CN117968588B - 多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，包括控制模块和至少两个扫描模块；至少两个扫描模块对应装设在三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；每一扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，获取并根据对应的参照点云数据确定出所述三维扫描雷达的安装位姿信息；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，生成对应的物料校准点云数据并上传至控制模块；控制模块，与每一扫描模块建立通讯连接，至少用于接收并根据全部物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。本申请至少能够通过调整每一扫描模块在单个检测周期内的扫描信号个数，平衡整个三维扫描雷达的扫描分辨率和扫描效率。

Description

多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达

技术领域

本发明涉及三维扫描系统技术领域，特别是涉及一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达。

背景技术

目前，容器(如料仓、储罐)内物料表面的三维形态大多通过一台3D扫描雷达来进行测量。然而，受限于雷达本身在单个检测周期内的扫描信号个数，现有3D扫描雷达存在难以兼顾扫描分辨率和扫描效率的问题。

具体来说，图1是一种现有3D扫描雷达的扫描过程示意图，如图1所示，现有3D扫描雷达在一个检测周期内一般采用类似于在原扫描信号Q1和原扫描信号Q2之间增设扫描信号Q1’，和/或在原扫描信号Q2和原扫描信号Q3之间增设扫描信号Q2’等方式，直接提高3D扫描雷达的扫描分辨率。

然而，在3D扫描雷达的检测范围(比如图1中原扫描信号Q1和原扫描信号Q3之间的空间区域)不变的前提下，削减相邻两个扫描信号之间的角度差的同时增加扫描信号的个数，固然能够显著提升扫描分辨率，却也会极大增加3D扫描雷达的扫描总时间(即3D扫描雷达扫描完整个检测范围所需的一个检测周期的时间)，增加3D扫描雷达的作业时间成本，致使3D扫描雷达的扫描效率低下。与之相反，若通过减少扫描信号个数(比如，将图1中处于原扫描信号Q1和原扫描信号Q3之间的原扫描信号Q2削减掉)的方式来提升3D扫描雷达的扫描效率，则会抑制3D扫描雷达的扫描分辨率。

有鉴于此，亟需一种能够兼顾扫描分辨率和扫描效率的三维扫描雷达。

发明内容

本发明的目的是提供一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，旨在解决单台3D扫描雷达存在难以兼顾扫描分辨率和扫描效率的问题，在同一三维扫描雷达内部的至少一个安装面上装设至少两个扫描模块，协同配合获取容器内高精度物料扫描数据、图像等。

为实现本发明的目的所采用的一种技术方案是：

一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，包括控制模块和至少两个扫描模块；

至少两个所述扫描模块对应装设在所述三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；

每一所述扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取并根据对应的参照点云数据确定出所述三维扫描雷达的安装位姿信息；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于所述安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据并上传至所述控制模块；

所述控制模块，与每一所述扫描模块建立通讯连接，至少用于接收并根据全部所述物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

可选地，所述安装位姿信息至少包括精确安装点的坐标点，或者安装角度偏差中的一种。

可选地，每一所述扫描模块至少通过以下方式确定精确安装点的坐标点：

设置一个预设平面；

以所述精确安装点为第一原点，将预设方向作为初始x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立初始二维坐标系，以获得所述参照点云数据在所述初始二维坐标系下的投影坐标；

根据全部所述投影坐标，确定出所述预设平面中心点在所述初始二维坐标系下的中心坐标；

重新以所述预设平面中心点为第二原点，将所述预设方向作为标准x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立标准二维坐标系，并将所述精确安装点的坐标和全部所述投影坐标转换至所述标准二维坐标系下，以根据所述精确安装点在所述标准二维坐标系下的坐标和第二原点坐标，确定所述精确安装点与所述预设平面中心点的相对位置；

根据所述预设平面与所述三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出所述精确安装点的坐标点；

其中，所述标准二维坐标系被配置为至少用于所述三维扫描雷达对所述容器内所述物料的表面三维形态的测量过程。

可选地，每一所述扫描模块至少通过以下方式确定安装角度偏差：

基于全部所述参照点云数据确定出参照点云所围图形的主轴方向，进而根据所述主轴方向与所述预设方向之间的差别，解析出所述三维扫描雷达在所述预设平面上的偏转角度；

根据所述参照点云数据在所述容器的分布情况和所述参照点云所围图形在所述主轴方向上的投影长度，获取所述三维扫描雷达相较于所述预设平面的偏转角度；

根据所述三维扫描雷达在所述预设平面上的偏转角度和所述三维扫描雷达相较于所述预设平面的偏转角度，确定所述三维扫描雷达与所述预设平面之间的方位角；

根据所述预设平面与所述三维扫描雷达的所述实际安装面之间的关系，解析出所述三维扫描雷达的所述安装角度偏差。

可选地，基于所述安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据，至少包括：

在所述初始二维坐标系和所述标准二维坐标系的基础上，对应建立初始三维坐标系和标准三维坐标系；

根据所述精确安装点和所述预设平面中心点的相对位置，确定所述初始三维坐标系和所述标准三维坐标系之间的点云转换参数；

通过所述点云转换参数和所述安装角度偏差将所述初始三维坐标系下的所述物料点云数据转换为所述标准三维坐标系下的所述物料校准点云数据。

可选地，所述预设平面与所述实际安装面之间的关系至少包括所述预设平面为所述实际安装面、所述预设平面与所述实际安装面平行、所述预设平面与所述实际安装面呈已知角度中的一种。

可选地，所述预设方向为所述三维扫描雷达的安装方向；或是所述三维扫描雷达具有方位测量功能，此情况下，所述预设方向为所述三维扫描雷达测得的方位方向。

可选地，每一所述扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

所述传感器，设置在所述运动元件上，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，发射第一测量信号，以使所述第一测量信号经所述位姿参照物至少一次反射所形成的第一回射信号被所述传感器所接收；

