如何選擇地面三維激光掃描儀修訂版(已修改)
2025-05-12 07:45 本頁(yè)面
【正文】 如何選擇地面三維激光掃描儀 一、三維激光掃描儀原理 ? 三維激光掃描儀構(gòu)成： ? 三維激光掃描儀主要由激光發(fā)射器、接收器、時(shí)間計(jì)數(shù)器、馬達(dá)控制可旋轉(zhuǎn)的濾光鏡、控制電路板、微電腦和軟件等組成。 ? 三維激光掃描儀原理 ? 激光脈沖發(fā)射器周期地驅(qū)動(dòng)激光二極管發(fā)射激光脈沖，由接收透鏡接受目標(biāo)表面后向反射信號(hào)，產(chǎn)生接收信號(hào)，利用穩(wěn)定的石英時(shí)鐘對(duì)發(fā)射與接收時(shí)間差作計(jì)數(shù)，最后由微電腦通過(guò)軟件，按照算法處理原始數(shù)據(jù)，從中計(jì)算出采樣點(diǎn)的空間距離 。通過(guò)傳動(dòng)裝置的掃描運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)物體的全方位掃描 。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理從而獲取目標(biāo)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。 ? 三維坐標(biāo)確定方法 ? 三維激光掃描儀應(yīng)用 ? 量化實(shí)景對(duì)象、三維信息采集、逆向三維重構(gòu)、逆向三維建模 ? 空間數(shù)據(jù)反求、對(duì)象逆程設(shè)計(jì)、預(yù)研仿研仿制、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用 ? 正向工程反證、逆向工程實(shí)施、概念設(shè)計(jì)仿真、逆向制圖還原 ? 結(jié)構(gòu)特性分析、試驗(yàn)工程仿真、后數(shù)據(jù)測(cè)計(jì)量、目標(biāo)形變監(jiān)測(cè) ? 工程技效評(píng)估、電腦模擬實(shí)戰(zhàn)、環(huán)境適應(yīng)仿真、工程力學(xué)分析 ? 對(duì)抗模擬推演、企業(yè)無(wú)紙操作、虛擬設(shè)計(jì)制造、科目效果測(cè)試 ? 整合三維資源、創(chuàng)建三維流程、工裝工藝規(guī)劃、改進(jìn)改造工程 ? 歷史資源修復(fù)、任務(wù)方案優(yōu)化、對(duì)象加載仿真、設(shè)施維護(hù)維修 ? 三維激光掃描儀 應(yīng)用領(lǐng)域 ? 核電站，文物，考古，建筑業(yè)，航天，航空，船舶，制造，軍工，軍事， ? 石化，醫(yī)學(xué)，水利，能源，電力，交通，機(jī)械，影視，教學(xué)，科研，汽車，公 ? 安，市政建設(shè) ...... 二、三維激光掃描儀分類 ? 目前市場(chǎng)上銷售的 地面式 三維激光掃描儀按掃描方式劃分有兩種： 基于時(shí)間 飛行差，又稱脈沖式； 基于相位差，又稱相位式。 測(cè)量原理 ? ? 由激光發(fā)射器 發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收 .測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間 .光速和往返時(shí)間的乘積的一半 .就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離 ，設(shè)備記錄本身在水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度，再 通過(guò)軟件，計(jì)算出三維數(shù)據(jù)。 ? 、相位式測(cè)量原理 ? 相位式測(cè)量是用無(wú)線電波段的頻率 .對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲 .再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng) .換算此相位延遲所代表的距離 ， 即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間 ，設(shè)備記錄本身在水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度， 通過(guò)軟件計(jì)算出三位數(shù)據(jù)。 如下圖： 兩種方式三維激光掃描儀主要性能特點(diǎn) ? ： ? a. 射程：大于 200米，最遠(yuǎn)的甚至達(dá)到 6,000米； b. 精度：對(duì)于中距離脈沖掃描式三維激光掃描儀（最大射程： 2,000米）： 177。 2 mm –177。 