一種雷達三維掃描控制方法及系統的制作方法
【專利說明】一種雷達三維掃描控制方法及系統
[技術領域]
[0001] 本發明涉及三維重建的技術領域，尤其涉及一種雷達三維掃描控制方法及系統。 [【背景技術】]
[0002] 激光雷達通過向平面內各個方向發射激光并接收反射光線，測量出障礙物與該激 光雷達之間的距離。然而，將激光雷達單獨用于物體掃描時，只能測量障礙物表面的某一條 輪廓線，而無法獲取其輪廓面的數據。在現有技術中，為了對障礙物進行三維掃描，通常使 用以下三種方案：
[0003] 第一種方案，采用三維激光雷達對障礙物進行三維掃描，然而，三維激光雷達的價 格昂貴，無形中提高了生產成本。
[0004] 第二種方案，將二維激光雷達對障礙物進行三維掃描時，需要與其他裝置配合使 用。即，在二維激光雷達上固定一個雷達擺動支架，且雷達位于擺動支架的擺動面上，直流 電機驅動凸輪帶動該擺動面繞著支承軸做垂直于二維激光雷達掃描面的方向擺動，從而使 二維雷達進行點頭式擺動。采用這種方案無疑增加了產品的組裝難度，雷達在擺動的過程 中容易產生較大的誤差從而導致數據不精確。
[0005] 第三種方案，由于一臺二維激光雷達每次掃描物體的范圍有限，若要完整掃描一 個物體往往需要多臺二維激光雷達配合使用才能夠完成三維掃描，這也增加了使用成本， 且多臺雷達對不同產品進行掃描時，每次掃描都需要重新定位和對準物體，使操作復雜、掃 描效率較低。
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【發明內容】
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[0006] 本發明提供了一種雷達三維掃描控制方法及系統，目的在于解決現有技術中無法 通過一臺二維雷達對待測物體三維建模的問題。
[0007] 為實現上述目的，本發明提出一種雷達三維掃描控制系統，包括掃描裝置、運動控 制裝置和計算機，所述計算機分別與所述掃描裝置和所述運動控制裝置通信連接：所述掃 描裝置包括轉臺、滑臺和雷達，所述轉臺用于承載待測物體，所述雷達跟隨所述滑臺移動， 以對準并掃描所述待測物體，所述雷達掃描所述待測物體的區域輪廓，并將相應的掃描數 據信息傳輸至所述計算機；所述運動控制裝置控制所述掃描裝置的運動；所述計算機對所 述運動控制裝置的運動進行控制，以調整所述轉臺的轉動位置及所述雷達相對所述轉臺的 位置；所述計算機根據所接收的所述掃描數據信息生成所述待測物體的三維輪廓。
[0008] 優選地，所述滑臺包括垂直滑臺和活動地安裝于所述垂直滑臺的水平滑臺，所述 雷達固定于所述水平滑臺；所述計算機通過所述運動控制裝置分別調整所述水平滑臺的位 置，以將所述雷達對準所述待測物體，且所述計算機還通過所述運動控制裝置驅動所述轉 臺轉動，以使帶動所述待測物體按照預設角度進行多次轉動，相應地，所述雷達分別掃描并 采集所述待測物體次轉動所對應的掃描數據信息，并將采集的掃描數據信息傳輸至所述計 算機。
[0009] 優選地，所述計算機記錄并存儲所述轉臺多次轉動的角度，以及所述待測物體處 于不同的位置時所述雷達采集的掃描數據信息；所述計算機計算所述待測物體多次轉動的 角度和值以及將所述雷達掃描的多次掃描數據信息整合相加，并判斷所述角度和值是否為 360度；若是，則判定所述雷達完成一次掃描。
[0010] 優選地，所述計算機將所述雷達完成一次掃描所采集的掃描數據信息進行坐標轉 換以形成一個單組點云數據，當形成多個單組點云數據時，由所述多個單組點云數據形成 多組點云數據，將所述多組點云數據進行平移和拼接，以獲得所述待測物體的三維點云。 [0011] 優選地，所述雷達是二維激光雷達，其掃描頭的旋轉面與所述轉臺的旋轉面相垂 直并朝向所述轉臺的方向。
