一种基于激光距离传感器的尺寸测量装置及方法与流程

本发明涉及尺寸测量，特别是一种基于激光距离传感器的尺寸测量装置及方法。

背景技术：

1、在房屋建筑施工完成后，交付验收前，各建筑商需对房屋的层高和开间距离进行测量，作为房屋的分户验收资料移交。目前工程上主要通过人工持卷尺测量，效率低，精度差。虽然部分企业采用激光测距仪，但因人工操作难以确保垂直测量面测量，误差大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于激光距离传感器的尺寸测量装置及方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于激光距离传感器的尺寸测量装置，包括激光测距仪和转台，激光测距仪安装在转台上，转台上设置有竖直转轴和水平转轴，且竖直转轴和水平转轴互相垂直，转台固定在三角支架上，激光测距仪和转台均与控制器电连接，激光测距仪与控制器通过串口连接。

3、基于激光距离传感器的尺寸测量方法，包括上述的一种基于激光距离传感器的尺寸测量装置，还包括以下步骤：

4、s1：控制器控制转台携带激光测距仪水平旋转一周，记录全部激光距离值{l}和对应转台角度{(θ，α)}，遍历全部{l}，求取顺序四个最小极值[l1，l2，l3，l4]以及对应的[(θ1，α1)，(θ2，α2)，(θ3，α3)，(θ4，α4)]，其中θ为水平转轴角度，α为竖直转轴角度；

5、s2：以激光测距仪为原点，以α1所处的水平方位为y轴，以垂直于α1所处的水平方位为x轴，以竖直方向为z轴，建立空间坐标系；

6、s3：转台携带激光测距仪水平运行至θ2位置，再调整竖直转轴运行至激光测距仪竖直朝上，再通过竖直转轴绕y轴逆时针旋转一周，记录全部激光距离值{l}和对应转台角度{(θ，α)}；求取顺序四个最小极值[l5，l6,l7,l8]以及对应的[(θ5，α5)，(θ6，α6)，(θ7，α7)，(θ8，α8)]；

7、s4：分别计算四个墙角距离相邻墙面各d处的竖直线与屋顶和地面的交点、计算房屋中心处的竖直线与屋顶和地面的交点(xi，yi，zi)，其中i＝1～10，d为屋角处测量点距离墙面的水平距离，d大于1m；

8、s5：分别计算四个竖直墙面中心点坐标(xi，yi，zi)，其中i＝11～14；

9、s6：分别以1、2、3、4、9、13、14号交点为中心，在对应平面分别计算向外延伸1m窗口，每组获取总共9个点(xij，yij，zij)，其中i＝1、2、3、4、9、13、14，j＝1～9；

10、s7：将所述水平转轴(3)θ2的位置为水平转动零点，定义所述水平转轴(3)绕z轴逆时针旋转相对于所述水平转轴(3)零点角度为θ，将所述竖直转轴(2)α6的位置为竖直转动零点，定义所述竖直转轴(2)绕y轴逆时针旋转相对于所述竖直转轴(2)零点角度为α，则

11、

12、s8：通过(xij，yij，zij)分别计算每个点对应的转台旋转角度(θij，αij)，控制转台依次完成全部(θij，αij)位置的激光测距lij，再根据(θij，αij)和lij计算各组点的坐标(x′ij，y′ij，z′ij)；

13、s9：分别利用(x′i，j，y′i，j，z′i，j)采用空间点最小二乘法拟合的方法对1、2、3、4、9、13、14号点位的局部平面方程进行拟合获得第i个点所在墙面的平面方程si，si的表达式为aix+biy+ciz+ei＝0，其中i＝1、2、3、4、9、13、14，ai、bi、ci、ei分别为空间拟合平面参数；

14、s10：将墙面平面方程和对应墙面点配对，配对关系为(x5，y5，z5)～s1、(x6，y6，z6)～s2、(x7，y7，z7)～s3、(x8，y8，z8)～s4、(x10，y10，z10)～s9、(x11，y11，z11)～s13、(x12，y12，z12)～s14；

