三维激光扫描仪汇总

三维激光扫描仪中测距的方法与特点《三维激光扫描仪中测距的方法与特点》激光扫描技术是一种高精度的三维测量方法，主要用于建筑设计、制造业和文化遗产保护等领域。

测距是其中最基本的功能之一。

本文将介绍三维激光扫描仪中常用的测距方法和其特点。

一、相位测距法相位测距法是三维激光扫描仪中应用较为广泛的一种测距方法。

该方法基于激光光束的干涉原理，通过测量光束在发射和接收之间传播的距离差来获取目标物体的距离信息。

在扫描仪的计算系统中，利用光电二极管或其他传感器记录下光束经过的相位差，进而计算出目标物体的距离。

相位测距法具有较高的精度和测量范围，适用于大多数测距场景。

二、时间差测距法时间差测距法是另一种常用的测距方法。

该方法利用激光光束从发射到接收所需的时间来计算目标物体的距离。

通过激光脉冲的发射和接收时间的记录，结合光在空气中的传播速度，可以精确计算出测量目标与激光扫描仪之间的距离。

相较于相位测距法，时间差测距法的优势在于简单、快速，适用于运动目标的测量。

三、特点与应用三维激光扫描仪中测距的方法具有以下特点：1. 高精度：三维激光扫描仪能够实现毫米级的测量精度，具备非常高的测量精度，能够准确地捕捉目标物体的细节信息。

2. 高效率：激光扫描仪可以实现快速的数据采集，每秒钟可达到百万级的测量点，节省了大量的测量时间和人力成本。

3. 安全性：三维激光扫描仪在进行测量时通常使用红光激光束，与人眼视觉系统无害，无需担心安全问题。

四、总结三维激光扫描仪中的测距方法多样而灵活，可根据不同的测量需求选择合适的方法。

相位测距法和时间差测距法是两种常用的测距方法，各自具有优势和适用场景。

无论是高精度的建筑测量还是制造业中的质量控制，三维激光扫描仪都能够提供准确、快速且安全的测距解决方案。

三维激光扫描系统技术参数一．仪器精度:（1）点位精度：3 mm @ 50 m; 6 mm @ 100 m（2）距离精度：1.2 mm + 10 ppm（3）角度精度：8" / 8"（垂直/水平）（4）标靶获取精度:2 mm @ 50 m（5）双轴补偿器:实时机载液态传感器形式的双轴补偿，可选开/关，分辨率1’，补偿范围+/- 5’，补偿精度1.5"二．激光扫描:（6）激光类型:脉冲式,超高速WFD（波形数字化）增强技术,颜色及波长:1550 nm (不可见的) /658 nm (可见的),激光等级1级（符合IEC60825:2014标准)（7）扫描距离,范围:最小距离0.4 m最大范围270 m(34 %反射率)，范围噪音*0.4 mm rms @ 10 m,0.5 mm rms @ 50 m（8）扫描速率：1000000点/秒（9）激光光斑大小：前窗激光光斑直径≤3.5mm（10）数据储存容量：256 GB内置固态硬盘（SSD）或外接USB设备（11）数据传输：千兆以太网，集成WLAN USB 2.0设备（12）机载界面显示：触摸屏（触笔）控制，真彩色VGA图形显示（640 x 480像素)（13）激光对中器：激光安全等级：1级（IEC 60825:2014）对中精度：1.5 mm @ 1.5 m 激光光斑直径：2.5 mm @ 1.5 m可打开/关闭（14）激光发散角：<0.23mrad（15）视场角：水平：360°（max）垂直：270°（max）照准：无视差，可变焦（16）仪器可同时使用两块内置锂电池和一块外挂锂电池，支持热交换2块内电池内置电池> 5.5小时（2块电池）外挂电池> 7.5小时（常温下）以便适应长时间野外作业；外接电源：24 V直流电或100 - 240 V交流电，典型40w功耗；。

