專利名稱：用于三維激光掃描系統的圓柱靶標的制作方法
技術領域：
本發明涉及三維激光掃描技術領域，具體地涉及一種三維激光掃描時所需要的靶
標的結構改進。
背景技術：
利用在場景中布置靶標的方法對三維激光掃描儀獲取的點云數據進行配準，具有 精度高、速度快的特點。 而已有平面結構耙標，當激光從掃描儀發出點到打到耙標上點的連線和平面耙標 的夾角較小時，經常出現誤識或無法找到靶標的情況。另外，已有平面結構靶標，一般需要 使用粘貼的方式固定在場景中，若掃描對象是不允許粘貼操作的對象，如文物、藝術品等， 靶標的固定就成為一個令人頭疼的問題。還有一些情況下，掃描對象的光反射強度較高，將 使靶標難以從掃描對象上輕易區分開來，耙標也不宜粘貼在掃描對象上，這時候，耙標的固 定方式依然存在問題。 雖然放在三角架上的萊卡公司的半球形平面靶標可以通過靶標旋轉解決上述問 題，但是，給不同站點三維數據配準時，需要反復旋轉該半球形平面靶標，使該靶標的平面 (即反光面)依次正對不同站點處的激光掃描儀。在靶標的旋轉過程中，將導致靶標反光面 的中心坐標變化，從而給不同站點三維數據配準帶來誤差或導致無法配準；而當旋轉靶標 碰到角架時，更是需要重新開始配準，屢次旋轉靶標也給配準工作帶來了很大的不便。
不論上述平面結構的靶標還是半球形的平面靶標，其反光面均呈平面形狀，而本 發明提供的圓柱狀靶標，將反光面設為圓柱形狀，能夠很好地解決上述問題。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于三維激光掃描系統的圓 柱靶標，將反光面設為圓柱形狀，解決平面靶標受激光入射角度所限的問題，還解決半球形 平面靶標在旋轉過程中中心坐標發生變化的問題。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是 —種用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該靶標的反光面呈圓柱狀。
在較佳的技術方案中該圓柱靶標包括一體結構的靶標主體、座體和連接柱，其 中 該靶標主體呈圓柱狀，在其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而 成為所述的圓柱狀的反光面； 該座體是一個與該靶標主體同軸的圓柱體，其一端通過該連接柱與該靶標主體連 接。
在較佳的技術方案中該座體的另一端中心位置加工有一個螺紋孔。
在較佳的技術方案中該座體的外圓周面上經過滾花加工而具有花紋。
在較佳的技術方案中該圓柱靶標是以硬鋁材料車削而成。
在較佳的技術方案中該圓柱靶標包括一體結構的靶標主體和連接座，其中
該靶標主體呈圓筒狀，在其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成為一個圓柱狀的反光面； 該連接座是一個與該靶標主體同軸的圓筒，其一端開放，該開放的一端與該靶標主體相接。 在較佳的技術方案中該連接座另一端封閉，并在該封閉的另一端的中心位置加工有一個通孔或者螺紋孔。
在較佳的技術方案中該連接座的外圓柱表面經過滾花加工而具有花紋。
在較佳的技術方案中該圓柱靶標是以注塑或者沖壓方式加工形成。
在較佳的技術方案中該圓柱靶標包括分別加工的靶標主體和底座，其中
該靶標主體是一個圓管體，其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成為一個圓柱狀的反光面；在該靶標主體的內圓柱面的下端還加工有一段內螺紋；
該底座具有一個底蓋和一個固定軸，該底蓋具有外螺紋而與該靶標主體的內螺紋螺接，該固定軸上端與該底蓋固定連接。
與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是 1、不同站點的激光掃描儀掃描到該圓柱靶標，無論從何角度，都相當于正對于圓柱狀反光面來掃描，因此，掃描精度較高。 2、任意一臺激光掃描儀掃描該圓柱靶標，將得到該圓柱靶標朝向該掃描的一側的半圓柱面的三維信息，然后用上述三維信息可以很方便地擬合出該圓柱靶標的中心軸線位置(擬合算法不是本發明的重點內容，在此不予贅述)。由于該圓柱靶標具有的對稱性，不同站點的激光掃描儀所擬合出來的中心軸線的位置是相同的，因此不必旋轉靶標，即可完成場景中靶標中心位置坐標的確定。 3、本發明提供的圓柱靶標，若由于長期使用而有局部反光面掉漆，只要以圓柱軸線為軸旋轉該圓柱靶標，使反光面中反射效果較好的一面逐一朝向不同站點的激光掃描儀，能夠使每一激光掃描儀都得到較高的掃描精度。由于該圓柱靶標具有的對稱性，并由于底座與靶標主體同軸設置，所以在旋轉底座的過程中，并不會改變該圓柱靶標的軸線位置，能夠保證配準工作的順利進行。 4、本發明提供的圓柱靶標，不用粘貼固定，從而可以避免破壞場景中不允許粘貼操作的對象，也可以避開場景中光反射強度較高物品以防止出現干涉而影響掃描精度，因此，使用本發明提供的圓柱靶標，將提高靶標安放的靈活性。
