CN207263924U - 一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，包括激光扫描头和Lidar传感器，所述Lidar传感器包括激光扫描头，所述激光扫描头的一侧设有棱镜，所述激光扫描头与存储控制单元模块电性连接，所述激光扫描头的输入端与电源模块的输出端电连接，所述激光扫描头的输入端与POS模块的输出端电连接。本实用新型改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，通过将以前水平安装的设备换为竖直安装，可以很好的消除打在空中的无用点，增加点云的利用效率，杆塔的立面效果得到加强，飞行一次可保证三面有激光点云，以前竖直打向空中的点云得到有效的利用，前后点云打了两遍，可以用来自检查数据精度，点云密度得到有效的增加，特征更加明显。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光雷达领域，具体为一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统。
背景技术
现有的无人机搭载的激光雷达扫描方向都是竖直平面，主要用于电力线的安全距离检测，这样的激光雷达点云如果要用于三维建模，杆塔上点云比较稀，正面效果不是很好，只有部分顶面数据及单侧数较好，据精细化建模数据显的不足，杆塔点云效果显的不够完整，不利于建模，电力杆塔的完整性效果不好，现有的无人机激光雷达大多用于测绘领域，一般不需要激光雷达倾斜作业，所以激光雷达一般竖直向下安放，激光测距范围得到有效的发挥，少数用于电力线的安全距离检测，希望无人机机载激光雷达一方面满足电力巡线危险点检测，另一方面需要三维建模，这时候需要电力杆塔的更多侧面点云，现有的技术不能满足后者。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，具备点云密度增加的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，包括激光扫描头和Lidar传感器，所述Lidar传感器包括激光扫描头，所述激光扫描头的一侧设有棱镜，所述激光扫描头与存储控制单元模块电性连接，所述激光扫描头的输入端与电源模块的输出端电连接，所述激光扫描头的输入端与POS模块的输出端电连接，所述电源模块的输出端与POS模块的输入端电连接，所述电源模块的输出端与存储控制单元模块的输入端电连接，所述存储控制单元模块与POS模块电性连接，所述POS模块包括GPS模块和IMU模块，所述GPS模块和IMU模块电性连接。
优选的，所述棱镜每旋转一圈，激光扫描头的扫描面为一个圆锥体，且激光扫描头位于圆锥体的顶点。
优选的，所述GPS模块的输出端与激光扫描头的输入端电连接，IMU模块的输出端与激光扫描头的输入端电连接。
优选的，所述GPS模块的输入端与电源模块的输出端电连接，IMU模块的输入端与电源模块的输出端电连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，通过调整激光器反射棱镜的角度，使得激光线与竖直角有向下夹角，保证激光雷达侧向有一定的有效视场角，在使用时，只需要更换激光内部的旋转棱镜，操作相对容易，其他内外部结构几乎不变，只需要保证激光射出的角度不被自己机构遮挡即可，通过将以前水平安装的设备换为竖直安装，可以很好的消除打在空中的无用点，增加点云的利用效率，杆塔的立面效果得到加强，飞行一次可保证三面有激光点云，以前竖直打向空中的点云得到有效的利用，前后点云打了两遍，可以用来自检查数据精度，点云密度得到有效的增加，特征更加明显。
附图说明
图1为本实用新型的工作原理图；
图2为本实用新型的扫描原理图；
图3为本实用新型的GPS示意图一；
图4为本实用新型的GPS示意图二；
图5为本实用新型的IMU示意图；
图6为本实用新型的Lidar传感器示意图。
图中：1POS模块、2GPS模块、3IMU模块、4激光扫描头、5电源模块、6存储控制单元模块、7棱镜、8Lidar传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-6，一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，包括激光扫描头4和Lidar传感器8，Lidar是利用GPSGlobal Position System和IMUInertial MeasurementUnit，惯性测量装置机载激光扫描，其所测得的数据为数字表面模型(Digital SurfaceModel,DSM)的离散点表示，数据中含有空间三维信息和激光强度信息，Lidar传感器8发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡，直接获取高精度三维地表地形数据，Lidar传感器8包括激光扫描头4，激光扫描头4的一侧设有棱镜7，棱镜7每旋转一圈，激光扫描头4的扫描面为一个圆锥体，且激光扫描头4位于圆锥体的顶点，调整全发射棱镜7的形状及角度，使得反射棱镜7反射出来，调整激光器反射棱镜7的角度，使得激光线与竖直角有向下夹角，保证激光雷达侧向有一定的有效视场角，在使用时，只需要更换激光内部的旋转棱镜7，操作相对容易，其他内外部结构几乎不变，只需要保证激光射出的角度不被自己机构遮挡即可，通过将以前水平安装的设备换为竖直安装，可以很好的消除打在空中的无用点，增加点云的利用效率，激光扫描头4与存储控制单元模块6电性连接，激光扫描头4的输入端与电源模块5的输出端电连接，激光扫描头4的输入端与POS模块1的输出端电连接，电源模块5的输出端与POS模块1的输入端电连接，POS Physical Optics-based Shaped Reflector andPhased Array Design Tool是基于PO的反射面天线赋形设计和相控矩阵优化软件，能够根据预先设定的等值波束覆盖图Contoured