所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，按照预设运动逻辑带动所述传感器沿设定方向对预设角度范围内的所述位姿参照物进行扫描；

所述处理器，分别连接所述传感器和所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，控制所述运动元件按照所述预设运动逻辑进行运动；以及，生成检测控制信号，以使所述传感器基于所述检测控制信号发射所述第一测量信号；以及，在所述运动元件带动所述传感器对所述位姿参照物的扫描过程中，接收所述传感器上传的所述第一回射信号，以获取所述参照点云数据，进而根据所述参照点云数据确定出所述安装位姿信息。

可选地，每一所述扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

所述传感器，设置在所述运动元件上，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，发射第二测量信号，以使所述第二测量信号经物料表面至少一次反射所形成的第二回射信号被所述传感器所接收；

所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，按照设定运动逻辑带动所述传感器对所述设定范围内的物料表面进行扫描；

所述处理器，分别连接所述传感器和所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，控制所述运动元件按照所述设定运动逻辑进行运动；以及，生成扫描控制信号，以使所述传感器基于所述扫描控制信号发射所述第二测量信号；以及，在所述运动元件带动所述传感器对所述物料表面的扫描过程中，接收所述传感器上传的所述第二回射信号，以获取所述物料点云数据；以及，基于所述安装位姿信息对所述物料点云数据进行校准，以生成所述物料校准点云数据，并上传至所述控制模块。

为实现本发明的目的所采用的另一种技术方案是：

一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，包括控制模块和至少两个扫描模块；

至少两个所述扫描模块对应装设在所述三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；

每一所述扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取对应的参照点云数据并上传至所述控制模块；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于设定扫描逻辑对设定范围内的物料表面进行扫描，以获取物料点云数据并上传至所述控制模块；

所述控制模块，与每一所述扫描模块建立通讯连接，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，根据每个所述扫描模块上传的所述参照点云数据对应确定一个所述三维扫描雷达的安装位姿信息，进而整合全部所述安装位姿信息形成精密安装位姿信息；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于所述精密安装位姿信息对每一所述扫描模块测得的物料表面上所述设定范围内的所述物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据；以及，根据全部所述物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

本发明所提供的多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，首先在测量容器内物料表面的三维形态之前，利用装设在三维扫描雷达内部的至少两个扫描模块分别基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取并根据对应的参照点云数据确定出三维扫描雷达的安装位姿信息(例如，当扫描模块的数量为两个时，两个扫描模块可以基于两种预设扫描逻辑对不同的位姿参照物进行扫描，进而获取并根据两组参照点云数据确定出第一安装位姿信息和第二安装位姿信息，通过平均法即可获得具有较高精度的安装位姿信息)；然后在测量容器内物料表面的三维形态过程中，由每一扫描模块基于安装位姿信息对各自测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，进而生成物料校准点云数据并上传至数据处理模块；最终由数据处理模块根据所有物料校准点云数据解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

可以理解的是，本发明通过至少两个扫描模块的应用，能够自主设定每个扫描模块扫描物料区域的设定范围，并适应性调整单个扫描模块的扫描范围；相较于通过一台3D扫描雷达测量全部物料表面三维形态的技术方案，如本申请这样设置可以通过调整每一扫描模块在单个检测周期内的扫描信号个数，平衡整个三维扫描雷达的扫描分辨率和扫描效率。除此之外，由于各个扫描模块均集成在三维扫描雷达的内部，因而与采用多台3D扫描雷达测量全部物料表面三维形态的技术方案相比，本申请无需在容器开设多个安装孔，利于降低现场人员的开孔工作量；同时，对于一些压力容器(例如高压储罐等)而言，其上开孔数量越少，容器整体产生疲劳破坏和脆裂的风险越低，容器的使用寿命越不易受到影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有3D扫描雷达的扫描过程示意图。

图2是本发明实施例提供的一种多传感器数据融合的三维扫描雷达的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图4是本发明实施例提供的另一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图5是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图6是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图7是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图8是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

图9是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达确定精确安装点的坐标点的方法流程图。

图10是本发明实施例提供的一种坐标系变换示意图。

图11是本发明实施例提供的另一种三维扫描雷达确定精确安装点的坐标点的方法流程图。

图12是本发明实施例提供的另一种坐标系变换示意图。

图13是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达的安装角度偏差的确定方法流程图。

图14是本发明实施例提供的一种非竖直安装工况下三维扫描雷达形成的全部参照点云所围图形的示意图。

图15是本发明实施例提供的一种基于安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中提到的，目前绝大多数现场的物料监测过程往往是通过单台3D扫描雷达实现的。在实际应用过程中，由于3D扫描雷达监测的范围(即料面)是基本固定的，因此，若增加3D扫描雷达在单个检测周期内的扫描信号个数来提高其扫描分辨率，势必会延长其检测周期；相反地，若削减3D扫描雷达在单个检测周期内的扫描信号个数来缩短其检测周期，又势必会降低其扫描分辨率。

与此同时，针对在同一容器上设置多台3D扫描雷达，以利用多台3D扫描雷达的协同配合来获取高精度料面扫描数据、图像等的方案，其在实际应用过程中至少存在如下技术问题。一方面，容器上安装多台3D扫描雷达就意味着现场人员需在容器上开设多个安装孔，现场人员的开孔工作量较大。另一方面，对于一些压力容器(例如高压储罐等)而言，其上开孔数量越多，容器整体产生疲劳破坏和脆裂的风险越高，容器的使用寿命越易受影响。