3D激光扫描仪介绍3D激光扫描仪是一种先进的扫描设备，能够以非接触的方式快速、高精度地获取物体表面的几何形状和颜色信息。

通过使用激光光束扫描目标物体，激光扫描仪可以生成点云数据，进而重建出目标物体的三维模型。

3D激光扫描仪在很多领域有广泛的应用，如工业制造、文化遗产保护、医疗领域等。

工作原理3D激光扫描仪的工作原理基于激光雷达技术。

它通过发射激光光束到目标物体上，并测量光线的反射时间来计算光线从发射到回收所经历的时间，从而确定物体表面各点的位置。

具体来说，激光扫描仪由激光发射器和接收器组成，发射器发出激光脉冲，接收器接收反射的激光，并记录反射时间。

通过测量光线的时间差和设备的几何关系，可以计算出目标物体上每个点的三维坐标。

应用领域1.工业制造：在工业制造过程中，3D激光扫描仪可以用于快速检测产品的形状、尺寸和表面质量。

它可以帮助检测和修复制造过程中的缺陷，提高产品的质量和生产效率。

2.文化遗产保护：3D激光扫描仪可以用于文物的数字化保护和展示。

通过扫描文物的表面，可以生成高精度的三维模型，帮助保存文物的形状和结构信息，并为后续的修复和展览提供参考。

3.医疗领域：在医疗领域中，3D激光扫描仪可以用于制作医疗器械和矫形器具等定制化产品。

通过扫描患者身体的部位，可以生成患者特定的三维模型，用于设计和制造适合患者需求的产品。

4.建筑和房地产：在建筑和房地产领域，3D激光扫描仪可以用于建筑物的测量和建模。

它可以帮助工程师和设计师准确地记录建筑物的尺寸和结构，并为后续的规划和设计提供参考。

优点和挑战3D激光扫描仪相较于传统的测量方法具有以下优点：1.非接触测量：激光扫描仪通过激光光束进行测量，不需要接触物体表面，可以避免因接触引起的形状畸变和表面破坏。

2.高精度：激光扫描仪能够以亚毫米的精度测量物体表面的形状和尺寸，可以获取非常精确的三维模型。

3.快速扫描：激光扫描仪能够快速地扫描物体表面，一般可以在几秒内完成一个扫描过程，大大提高了工作效率。

顾名思义，扫描仪就是用来对物体进行扫描的工具，通过扫描我们可以得到物体的成像。

但是其他产品和工具一样，扫描仪的种类也是多样的，并且不同种类的扫描仪特点和优势也各不相同。

今天我们就一起来了解一下在扫描领域比较先进的三维激光扫描仪。

下面将从不同类型的三维激光扫描仪有哪些特点和优势给大家进行简单的介绍。

三维激光扫描仪按照扫描成像方式的不同，激光扫描仪可分为一维(单点)扫描仪、二维(线列)扫描仪和三维(面列)扫描仪。

而按照不同工作原理来分类，可分为脉冲测距法（亦称时间差测量法）和三角测量法。

1、脉冲测距法：激光扫描仪由激光发射体向物体在时间t1发送一束激光，由于物体表面可以反射激光，所以扫描仪的接收器会在时间t2接收到反射激光。

由光速c，时间t1，t2算出扫描仪与物体之间的距离d=(t2-t1)c/2。

脉冲测距式3D激光扫描仪，其测量精度受到扫描仪系统准确地量测时间的限制。

当用该方式测量近距离物体的时候，由于时间太短，就会产生很大误差。

所以该方法比较适合测量远距离物体，如地形扫描，但是不适合于近景扫描。

2、三角测距法：用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD （图像传感器）光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度θ。

