三维激光扫描仪
三维激光扫描仪参数设置指南
三维激光扫描仪参数设置指南1. 前言嘿，朋友们！今天咱们来聊聊三维激光扫描仪，听起来高大上对吧？别担心，我们会把这个复杂的东西说得简单易懂。
就像喝水一样，轻轻松松就能搞定！那么，准备好了吗？咱们开始吧！2. 了解三维激光扫描仪2.1 什么是三维激光扫描仪？三维激光扫描仪就像你手里的“魔法相机”，它能瞬间把现实世界的三维数据记录下来。
你只需把它摆好，轻轻一按，咔嚓，整个场景都在它的“脑海”里了。
这就像你拍照一样，不过这个相机可不简单，能捕捉到更详细的深度信息，帮你生成超精准的三维模型。
2.2 用途有哪些？说到用途，那可是多得数不清！不管是建筑设计、文化遗产保护，还是工业测量，三维激光扫描仪都能派上大用场。
想象一下，在一个古老的寺庙里，扫描一下就能完美记录下所有细节，真是太酷了吧！而且，未来再复原的时候就方便多了，简直就是时间旅行者的必备良品！3. 参数设置的基本要领3.1 扫描模式的选择好啦，进入正题，咱们得开始调整参数了。
首先，要选择合适的扫描模式。
这里有几个常见的选择：快速模式、高清模式和室内/室外模式。
快速模式适合赶时间的朋友，反正结果也不要求太精细；高清模式呢，就像你的高清电视，细节满满，适合那些喜欢“看得仔细”的人。
室内和室外模式各有千秋，别搞混了哦！在室内扫描时，光线和反射会影响结果，得小心翼翼。
而室外就更要考虑天气情况，风一吹，数据可就飞了！3.2 分辨率与扫描范围接下来，咱们得聊聊分辨率和扫描范围。
这两个参数就像是给你的激光扫描仪穿衣服，得根据需求来选择。
分辨率越高，数据越细致，但扫描速度可能就会慢一些。
而扫描范围就像你拉开窗帘，看得越远，越能看到大千世界。
要是你只想扫描个小房间，范围就没必要设得太大，省电又省时间。
不过，记得适度哦，别像拿着放大镜看蚂蚁，哈哈！4. 实际操作小技巧4.1 数据存储与管理嘿，朋友们，数据存储也很重要！扫描完成后，数据会像一堆小星星，得好好管理。
建议你用外接硬盘，确保数据不丢失。
3d激光扫描仪的原理
3d激光扫描仪的原理
激光扫描仪是一种利用激光技术进行三维空间扫描和建模的设备。
它的原理基于激光和相机的配合工作，通过发射激光束并记录其在环境中的反射情况，进而获取环境中物体的准确三维坐标信息。
在激光扫描仪中，激光发射器会发出一束激光光束，并经过凸透镜或光纤束聚集成一条较为准直的光线。
这束激光经过一个旋转的镜面反射，被引导至环境中需要测量的物体表面上。
当激光束照射到物体表面时，其中的一部分光会被物体反射回激光扫描仪中的相机系统中。
相机接收到反射光并记录下来，形成一个二维的激光斑图像。
在扫描过程中，镜面会以较高的速度旋转，激光束通过多个角度照射到目标物体表面，相机也会记录下不同角度下物体表面反射光的信息。
通过激光扫描仪提供的多个二维激光斑图像，可以通过计算机算法进行处理，获得每个激光斑在空间中的三维坐标。
将这些坐标进行连接，就可以生成完整的物体三维模型。
需要注意的是，由于激光扫描仪测量的是物体表面上的点云数据，并不能直接获取内部结构。
如果需要获取物体内部的三维结构，需要通过其他技术手段进行处理。
总的来说，激光扫描仪利用激光照射和相机记录的原理，可实
现对物体表面的高精度三维测量，具有广泛应用于文化遗产保护、工程设计、制造业等领域。
三维激光扫描仪的优点
3D激光扫描仪具有更大的适应温度范围，可避免受到环境的影响，例如雨、灰尘、酷热或严寒。
2
监控工作进展
利用激光扫描仪，测量人员可以测量、管理并报告工作质量，提供三维数据计算体积、面积，工作进展一目了然。
3
数据点云精度更高
三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，相对于传统的单点测量，具有测量精度高，作业周期短的特点。
4
降低施工成本
利用3D激光扫描仪可以节省一定的人力物力，精准测量，避免返工，造成浪费。
5
缩短工期
利用3D激光扫描仪可以快速完成每个测量的扫描放线工作，且精度高，误差极小，避免返工，提高施工效率，节省工期。
6
质量保证
简化施工过程，将设计图与现实之间的偏差降到最低。在项目的每个阶段，数据点云可提供详细的施工信息，施工质量有保证。
三维激光扫描仪分类及原理
三维激光扫描仪分类及原理三维激光扫描仪是一种可实现对物体进行非接触式三维测量的设备。
它利用激光测距原理，通过发送激光束并接收反射的激光束来测量目标物体的三维点云数据。
根据不同的工作原理和应用领域，可以将三维激光扫描仪分为以下几类。
1.结构光三维激光扫描仪结构光三维激光扫描仪是利用投射一系列具有特定空间编码的结构光条纹，通过测量物体表面上结构光的形变来实现三维测量。
具体工作原理是，通过投射特定编码的结构光，经过物体表面的反射后，利用相机来捕捉结构光图案，再通过图像处理和计算，可以重建出物体表面的三维点云数据。
结构光三维扫描技术具有测量速度快、分辨率高等优点，并广泛应用于工业测量、三维建模、虚拟现实等领域。
2.相位测量三维激光扫描仪相位测量三维激光扫描仪通过测量目标物体表面的激光束相位差，实现精确的三维测量。
