基于激光雷达的水平标定方法、系统及激光雷达

摘要

本发明公开了一种基于激光雷达的水平标定方法、系统及激光雷达，所述水平标定系统包括一支撑装置、一激光雷达以及若干光学标定平台，所述激光雷达设于所述支撑装置顶部，所述光学标定平台放置于所述激光雷达的扫描范围内且保持所述光学标定平台的台面处于水平位置，所述水平标定方法包括：所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台；建立光学标定平台的三维模型；判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据；所述激光雷达利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。本发明能够提高激光雷达精度，其易于实现且效率高，能够提升产品生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于激光雷达的水平标定方法、系统及激光雷达。

背景技术

所谓实际测量，是指应用测量工具，通过现场测试、测量并能真实反映产品质量数据的一种方法。根据相关的质量验收标准，计量控制工程质量数据误差在国家住房建设标准允许的范围内。

实际测量涉及的项目发展阶段主要有主体结构阶段、砌体阶段、抹灰阶段、设备安装阶段和精装修阶段。测量范围包括混凝土结构、砌体工程、抹灰工程、防水工程、门窗工程、油漆工程、精装修工程等。

随着5G技术的发展，3D技术在自动驾驶，建筑信息建模等领域磅礴发展。机械式激光雷达作为其核心硬件，在满足全方位精确建模的需求下需借助旋转马达及IMU等精密器件，在各部分相对位置绝对固定的前提下需要通过标定的方式来确认不同部件之间坐标系并通过算法实现坐标归一，需要设备采集不同姿态数据来实现。

现有的水平标定方法效率低操作繁琐，激光雷达生产效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中水平标定方法效率低操作繁琐，激光雷达生产效率低的缺陷，提供一种能够提高激光雷达精度，其易于实现且效率高，能够提升产品生产效率的基于激光雷达的水平标定方法、系统及激光雷达。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于激光雷达的水平标定方法，用于一水平标定系统，其特点在于，所述水平标定系统包括一支撑装置、一激光雷达以及若干光学标定平台，所述激光雷达设于所述支撑装置顶部，所述光学标定平台放置于所述激光雷达的扫描范围内且保持所述光学标定平台的台面处于水平位置，所述水平标定方法包括：

所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台；

建立光学标定平台的三维模型；

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。

较佳地，所述激光雷达包括一惯性测量单元，所述建立光学标定平台的三维模型，包括：

获取光学标定平台的扫描数据，并通过所述惯性测量单元获取所述激光雷达的姿态数据；

根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度，所述判断三维模型中是否均为水平三维模型，包括：

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若是则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度；

从所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台步骤再次执行所述水平标定方法。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度，所述判断三维模型中是否均为水平三维模型，包括：

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度并记录非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台，并利用最新的扫描数据建立光学标定平台的三维模型；

判断最近一次扫描获取的三维模型中是否均为水平三维模型，若否则判断非水平三维模型是否为目标平台，若非水平三维模型非目标平台则根据最新一次的非水平三维模型生成补偿数据。

较佳地，所述支撑装置还用于调节所述激光雷达的水平高度，所述水平标定方法包括：

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则获取非水平区域的位置；

判断非水平区域是否与三维模型的边缘重合，若是则按预设规则调节所述激光雷达的姿态，所述预设规则为当所述非水平区域与三维模型靠近激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置降低激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型远离激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置抬高激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型左侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向左转动，当所述非水平区域与三维模型右侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向右转动；

获取非水平区域的完整边界；

根据所述完整边界生成所述补偿数据。

本发明还提供一种基于激光雷达的水平标定系统，其特点在于，所述水平标定系统包括一支撑装置、一激光雷达、一处理模块以及若干光学标定平台，所述激光雷达设于所述支撑装置顶部，所述光学标定平台放置于所述激光雷达的扫描范围内且保持所述光学标定平台的台面处于水平位置，

所述激光雷达用于扫描所述若干光学标定平台；

所述处理模块用于建立光学标定平台的三维模型；

所述处理模块用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。

较佳地，所述激光雷达包括一惯性测量单元，

所述惯性测量单元用于获取所述激光雷达的姿态数据；

所述处理模块用于获取光学标定平台的扫描数据；

所述处理模块用于根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度，

所述处理模块用于判断判断三维模型中是否均为水平三维模型，若是则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度后调用所述激光雷达再次扫描所述若干光学标定平台。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度及所述激光雷达的水平高度，

所述处理模块用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度并记录非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达用于扫描所述若干光学标定平台，并利用最新的扫描数据建立光学标定平台的三维模型；

所述处理模块用于判断最近一次扫描获取的三维模型中是否均为水平三维模型，若否则判断非水平三维模型是否为目标平台，若非水平三维模型非目标平台则根据最新一次的非水平三维模型生成补偿数据。

所述处理模块还用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则获取非水平区域的位置；

所述处理模块用于判断非水平区域是否与三维模型的边缘重合，若是则按预设规则调节所述激光雷达的姿态，所述预设规则为当所述非水平区域与三维模型靠近激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置降低激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型远离激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置抬高激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型左侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向左转动，当所述非水平区域与三维模型右侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向右转动；

