专利名称：用于三维激光扫描系统的圆柱靶标的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维激光扫描技术领域，具体地涉及一种三维激光扫描时所需要的靶
标的结构改进。
背景技术：
利用在场景中布置靶标的方法对三维激光扫描仪获取的点云数据进行配准，具有 精度高、速度快的特点。 而已有平面结构耙标，当激光从扫描仪发出点到打到耙标上点的连线和平面耙标 的夹角较小时，经常出现误识或无法找到靶标的情况。另外，已有平面结构靶标，一般需要 使用粘贴的方式固定在场景中，若扫描对象是不允许粘贴操作的对象，如文物、艺术品等， 靶标的固定就成为一个令人头疼的问题。还有一些情况下，扫描对象的光反射强度较高，将 使靶标难以从扫描对象上轻易区分开来，耙标也不宜粘贴在扫描对象上，这时候，耙标的固 定方式依然存在问题。 虽然放在三角架上的莱卡公司的半球形平面靶标可以通过靶标旋转解决上述问 题，但是，给不同站点三维数据配准时，需要反复旋转该半球形平面靶标，使该靶标的平面 (即反光面)依次正对不同站点处的激光扫描仪。在靶标的旋转过程中，将导致靶标反光面 的中心坐标变化，从而给不同站点三维数据配准带来误差或导致无法配准；而当旋转靶标 碰到角架时，更是需要重新开始配准，屡次旋转靶标也给配准工作带来了很大的不便。
不论上述平面结构的靶标还是半球形的平面靶标，其反光面均呈平面形状，而本 发明提供的圆柱状靶标，将反光面设为圆柱形状，能够很好地解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于三维激光扫描系统的圆 柱靶标，将反光面设为圆柱形状，解决平面靶标受激光入射角度所限的问题，还解决半球形 平面靶标在旋转过程中中心坐标发生变化的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是 —种用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该靶标的反光面呈圆柱状。
在较佳的技术方案中该圆柱靶标包括一体结构的靶标主体、座体和连接柱，其 中 该靶标主体呈圆柱状，在其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而 成为所述的圆柱状的反光面； 该座体是一个与该靶标主体同轴的圆柱体，其一端通过该连接柱与该靶标主体连 接。
在较佳的技术方案中该座体的另一端中心位置加工有一个螺纹孔。
在较佳的技术方案中该座体的外圆周面上经过滚花加工而具有花纹。
在较佳的技术方案中该圆柱靶标是以硬铝材料车削而成。
在较佳的技术方案中该圆柱靶标包括一体结构的靶标主体和连接座，其中
该靶标主体呈圆筒状，在其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成为一个圆柱状的反光面； 该连接座是一个与该靶标主体同轴的圆筒，其一端开放，该开放的一端与该靶标主体相接。 在较佳的技术方案中该连接座另一端封闭，并在该封闭的另一端的中心位置加工有一个通孔或者螺纹孔。
在较佳的技术方案中该连接座的外圆柱表面经过滚花加工而具有花纹。
在较佳的技术方案中该圆柱靶标是以注塑或者冲压方式加工形成。
在较佳的技术方案中该圆柱靶标包括分别加工的靶标主体和底座，其中
该靶标主体是一个圆管体，其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成为一个圆柱状的反光面；在该靶标主体的内圆柱面的下端还加工有一段内螺纹；
该底座具有一个底盖和一个固定轴，该底盖具有外螺纹而与该靶标主体的内螺纹螺接，该固定轴上端与该底盖固定连接。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是 1、不同站点的激光扫描仪扫描到该圆柱靶标，无论从何角度，都相当于正对于圆柱状反光面来扫描，因此，扫描精度较高。 2、任意一台激光扫描仪扫描该圆柱靶标，将得到该圆柱靶标朝向该扫描的一侧的半圆柱面的三维信息，然后用上述三维信息可以很方便地拟合出该圆柱靶标的中心轴线位置(拟合算法不是本发明的重点内容，在此不予赘述)。由于该圆柱靶标具有的对称性，不同站点的激光扫描仪所拟合出来的中心轴线的位置是相同的，因此不必旋转靶标，即可完成场景中靶标中心位置坐标的确定。 3、本发明提供的圆柱靶标，若由于长期使用而有局部反光面掉漆，只要以圆柱轴线为轴旋转该圆柱靶标，使反光面中反射效果较好的一面逐一朝向不同站点的激光扫描仪，能够使每一激光扫描仪都得到较高的扫描精度。由于该圆柱靶标具有的对称性，并由于底座与靶标主体同轴设置，所以在旋转底座的过程中，并不会改变该圆柱靶标的轴线位置，能够保证配准工作的顺利进行。 4、本发明提供的圆柱靶标，不用粘贴固定，从而可以避免破坏场景中不允许粘贴操作的对象，也可以避开场景中光反射强度较高物品以防止出现干涉而影响扫描精度，因此，使用本发明提供的圆柱靶标，将提高靶标安放的灵活性。