基于此，发明人提出在同一三维扫描雷达的内部装设多个扫描模块，通过多个扫描模块的协同配合来获取容器内高精度物料扫描数据、图像的总体发明构思。基于该总体发明构思，当同一三维扫描雷达内部设置有多个扫描模块时，各个扫描模块可以对应负责不同物料表面区域的扫描工作，这样一来，单个扫描模块的扫描范围得以缩小，用户能够基于实际应用需求，在不降低三维扫描雷达整体的扫描分辨率的基础上，通过调整每一扫描模块的扫描信号个数来缩短三维扫描雷达的检测周期。此外，由于各个扫描模块均集成在三维扫描雷达的内部，因而与采用多台3D扫描雷达测量全部物料表面三维形态的技术方案相比，本申请无需在容器开设多个安装孔，利于降低现场人员的开孔工作量；同时，对于一些压力容器(例如高压储罐等)而言，其上开孔数量越少，容器整体产生疲劳破坏和脆裂的风险越低，容器的使用寿命越不易受到影响。

然而，发明人在根据前述总体发明构思搭建实际三维扫描雷达试验后发现，三维扫描雷达扫描出的点云所围成的物料表面与实际物料表面并不一致，存在较大偏差。由此，发明人经过仔细研究确认，产生该现象的原因具体如下：

一方面，实际三维扫描雷达安装完成后，雷达无法对安装位置进行自确认，其安装位置完全依赖于现场人员的手动测量，实施难度大，精度低，该低精度的安装位置会影响雷达的测量精度。

具体而言，示例性地，受限于现场的实际安装条件，一般料仓、储罐等容器顶部往往会存在很多其它设备，比如皮带、进料装置、除尘装置或其它遮挡设备，在这些情况下，料仓、储罐等容器顶部也没法标注中心位置，这就导致在料仓、储罐等容器顶部安装三维扫描雷达后，现场人员需要手动丈量三维扫描雷达距离容器中心或各边的距离，以借此获取三维扫描雷达的安装位置，实施难度高且无法得到准确的丈量结果，从而使得三维扫描雷达的安装坐标点不精确，导致换算的料面三维坐标不准确，最终严重影响检测精度。

另一方面，在实际应用过程中，三维扫描雷达的安装位置处或周围可能存在人梯或管道等障碍物、容器的安装面不平等情况，这就使得三维扫描雷达安装完成后大概率非竖直设置。

但是，在三维扫描雷达执行测量时会默认自身竖直安装，所以从三维扫描雷达的角度来说，容器和物料都是“倾斜”的；反而言之，三维扫描雷达测量所形成的点云数据相较于实际物料存在一定的角度偏差，这样三维扫描雷达换算的料面三维坐标不准确，三维扫描雷达基于不准确的料面三维坐标确定出的料面形态及参数误差很大，最终严重影响检测精度。

有鉴于此，本申请提出一种多传感器数据融合的三维扫描雷达，以克服背景技术和前述总体发明构思所存在的技术问题，实现容器内物料的高精度测量。

以三维扫描雷达包含三个扫描模块为例进行说明，图2是本发明实施例提供的一种多传感器数据融合的三维扫描雷达的结构示意图。多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达包括控制模块和至少两个扫描模块。

至少两个扫描模块对应装设在三维扫描雷达内部的至少一个安装面上。

每一扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取并根据对应的参照点云数据确定出三维扫描雷达的安装位姿信息；以及，在测量容器内物料表面的三维形态过程中，基于安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据并上传至控制模块。

控制模块，与每一扫描模块建立通讯连接，至少用于接收并根据全部物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

其中，扫描模块与控制模块之间的通讯可以是4G/5G、wifi、蓝牙等无线通讯方式，也可以是网线、光纤等有线通讯方式。控制模块例如可以是单片机、片上系统等。物料精密参数可以至少包括最高料位、最低料位、平均料位、物料体积、物料质量、物料密度等中的一种。

本申请中，位姿参照物可以但不限于是容器内部的、位置基本保持不变的已知部件，例如容器内壁、管路、人梯等；参照点云数据可以是指位姿参照物的点云数据；物料校准点云数据可以是指经过安装位姿信息校准后的、物料表面上设定范围内的物料点云数据。

本申请中，每个扫描模块对物料表面的扫描范围(即每一扫描模块对应的设定范围)可以是重叠或是不重叠；在不重叠扫描的情况下，所有扫描模块的扫描范围可以正好覆盖待扫描的物料表面，即每个扫描模块的扫描范围在公共边界处相接，以实现对整体物料表面的全覆盖扫描。

本申请中，当位姿参照物选为容器内壁时，在测量物料的表面三维形态之前，可以沿第一设定方向对第一预设角度范围内的容器的内壁进行多点扫描，以获取并根据第一预设角度范围内内壁的点云数据，至少确定出三维扫描雷达的安装位姿信息。

其中，三维扫描雷达的安装位姿信息至少包括三维扫描雷达的精确安装点的坐标点，或者三维扫描雷达的安装角度偏差中的一种。

三维扫描雷达中的扫描模块，可以根据测量原理分为微波扫描模块、激光扫描模块等；与之对应，三维扫描雷达获取的点云数据可以具体为微波点云数据、激光点云数据等。继续参见图2，在一些具体的例子中，三维扫描雷达可以包括三个微波扫描模块，或者三个激光扫描模块，或者两个微波扫描模块和一个激光扫描模块，或者两个激光扫描模块和一个微波扫描模块。

三维扫描雷达的安装位置可以是容器的任一位置，例如可以是容器的顶部位置。容器可以是能够承载物料的罐体及仓体，或者其他类似的仪器或部件，例如可以是生产设备中的反应罐、储料仓等组件。物料的状态可以为固态、固液粘稠的混合态等。

继续以位姿参照物是容器内壁为例对预设扫描逻辑进行说明，在一些具体的实施方式中，三维扫描雷达对容器内壁执行多点扫描的具体方式可以有多种。图3是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图，图4是本发明实施例提供的另一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图，图5是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图，图6是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图，图7是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图，图8是本发明实施例提供的又一种三维扫描雷达对容器内壁的多点扫描轮廓图。

