量装置的有机设置，通过调整平衡支撑装置，使整个装置处于平衡、稳定状态，通过调整装置的调节，使装置处于最佳的测试位置，保证测量装置精准的测试，使用、操作简单，并能得出精确的测试结果。实际使用时，可准确快捷的获取控制桩处点云数据，依据点云数据提取出控制桩的坐标。
本发明通过第一折叠装置和第二折叠装置的设置，使得装置具有体积小、结构简单、便于携带的优点，尤其方便在野外进行测试时使用和操作。
本发明在具体实施时，通过第一调节装置调节调节线的高度，使得圆锥垂球的底端对准控制桩中心，开始进行扫描，确保测试结果的精确性；靶标为球形靶标使测试的结果更加精确，实际操作易行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明第一折叠装置局部放大图；
图3是本发明平衡支撑装置放大图；
图4是本发明正视图；
图5是本发明使用状态俯视图。
图中，1-底部平杆、2-第二底部竖杆、3-第二固定卡片、4-第二连接杆、5第二连接螺杆、6-第一旋转套管、7-第二旋转套管、8-连接管、9-伸缩管、10-第一调节装置、11-顶部平管、12-第一固定卡片、13-第二调节装置、14-第一伸缩杆、15-第一松紧旋钮、16-第二松紧旋钮、17-第二伸缩杆、18-第三伸缩杆、19-第一连接杆、20-第一连接螺杆、21-圆锥垂球、22-调节线、23-靶标、24-第一底部竖杆。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1、图4和图5所示的一种简易控制点扫描测量装置，包括平衡支撑装置、调整装置和测量装置，平衡支撑装置位于最下方，平衡支撑装置的上端与调整装置的下端可转动连接，测量装置与调整装置固定连接。
在具体实施时，通过调整平衡支撑装置，使整个装置处于平衡、稳定状态，通过调整装置的调节，使装置处于最佳的测试位置，保证测量装置精准的测试，得出精确的测试结果。本发明具有体积小、结构简单，便于野外携带和操作的特点。
实施例二：
如图1、图3和图4所示的一种简易控制点扫描测量装置，在实施例1的基础上：所述的平衡支撑装置包括底部平杆1、底部竖杆、旋转套管和折叠装置，所述的底部平杆1的一端为自由端，所述的底部平杆1的另一端与折叠装置的一端固定连接，折叠装置的另一端与底部竖杆的下端固定连接，底部竖杆的上端通过旋转套管与调整装置可转动连接；所述的旋转套管套接于调整装置的最下端。
优选的是所述的第二折叠装置由第二连接杆4、第二连接螺杆5和第二固定卡片3组成；所述的第二连接杆4包括与底部平杆1连接的水平段，以及与底部竖杆的下端固定连接的竖直段，第二连接杆4的水平段与竖直段通过第二连接螺杆5铰接；第二连接杆4的水平段与竖直段铰接的最大分离角度为90度；所述的底部竖杆和底部平杆1的外侧壁或第二连接杆4的水平段和竖直段的外侧壁分别与第二固定卡片3的两端连接，第二固定卡片3其中的一端转动连接，第二固定卡片3的另一端卡扣连接。当设备使用完毕后，可松开上下两处的第二固定卡片3，将底部平杆1和顶部平管11折叠；所述的第二折叠装置也可以采用任何可实现折叠功能的折叠件来替代。
优选的是所述的旋转套管包括第一旋转套管6和第二旋转套管7，所述的第一旋转套管6和第二旋转套管7从上至下依次紧密连接在调整装置的最下端，所述的平衡支撑装置设置有两副，其中一副平衡支撑装置的上端与第一旋转套管6可转动连接，另一副平衡支撑装置的上端与第二旋转套管7可转动连接，其中与第一旋转套管6连接的平衡支撑装置的第一底部竖杆24长于与第二旋转套管7连接的平衡支撑装置的第二底部竖杆2，使得两副平衡支撑装置中的底部平杆处于同一水平面，两副平衡支撑装置呈400-600的角度分开，以使整个装置平衡。
在具体实施时，将两副平衡支撑装置中的两个底部平杆分别展开，依靠旋转套管，在竖直方向自由旋转，调整装置，使得两个底部平杆1的底部处于同一个平面，并两副平衡支撑装置呈400-600的角度分开，也可以根据情况，将两副平衡支撑装置分开的角度进行调整，以保持设备的平衡。调整好以后，将第二固定卡片3固定卡扣好，完成简易控制点扫描测量装置的平衡调整。使用本发明的设计方案，调节简单，操作方便。
