一种SLAM激光与相机相融合的手持测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种移动测绘装置领域，尤其涉及一种slam激光与相机相融合的手持测量装置。

背景技术：

随着计算机技术和数字地图技术的发展，三维场景的信息采集与重构的精度越来越高，其应用也越来越广泛，环境的移动测量和三维建模在地理测绘、机器人、无人机和军事领域都有重要应用及经济效益。地面场景的三维点云数据的获取一般分为两种，移动式的激光扫描和固定式的激光扫描，目前，现有的地面移动测量系统，通常是基于车载的移动测量系统，但是地面移动测绘系统均需要依赖于全球卫星导航系统和惯性导航系统，所以只能用于室外环境；然而，由于室内和地下空间等环境中没有gnss信号，所以上述的移动测量系统无法正常工作，固定式的激光扫描可以用于室内环境中，但是复杂场景需要大量换站，然后进行点云拼接，数据获取的效率十分低下。中国专利cn106443687a公开了一种基于激光雷达和全景相机的背负式移动测绘系统，能有效地解决上述问题；但由于此专利的设施采用背负式，遇到狭小的空间时的通过性不好，整体背负过重，手持终端的wifi连接对网络信号存在依赖性。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出一种slam激光与相机相融合的手持测量装置，具体技术方案为：

一种slam激光与相机相融合的手持测量装置，所述基于激光雷达和相机的测绘系统包括激光雷达、相机、控制器和用于供电的电源，其特征在于：所述手持装置包括采集装置和后处理装置；所述采集装置为手持式，包括相机盒、激光雷达安装板和手柄，所述相机安装于所述相机盒的内部，所述手柄安装于所述相机盒的底板外表面的中心，所述激光雷达安装板安装于所述相机盒的顶部，所述激光雷达安装于激光雷达安装板上；所述后处理装置为背负式，包括控制盒和安装于所述控制盒上数据接口安装板，所述控制器安装于所述控制盒的内部，所述采集装置的线缆与后处理装置的线缆通过所述数据接口安装板相连接。

进一步地，安装在所述相机盒内的相机数量为多个，所述相机盒内设有与相机数量相匹配且用于安装所述相机的相机夹具和镜头夹具，所述相机夹具、所述镜头夹具安装于使相邻所述相机的视场角有不小于110°的重合区域的相机盒的底板上。

进一步地，所述激光雷达安装板形状与所述相机盒的顶面形状相匹配，所述相机盒的底板上设有与所述激光雷达安装板固定相连的支撑柱。

进一步地，所述采集装置还包括用于确定位置、姿态信息的imu，所述后处理模块还包括安装于硬盘盒内的硬盘。

进一步地，所述控制盒内至少设有用于安装控制器、硬盘盒的安装板。

进一步地，所述电源为直流电源，且外置于所述控制盒，所述电源的线缆连接在数据接口安装板上。

进一步地，所述数据接口安装板上至少设置有电源开关、相机线缆接口、激光雷达线缆接口、imu线缆接口、usb接口、电源接口。

有益效果：

本实用新型的测绘系统的设备通过手持式和背负式相结合，对于不同的场地具有良好的通过性、适应性强；背负的整体重量轻，手持稳定性高；采用硬盘存储数据，降低对wifi网络的依赖性，可提高作业效率。

附图说明

图1为本实用新型采集装置的立体视图。

图2为本实用新型采集装置的爆炸图。

图3为本实用新型后处理装置的立体视图。

图4为本实用新型后处理装置的爆炸图。

图5为本实用新型电连接示意图。

图6为本实用新型数据接口安装板的示意图。

图中：1激光雷达，2激光雷达安装板，3相机控制pcb板，4imu，5相机，6相机改装pcb板，7相机夹具，8镜头夹具，9支撑柱，10相机盒，11线缆口，12手柄，13控制盒，14数据接口安装板，15左侧板，16硬盘盒，17硬盘盒夹具，18计算机安装板，19电源转换模块，20电源管理pcb板，21计算机，22系统主控pcb板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步描述：

基于激光雷达和相机的测绘系统一般包括设有激光雷达、相机的采集模块和设有控制器、电源的后处理模块，通过采集模块将采集的数据传输到控制器中，运用三维slam算法、点云着色算法等核心算法进行数据处理，输出着色三维点云数据和具有位置和姿态信息的全景影像数据。

如图1所示，一种slam激光与相机相融合的手持测量装置，所述手持装置包括安装所述采集模块的采集装置和安装所述后处理模块的后处理装置；如图1所示，所述采集装置为手持式，至少包括相机盒10、激光雷达安装板2和手柄12，所述相机盒10内安装的相机5数量为多个，本实施例以相机的数量为三个来进行具体描述；所述手柄12安装于所述相机盒10的底板外表面的中心，所述激光雷达1安装板形状与所述相机盒10顶面的形状相匹配，且安装于所述相机盒10的顶部，所述激光雷达1安装于激光雷达安装板2上；手柄12上设有便于手握住且可防止脱滑的凹槽，所述凹槽的设置符合人体工学；本实施例中，所述手柄12与所述相机盒10的底板螺纹连接。如图2所示，相机盒10侧面的下部设有供所述采集装置线缆穿过的线缆口11，激光雷达1的线缆从激光雷达安装板2上穿入相机盒10内，再从所述线缆口11穿出。