[0012] 此外，本發明還提供一種雷達三維掃描控制方法，雷達安裝于滑臺，待測物體放置 于轉臺上，所述方法包括：通過運動控制裝置調整所述轉臺的轉動位置以及所述雷達相對 所述轉臺的位置；接收所述雷達掃描所述待測物體的區域輪廓并輸出相應的掃描數據信 息；記錄并存儲所述雷達發送的所述掃描數據信息；根據所述掃描數據信息，生成所述待 測物體的三維輪廓。
[0013] 優選地，所述滑臺包括垂直滑臺和安裝于所述垂直滑臺的水平滑臺，所述雷達固 定于所述水平滑臺，所述通過運動控制裝置調整所述轉臺的轉動位置以及所述雷達相對所 述轉臺的位置，包括：調整所述水平滑臺的位置，以將所述雷達對準所述待測物體；驅動所 述轉臺帶動所述待測物體按照預設角度多次轉動。
[0014] 優選地，所述接收所述雷達掃描所述待測物體的區域輪廓并生成相應的掃描數據 信息，包括：根據所述轉臺的多次轉動，所述雷達分別掃描并采集所述待測物體轉動所對應 的掃描數據信息。
[0015] 優選地，所述記錄并存儲所述雷達發送的掃描數據信息，包括：記錄并存儲所述轉 臺多次轉動的角度，以及所述待測物體處于不同的位置時所述雷達采集的掃描數據信息； 計算所述待測物體多次轉動的角度和值以及將雷達掃描的多次掃描數據信息整合相加；判 斷所述角度和值是否為360度；若是，則判定所述雷達完成一次掃描。
[0016] 優選地，所述生成所述待測物體的三維輪廓，包括：將接收所述雷達完成一次掃描 所采集的掃描數據信息進行坐標轉換以形成一個單組點云數據；當形成多個單組點云數據 時，由所述多個單組點云數據形成多組點云數據，將所述多組點云數據進行平移和拼接以 獲得所述待測物體的三維點云。
[0017] 此外，本發明還提供一種計算機，雷達安裝于水平滑臺，所述水平滑臺活動地安裝 于垂直滑臺，待測物體放置于轉臺上，運動控制裝置控制所述轉臺，所述轉臺調整所述待測 物體的轉動位置以及所述雷達相對所述轉臺的位置，所述雷達與所述計算機通信連接，所 述計算機包括：運動方向控制模塊，用于驅動所述運動控制裝置控制所述水平滑臺和所述 垂直滑臺進行左右移動和上下移動，以調整所述雷達與所述待測物體的相對位置；轉臺控 制模塊，用于驅動所述運動控制裝置控制所述轉臺及所述待測物體按照預設的角度轉動； 雷達控制模塊，用于驅動所述運動控制裝置調整所述雷達相對所述轉臺的位置以掃描所述 待測物體；掃描數據處理模塊，用于記錄并存儲所述雷達掃描所述待測物體區域輪廓并輸 出相應的掃描數據信息；單次成型模塊，用于根據接收的所述雷達完成一次掃描而發送的 掃描數據信息，將所述掃描數據信息進行坐標轉換形成一個單組點云數據；三維成型模塊， 用于當形成多個單組點云數據時，由所述多個單組點云數據形成多組點云數據，將所述多 組點云數據進行平移和拼接，以獲得所述待測物體的三維點云。
[0018] 由此可見，本發明提供的雷達三維掃描控制方法及系統，通過控制一臺雷達在滑 臺的位置以及控制轉臺的轉動，使雷達移動以對準并掃描待測物體以生成三維模型，雷達 的掃描范圍能夠覆蓋整個待掃描物體，從而具有成本低、掃描效率高、能夠適應不同尺寸的 待測物體等有益效果。
[【附圖說明】]
[0019] 圖1為本發明第一實施例提出的雷達三維掃描控制系統的組成結構圖，該雷達三 維掃描控制系統包括掃描裝置和計算機；
[0020] 圖2為圖1中掃描裝置的組成結構示意圖，該掃描裝置包括雷達；
[0021] 圖3為圖2中雷達的結構示意圖；
[0022] 圖4為圖1中計算機的模塊示意圖；
[0023] 圖5為本發明第二實施例提出的雷達三維掃描控制方法的流程示意圖；
[0024] 圖6為本發明第二實施例提出的雷達三維掃描控制方法的子流程示意圖；
[0025] 圖7為本發明第三實施例提出的計算機的模塊示意圖。
[0026] 本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
[【具體實施方式】]
[0027] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0028] 需要說明的是，在后續的描述中，使用用于表示元件的諸如"