圖1是本發明提供的圓柱靶標的一個較佳實施例的結構示意圖； 圖2是本發明提供的圓柱靶標的另一個較佳實施例的結構示意圖； 圖3是本發明提供的圓柱靶標的第三個較佳實施例的結構示意圖。 附圖標記說明 第一實施例靶標主體10 ;反光面11 ;座體20 ;螺紋孔21 ;連接柱30 ; 第二實施例靶標主體10 ;反光面11 ;反光紙12 ;連接座40 ;通孔41 ; 第三實施例靶標主體10 ;反光面11 ;反光紙12 ;內螺紋14 ;底座50 ;底蓋51 ;外
4螺紋511 ;固定軸52。
具體實施例方式
如圖1所示，是一種用于三維激光掃描系統的圓柱靶標的一個較佳實施例，其以
硬鋁材料車削形成，包括一體結構的靶標主體10、座體20和連接柱30，其中 該耙標主體10呈圓柱狀，在其圓柱狀的外表面上涂有對激光十分敏感的反光漆
(如交通標識油漆)，而成為一個圓柱狀的反光面11。由于該反光面ll直接關系場景中
靶標中心位置坐標的精度，所以優選采用精加工的方式來成型該靶標主體10的圓柱狀的
外表面。 該座體20是一個與該靶標主體10同軸的圓柱體，且其一端通過該連接柱30與該 靶標主體10連接，另一端中心位置加工有一個螺紋孔21，用來與三角架(或者其它固定物 體)連接。為了防止座體20的圓柱表面對激光掃描儀產生干涉，優選對該座體20的圓柱 表面采用滾花加工而使其具有花紋。 該連接柱30也呈圓柱狀，起連接作用，還便于靶標主體10以及座體20的加工。
使用本發明的時候，將三角架(或者其它固定物體)擺設在場景中合適的位置，然 后用螺絲將該圓柱靶標固定在該三角架(或者其它固定物體)上，稍作調整，即可進行配準工作。
使用本發明來進行配準工作具有以下優點 1、不同站點的激光掃描儀掃描到該圓柱靶標，無論從何角度，都相當于正對于圓 柱狀反光面ll來掃描，因此，掃描精度較高。 2、任意一臺激光掃描儀掃描該圓柱靶標，將得到該圓柱靶標朝向該掃描的一側的 半圓柱面的三維信息，然后用上述三維信息可以很方便地擬合出該圓柱靶標的中心軸線位 置(擬合算法不是本發明的重點內容，在此不予贅述)。由于該圓柱靶標具有的對稱性，不 同站點的激光掃描儀所擬合出來的中心軸線位置是相同的，因此不必旋轉靶標，即可完成 場景中靶標中心位置坐標的確定。 3、本發明提供的圓柱靶標，若由于長期使用而有局部反光面11掉漆，只要以圓柱 軸線為軸旋轉該圓柱靶標，使反光面11中反射效果較好的一面逐一朝向不同站點的激光 掃描儀，能夠使每一激光掃描儀都得到較高的掃描精度。由于該圓柱靶標具有的對稱性，并 由于底座與靶標主體10同軸設置，所以在旋轉底座的過程中，并不會改變該圓柱靶標的軸 線位置，能夠保證配準工作的順利進行。 4、本發明提供的圓柱靶標，不用粘貼固定，從而可以避免破壞場景中不允許粘貼 操作的對象，也可以避開場景中光反射強度較高物品以防止出現干涉而影響掃描精度，因 此，使用本發明提供的圓柱靶標，將提高靶標安放的靈活性。 如圖2所示，是本發明的另一個較佳實施例，其是以注塑或者沖壓方式形成，包括 一體結構的靶標主體10和連接座40，其中 該靶標主體10呈圓筒狀，在其圓柱狀的外表面上粘貼有反光紙12，而成為一個圓 柱狀的反光面11。由于該反光面ll直接關系場景中靶標中心位置坐標的精度，應對注塑成 型或者沖壓成型出的靶標主體10的外表面進行整形加工，然后再貼反光紙12。
該連接座40是一個與該靶標主體10同軸的圓筒，其一端開放，該開放的一端與該
5靶標主體10相接，另一端封閉，并在該封閉的另一端的中心位置加工有一個通孔41 (也可 以是螺紋孔)，以供一個緊固螺釘(未予圖示)穿過該通孔后與天花板(或者其它固定物 體)連接。為了防止連接座40的外圓柱表面對激光掃描儀產生干涉，優選對該連接座40 的外圓柱表面采用滾花加工而使其具有花紋。 采用注塑或者沖壓方式形成的上述圓柱靶標，可以節省材料而降低成本，還能夠 減少靶標的整體總量而利于裝卸。本實施例中，耙標主體io是固定在天花板上，而實際上， 其也可以倒置過來，固定在三角架上使用。 如圖3所示，是本發明的第三個較佳實施例，其包括分別加工的靶標主體10和底 座50，其中 該靶標主體10是用硬鋁管車削加工出來的圓管體，其圓柱狀的外表面上粘貼有 反光紙12(或噴涂有交通標識油漆)，而成為一個圓柱狀的反光面11 ;在該靶標主體10的 內圓柱面的下端還加工有一段內螺紋14。 該底座50具有一個底蓋51和一個固定軸52，該底蓋51具有外螺紋511而與該 靶標主體10的內螺紋14螺接，該固定軸52上端與該底蓋51固定連接，固定軸52下端則 能夠與三角架(或者其它固定物體)固定連接(鉚接、螺接、膠接或者焊接都行，不予贅述 了)。 由于上述圓柱靶標的兩部分結構分開加工，可以提高加工效率，保證反光面11的 加工質量；而且，需要旋轉反光面11時，只需相對旋轉該靶標主體10與底蓋51的連接螺紋 即可，而且該靶標主體10的內螺紋14與反光面11分別成型在圓管體的內、外表面上，能夠 很容易地保證同心度，所以可以降低制造難度。 以上各實施例對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員 理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，例