15、s11：分别计算(x5，y5，z5)～s1、(x6，y6，z6)～s2、(x7，y7，z7)～s3、(x8，y8，z8)～s4、(x10，y10，z10)～s9点到平面的垂直距离，得到d1、d2、d3、d4、d5，其中d1、d2、d3、d4为房屋四个角层高，d5为房屋中心层高；

16、s12：分别计算(x11，y11，z11)～s13、(x12，y12，z12)～s14点到平面的垂直距离得到d6和d7，其中d6和d7为房屋开间尺寸；

17、s13：当参数测量完毕后，读取控制器测量结果并通过4g上传至云服务器。

18、优选的，步骤s1中，还包括以下步骤：

19、s1.1：

20、{m}＝find(diff(sign(diff(l)))＝＝2)+1；

21、其中，diff为序列中相邻点之差，sign为正负值的逻辑判断值，为正时赋值1，为负时赋值-1，find为在数组中查找等于该值的序号数组，{m}为在数组l中的极小值序号；

22、s1.2：在原始{l}中按顺序依次查询序号为{m}对应的激光距离值[l1，l2，l3，l4]以及对应的[(θ1，α1)，(θ2，α2)，(θ3，α3)，(θ4，α4)]。

23、优选的，步骤s3中，还包括以下步骤：

24、s3.1：

25、{m}＝find(diff(sign(diff(l)))＝＝2)+1；

26、其中，diff为序列中相邻点之差，sign为正负值的逻辑判断值，为正时赋值1，为负时赋值-1，find为在数组中查找等于该值的序号数组，{m}为在数组l中的极小值序号；

27、s3.2：在原始{l}中按顺序依次查询序号为{m}对应的激光距离值[l5，l6，l7，l8]以及对应的[(θ5，α5)，(θ6，α6)，(θ7，α7)，(θ8，α8)]。

28、优选的，步骤s4中，

29、(x1，y1，z1)＝(l2-d，l1-d，-l7)；

30、(x2，y2，z2)＝(l2-d，-l3+d，-l7)；

31、(x3，y3，z3)＝(-l4+d，-l3+d，-l7)；

32、(x4，y4，z4)＝(-l4+d，l1-d，-l7)；

33、(x5，y5，z5)＝(l2-d，l1-d，l5)；

34、(x6，y6，z6)＝(l2-d，-l3+d，l5)；

35、(x7，y7，z7)＝(-l4+d，-l3+d，l5)；

36、(x8，y8，z8)＝(-l4+d，l1-d，l5)；

37、

38、

39、优选的，步骤s5中，

40、

41、

42、

43、

44、优选的，步骤s6中，还包括以下步骤：

45、s6.1：对于屋顶面1、2、3、4、9号点，分别计算9个扩展点(xi,j,yi,j,zi,j)，i＝1、2、3、4、9，

46、

47、s6.2：对于竖直墙面13、14号点，分别计算9个扩展点(xi,j,yi,j,zi,j)，i＝13、14，

48、

49、优选的，步骤s8中，转台旋转角度(θij,αij)的计算公式为，

50、

51、

52、各组点的坐标(x′ij,y′ij,z′ij)的计算公式为，

53、

54、优选的，步骤s9中，si：aix+biy+ciz+ei＝0，其中i＝1、2、3、4、9，aix、biy、ciz、ei分别为空间拟合平面参数。

55、优选的，步骤s11中，d1、d2、d3、d4、d5的计算公式为：

56、

57、

58、

59、

60、

61、其中，d1，d2，d3，d4为房屋四个角层高，d5为房屋中心层高。

62、优选的，步骤s12中，d6和d7的计算公式为：

63、

64、

65、其中d6和d7为房屋开间尺寸。

66、本发明具有以下优点：本发明通过控制器控制转台和激光测距仪按步骤进行测量，参数测量完毕后，读取控制器测量结果并通过4g上传至云服务器，从而取代了人工持卷尺测量，保证了精度，同时也提高了效率。