一种便携式高精度激光扫描装备

本发明涉及工程扫描设备领域，具体涉及到一种便携式高精度激光扫描装备。

背景技术：

1、测绘并扫描现场具体施工环境是实施建筑施工项目的过程中重要的一个环节，测绘精度的质量对具体施工起到了决定性因素，工程级全站仪作为最基础、最常用的一款测量仪器，它的发展一直备受关注，工程级全站仪更是广泛应用于桥梁建设、大型工程测量、工程勘测等大型工程领域。目前，工业级全站仪基本为国外品牌，如徕卡的tda5005、ms60、tdra6000，索佳的net05a，天宝的sx12，拓普康ms05a等仪器。

2、目前市面上绝大部分的全站仪都是利用单个激光测距模块对目标进行测距与扫描，而施工场地环境复杂、干扰因素较多、工况较为恶劣，利用单个激光测距模块，测得结构精度不高，影响后续的施工。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种便携式高精度激光扫描设备，采用模块化便携式设计，通过定点多次多角度的方式对目标点进行扫描，在采集数据后通过坐标转换来实现高精度测量。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种便携式高精度激光扫描装备，包括三角支撑架、可调平垂直扫描平台及控制通讯模块，所述可调平垂直扫描平台包括水平螺旋调节器、一组可俯仰激光旋转测距单元及固定立柱，所述三角支撑架上固定设有水平螺旋调节器，所述水平螺旋调节器上设有固定立柱，所述固定立柱上设有若干个可俯仰激光旋转测距单元，相邻两个可俯仰激光旋转测距单元水平方向之间的夹角为72°-120°，能够实现测得周围各个方向的点位距离，所述固定立柱的顶部固定设有控制通讯模块。

4、进一步地，所述可俯仰激光旋转测距单元包括水平电机固定架、水平伺服电机、c型电机固定架、减速器一、高精度激光测距探头、激光模块转动平台、垂直电机固定架、垂直伺服电机及减速器二，所述水平电机固定架上设有圆柱形通孔，所述水平电机固定架通过圆柱形通孔固定立柱进行配合，在调整角度后，通过螺栓紧固抱紧于固定立柱上，所述水平伺服电机安装于水平电机固定架上，所述水平伺服电机的端部设有减速器一，所述减速器一与水平伺服电机通过键连接，所述减速器一与垂直电机固定架通过键连接。

5、进一步地，所述垂直电机固定架上安装有垂直伺服电机，所述垂直伺服电机上设有减速器二，所述垂直伺服电机与减速器二通过键连接，所述减速器二上设有激光模块转动平台，所述激光模块转动平台与减速器二通过键连接，所述减速器二与激光模块转动平台通过键连接，所述激光模块转动平台上设有高精度激光测距探头，所述高精度激光测距探头通过螺栓固定。

6、进一步地，垂直方向上，相邻可俯仰激光旋转测距单元之间的距离至少为80mm，从而防止可俯仰激光测距单元在工作时相互干涉，在水平方向上，相邻可俯仰激光旋转测距单元之间的角度为72°-120°，角度可根据实际使用情况以及现场精度要求从而选择不同个数的可俯仰激光旋转测距单元，单元安装需均布于水平面上；在安装过程中，各可俯仰激光旋转测距单元之间的定位可通过对齐固定立柱上方所印刷的刻度实现。

7、进一步地，所述水平螺旋调节器包括顶部调整盘、水平气泡校准仪、圆柱水平校准仪、螺旋调整旋钮及底部固定盘，所述顶部调整盘上表面内嵌有水平气泡校准仪和圆柱水平校准仪，所述顶部调整盘的底部设有底部固定盘，所述底部固定盘通过螺旋调整旋钮连接，所述顶部调整盘与固定立柱通过螺纹连接。

8、进一步地，所述控制通讯模块包括控制盒主体、控制主板、交互显示屏、天线及显示屏三角支架，所述控制主板通过双通六角铜柱固定于控制盒主体内部；所述交互显示屏通过螺栓固定于显示屏三角支架上方，所述显示屏三角支架通过螺栓固定于控制盒主体上，所述天线与所述控制主板连接，并通过销钉实现二者之间的转动，所述控制盒主体固定于固定立柱上。