如貼反光紙和噴漆步驟就可以相互替代；而座體20、連接座40和底座50的結構還可以根 據不同的實際需要進行各種結構調整，但這些替換或者調整方式都將落入本發明的保護范 圍之內。
權利要求
一種用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該靶標的反光面呈圓柱狀。
2. 根據權利要求1所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該圓柱靶 標包括一體結構的靶標主體、座體和連接柱，其中該靶標主體呈圓柱狀，在其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成為 所述的圓柱狀的反光面；該座體是一個與該靶標主體同軸的圓柱體，其一端通過該連接柱與該靶標主體連接。
3. 根據權利要求2所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該座體的 另一端中心位置加工有一個螺紋孔。
4. 根據權利要求2所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該座體的 外圓周面上經過滾花加工而具有花紋。
5. 根據權利要求2所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該圓柱靶 標是以硬鋁材料車削而成。
6. 根據權利要求1所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該圓柱靶 標包括一體結構的靶標主體和連接座，其中該靶標主體呈圓筒狀，在其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成為 一個圓柱狀的反光面；該連接座是一個與該靶標主體同軸的圓筒，其一端開放，該開放的一端與該靶標主體 相接。
7. 根據權利要求6所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該連接座 另一端封閉，并在該封閉的另一端的中心位置加工有一個通孔或者螺紋孔。
8. 根據權利要求7所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該連接座 的外圓柱表面經過滾花加工而具有花紋。
9. 根據權利要求6所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該圓柱靶 標是以注塑或者沖壓方式加工形成。
10. 根據權利要求l所述的用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，其特征在于該圓柱靶 標包括分別加工的靶標主體和底座，其中該靶標主體是一個圓管體，其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成 為一個圓柱狀的反光面；在該靶標主體的內圓柱面的下端還加工有一段內螺紋；該底座具有一個底蓋和一個固定軸，該底蓋具有外螺紋而與該靶標主體的內螺紋螺 接，該固定軸上端與該底蓋固定連接。
全文摘要
本發明是一種用于三維激光掃描系統的圓柱靶標，包括一體結構的靶標主體、座體和連接柱，該靶標主體呈圓柱狀，在其圓柱狀的外表面上涂有反光漆或者粘貼有反光紙，而成為圓柱狀的反光面；該座體是一個與該靶標主體同軸的圓柱體，其一端通過該連接柱與該靶標主體連接；該座體的另一端中心位置加工有一個螺紋孔，可以與三角架連接。如此，激光掃描儀在不同站點掃描到該圓柱靶標，都相當于正對于圓柱狀反光面來掃描；而且，不同站點激光掃描儀掃描該圓柱靶標，擬合出的該圓柱靶標的中心軸線的位置是相同的。因此，使用本發明進行三維激光掃描的配準工作，靶標布設方便，減少野外作業時間，配準精度高。
文檔編號G01B11/24GK101762244SQ201010034278
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者宮輝力, 張愛武, 胡少興 申請人:首都師范大學