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激光三維掃描儀的技術(shù)原理及不同分類介紹
來(lái)源：鴻華科技
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發(fā)表時(shí)間：2022-06-01
三維激光掃描儀按照掃描成像方式的不同，激光掃描儀可分為一維(單點(diǎn))掃描儀、二維(線列)掃描儀和三維(面列)掃描儀。而按照不同工作原理來(lái)分類，可分為脈沖測(cè)距法（亦稱時(shí)間差測(cè)量法）和三角測(cè)量法。
脈沖測(cè)距法：激光掃描儀由激光發(fā)射體向物體在時(shí)間 t1發(fā)送一束激光，由于物體表面可以反射激光，所以三維掃描儀的接收器會(huì)在時(shí)間 t2接收到反射激光。由光速 c，時(shí)間 t1，t2算出掃描儀與物體之間的距離d=(t2-t1)c/2。
顯而易見的，脈沖測(cè)距式3D激光掃描儀，其測(cè)量精度受到掃描儀系統(tǒng)準(zhǔn)確地量測(cè)時(shí)間的限制。當(dāng)用該方式測(cè)量近距離物體的時(shí)候，由于時(shí)間太短，就會(huì)產(chǎn)生很大誤差。所以該方法比較適合測(cè)量遠(yuǎn)距離物體，如地形掃描，但是不適合于近景掃描。
三維掃描儀應(yīng)用場(chǎng)景
三角測(cè)距法：用一束激光以某一角度聚焦在被測(cè)物體表面，然后從另一角度對(duì)物體表面上的激光光斑進(jìn)行成像，物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用 CCD（圖像傳感器）光電探測(cè)器測(cè)出光斑像的位置，就可以計(jì)算出主光線的角度θ 。然后結(jié)合己知激光光源與 CCD 之間的基線長(zhǎng)度 d，經(jīng)由三角形幾何關(guān)系推求掃描儀與物體之間的距L≈dtanθ。
原理介紹
手持激光三維掃描儀通過上述的三角形測(cè)距法建構(gòu)出3D圖形：通過手持式設(shè)備，對(duì)待測(cè)物發(fā)射出激光光點(diǎn)或線性激光。以兩個(gè)或兩個(gè)以上的偵測(cè)器測(cè)量待測(cè)物的表面到手持激光產(chǎn)品的距離，通常還需要借助特定參考點(diǎn)－通常是具黏性、可反射的貼片－用來(lái)當(dāng)作掃描儀在空間中定位及校準(zhǔn)使用。這些掃描儀獲得的數(shù)據(jù)，會(huì)被導(dǎo)入電腦中，并由軟件轉(zhuǎn)換成3D模型。
三角測(cè)量法的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量距離大、抗干擾、測(cè)量點(diǎn)小（幾十微米）、測(cè)量準(zhǔn)確度高。但是會(huì)受到學(xué)元件本身的精度、環(huán)境溫度、激光束的光強(qiáng)和直徑大小以及被測(cè)物體的表面特征等因素的影響。
激光三維掃描儀的特點(diǎn)：
（1）非接觸測(cè)量，主動(dòng)掃描光源；
（2）數(shù)據(jù)采樣率高；
（3）高分辨率、高精度；
（4）數(shù)字化采集、兼容性好；
（5）可與外置數(shù)碼相機(jī)、GPS 系統(tǒng)配合使用，極大地?cái)U(kuò)展了三維激光掃描技術(shù)的使用范圍。