然后结合己知激光光源与CCD 之间的基线长度d，经由三角形几何关系推求扫描仪与物体之间的距L≈dtanθ。

手持激光扫描仪通过上述的三角形测距法建构出3D图形：通过手持式设备，对待测物发射出激光光点或线性激光。

以两个或两个以上的侦测器测量待测物的表面到手持激光产品的距离，通常还需要借助特定参考点－通常是具黏性、可反射的贴片－用来当作三维扫描仪在空间中定位及校准使用。

这些扫描仪获得的数据，会被导入电脑中，并由软件转换成3D模型。

3、三角测量法的特点：结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小（几十微米）、测量准确度高。

三维激光扫描仪分类及原理地面三维激光扫描技术的出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表，有人称“三维激光扫描系统”是继GPS (Global Position System)技术以来测绘领域的又一次技术革命。

三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新，将使测绘数据的获取方法、服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段。

传统的大地测量方法，如三角测量方法，GPS测量都是基于点的测量，而三维激光扫描是基于面的数据采集方式。

三维激光扫描获得的原始数据为点云数据。

点云数据是大量扫描离散点的结合。

三维激光扫描的主要特点是实时性、主动性、适应性好。

三维激光扫描数据经过简单的处理就可以直接使用，无需复杂的费时费力的数据后处理；且无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境下应用；并且可以和GPS等集合起来实现更强、更多的应用。

三维激光扫描技术作为目前发展迅猛的新技术，必定会在诸多领域得到更深入和广泛的应用。

对空间信息进行可视化表达，即进行三维建模，通常有两类方法：基于图像的方法和基于几何的方法。

基于图像的方法是通过照片或图片来建立模型，其数据来源是数码相机。

而基于几何的方法是利用三维激光扫描仪获取深度数据来建立三维模型，这种方法含有被测场景比较精确的几何信息。

三维激光扫描仪的分类：三维激光扫描仪按照扫描平台的不同可以分为：机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。

三维激光扫描仪作为现今时效性最强的三维数据获取工具可以划分为不同的类型。

通常情况下按照三维激光扫描仪的有效扫描距离进行分类，可分为：（1）短距离激光扫描仪：其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为0. 6～1. 2 m，通常这类扫描仪适合用于小型模具的量测，不仅扫描速度快且精度较高，可以多达三十万个点精度至±0.018 mm。

例如:美能达公司出品的VIVID 910高精度三维激光扫描仪，手持式三维数据扫描仪FastScan等等，都属于这类扫描仪。

目前应用的三维激光扫描系统种类繁多，类型、工作领域不尽相同。

按照不同研究角度、工作原理可进行多种分类。

三维激光扫描系统从操作的空间位置可以划分为如下四类：（1）机载型激光扫描系统，这类系统在无人机或有人直升机上搭载,由激光扫描仪、成像装置、定位系统、飞行惯导系统、计算机及数据采集器、记录器、处理软件和电源构成，它可以在很短时间内取得大范围的三维地物数据。

（2）地面型激光扫描系统此种系统是一种利用激光脉冲对被测物体进行扫描,可以大面积、快速度、高精度、大密度的取得地物的三维形态及坐标的一种测量设备。

根据测量方式还可划分为两类一类是移动式激光扫描系统一类是固定式激光扫描系统。

所谓移动式激光扫描系统,是基于车载平台,由全球定位系统、惯性导航系统结合地面三维激光扫描系统组成。

固定式的激光扫系统,类似传统测量中的全站仪。

系统由激光扫描仪及控制系统、内置数码相机、后期处理软件等组成。

与全站仪不同之处在于固定式激光扫描仪采集的不是离散的单点三维坐标,而是一系列的“点云”数据。

其特点为扫描范围大、速度快、精度高、具有良好的野外操作性能.（3）手持型激光扫描仪此类设备多用于采集小型物体的三维数据,一般配以柔性机械臂使用。

优点是快速、简洁、精确。

适用于机械制造与开发、产品误差检测、影视动画制作与医学等众多领域。

（4）特殊场合应用的激光扫描仪,如洞穴中应用的激光扫描仪在特定非常危险或难以到达的环境中,如地下矿山隧道、溶洞洞穴、人工开凿的隧道等狭小、细长型空间范围内,三维激光扫描技术亦可以进行三维扫描。