具体来说，图3中容器20的外形为圆柱体，扫描方向是顺时针方向，扫描角度范围为360°，扫描轮廓为椭圆形；图4中容器20的外形为长方体，扫描方向是逆时针方向，扫描角度范围为360°，扫描轮廓为矩形；图5中容器20的外形为圆柱体，扫描方向是顺时针方向，扫描轮廓包括三个部分，每个部分的扫描轮廓所对应的扫描角度范围均为60°(即图5示出的角α、角β和角γ)；图6中容器20的外形为圆柱体，扫描方向是顺时针方向，扫描角度范围为360°，扫描轮廓为圆带形；图7中容器20的外形为圆柱体，扫描方向是顺时针方向，扫描角度范围为360°，扫描轮廓为圆形；图8中容器20的外形为圆柱体；扫描轮廓X为圆形，扫描轮廓X所对应的扫描方向是逆时针方向，扫描轮廓X所对应的扫描角度范围为360°；扫描轮廓Y为椭圆形，扫描轮廓Y所对应的扫描方向是顺时针方向，扫描轮廓Y所对应的扫描角度范围为360°。

可以理解的是，当容器20的外形较为标准(例如图3所示的圆柱体容器或者图4所示的长方体容器)时，三维扫描雷达也可以仅扫描容器20的部分范围(该范围可以根据容器外形适应性选取，例如容器20的1/4、1/2等)，进而通过轴对称或中心对称等方式获得整个容器内壁的点云数据，最终根据这些参照点云数据至少确定出三维扫描雷达10的安装位姿信息。

当然，在另一些具体的实施方式中，容器20的外形可以是非规则的，或者第一设定方向可以非规律变化，或者扫描轮廓可以包括多个部分，并且每个部分的扫描轮廓所对应的角度范围可以完全相同、不完全相同或者完全不相同。

综上所述，本发明所提供的多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，首先在测量容器内物料表面的三维形态之前，利用装设在三维扫描雷达内部的至少两个扫描模块分别基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取并根据对应的参照点云数据确定出三维扫描雷达的安装位姿信息(例如，当扫描模块的数量为两个时，两个扫描模块可以基于两种预设扫描逻辑对不同的位姿参照物进行扫描，进而获取并根据两组参照点云数据确定出第一安装位姿信息和第二安装位姿信息，通过平均法即可获得具有较高精度的安装位姿信息)；然后在测量容器内物料表面的三维形态过程中，由每一扫描模块基于安装位姿信息对各自测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，进而生成物料校准点云数据并上传至数据处理模块；最终由数据处理模块根据所有物料校准点云数据解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

可以理解的是，本发明通过至少两个扫描模块的应用，能够自主设定每个扫描模块扫描物料区域的设定范围，并适应性调整单个扫描模块的扫描范围；相较于通过一台3D扫描雷达测量全部物料表面三维形态的技术方案，如本申请这样设置可以通过调整每一扫描模块在单个检测周期内的扫描信号个数，平衡整个三维扫描雷达的扫描分辨率和扫描效率。

除此以外，本申请这样设置，可以在现场容器顶部存在遮挡设备的工况条件下，无需进行人工丈量，而是直接通过三维扫描雷达自确认出其精确安装点的坐标点，有效克服了现有人工通过现场丈量容器中心或容器各边与三维扫描雷达之间距离，进而获取三维扫描雷达安装坐标点的方式，所存在的执行难度高，人工丈量误差大，从而导致安装坐标点不精确，三维扫描雷达换算的料面三维坐标不准确，三维扫描雷达的检测精度差等技术问题；而且，即便三维扫描雷达受其安装位置处或周围存在的人梯或管道等障碍物、容器的安装面不平等因素影响，而产生三维扫描雷达的安装为非竖直向下，存在一定的角度偏差的情况，本申请也能通过三维扫描雷达自确认出其安装角度偏差，有利于提高三维扫描雷达换算的料面三维坐标精度，以及三维扫描雷达的检测精度。

由于各个扫描模块均集成在三维扫描雷达的内部，因而与采用多台3D扫描雷达测量全部物料表面三维形态的技术方案相比，本申请无需在容器开设多个安装孔，利于降低现场人员的开孔工作量；同时，对于一些压力容器(例如高压储罐等)而言，其上开孔数量越少，容器整体产生疲劳破坏和脆裂的风险越低，容器的使用寿命越不易受到影响。

需要说明的是，图3-图8均示例性示出了三维扫描雷达10安装在容器20的顶部，不作为对本发明实施例的限制。另外，图2示例性示出了三个扫描模块装设在三维扫描雷达内部的同一安装面上；在一些实施例中，多个扫描模块可以装设在多个安装面，不再赘述。

在上述实施例的基础上，下面对三维扫描雷达的具体结构进行说明，不对本发明实施例构成限定。继续参见图2，可选地，每一扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

传感器，设置在运动元件上，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，发射第一测量信号，以使第一测量信号经位姿参照物至少一次反射所形成的第一回射信号被传感器所接收；

运动元件，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，按照预设运动逻辑带动传感器沿设定方向对预设角度范围内的位姿参照物进行扫描；

处理器，分别连接传感器和运动元件，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，控制运动元件按照预设运动逻辑进行运动；以及，生成检测控制信号，以使传感器基于检测控制信号发射第一测量信号；以及，在运动元件带动传感器对位姿参照物的扫描过程中，接收传感器上传的第一回射信号，以获取参照点云数据，进而根据参照点云数据确定出安装位姿信息。

可选地，每一扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

传感器，设置在运动元件上，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态过程中，发射第二测量信号，以使第二测量信号经物料表面至少一次反射所形成的第二回射信号被传感器所接收；

运动元件，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态过程中，按照设定运动逻辑带动传感器对设定范围内的物料表面进行扫描；

示例性的，图2提供了三个扫描模块的传感器(A1、A2、A3)和运动元件(B1+C1、B2+C2、B3+C3)的结构示意图，其中，运动元件B1、B2、B3用于对应改变传感器A1、A2、A3在俯仰方向上的信号扫描方向，运动元件C1、C2、C3用于对应改变传感器A1、A2、A3在水平方向上的信号扫描方向。