图1是本发明提供的圆柱靶标的一个较佳实施例的结构示意图； 图2是本发明提供的圆柱靶标的另一个较佳实施例的结构示意图； 图3是本发明提供的圆柱靶标的第三个较佳实施例的结构示意图。 附图标记说明 第一实施例靶标主体10 ;反光面11 ;座体20 ;螺纹孔21 ;连接柱30 ; 第二实施例靶标主体10 ;反光面11 ;反光纸12 ;连接座40 ;通孔41 ; 第三实施例靶标主体10 ;反光面11 ;反光纸12 ;内螺纹14 ;底座50 ;底盖51 ;外
4螺纹511 ;固定轴52。
具体实施例方式
如图1所示，是一种用于三维激光扫描系统的圆柱靶标的一个较佳实施例，其以
硬铝材料车削形成，包括一体结构的靶标主体10、座体20和连接柱30，其中 该耙标主体10呈圆柱状，在其圆柱状的外表面上涂有对激光十分敏感的反光漆
(如交通标识油漆)，而成为一个圆柱状的反光面11。由于该反光面ll直接关系场景中
靶标中心位置坐标的精度，所以优选采用精加工的方式来成型该靶标主体10的圆柱状的
外表面。 该座体20是一个与该靶标主体10同轴的圆柱体，且其一端通过该连接柱30与该 靶标主体10连接，另一端中心位置加工有一个螺纹孔21，用来与三角架(或者其它固定物 体)连接。为了防止座体20的圆柱表面对激光扫描仪产生干涉，优选对该座体20的圆柱 表面采用滚花加工而使其具有花纹。 该连接柱30也呈圆柱状，起连接作用，还便于靶标主体10以及座体20的加工。
使用本发明的时候，将三角架(或者其它固定物体)摆设在场景中合适的位置，然 后用螺丝将该圆柱靶标固定在该三角架(或者其它固定物体)上，稍作调整，即可进行配准工作。
使用本发明来进行配准工作具有以下优点 1、不同站点的激光扫描仪扫描到该圆柱靶标，无论从何角度，都相当于正对于圆 柱状反光面ll来扫描，因此，扫描精度较高。 2、任意一台激光扫描仪扫描该圆柱靶标，将得到该圆柱靶标朝向该扫描的一侧的 半圆柱面的三维信息，然后用上述三维信息可以很方便地拟合出该圆柱靶标的中心轴线位 置(拟合算法不是本发明的重点内容，在此不予赘述)。由于该圆柱靶标具有的对称性，不 同站点的激光扫描仪所拟合出来的中心轴线位置是相同的，因此不必旋转靶标，即可完成 场景中靶标中心位置坐标的确定。 3、本发明提供的圆柱靶标，若由于长期使用而有局部反光面11掉漆，只要以圆柱 轴线为轴旋转该圆柱靶标，使反光面11中反射效果较好的一面逐一朝向不同站点的激光 扫描仪，能够使每一激光扫描仪都得到较高的扫描精度。由于该圆柱靶标具有的对称性，并 由于底座与靶标主体10同轴设置，所以在旋转底座的过程中，并不会改变该圆柱靶标的轴 线位置，能够保证配准工作的顺利进行。 4、本发明提供的圆柱靶标，不用粘贴固定，从而可以避免破坏场景中不允许粘贴 操作的对象，也可以避开场景中光反射强度较高物品以防止出现干涉而影响扫描精度，因 此，使用本发明提供的圆柱靶标，将提高靶标安放的灵活性。 如图2所示，是本发明的另一个较佳实施例，其是以注塑或者冲压方式形成，包括 一体结构的靶标主体10和连接座40，其中 该靶标主体10呈圆筒状，在其圆柱状的外表面上粘贴有反光纸12，而成为一个圆 柱状的反光面11。由于该反光面ll直接关系场景中靶标中心位置坐标的精度，应对注塑成 型或者冲压成型出的靶标主体10的外表面进行整形加工，然后再贴反光纸12。
该连接座40是一个与该靶标主体10同轴的圆筒，其一端开放，该开放的一端与该
5靶标主体10相接，另一端封闭，并在该封闭的另一端的中心位置加工有一个通孔41 (也可 以是螺纹孔)，以供一个紧固螺钉(未予图示)穿过该通孔后与天花板(或者其它固定物 体)连接。为了防止连接座40的外圆柱表面对激光扫描仪产生干涉，优选对该连接座40 的外圆柱表面采用滚花加工而使其具有花纹。 采用注塑或者冲压方式形成的上述圆柱靶标，可以节省材料而降低成本，还能够 减少靶标的整体总量而利于装卸。本实施例中，耙标主体io是固定在天花板上，而实际上， 其也可以倒置过来，固定在三角架上使用。 如图3所示，是本发明的第三个较佳实施例，其包括分别加工的靶标主体10和底 座50，其中 该靶标主体10是用硬铝管车削加工出来的圆管体，其圆柱状的外表面上粘贴有 反光纸12(或喷涂有交通标识油漆)，而成为一个圆柱状的反光面11 ;在该靶标主体10的 内圆柱面的下端还加工有一段内螺纹14。 该底座50具有一个底盖51和一个固定轴52，该底盖51具有外螺纹511而与该 靶标主体10的内螺纹14螺接，该固定轴52上端与该底盖51固定连接，固定轴52下端则 能够与三角架(或者其它固定物体)固定连接(铆接、螺接、胶接或者焊接都行，不予赘述 了)。 由于上述圆柱靶标的两部分结构分开加工，可以提高加工效率，保证反光面11的 加工质量；而且，需要旋转反光面11时，只需相对旋转该靶标主体10与底盖51的连接螺纹 即可，而且该靶标主体10的内螺纹14与反光面11分别成型在圆管体的内、外表面上，能够 很容易地保证同心度，所以可以降低制造难度。 以上各实施例对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员 理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，例