实施例三：
如图1和图2所示的一种简易控制点扫描测量装置，在实施例1的基础上：所述的调整装置包括连接管8、伸缩管9、第一调节装置10、顶部平管11、第一折叠装置、第二调节装置13和伸缩杆；所述的连接管8的下端与所述的测量装置固定连接，连接管8的上端垂直贯穿伸缩管9的一端与第一调节装置10活动连接；伸缩管9的另一端活动套接在水平设置的顶部平管11内；在顶部平管11远离连接管8的一端与第一折叠装置的一端套接，第一折叠装置的另一端与伸缩杆的上端套接，所述伸缩杆的下端与平衡支撑装置可转动连接。
优选的是所述的伸缩杆包括第一伸缩杆14、第一松紧旋钮15、第二松紧旋钮16、第二伸缩杆17和第三伸缩杆18；所述的第一伸缩杆14的上端与第一折叠装置固定连接，第一伸缩杆14的下端通过相邻连接的第一松紧旋钮15和第二松紧旋钮16与第二伸缩杆17的上端活动连接；第二伸缩杆17的下端与第三伸缩杆18的上端套接，第三伸缩杆18的下端与平衡支撑装置活动连接；所述的第一伸缩杆14和第二伸缩杆17长度均为10cm。伸缩杆设置为三节，保证在通常的测试时环境下装置都能够使用，通过松紧旋钮调节和固定伸缩杆，使装置保持住调节好的状态。
优选的是所述的第一折叠装置由第一连接杆19、第一连接螺杆20和第一固定卡片12组成；所述的第一连接杆19包括与顶部平管11连接的水平段，以及与伸缩杆的上端固定连接的竖直段，第一连接杆19的水平段与竖直段通过第一连接螺杆20铰接；第一连接杆19的水平段与竖直段铰接的最大分离角度为90度；所述的顶部平管11和伸缩杆的外侧壁或第一连接杆19的水平段和竖直段的外侧壁分别与第一固定卡片12的两端连接，第一固定卡片12其中的一端转动连接，第一固定卡片12的另一端卡扣连接。此方案，方便装置使用完毕后装置的折叠，减小装置占用空间。所述的第一折叠装置也可以采用任何可实现折叠功能的折叠件来替代。
优选的是所述的连接管8和伸缩管9均为直筒钢管。使用钢管作为连接管8和伸缩管9，不易损坏，延长了设备的使用时间。
在具体实施时，通过上下自由伸缩来调节竖杆的高度，顶部平管在水平方向可自由旋转，以调节圆锥垂球的方向。当整个装置的平衡调节好以后，将折叠的顶部平管11拉伸同时旋转顶部平管11，伸缩杆由3截组成，较大范围的调整高度；细钢丝的高度根据调节旋钮1进行调整。底部平杆有2根，依靠旋转套管，在竖直方向自由旋转，以保持设备的平衡。保证测量装置对准控制桩中心后，进行扫描测试。
实施例四：
如图1所示的一种简易控制点扫描测量装置，在实施例1的基础上：所述的测量装置包括圆锥垂球21、调节线22和靶标23，所述的圆锥垂球21固定连接在调节线22的一端，调节线22的另一端穿过靶标23与靶标23的中心固定连接；靶标23的上端与调整装置固定连接。
优选的是所述的调节线22为细钢丝；所述的调节线22上设置有长度刻画线；所
述的靶标23为球形靶标。
在具体实施时，通过第一调节装置调节调节线22的高度，使得圆锥垂球的底端对准控制桩中心，开始进行扫描，确保测试结果的精确性；靶标23为球形靶标可以使测试的结果更加精确。
综上所述，本发明通过平衡支撑装置、调整装置和测量装置的有机结合，在实际使用过程中方法是：首先将顶部平管打开，顶部平管水平后，固定第一固定卡片，然后调整两副平衡支撑装置中的底部平杆，使两副底部平杆下部处于同一平面，再将两副平衡支撑装置分开适合的角度，使装置保持平衡，然后分别固定每副平衡支撑装置中的固定卡片；拉伸同时旋转顶部平管，并调节细钢丝的高度，使得圆锥垂球的底端对准控制桩中心，开始进行扫描。本装置可快速对准控制桩中心，通过扫描球形标靶和细钢丝高度值，可在扫描过程中采集出控制桩中心处点云数据。实施可准确快捷的获取控制桩处点云数据，依据点云数据提取出控制桩的坐标。此外，本发明具有体积小、结构简单，便于野外携带和操作的特点。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。