7 mm （測(cè)量距離 50米時(shí)）；對(duì)于超長(zhǎng)距離脈沖掃描式三維激光掃描儀（最大射程： 6,000米）： 177。 15 mm （測(cè)量距離 50米以內(nèi)時(shí)）。 ? c. 最大激光發(fā)射頻率： 2,000 – 300,000赫茲。 d. 掃描速度：受脈沖式影響，掃描速度受到限制。 ? e. 太陽(yáng)光和室外光線對(duì)掃描點(diǎn)數(shù)和精度影響：小。 ? g. 應(yīng)用于以下領(lǐng)域 :測(cè)繪 .礦山 .隧道 .電力 .水利 .通訊 .環(huán)境 .建筑 .地質(zhì) .警務(wù) .消防 .爆破 .航海 .鐵路 .反恐 /軍事 .農(nóng)業(yè) .林業(yè) .房地產(chǎn) .休閑 /戶外運(yùn)動(dòng)等 . ? 2． 2相位式 a. 射程：受相位式影響，掃描射程會(huì)受限制。Leica 6200 ，法如 120米，Surphaser b. 精度： 2 mm (距離： 25米）： 177。 12 mm （距離： 50米）。 c. 最大激光發(fā)射頻率： 30萬(wàn) – 120萬(wàn) 赫茲。Surphaser目前是最高的 120萬(wàn) 赫茲，法如， 。 ? d. 掃描速度：隨所設(shè)定的激光發(fā)射頻率變化。 e. 太陽(yáng)光和室外光線對(duì)掃描點(diǎn)數(shù)和精度影響：有影響。 Surphaser是受環(huán)境影響最小的。 三、三維激光掃描儀基礎(chǔ)參數(shù)定義。 ? 脈沖激光發(fā)射頻率 ： ? 脈沖激光的發(fā)射頻率即 PRR（ Pulse Repetition Rate）脈沖重復(fù)頻率。它表達(dá)的是激光器每秒中所發(fā)射的脈沖激光的個(gè)數(shù)，即赫茲。由于激光是受激發(fā)射的光，所以， PRR不是一個(gè)恒量，有一個(gè)變化的幅度。如我們說(shuō)：激光脈沖發(fā)射頻率是 5,000赫茲，也就是它可能有時(shí)發(fā)射 4,950赫茲，有時(shí)發(fā)射 5,010赫茲。 ? 激光脈沖的發(fā)射頻率越高，在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)射的激光點(diǎn)云的數(shù)量越多。 ? 一般來(lái)講，為了達(dá)到最高的精度，在掃描時(shí)，我們要選擇設(shè)備的最高的激光發(fā)射頻率和最小的遞增角度，使得掃描的激光點(diǎn)云密度達(dá)到設(shè)備的最大值。 對(duì)于不同廠家的設(shè)備，其激光脈沖的發(fā)射頻率 PRR不同。 ? 脈沖式從天寶、 Optech、徠卡（ ScanStation 1）、 isite的 2,000 –5,000赫茲到 Riegl的LMSZZ系列的 27,000赫茲。 ? 相位式， Leica6000， 6100和德國(guó) Z amp。 F的 /秒到 Surphsaer的 120萬(wàn)點(diǎn) /秒。 ? 2 激光掃描速度 Scan Rate： ? 有些廠家，如徠卡，常常給出激光掃描速度：如激光掃描速度 5,000點(diǎn) /秒（ ScanStation1）或 50,000點(diǎn) /秒（ ScanStation 2）。它實(shí)際上是發(fā)自激光器的單位時(shí)間的激光點(diǎn)數(shù)， PRR即激光重復(fù)發(fā)射頻率。 從物理上講，這種定義是不對(duì)的，激光掃描速度應(yīng)該指的是單位時(shí)間內(nèi)激光所掃描的長(zhǎng)度值 但是，習(xí)慣成自然，目前三維激光掃描儀行業(yè)內(nèi)就把脈沖激光的發(fā)射頻率即 PRR，當(dāng)做掃描速度參數(shù)。 ? 如何鑒定設(shè)備的激光發(fā)射頻率或激光掃描速度 ? 由于到目前為止，也沒(méi)有一個(gè)官方的組織和檢校機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)激光掃描儀進(jìn)行質(zhì)量鑒定，因此有關(guān)激光掃描儀的發(fā)射頻率、最大測(cè)量距離、測(cè)量精度也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，只能靠各個(gè)廠家和用戶自己來(lái)裁定。 實(shí)際上，即使激光掃描儀發(fā)射了 5,000點(diǎn) /秒，激光掃描儀最多只能接受到 1/3，其余的 2/3都被散射了。如果垂直方向的角度大于 177。 40度，激光掃描儀在單位時(shí)間內(nèi)所能夠接受到的激光點(diǎn)的數(shù)量還要小于 1/3，甚至小于 1/5。 ? 如：許多用戶對(duì)比了徠卡公司的 ScanStaion1
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1