处理器，分别连接传感器和运动元件，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态过程中，控制运动元件按照设定运动逻辑进行运动；以及，生成扫描控制信号，以使传感器基于扫描控制信号发射第二测量信号；以及，在运动元件带动传感器对物料表面的扫描过程中，接收传感器上传的第二回射信号，以获取物料点云数据；以及，基于安装位姿信息对物料点云数据进行校准，以生成物料校准点云数据，并上传至控制模块。

其中，当三维扫描雷达为三维微波扫描雷达时，每个扫描模块中的传感器可以是任一种微波传感器或多个微波传感器组成的模组，此时，第一测量信号、第二测量信号和第一回射信号、第二回射信号均为微波信号；当三维扫描雷达为三维激光扫描雷达时，每个扫描模块中的传感器可以是任一种激光传感器或多个激光传感器组成的模组，此时，第一测量信号、第二测量信号和第一回射信号、第二回射信号均为激光信号。当然，在一些实施方式中，每个扫描模块中的传感器也可以同时包括多种类型的传感器，测量信号和回射信号的类型可以有多种，不再赘述。

运动元件可以是任一种机械装置，运动元件可以执行多个维度的运动，例如水平运动、俯仰运动、竖直运动等。预设运动逻辑或设定运动逻辑可以根据三维扫描雷达的实际应用场景设置，例如在水平方向上每偏转1°，就完整执行一次俯仰运动。检测控制信号和扫描控制信号至少用于控制传感器对应发射第一测量信号和第二测量信号，检测控制信号和扫描控制信号可以是有线信号或无线信号。处理器例如可以选用片上系统等。

示例性地，本申请中位姿参照物可以为容器的内壁，在测量容器内物料表面的三维形态之前，三维扫描雷达确定其安装位姿信息的工作原理可以具体如下：

处理器在控制运动元件按照预设运动逻辑进行运动的同时，生成检测控制信号，以使传感器基于检测控制信号发射第一测量信号；运动元件按照预设运动逻辑带动传感器沿第二设定方向对第二预设角度范围内的内壁进行扫描的过程中，设置在运动元件上的传感器持续或断续发射第一测量信号，以使第一测量信号经内壁至少一次反射所形成的第一回射信号被传感器所接收，进而由传感器上传至处理器；处理器在运动元件带动传感器对内壁的扫描过程中，接收传感器上传的各个第一回射信号，以获取参照点云数据，进而根据参照点云数据至少确定出安装位姿信息。

综上所述，如本申请这样设置，一方面可以在现场容器顶部存在遮挡设备的工况条件下，无需进行人工丈量，而是直接通过三维扫描雷达自确认出其精确安装点的坐标点，有效克服了现有人工通过现场丈量容器中心或容器各边与三维扫描雷达之间距离，进而获取三维扫描雷达安装坐标点的方式，所存在的执行难度高，人工丈量误差大，从而导致安装坐标点不精确，三维扫描雷达换算的料面三维坐标不准确，三维扫描雷达的检测精度差等技术问题。此外，即便三维扫描雷达受其安装位置处或周围存在的人梯或管道等障碍物、容器的安装面不平等因素影响，而产生三维扫描雷达的安装为非竖直向下，存在一定的角度偏差的情况，本申请也能通过三维扫描雷达自确认出其安装角度偏差，利于提高三维扫描雷达换算的料面三维坐标精度，以及三维扫描雷达的检测精度。

另一方面，本申请基于上述方法确定三维扫描雷达的安装位姿信息后，还能在保证提高三维扫描雷达换算的料面三维坐标精度前提下，通过至少两个扫描模块的应用及每个扫描模块扫描料面区域的范围限定，适应性调整每一扫描模块在单个检测周期内的扫描信号个数，进而实现整个三维扫描雷达的扫描分辨率和扫描效率的平衡。

需要说明的是，每一扫描模块确定精确安装点的坐标点的具体方法可以有多种，下面进行具体说明，但不作为对本发明实施例的限制。

在一个实施例中，图9是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达确定精确安装点的坐标点的方法流程图。参见图9，可选地，每一扫描模块至少通过以下方式确定精确安装点的坐标点：

S910、设置一个预设平面。

其中，预设平面可以是指三维扫描雷达的实际安装面，也可以是与实际安装面平行的或呈已知角度的平面；同时，预设平面可以是水平的，也可以是非水平的。在实际应用过程中，三维扫描雷达在绝大多数情况下会安装在容器的顶部位置，因而预设平面一般可以优选设置为容器的仓顶面。

可选地，预设平面与实际安装面之间的关系至少包括预设平面为实际安装面、预设平面与实际安装面平行、预设平面与实际安装面呈已知角度中的一种。

S920、以精确安装点为原点，将预设方向作为初始x或y坐标轴的正方向，在预设平面建立初始二维坐标系，以获得参照点云数据在初始二维坐标系下的投影坐标。

其中，预设方向的选择可以有多种。在一种实施方式中，可选地，预设方向为三维扫描雷达的安装方向。为了明确三维扫描雷达的安装方向，三维扫描雷达上可以设置方向标识，该方向标识可以指向三维扫描雷达的起始扫描方向，或者可以指向如图4所示长方体容器的长边或宽边所在直线的方向等。

在另一种实施方式中，可选地，三维扫描雷达具有方位测量功能，预设方向为三维扫描雷达测得的方位方向。三维扫描雷达具有方位测量功能可以是指三维扫描雷达能够测量东、西、南、北等方位，预设方向例如可以是正南方向。