9、进一步地，所述三角支撑架包括底部脚管、脚管锁扣、中部脚管，顶部脚管、立柱固定块，紧定旋钮、立柱、立柱垂直滑块、支撑曲柄及电池组模块，所述立柱上部套设有立柱固定块，所述立柱固定块沿其周向方向均匀设有3根顶部脚管，每个顶部脚管与立柱固定块通过转轴连接，所述顶部脚管的底部设有中部脚管，所述中部脚管的底部设有底部脚管，所述顶部脚管与中部脚管通过脚管锁扣连接，所述中部脚管与底部脚管通过脚管锁扣连接；所述立柱固定块与立柱之间通过紧定旋钮进行调节与紧定。

10、进一步地，所述立柱上套设有立柱垂直滑块，所述支撑曲柄的两端分别与顶部脚管和立柱垂直滑块通过销钉连接。

11、进一步地，所述顶部脚管与立柱固定块的配合处设有一对突起，所述突起上设有安装孔，所述顶部脚管与突起通过转轴穿过安装孔连接。

12、进一步地，每个底部脚管内部设有电池组模块，所述电池组模块包括一组锂电池和一组电池固定块，相邻锂电池之间通过电池固定块固定，所述高精度激光测距探头和控制通讯模块均与电池组模块通过螺丝实现刚性连接。

13、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

14、1）本发明通过5个可俯仰激光旋转测距单元对目标扫描得出相关距离数据，然后将数据传递给控制通讯模块，通过坐标转换的方式算出目标点与坐标原点的距离，通过多次重复测量提高设备的测量精度；

15、2）本发明通过电源模块内置来实现内部供电，减少外部环境对电源的干扰，选用锂电池串联的模组来实现长时间续航；三脚架可伸缩套筒设计提高装置地形适应性，防水防尘设计实现复杂施工环境；

16、3）本发明整体使用了模块化设计，提高了设备的便携性，装置整体可分为三部分，每部分又可实现拆卸或者折叠的方法来实现整体的收纳性，同时，模块化设计又为后续装置损坏时的部件替换提供便利；

17、4）本发明具有测量精度高、数据准确、操作简便的特点，且可实现在复杂工况下的测量。

技术特征：

1.一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于包括三角支撑架（1）、可调平垂直扫描平台（2）及控制通讯模块（3），所述可调平垂直扫描平台（2）包括水平螺旋调节器（21）、一组可俯仰激光旋转测距单元（22）及固定立柱（23），所述三角支撑架（1）上固定设有水平螺旋调节器（21），所述水平螺旋调节器（21）上设有固定立柱（23），所述固定立柱（23）上设有若干个可俯仰激光旋转测距单元（22），相邻两个可俯仰激光旋转测距单元（22）水平方向之间的夹角为72°-120°，能够实现测得周围各个方向的点位距离，所述固定立柱（23）的顶部固定设有控制通讯模块（3）。

2.根据权利要求1所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述可俯仰激光旋转测距单元（22）包括水平电机固定架（22-1）、水平伺服电机（22-2）、c型电机固定架（22-3）、减速器一（22-4）、高精度激光测距探头（22-5）、激光模块转动平台（22-6）、垂直电机固定架（22-7）、垂直伺服电机（22-8）及减速器二（22-9），所述水平电机固定架（22-1）上设有圆柱形通孔（22-1-1），所述水平电机固定架（22-1）通过圆柱形通孔（22-1-1）固定立柱（23）进行配合，在调整角度后，通过螺栓紧固抱紧于固定立柱（23）上，所述水平伺服电机（22-2）安装于水平电机固定架（22-1）上，所述水平伺服电机（22-2）的端部设有减速器一（22-4），所述减速器一（22-4）与水平伺服电机（22-2）通过键连接，所述减速器一（22-4）与垂直电机固定架（22-7）通过键连接。

3.根据权利要求2所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述垂直电机固定架（22-7）上安装有垂直伺服电机（22-8），所述垂直伺服电机（22-8）上设有减速器二（22-9），所述垂直伺服电机（22-8）与减速器二（22-9）通过键连接，所述减速器二（22-9）上设有激光模块转动平台（22-6），所述激光模块转动平台（22-6）与减速器二（22-9）通过键连接，所述减速器二（22-9）与激光模块转动平台（22-6）通过键连接，所述激光模块转动平台（22-6）上设有高精度激光测距探头（22-5），所述高精度激光测距探头（22-5）通过螺栓固定。