所述处理模块用于获取非水平区域的完整边界；

所述处理模块用于根据所述完整边界生成所述补偿数据。

本发明还提供一种激光雷达，其特点在于，所述激光雷达用于如上所述的水平标定系统，所述激光雷达包括所述处理模块或所述处理模块为与所述激光雷达连接的智能终端。

符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的基于激光雷达的水平标定方法、系统及激光雷达能够提高激光雷达精度，其易于实现且效率高，能够提升产品生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的水平标定系统的结构示意图。

图2为本发明实施例1的水平标定系统的另一结构示意图。

图3为本发明实施例1的水平标定方法的流程图。

图4为本发明实施例1的水平标定方法的另一流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

参见图1、图2，本实施例提供一种基于激光雷达的水平标定系统，所述水平标定系统包括一支撑装置11、一激光雷达12、一处理模块以及若干光学标定平台13。

所述处理模块可以包含于所述激光雷达中，也可以单独用PC、平板等智能终端实现。

所述激光雷达设于所述支撑装置顶部，所述光学标定平台放置于所述激光雷达的扫描范围内且保持所述光学标定平台的台面处于水平位置。

所述激光雷达用于扫描所述若干光学标定平台；

所述处理模块用于建立光学标定平台的三维模型；

所述处理模块用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达用于利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。

本实施例中光学标定平台为大理石平台；

通过借助高精度水平仪等将不同光学标定平台调试到满足所需精度的方位；

采集程序包括角位控制部分和数据收集部分，将不同激光雷达姿态、不同平台通过去噪及分割算法计算出不同姿态不同平台截面的坐标系；计算算法即通过统计学对数据处理后做归一和补偿。

较佳地，所述激光雷达包括一惯性测量单元，

所述惯性测量单元用于获取所述激光雷达的姿态数据；

所述处理模块用于获取光学标定平台的扫描数据；

所述处理模块用于根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度，

所述处理模块用于判断判断三维模型中是否均为水平三维模型，若是则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度后调用所述激光雷达再次扫描所述若干光学标定平台。

所述水平角度为激光雷达底面与水平面的夹角。

较佳地，所述支撑装置用于调节所述激光雷达的水平角度及所述激光雷达的水平高度，

所述处理模块用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度并记录非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达用于扫描所述若干光学标定平台，并利用最新的扫描数据建立光学标定平台的三维模型；

所述处理模块用于判断最近一次扫描获取的三维模型中是否均为水平三维模型，若否则判断非水平三维模型是否为目标平台，若非水平三维模型非目标平台则根据最新一次的非水平三维模型生成补偿数据。

所述处理模块还用于判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则获取非水平区域的位置；

所述处理模块用于判断非水平区域是否与三维模型的边缘重合，若是则按预设规则调节所述激光雷达的姿态，所述预设规则为当所述非水平区域与三维模型靠近激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置降低激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型远离激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置抬高激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型左侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向左转动，当所述非水平区域与三维模型右侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向右转动；

所述处理模块用于获取非水平区域的完整边界；

所述处理模块用于根据所述完整边界生成所述补偿数据。

所述左侧和向左转动、右侧和向右转动的观测点是从所述激光雷达触发，从激光雷达作为观测点对光学标定平台进行观测。

上述方式为了将非水平区域调节到光学标定平台上用于确定非水平区域的完整边界。

参见图3、图4，利用上述水平标定系统，本实施例还提供一种水平标定方法，包括：

步骤100、所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台；

步骤101、建立光学标定平台的三维模型；

步骤102、判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则执行步骤103，若是则结束流程。

步骤103、根据非水平三维模型生成一补偿数据，其中，所述非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

步骤104、所述激光雷达利用所述补偿数据进行标定，标定后的激光雷达再次获取目标平台的三维模型为水平三维模型。

具体地，步骤100包括：

获取光学标定平台的扫描数据，并通过所述惯性测量单元获取所述激光雷达的姿态数据；

根据所述扫描数据及所述姿态数据建立光学标定平台的三维模型。

进一步地，步骤102具体为：

步骤1021、判断三维模型中是否均为水平三维模型，若是则执行步骤1022，若否则执行步骤103；

步骤1022、通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度，然后执行步骤100。

进一步地，为了排除光学标定平台引起的误差。

步骤102包括：

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则通过所述支撑装置调节所述激光雷达的水平角度并记录非水平三维模型对应的光学标定平台为目标平台；

所述激光雷达扫描所述若干光学标定平台，并利用最新的扫描数据建立光学标定平台的三维模型；

判断最近一次扫描获取的三维模型中是否均为水平三维模型，若否则判断非水平三维模型是否为目标平台，若非水平三维模型非目标平台则根据最新一次的非水平三维模型生成补偿数据。

进一步地，步骤102还包括：

判断三维模型中是否均为水平三维模型，若否则获取非水平区域的位置；

判断非水平区域是否与三维模型的边缘重合，若是则按预设规则调节所述激光雷达的姿态，所述预设规则为当所述非水平区域与三维模型靠近激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置降低激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型远离激光雷达一侧的边缘重合则通过所述支撑装置抬高激光雷达的水平高度，当所述非水平区域与三维模型左侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向左转动，当所述非水平区域与三维模型右侧的边缘重合则通过所述支撑装置旋转激光雷达向右转动；

获取非水平区域的完整边界；

根据所述完整边界生成所述补偿数据。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。