S930、根据全部投影坐标，确定出预设平面中心点在初始二维坐标系下的中心坐标。

其中，预设平面中心点可以是指预设平面的几何中心点，中心坐标即为前述几何中心点在初始二维坐标系下的坐标。

S940、根据中心坐标与原点，确定精确安装点与预设平面中心点的相对位置。

S950、根据预设平面与三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出精确安装点的坐标点。

示例性地，在图4的基础上，图10是本发明实施例提供的一种坐标系变换示意图，参见图4和图10，三维扫描雷达以精确安装点O’为原点，将长方体容器的长边所在直线的一个方向作为初始x坐标轴的正方向，将长方体容器的宽边所在直线的一个方向作为初始y坐标轴的正方向，在容器顶部所在平面(即预设平面)建立初始二维坐标系xO’y。在三维扫描雷达基于预设扫描逻辑对位姿参照物进行多点扫描后，三维扫描雷达扫描形成的参照点云数据组成扫描轮廓B(可以理解的是，当参照点云数据足够多时，扫描轮廓不再保持线状，而是带状，如图6所示)，此时，将全部参照点云数据向初始二维坐标系xO’y投影，即形成投影轮廓B’。

根据围成投影轮廓B’的全部投影坐标，三维扫描雷达就能确定出预设平面中心点O(也即投影轮廓B’的几何中心点)在初始二维坐标系xO’y下的坐标。这样一来，在初始二维坐标系xO’y下，精确安装点O’的坐标和预设平面中心点O的坐标均已知，三维扫描雷达即可确定出精确安装点O’与预设平面中心点O的相对位置，例如可以基于同一坐标系下的两点间距离计算公式确定精确安装点O’与预设平面中心点O之间的距离。

图11是本发明实施例提供的另一种三维扫描雷达确定精确安装点的坐标点的方法流程图。参见图11，可选地，每一扫描模块至少通过以下方式确定精确安装点的坐标点：

S1110、设置一个预设平面。

S1120、以精确安装点为第一原点，将预设方向作为初始x或y坐标轴的正方向，在预设平面建立初始二维坐标系，以获得参照点云数据在初始二维坐标系下的投影坐标。

S1130、根据全部投影坐标，确定出预设平面中心点在初始二维坐标系下的中心坐标。

S1140、重新以预设平面中心点为第二原点，将预设方向作为标准x或y坐标轴的正方向，在预设平面建立标准二维坐标系，并将精确安装点的坐标和全部投影坐标转换至标准二维坐标系下，以根据精确安装点在标准二维坐标系下的坐标和第二原点坐标，确定精确安装点与预设平面中心点的相对位置。

其中，标准二维坐标系被配置为至少用于三维扫描雷达对容器内物料的表面三维形态的测量过程。

S1150、根据预设平面与三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出精确安装点的坐标点。

示例性地，在图4的基础上，图12是本发明实施例提供的另一种坐标系变换示意图，参见图4和图12，三维扫描雷达以精确安装点O’为第一原点，将长方体容器的长边所在直线的一个方向作为初始x轴的正方向，将长方体容器的宽边所在直线的一个方向作为初始y轴的正方向，在容器顶部所在平面建立初始二维坐标系xO’y。在三维扫描雷达基于预设扫描逻辑对位姿参照物进行多点扫描后，三维扫描雷达扫描形成的点云数据组成扫描轮廓B，此时，将全部点云数据向初始二维坐标系xO’y投影，即形成投影轮廓B’。根据围成投影轮廓B’的全部投影坐标，三维扫描雷达就能确定出预设平面中心点O(也即投影轮廓B’的几何中心点)在初始二维坐标系xO’y下的坐标。

基于此，三维扫描雷达重新以预设平面中心点O为第二原点，将长方体容器的长边所在直线的一个方向作为标准x坐标轴(即图9中的x’轴)的正方向，将长方体容器的宽边所在直线的一个方向作为标准y坐标轴(即图9中的y’轴)的正方向，在容器顶部所在平面建立标准二维坐标系x’Oy’，并将精确安装点O’的坐标和全部投影坐标转换至标准二维坐标系x’Oy’下，以根据精确安装点O’在标准二维坐标系x’Oy’下的坐标和第二原点坐标，确定精确安装点O’与预设平面中心点O的相对位置，例如可以基于同一坐标系下的两点间距离计算公式确定精确安装点O’与预设平面中心点O之间的距离。

在上述实施例的基础上，下面对三维扫描雷达的安装角度偏差的确定方法进行具体说明，但不作为对本发明实施例的限制。

图13是本发明实施例提供的一种三维扫描雷达的安装角度偏差的确定方法流程图。

参见图13，可选地，每一扫描模块至少通过以下方式确定三维扫描雷达的安装角度偏差：

S1310、基于全部参照点云数据确定出参照点云所围图形的主轴方向，进而根据主轴方向与预设方向之间的差别，解析出三维扫描雷达在预设平面上的偏转角度。

S1320、根据参照点云数据在容器的分布情况和参照点云所围图形在主轴方向上的投影长度，获取三维扫描雷达相较于预设平面的偏转角度。

S1330、根据三维扫描雷达在预设平面上的偏转角度和三维扫描雷达相较于预设平面的偏转角度，确定三维扫描雷达与预设平面之间的方位角。

S1340、根据预设平面与三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出三维扫描雷达的安装角度偏差。

其中，以圆柱形容器为例，图14是本发明实施例提供的一种非竖直安装工况下三维扫描雷达形成的全部参照点云所围图形的示意图，参见图4和图14，当容器为圆柱形且三维扫描雷达非竖直安装时，自三维扫描雷达的轴线方向视入，全部参照点云所围图形M为一椭圆，容器两侧内壁的参照点云分别聚集形成区域M1和区域M2。基于图形M能够确定出其主轴方向(也即椭圆的长轴方向x”；相应地，图形M的短轴方向也得以确定)，主轴方向与预设方向之间的差别能够直接反映出三维扫描雷达在容器的预设平面上的偏转角度。同时，区域M1和区域M2在主轴方向上的投影长度(例如图14中的l，l可以根据点云获得)与三维扫描雷达在容器内壁进行多点扫描的范围(例如图14中的h，h已知)相关，多点扫描范围越大，投影长度越长。