Beam Coverage对单、双或多反射面天线进行赋形shaping，电源模块5的输出端与存储控制单元模块6的输入端电连接，存储控制单元模块6与POS模块1电性连接，POS模块1包括GPS模块2和IMU模块3，GPS模块2利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位以及导航，GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，IMU即高精度惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角或角速率以及加速度的装置，惯性测量装置IMU有三个加速度传感器与三个角速度传感器组成，加速度计用来感受飞机相对于地垂线的加速度分量，速度传感器用来感受飞机的角度信息，GPS模块2的输出端与激光扫描头4的输入端电连接，IMU模块3的输出端与激光扫描头4的输入端电连接，利用现有激光雷达系统，包括激光扫描头4，GPS模块2和IMU模块3的高精度组合导航系统，主要的改进是针对电力巡线的一些新的应用需求，对设备结构做一些调整，安装时激光雷达旋转角竖直向下，使得调整后的设备采集的杆塔信息更齐全，得到的数据细节效果更全，更加适合基于三维激光点云的杆塔建模和杆塔细节分析，GPS模块2和IMU模块3电性连接，常规用的IMU模块3都是在方位角上精度偏低，俯仰角和横滚角有较高的精度，IMU模块3具有三轴定位功能，短时间内测量精度很高，数据采集频率达到100Hz-200Hz，而GPS模块2在长距离具有很高的平面精度，没有累积误差，整体新定位精度较好，所以我们在做无人机机载激光雷达的时候尽可能将IMU模块3水平放置，这样IMU模块3与GPS模块2组合导航系统达到最佳效果，激光雷达与被测物体有一个夹角的时候，具有很好的立面效果，激光具有航线方向上前后两个视角，可看清前立面与后立面，且几乎不存在打到空中的点，使得都得到有效的利用，增加了点云密度，我们充分发挥IMU模块3与GPS模块2组合导航的最佳状态，与激光扫描头4的最佳角度进行组合，对整个激光雷达系统的内部安装做一些调整，主要是将激光扫描头4旋转棱镜7调整一定角度，推荐30-60度，然后将激光扫描头4竖直放置，棱镜7每转一圈，激光扫描头4的扫描面是一个圆锥体，激光扫描头4在圆锥体的顶点，杆塔具有更多立面点云，能够更加清晰准确的反应杆塔以及立面等细节信息，特别是立面信息，能够为三维建模和特征提取提供更完整精确地的数据，增加点云利用效率，增加点云的有效密度，GPS模块2的输入端与电源模块5的输出端电连接，IMU模块3的输入端与电源模块5的输出端电连接，本实用新型改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，通过调整激光器反射棱镜7的角度，使得激光线与竖直角有向下夹角，保证激光雷达侧向有一定的有效视场角，在使用时，只需要更换激光内部的旋转棱镜7，操作相对容易，其他内外部结构几乎不变，只需要保证激光射出的角度不被自己机构遮挡即可，通过将以前水平安装的设备换为竖直安装，可以很好的消除打在空中的无用点，增加点云的利用效率，杆塔的立面效果得到加强，飞行一次可保证三面有激光点云，以前竖直打向空中的点云得到有效的利用，前后点云打了两遍，可以用来自检查数据精度，点云密度得到有效的增加，特征更加明显。
综上所述：本实用新型改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，通过调整激光器反射棱镜7的角度，使得激光线与竖直角有向下夹角，保证激光雷达侧向有一定的有效视场角，在使用时，只需要更换激光内部的旋转棱镜7，操作相对容易，其他内外部结构几乎不变，只需要保证激光射出的角度不被自己机构遮挡即可，通过将以前水平安装的设备换为竖直安装，可以很好的消除打在空中的无用点，增加点云的利用效率，杆塔的立面效果得到加强，飞行一次可保证三面有激光点云，以前竖直打向空中的点云得到有效的利用，前后点云打了两遍，可以用来自检查数据精度，点云密度得到有效的增加，特征更加明显。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，包括激光扫描头(4)和Lidar传感器(8)，其特征在于：所述Lidar传感器(8)包括激光扫描头(4)，所述激光扫描头(4)的一侧设有棱镜(7)，所述激光扫描头(4)与存储控制单元模块(6)电性连接，所述激光扫描头(4)的输入端与电源模块(5)的输出端电连接，所述激光扫描头(4)的输入端与POS模块(1)的输出端电连接，所述电源模块(5)的输出端与POS模块(1)的输入端电连接，所述电源模块(5)的输出端与存储控制单元模块(6)的输入端电连接，所述存储控制单元模块(6)与POS模块(1)电性连接，所述POS模块(1)包括GPS模块(2)和IMU模块(3)，所述GPS模块(2)和IMU模块(3)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，其特征在于：所述棱镜(7)每旋转一圈，激光扫描头(4)的扫描面为一个圆锥体，且激光扫描头(4)位于圆锥体的顶点。
3.根据权利要求1所述的一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，其特征在于：所述GPS模块(2)的输出端与激光扫描头(4)的输入端电连接，IMU模块(3)的输出端与激光扫描头(4)的输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种改进后的电力巡线杆塔建模激光雷达系统，其特征在于：所述GPS模块(2)的输入端与电源模块(5)的输出端电连接，IMU模块(3)的输入端与电源模块(5)的输出端电连接。
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