如图2所示为采集装置的爆炸图；本实施例中，所述采集模块包括包括激光雷达1、相机5、用于控制相机5拍照的相机控制pcb板3、imu4、相机改装pcb板6、相机夹具7、镜头夹具8；其中，激光雷达1通过螺丝固定安装于激光雷达安装板2的上表面，并将激光雷达1的线缆从激光雷达安装板2穿入相机盒10内；安装在所述相机盒10内的相机5数量为三个，每个相机5均通过线缆连接有相机改装pcb板6，相机改装pcb板6用于将相机5的控制信号、电源信号、曝光信号等转接出来传输到相机控制pcb板3中，方便统一控制和管理；三个相机5分别通过三个相机夹具7、三个镜头夹具8组合固定到一起，作为一个相机总成通过螺钉固定于相机盒10底板上，所述相机夹具7、所述镜头夹具8设置在使相邻所述相机5视场角有不小于110°的重合区域的相机盒内的位置，以保证图像的合成质量；imu4通过螺钉固定于相机盒10的底板的中部，在进入到室内等相对封闭且gps信号不稳定空间的时，需依靠imu4输出的加速度、角速度等原始数据通过计算确定载体的位置、姿态、运动速度等信息；所述相机盒10的底板上设有多根用于与所述激光雷达安装板2固定相连的支撑柱9，所述支撑柱9使得激光雷达安装板2与相机盒10的底板刚性支撑。

如图3所示为后处理装置的立体视图；所述后处理装置的形状为盒状，顶盖为数据接口安装板14，用于采集装置和后处理装置之间的线缆连接；如图4所示为后处理装置的爆炸图；本实施例中，所述后处理模块包括计算机21、系统主控pcb板22、电源转换模块19、电源管理pcb板20和硬盘，所述硬盘安装于硬盘盒16内；所述后处理装置为背负式，放置于专用的背包中背负携带；后处理装置包括控制盒13、用于采集模块与后处理模块电连接的数据接口安装板14、用于固定安装计算机21的计算机安装板18和用于固定安装硬盘盒16的硬盘盒夹具17；所述控制盒16为顶部开口的盒状结构，所述数据接口安装板14安装于控制盒13的顶部；控制盒16的左侧板15上部固定连接有硬盘盒夹具17，所述计算机安装板18与所述硬盘盒夹具17螺钉连接；电源转换模块19、电源管理pcb板20通过螺钉与左侧板15的下部固定连接，系统主控pcb板22通过螺柱与后侧板固定连接。然而应当理解，所述后处理装置的各个部件也可以固定安装在控制盒的其他侧面，只要不影响各部件之间的安装和使用即可。

电源为12v或24v直流蓄电池，外置于所述控制盒，并与控制盒16一并放置于背包中；电源转换模块19与所述电源通过数据接口安装板14进行电连接，并将电源转化为19v直流电并稳定电源电压，用于给计算机21供电并能获得稳定的输入电压；电源管理pcb板20将电源转化为5v、12v直流电，5v直流电用于给相机5，12v直流电用于给激光雷达1和imu4进行供电。激光雷达1、imu4均与计算机21电连接，计算机21控制激光雷达1、imu4进行数据采集，并将采集的数据回传给计算机21，计算机21对数据进行处理后生成点云数据；相机5拍摄的图像数据存储于相机的sd卡中，计算机21读取sd卡中的图像数据对点云着色后将着色点云数据存储于硬盘中；内置有gps板卡的系统主控pcb板22与计算机21电连接，用于同步gps板卡的数据，对数据进行后处理，同时可用于转接多相机的数据，方便图像信息的单独拷贝。

如图5所示为采集模块、后处理模块、电源之间的电连接示意图，其中实线为电源供电线缆连接，虚线为信号线连接；采集模块、后处理模块、电源之间的线缆均通过数据接口安装板14上的接口相连接。

电源供电线连接为：电源分别与电源管理pcb板20、电源转换模块19电连接；电源管理pcb板20分别与激光雷达1、imu4、相机控制pcb板3电连接，相机控制pcb板3与相机改装pcb板6电连接，相机改装pcb板6与相机5电连接；电源转换模块19与计算机21电连接，计算机21与硬盘电连接。

信号线连接为：计算机21分别与激光雷达1、imu4、相机控制pcb板3电连接，相机控制pcb板3与相机改装pcb板6电连接，相机改装pcb板6与相机5电连接；系统主控pcb板22与计算机21电连接，计算机21与硬盘电连接。

如图6所示，数据接口安装板14上设置有电源开关、电源接口、相机线缆接口、激光雷达线缆接口、imu线缆接口、usb接口、hdmi接口、lan接口等。

使用时，将采集模块的相机线缆、激光雷达线缆、imu线缆插入到数据接口安装板14相应的接口中，电源线缆插入到电源接口中，将后处理装置和电源放置在背包中背负，按下电源开关，平稳握住采集装置的手柄12，即可开始工作。