根据勾股定理可知，l/h＝sinθ，由于l和h均已知，因而θ可求，即三维扫描雷达相较于预设平面的偏转角度可求。根据自身在预设平面上的偏转角度和自身相较于预设平面的偏转角度，三维扫描雷达就能确定其与预设平面之间的方位角。

可以理解的是，多个扫描模块确定的安装角度偏差可能不尽相同；此时，三维扫描雷达可以但不限于通过平均法对多个扫描模块确定的安装角度偏差进行处理，进而计算出高精度的安装角度偏差。

在一个实施例中，图15是本发明实施例提供的一种基于安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据的方法流程图。参见图15，基于安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据，包括：

S1510、在初始二维坐标系和标准二维坐标系的基础上，对应建立初始三维坐标系和标准三维坐标系；

S1520、根据精确安装点和预设平面中心点的相对位置，确定初始三维坐标系和标准三维坐标系之间的点云转换参数；

S1530、通过点云转换参数和安装角度偏差将初始三维坐标系下的物料点云数据转换为标准三维坐标系下的物料校准点云数据。

其中，点云转换参数和安装角度偏差实质是能够表征初始三维坐标系与标准三维坐标系之间进行坐标系变换的相关参数，点云转换参数和安装角度偏差可以但不限于通过坐标系变换矩阵的形式体现，点云转换参数和安装角度偏差可以将初始三维坐标系下的某一个物料点云数据对应转换为标准三维坐标系下的一个特定的物料校准点云数据。从实际作用效果来看，当每一扫描模块均能将物料点云数据转换为物料校准点云数据时，全部扫描模块所测得的物料校准点云数据将统一在标准三维坐标系下，这样一来，控制模块就能直接整合所有物料校准点云数据形成能够表征真实物料表面分布的点云数据图，进而可以解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

综上，本申请这样设置，一方面可以在现场容器顶部存在遮挡设备的工况条件下，无需进行人工丈量，而是直接通过三维扫描雷达自确认出精确安装点的坐标点，有效克服了现有人工通过现场丈量容器中心或容器各边与三维扫描雷达之间距离，进而获取三维扫描雷达安装坐标点的方式，所存在的执行难度高，人工丈量误差大，从而导致安装坐标点不精确，三维扫描雷达换算的料面三维坐标不准确，三维扫描雷达的检测精度差等技术问题；而且，即便三维扫描雷达受其安装位置处或周围存在的人梯或管道等障碍物、容器的安装面不平等因素影响，而产生三维扫描雷达的安装为非竖直向下，存在一定的角度偏差的情况，本申请也能通过三维扫描雷达自确认出安装角度偏差，利于提高三维扫描雷达换算的料面三维坐标精度，以及三维扫描雷达的检测精度。

另一方面，在确定上述三维扫描雷达的安装位姿信息的基础上，本申请通过至少两个扫描模块的应用，使每个扫描模块扫描料面区域的预定范围得以适应性缩小，这样设置就能通过调整每一扫描模块在单个检测周期内的扫描信号个数，平衡整个三维扫描雷达的扫描分辨率和扫描效率，并且使得两个或两个以上的扫描模块所获得的物料点云数据处于相同坐标系下，能够直接用于数据融合处理，最终获得出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

在上述实施例的基础上，本申请还提供另一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，包括控制模块和至少两个扫描模块；至少两个扫描模块对应装设在三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；每一扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取对应的参照点云数据并上传至控制模块；以及，在测量容器内物料表面的三维形态过程中，基于设定扫描逻辑对设定范围内的物料表面进行扫描，以获取物料点云数据并上传至控制模块；控制模块，与每一扫描模块建立通讯连接，至少用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，根据每个扫描模块上传的参照点云数据对应确定一个三维扫描雷达的安装位姿信息，进而整合全部安装位姿信息形成精密安装位姿信息；以及，在测量容器内物料表面的三维形态过程中，基于精密安装位姿信息对每一扫描模块测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据；以及，根据全部物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图。

需要说明的是，与前述实施例相比，本实施例中的扫描模块仅用于获取点云数据而不涉及点云数据的处理，点云数据的处理由控制模块完成，即本实施例不涉及方法的改进，不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，其特征在于，包括控制模块和至少两个扫描模块；

至少两个所述扫描模块对应装设在所述三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；

每一所述扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取并根据对应的参照点云数据确定出所述三维扫描雷达的安装位姿信息；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于所述安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据并上传至所述控制模块；

所述控制模块，与每一所述扫描模块建立通讯连接，至少用于接收并根据全部所述物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图；

每一所述扫描模块至少通过以下方式确定精确安装点的坐标点：

设置一个预设平面；

以所述精确安装点为第一原点，将预设方向作为初始x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立初始二维坐标系，以获得所述参照点云数据在所述初始二维坐标系下的投影坐标；

根据全部所述投影坐标，确定出所述预设平面中心点在所述初始二维坐标系下的中心坐标；

重新以所述预设平面中心点为第二原点，将所述预设方向作为标准x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立标准二维坐标系，并将所述精确安装点的坐标和全部所述投影坐标转换至所述标准二维坐标系下，以根据所述精确安装点在所述标准二维坐标系下的坐标和第二原点坐标，确定所述精确安装点与所述预设平面中心点的相对位置；