如贴反光纸和喷漆步骤就可以相互替代；而座体20、连接座40和底座50的结构还可以根 据不同的实际需要进行各种结构调整，但这些替换或者调整方式都将落入本发明的保护范 围之内。
权利要求
一种用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该靶标的反光面呈圆柱状。
2. 根据权利要求1所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该圆柱靶 标包括一体结构的靶标主体、座体和连接柱，其中该靶标主体呈圆柱状，在其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成为 所述的圆柱状的反光面；该座体是一个与该靶标主体同轴的圆柱体，其一端通过该连接柱与该靶标主体连接。
3. 根据权利要求2所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该座体的 另一端中心位置加工有一个螺纹孔。
4. 根据权利要求2所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该座体的 外圆周面上经过滚花加工而具有花纹。
5. 根据权利要求2所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该圆柱靶 标是以硬铝材料车削而成。
6. 根据权利要求1所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该圆柱靶 标包括一体结构的靶标主体和连接座，其中该靶标主体呈圆筒状，在其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成为 一个圆柱状的反光面；该连接座是一个与该靶标主体同轴的圆筒，其一端开放，该开放的一端与该靶标主体 相接。
7. 根据权利要求6所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该连接座 另一端封闭，并在该封闭的另一端的中心位置加工有一个通孔或者螺纹孔。
8. 根据权利要求7所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该连接座 的外圆柱表面经过滚花加工而具有花纹。
9. 根据权利要求6所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该圆柱靶 标是以注塑或者冲压方式加工形成。
10. 根据权利要求l所述的用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，其特征在于该圆柱靶 标包括分别加工的靶标主体和底座，其中该靶标主体是一个圆管体，其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成 为一个圆柱状的反光面；在该靶标主体的内圆柱面的下端还加工有一段内螺纹；该底座具有一个底盖和一个固定轴，该底盖具有外螺纹而与该靶标主体的内螺纹螺 接，该固定轴上端与该底盖固定连接。
全文摘要
本发明是一种用于三维激光扫描系统的圆柱靶标，包括一体结构的靶标主体、座体和连接柱，该靶标主体呈圆柱状，在其圆柱状的外表面上涂有反光漆或者粘贴有反光纸，而成为圆柱状的反光面；该座体是一个与该靶标主体同轴的圆柱体，其一端通过该连接柱与该靶标主体连接；该座体的另一端中心位置加工有一个螺纹孔，可以与三角架连接。如此，激光扫描仪在不同站点扫描到该圆柱靶标，都相当于正对于圆柱状反光面来扫描；而且，不同站点激光扫描仪扫描该圆柱靶标，拟合出的该圆柱靶标的中心轴线的位置是相同的。因此，使用本发明进行三维激光扫描的配准工作，靶标布设方便，减少野外作业时间，配准精度高。
文档编号G01B11/24GK101762244SQ201010034278
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者宫辉力, 张爱武, 胡少兴 申请人:首都师范大学