三維激光掃描機(jī)的分類及工作原理

90年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的三維激光掃描技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后測(cè)繪技術(shù)的又一次突破。三維激光掃描機(jī)基于激光測(cè)距原理，將激光投射至被測(cè)物體表面，然后反射回掃描儀中的傳感器?；诖?，掃描儀計(jì)算與物體的距離，確定物體在空間中的位置，并獲得3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

根據(jù)掃描服務(wù)平臺(tái)，三維激光掃描機(jī)可分為機(jī)載(或星載)激光掃描系統(tǒng)軟件、陸基激光掃描系統(tǒng)軟件和手持式激光掃描系統(tǒng)軟件。激光掃描儀作為目前獲取3D數(shù)據(jù)時(shí)效性較高的工具，根據(jù)有效掃描距離可分為以下幾類：

1、短距離激光掃描儀：掃描距離不超過(guò)3m，一般合理掃描距離0.6~1.2m通常，該掃描儀掃描速度快、精度高，適用于小型模具的測(cè)量； 2、中距離3D激光掃描儀：多用于大型模具和室內(nèi)空間的測(cè)量，掃描距離小于30m；3、長(zhǎng)距離三維激光掃描儀：主要用于建筑物、礦山、大壩、大型土木工程等的測(cè)量，掃描距離大于30m；4、航空3D激光掃描儀：掃描距離通常在1km以上，需要配備精確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可用于大范圍地形的掃描測(cè)量。之所以這樣分類，是因?yàn)榧す鉁y(cè)量的有效距離是三維激光掃描儀應(yīng)用范圍的重要條件，特別是對(duì)于大型地物和場(chǎng)景的觀測(cè)，或者是不可接近的地物等。必須考慮掃描儀的實(shí)際測(cè)量距離。另外，被測(cè)物體距離越遠(yuǎn)，地面物體觀測(cè)精度越差。因此，為了保證掃描數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須在相應(yīng)類型掃描儀規(guī)定的參考范圍內(nèi)使用。

三維激光掃描機(jī)的工作原理：無(wú)論是什么類型的掃描儀，三維激光掃描機(jī)的構(gòu)建原理都是相似的。三維激光掃描儀的主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)高速精確的激光測(cè)距儀，配有一組反射棱鏡，可以引導(dǎo)激光，以均勻的角速度進(jìn)行掃描。激光測(cè)距儀主動(dòng)發(fā)射激光，同時(shí)可以接收自然物體表面反射的信號(hào)，從而可以對(duì)每個(gè)掃描點(diǎn)測(cè)量出從測(cè)站到掃描點(diǎn)的距離。結(jié)合水平和垂直掃描方向，可以得到每個(gè)掃描點(diǎn)與站點(diǎn)的空間相對(duì)坐標(biāo)。如果已知站點(diǎn)的空間坐標(biāo)，則可以獲得每個(gè)掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)。以一臺(tái)徠卡3D激光掃描儀為例，掃描儀用反光鏡垂直掃描，用伺服電機(jī)水平旋轉(zhuǎn)儀器完成水平360度掃描，從而獲得3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。