一种基于手机的三维数据采集设备的制作方法

本实用新型涉及三维激光扫描领域，具体涉及一种基于手机的便携式三维数据采集设备。

背景技术：

在住宅房屋、商业体、地下车库、厂房的室内三维测量应用中，普遍使用三维激光扫描仪、激光测距仪、手持三维扫描仪来进行。三维激光扫描仪使用高精度的单线激光扫描仪对一个固定点周围360度进行三维测量，输出带有坐标的点云数据，具有精度高、点密度高，三维扫描精细的特征。虽然可以采用激光测距仪进行扫描，但其只能测量点到点的距离，需要配合软件或者人工运算获得室内场景的二维平面图，无法进行三维扫描。目前市面上的三维激光扫描设备价格非常昂贵，普遍在40万以上。测量时只能固定架设，并测量该点为圆心的360度区域。在测量面积较大的场景时，需要频繁更换架设点，采集效率较低；虽然市场上出现一些手持三维扫描仪，但只能扫描小型物体、人像，或近距离扫描墙面等三维场景，采集效率较低，精度较低。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种轻便、低成本、高精度的三维数据采集设备，该采集设备充分利用智能手机的传感器和处理能力，融合外加激光雷达设备的采集数据实现三维数据采集和三维模型的重建。

本实用新型具体的方案实现为：

一种基于手机的三维数据采集设备，该设备包括：智能手机（图1-2中未示意）、可伸缩的手机壳，所述手机壳上设置有扫描角度互成90度的两台激光雷达，所述两台激光雷达采集的数据通过otg（on-the-go的英文缩写，otg技术指在没有主控器host的情况下，在设备间实现数据传输的技术）接口传输到所述智能手机内；所述智能手机执行将所述两台激光雷达采集的数据、智能手机摄像头采集的数据以及惯性测量单元（imu）采集的数据按照采集时间进行融合，存储融合后的数据实现三维数据的采集。

进一步地、所述两台激光雷达均为单线激光雷达，其中一台激光雷达的扫描面呈水平放置，另一台激光雷达的扫描面呈竖直放置；所述otg接口的插头柔性线缆连接所述两台激光雷达。

优选的、所述两台激光雷选为探测距离12-40米之间、探测精度正负1厘米的单线激光雷达。

进一步地、所述手机壳上、下两部分之间设置有可伸缩部件，通过调节伸缩部件能够使所述手机壳紧密扣合到所述智能手机上。所述可伸缩部件为连接手机壳上、下两部分之间的调节螺钉。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于手机的三维数据采集设备的正面示意图；

图2为本实用新型提供的基于手机的三维数据采集设备的背面示意图；

图3为本实用新型提供的三维数据采集设备工作时的激光束示意图；

图4为本实用新型提供的三维数据采集设备工作时的激光扫描面的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的基于手机的三维数据采集设备如图1-2所示。该设备包括：智能手机（图1、2均未示出）、手机壳b；其中、所述手机壳上设置有扫描角度互成90度的单线激光雷达a1和单线激光雷达a2。其中、激光雷达a1的扫描面呈水平放置，激光雷达a2的扫描面呈竖直放置。所述手机壳b上、下两部分之间设置有可伸缩部件c，通过调节伸缩部件c能够使所述手机壳b紧密扣合到所述智能手机上。如图1、2中所示、所述可伸缩部件c为连接手机壳b上、下两部分之间的调节螺钉，可以通过调节螺钉调节手机壳b上、下两部分之间的距离实现该手机壳b与智能手机之间的紧扣。激光雷达a1、a2分别扫描水平距离点云和横切面距离点云，扫描的数据通过otg接口d传输到所述智能手机内,所述otg接口的插头通过柔性线缆e连接所述两台激光雷达。所述智能手机将所述两台激光雷达采集的数据、智能手机摄像头采集的数据和惯性测量单元（imu）采集的数据按照采集时间进行融合，存储融合后的数据以实现三维数据的采集。所述融合后的数据可用于三维模型重建。其中、所述融合是指将手机自带的传感器（惯性测量单元、摄像头）通过手机系统的软件开发工具包（sdk：softwaredevelopmentkit的英文缩写）读取，并将手机通过otg接口读入的两台激光雷达数据进行打包采集。

在进行三维数据采集时，该手机壳b与智能手机之间的紧扣、所述otg接口的插头d插入智能手机上的otg插口。如图3、4所示、采集人员手持设备沿着采集路径走动时，激光雷达a1扫描水平距离点云s1、激光雷达a2扫描横切面距离点云s2，在采集人员缓慢走动的过程中完成整个空间的三维扫描、扫描获取的数据传输到智能手机内，结合同一时刻该智能手机的摄像头、惯性测量单元（imu）获取的数据，通过手机软件录入手机内存储。存储数据时，手机端采集软件会将手机自身惯性测量单元采集的数据、摄像头采集的数据以及外部的两台激光雷达采集的数据统一打上时间戳，并结合这些传感器之间的标定参数（标定方法不在本专利范围内）一起打包成一个数据包，存储在手机内存中。所述数据包用于实现三维模型重建。

优选地、所述两台激光雷选为探测距离12-40米之间、探测精度正负1厘米的单线激光雷达。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改接等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，该设备包括：智能手机、手机壳，其中，所述手机壳上设置有扫描角度互成90度的两台激光雷达，所述两台激光雷达采集的数据通过otg接口传输到所述智能手机内；所述智能手机执行数据融合算法将所述两台激光雷达采集的数据、智能手机摄像头采集的数据以及惯性测量单元（imu）采集的数据按照采集时间进行融合，存储融合后的数据以实现三维数据采集。

2.如权利要求1所述的基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，所述手机壳上、下两部分之间设置有可伸缩部件，通过调节伸缩部件能够使所述手机壳紧密扣合到所述智能手机上。

3.如权利要求2所述的基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，所述可伸缩部件为连接手机壳上、下两部分之间的调节螺钉。

4.如权利要求1所述的基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，所述两台激光雷达均为单线激光雷达，其中一台扫描面呈水平放置、另一台扫描面呈竖直放置。

5.如权利要求1所述的基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，所述两台激光雷达为探测距离12-40米之间、探测精度正负1厘米的单线激光雷达。

6.如权利要求1所述的基于手机的三维数据采集设备，其特征在于，所述otg接口的插头柔性线缆连接所述两台激光雷达。

技术总结
本实用新型公开了一种基于手机的三维数据采集设备，涉及激光扫描设备领域。该采集设备由互成90度两台单线激光雷达通过一个可伸缩的手机壳集成到智能手机外围。所述激光雷达采集的数据通过OTG接口进入智能手机，并融合智能手机自身的摄像头数据和IMU（惯性测量单元）数据实现三维数据采集和三维模型重建。通过智能手机本身传感器和处理能力，配置所述手机壳上两台激光雷达形成一个一体化程度高、紧凑便携的三维数据采集设备。

技术研发人员：桂冠;陶闯;陈文亚
受保护的技术使用者：上海迹寻科技有限公司
技术研发日：2021.01.21
技术公布日：2021.03.16