根据所述预设平面与所述三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出所述精确安装点的坐标点；

其中，所述标准二维坐标系被配置为至少用于所述三维扫描雷达对所述容器内所述物料的表面三维形态的测量过程。

2.根据权利要求1所述的三维扫描雷达，其特征在于，所述安装位姿信息至少包括精确安装点的坐标点，或者安装角度偏差中的一种。

3.根据权利要求1所述的三维扫描雷达，其特征在于，每一所述扫描模块至少通过以下方式确定安装角度偏差：

基于全部所述参照点云数据确定出参照点云所围图形的主轴方向，进而根据所述主轴方向与所述预设方向之间的差别，解析出所述三维扫描雷达在所述预设平面上的偏转角度；

根据所述参照点云数据在所述容器的分布情况和所述参照点云所围图形在所述主轴方向上的投影长度，获取所述三维扫描雷达相较于所述预设平面的偏转角度；

根据所述三维扫描雷达在所述预设平面上的偏转角度和所述三维扫描雷达相较于所述预设平面的偏转角度，确定所述三维扫描雷达与所述预设平面之间的方位角；

根据所述预设平面与所述三维扫描雷达的所述实际安装面之间的关系，解析出所述三维扫描雷达的所述安装角度偏差。

4.根据权利要求3所述的三维扫描雷达，其特征在于，基于所述安装位姿信息对测得的物料表面上设定范围内的物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据，至少包括：

在所述初始二维坐标系和所述标准二维坐标系的基础上，对应建立初始三维坐标系和标准三维坐标系；

根据所述精确安装点和所述预设平面中心点的相对位置，确定所述初始三维坐标系和所述标准三维坐标系之间的点云转换参数；

通过所述点云转换参数和所述安装角度偏差将所述初始三维坐标系下的所述物料点云数据转换为所述标准三维坐标系下的所述物料校准点云数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的三维扫描雷达，其特征在于，所述预设平面与所述实际安装面之间的关系至少包括所述预设平面为所述实际安装面、所述预设平面与所述实际安装面平行、所述预设平面与所述实际安装面呈已知角度中的一种。

6.根据权利要求1-4任一项所述的三维扫描雷达，其特征在于，所述预设方向为所述三维扫描雷达的安装方向；或是所述三维扫描雷达具有方位测量功能，此情况下，所述预设方向为所述三维扫描雷达测得的方位方向。

7.根据权利要求1所述的三维扫描雷达，其特征在于，每一所述扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

所述传感器，设置在所述运动元件上，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，发射第一测量信号，以使所述第一测量信号经所述位姿参照物至少一次反射所形成的第一回射信号被所述传感器所接收；

所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，按照预设运动逻辑带动所述传感器沿设定方向对预设角度范围内的所述位姿参照物进行扫描；

所述处理器，分别连接所述传感器和所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，控制所述运动元件按照所述预设运动逻辑进行运动；以及，生成检测控制信号，以使所述传感器基于所述检测控制信号发射所述第一测量信号；以及，在所述运动元件带动所述传感器对所述位姿参照物的扫描过程中，接收所述传感器上传的所述第一回射信号，以获取所述参照点云数据，进而根据所述参照点云数据确定出所述安装位姿信息。

8.根据权利要求1所述的三维扫描雷达，其特征在于，每一所述扫描模块包括传感器、运动元件和处理器；

所述传感器，设置在所述运动元件上，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，发射第二测量信号，以使所述第二测量信号经物料表面至少一次反射所形成的第二回射信号被所述传感器所接收；

所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，按照设定运动逻辑带动所述传感器对所述设定范围内的物料表面进行扫描；

所述处理器，分别连接所述传感器和所述运动元件，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，控制所述运动元件按照所述设定运动逻辑进行运动；以及，生成扫描控制信号，以使所述传感器基于所述扫描控制信号发射所述第二测量信号；以及，在所述运动元件带动所述传感器对所述物料表面的扫描过程中，接收所述传感器上传的所述第二回射信号，以获取所述物料点云数据；以及，基于所述安装位姿信息对所述物料点云数据进行校准，以生成所述物料校准点云数据，并上传至所述控制模块。

9.一种多传感器数据融合的高精度三维扫描雷达，其特征在于，包括控制模块和至少两个扫描模块；

至少两个所述扫描模块对应装设在所述三维扫描雷达内部的至少一个安装面上；

每一所述扫描模块，用于在测量容器内物料表面的三维形态之前，基于对应的预设扫描逻辑对对应的位姿参照物进行扫描，以获取对应的参照点云数据并上传至所述控制模块；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于设定扫描逻辑对设定范围内的物料表面进行扫描，以获取物料点云数据并上传至所述控制模块；

所述控制模块，与每一所述扫描模块建立通讯连接，至少用于在测量所述容器内物料表面的三维形态之前，根据每个所述扫描模块上传的所述参照点云数据对应确定一个所述三维扫描雷达的安装位姿信息，进而整合全部所述安装位姿信息形成精密安装位姿信息；以及，在测量所述容器内物料表面的三维形态过程中，基于所述精密安装位姿信息对每一所述扫描模块测得的物料表面上所述设定范围内的所述物料点云数据进行校准，生成对应的物料校准点云数据；以及，根据全部所述物料校准点云数据，解析出物料精密参数和/或物料表面三维形态精密图；

每一所述扫描模块至少通过以下方式确定精确安装点的坐标点：

设置一个预设平面；

以所述精确安装点为第一原点，将预设方向作为初始x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立初始二维坐标系，以获得所述参照点云数据在所述初始二维坐标系下的投影坐标；

根据全部所述投影坐标，确定出所述预设平面中心点在所述初始二维坐标系下的中心坐标；

重新以所述预设平面中心点为第二原点，将所述预设方向作为标准x或y坐标轴的正方向，在所述预设平面建立标准二维坐标系，并将所述精确安装点的坐标和全部所述投影坐标转换至所述标准二维坐标系下，以根据所述精确安装点在所述标准二维坐标系下的坐标和第二原点坐标，确定所述精确安装点与所述预设平面中心点的相对位置；

根据所述预设平面与所述三维扫描雷达的实际安装面之间的关系，解析出所述精确安装点的坐标点；

其中，所述标准二维坐标系被配置为至少用于所述三维扫描雷达对所述容器内所述物料的表面三维形态的测量过程。