三维激光扫描系统按照扫描仪的测距原理，又划分为如下三类：（1）使用脉冲测距技术。

其测距范围可达数百米，甚至上千米。

（2）基于相位测量原理。

主要用来进行中等距离的扫描测量,其扫描范围一般在米内,与采用脉冲测距原理的扫描设备相比,它的精度相对为高。

（3）基于光学的三角测量原理。

采用光学三角测量原理的扫描设备,一般工作距离较近,一般在数米数十米,主要应用于工程测量及逆向建模等工程中,可以达到很高的测量精度。

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经过三十余年的发展，目前市面上能够见到的三维激光扫描仪品牌和型号有上百种，今天小编就从地面大空间三维扫描仪品牌中，选择有代表性的几种进行介绍。

1.Faro法如FARO focus x130 和x330纳斯达克上市的美国大牌企业，因为其产品的性价比、便携性和简单易用而成为应用范围广的扫描仪品牌。

扫描范围为中短距离。

从上世纪九十年代开始，在光学扫描仪普遍价格高昂的情况下，法如一直在设法开发性价比更高，实用性更强的产品。

早期Faro和Immersion 都以生产基于机械测量臂原理的三维设备而著称，两家公司还为专利打过官司，但现在FARO已在三维扫描仪市场打出一片天下，Immersion则默默无闻。

法如扫描仪公认轻巧方便，容易使用，性价比高。

2.Leica徕卡Leica C30/P40世界的仪器生产商，相信消费者都知道他家的相机。

瑞士的老牌企业，知名度高，当然价格一向也是很高的。

它的扫描范围为中短距离。

公认特点是个头大，物理性能好(能对抗恶劣天气，如严寒阴雨雾霾等)。

据说相对其他品牌而言也能抗摔，当然小编不认为有人会舍得摔这个东西。

3.Trimble天宝是GPS领域全球的品牌。

成立于1978年，产地美国，一直在开发GPS技术应用。

其三维扫描仪特点是GPS相关功能强大，GPS导航，精确授时，无线网同步等等。

三维激光扫描仪分类及原理
根据扫描原理和操作方式的不同，可以将三维激光扫描仪分为以下几类：
1.结构光扫描仪：结构光扫描仪通过投射光栅或编码器形成的结构光
条纹，来测量物体的表面形状。

它主要包括摄像头、光源和专业软件等组成。

在扫描过程中，光源发射光线，照射到物体表面后被摄像头捕捉到，
然后通过计算机处理，从而得到物体表面的三维坐标信息。

2.时间飞行扫描仪：时间飞行扫描仪使用脉冲激光器发射一束光，当
光束照射到物体上后，一部分光会被物体反射回来，接收器会记录返回的
光线的时间和强度信息。

通过测量光线往返的时间，可以计算出物体的距离。

时间飞行扫描仪具有较高的精度和快速扫描速度，适用于大范围的场
景测量。

3.相移扫描仪：相移扫描仪是一种通过利用相位差计算距离的扫描仪。

它通过发射不同相位的光束，在接收端通过计算两束光之间的相位差，从
而测量出物体的距离信息。

相移扫描仪具有高测量精度和较高的光照适应性，适用于颜色、反射率变化较大的物体测量。

4.激光雷达：激光雷达通过发射激光束，在物体表面上形成反射光斑，通过接收器接收返回的光强信号，通过测量光线的时间和波长，从而测量
出物体的位置和表面特征。

激光雷达具有高精度和远距离测量的能力，适
用于大范围的测量需求。

以上是几类常见的三维激光扫描仪。

不同的扫描原理和操作方式适用
于不同的测量场景和要求。

随着激光技术的不断发展，三维激光扫描仪在
工业、建筑等领域的应用前景也将越来越广阔。