4.根据权利要求3所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于垂直方向上，相邻可俯仰激光旋转测距单元（22）之间的距离为78-80mm；在水平方向上，相邻可俯仰激光旋转测距单元（22）之间的角度为72°-120°，单元安装需均布于水平面上；各可俯仰激光旋转测距单元（22）之间的定位可通过对齐所述固定立柱（23）上方所印刷的刻度实现。

5.根据权利要求4所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述水平螺旋调节器（21）包括顶部调整盘（21-1）、水平气泡校准仪（21-2）、圆柱水平校准仪（21-3）、螺旋调整旋钮（21-4）及底部固定盘（21-5），所述顶部调整盘（21-1）上表面内嵌有水平气泡校准仪（21-2）和圆柱水平校准仪（21-3），所述顶部调整盘（21-1）的底部设有底部固定盘（21-5），所述底部固定盘（21-5）通过螺旋调整旋钮（21-4）连接，所述顶部调整盘（21-1）与固定立柱（23）通过螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述控制通讯模块（3）包括控制盒主体（31）、控制主板（32）、交互显示屏（33）、天线（34）及显示屏三角支架（35），所述控制主板（32）通过双通六角铜柱固定于控制盒主体（31）内部；所述交互显示屏（33）通过螺栓固定于显示屏三角支架（35）上方，所述显示屏三角支架（35）通过螺栓固定于控制盒主体（31）上，所述天线（34）与所述控制主板（32）连接，并通过销钉实现二者之间的转动，所述控制盒主体（31）固定于固定立柱（23）上。

7.根据权利要求6所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述三角支撑架（1）包括底部脚管（11）、脚管锁扣（12）、中部脚管（13），顶部脚管（14）、立柱固定块（15），紧定旋钮（16）、立柱（17）、立柱垂直滑块（18）、支撑曲柄（19）及电池组模块（110），所述立柱（17）上部套设有立柱固定块（15），所述立柱固定块（15）沿其周向方向均匀设有3根顶部脚管（14），每个顶部脚管（14）与立柱固定块（15）通过转轴连接，所述顶部脚管（14）的底部设有中部脚管（13），所述中部脚管（13）的底部设有底部脚管（11），所述顶部脚管（14）与中部脚管（13）通过脚管锁扣（12）连接，所述中部脚管（13）与底部脚管（11）通过脚管锁扣（12）连接；所述立柱固定块（15）与立柱（17）之间通过紧定旋钮（16）进行调节与紧定。

8.根据权利要求7所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述立柱（17）上套设有立柱垂直滑块（18），所述支撑曲柄（19）的两端分别与顶部脚管（14）和立柱垂直滑块（18）通过销钉连接。

9.根据权利要求8所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于所述顶部脚管（14）与立柱固定块（15）的配合处设有一对突起，所述突起上设有安装孔，所述顶部脚管（14）与突起通过转轴穿过安装孔连接。

10.根据权利要求9所述的一种便携式高精度激光扫描装备，其特征在于每个底部脚管（11）内部设有电池组模块（110），所述电池组模块（110）包括一组锂电池（110-1）和一组电池固定块（110-2），相邻锂电池（110-1）之间通过电池固定块（110-2）固定，所述高精度激光测距探头（22-5）和控制通讯模块（3）均与电池组模块（110）通过螺丝实现刚性连接。

技术总结
本发明公开一种便携式高精度激光扫描装备，包括三角支撑架、可调平垂直扫描平台及控制通讯模块，所述可调平垂直扫描平台包括水平螺旋调节器、一组可俯仰激光旋转测距单元及固定立柱，所述三角支撑架上固定设有水平螺旋调节器，所述水平螺旋调节器上设有固定立柱，所述固定立柱上设有若干个可俯仰激光旋转测距单元，相邻两个可俯仰激光旋转测距单元水平方向之间的夹角为72°‑120°，能够实现测得周围各个方向的点位距离，所述固定立柱的顶部固定设有控制通讯模块，具有测量精度高、数据准确、操作简便的特点，且可实现在复杂工况下的测量。

技术研发人员：胡雄心,许炜鑫,谭云峰,谭大鹏
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11