具体工作原理是，激光器发射激光束，经过物体表面反射后，激光束的相位发生变化。
通过将激光束分为参考光和测试光，通过调整参考光的相位差，再通过相位差与测试光的相位差之间的比较，可以得到物体表面的相位差，从而获取物体表面的三维点云数据。
相位测量三维激光扫描仪具有测量精度高、测量范围大等优点，并广泛应用于制造业、建筑、文化遗产保护等领域。
3.时间飞行三维激光扫描仪时间飞行三维激光扫描仪是通过测量激光束从发射到接收的时间差来获得物体表面的三维信息。
具体工作原理是，激光器发射激光脉冲，经过物体表面反射后，再被接收器接收。
通过测量从发射到接收的时间差，再结合光的速度，可以计算出物体表面到激光扫描仪的距离，从而获取物体表面的三维点云数据。
时间飞行三维激光扫描仪具有测量范围大、适用于室外环境等特点，并广泛应用于土地测量、地形测量、建筑测量等领域。
4.轮廓扫描三维激光扫描仪轮廓扫描三维激光扫描仪是通过测量激光束在物体表面上的轮廓变化来实现三维测量的一种方式。
具体工作原理是，激光束在物体表面上进行扫描，通过检测激光束与物体表面的交点，从而获得物体表面的轮廓点云数据。
3d激光扫描仪原理
3d激光扫描仪原理3D激光扫描仪是一种先进的测量技术，通过激光光源产生的测量光束，以非接触方式扫描目标物体，获取其表面形貌和几何特征，并将其转化为数字化的三维模型。
这种高精度的测量方法广泛应用于工业制造、文化遗产保护、医疗诊断等领域。
激光扫描仪的工作原理可分为两步：扫描和测量。
首先，激光扫描仪会发射一束高频脉冲激光光束，该光束将在目标物体表面产生反射，并被扫描仪接收。
接着，扫描仪会根据接收到的反射光强度和时间信息，计算出光束与目标物体表面的距离差异，从而测量出目标物体表面点的三维坐标。
激光测量的原理主要依赖于激光雷达（Lidar）技术。
当激光光束发射到目标物体表面时，通过光的散射、反射等物理现象，部分激光光束会被目标表面返回，再经过激光扫描仪光电探测器接收。
激光扫描仪能够测量出接收到的激光光束的时间和光强差异，进而计算出目标表面的距离值。
整个扫描过程需要扫描仪以高速旋转或移动的方式来完成。
同时，激光扫描仪还需采用大量的数学算法和信号处理技术来对接收到的数据进行分析和处理，以生成高精度的三维模型。
在实际应用中，激光扫描仪常用于三维建模、品质检测、机器人导航等领域。
例如，在工业制造中，激光扫描仪可以帮助生产商快速获取产品表面的形貌数据，并与设计模型进行比对，以确保产品质量。
在文化遗产保护方面，激光扫描仪可以在不接触物体的情况下，快速、精确地记录建筑物、雕塑等文物的三维信息，为文物保护和修复提供有力的支持。
在医疗诊断方面，激光扫描仪可用于制作个性化假肢、义齿等医疗器械，提高适配性和舒适度。
总结起来，3D激光扫描仪基于激光雷达技术，通过高频脉冲激光光束和光电探测器的配合，实现对目标物体表面的三维测量。
其在细节捕捉、精确度和高效性方面具有明显优势，已在多个领域得到广泛应用。
激光三维扫描仪原理
激光三维扫描仪原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠激光三维扫描仪原理这玩意儿。
你说这激光三维扫描仪啊，就像是一个超级厉害的“眼睛”！它能把物体的形状、大小、细节啥的，都给看得清清楚楚，明明白白。
想象一下啊，你面前有个复杂得像迷宫一样的物体。
咱普通眼睛看过去，可能也就是个大概轮廓。
但激光三维扫描仪可不一样，它就像个神奇的侦探，一束束激光就是它的线索，一点点地去探索这个物体的每一个角落和缝隙。
它的工作原理呢，其实也不难理解。
就是通过发射激光束，然后这些激光碰到物体后就会反射回来。
这就好比你朝墙上扔个球，球弹回来，你就知道墙在哪里啦！扫描仪呢，就根据激光反射回来的时间和角度等等信息，来计算出物体的各种数据。
你说神奇不神奇？就这么一束束小小的激光，就能把一个物体的所有信息都给“挖”出来。
这要是放在以前，那不得让人惊掉下巴呀！而且啊，这激光三维扫描仪用处可大了去了。
比如在工业领域，它能帮着检测产品质量，看看有没有瑕疵啥的。
要是产品有个小坑小洼的，它一下子就能发现，比人眼可厉害多了。
在文化领域呢，它能给文物来个全方位的扫描，把那些珍贵文物的样子原原本本地保存下来，这多有意义呀！再想想看，要是没有激光三维扫描仪，那我们很多工作得多难开展呀！就像没有导航的车，只能瞎转悠。
有了它，我们就像是有了一双超级慧眼，什么复杂的东西都能轻松搞定。
你说，这激光三维扫描仪是不是个了不起的发明？它就像给我们打开了一扇通往新世界的大门，让我们能看到更多、了解更多。
它让我们的生活变得更加丰富多彩，也让我们的科技不断向前迈进。
所以啊，咱可得好好感谢那些发明激光三维扫描仪的人，是他们让我们的世界变得更美好呀！。
激光3d扫描仪原理
激光3d扫描仪原理
激光3D扫描仪是一种利用激光测距原理进行三维物体表面信
息获取的设备。
其工作原理基于光电测量技术，通过测量物体表面上一系列点的三维坐标，最终构建出物体的三维模型。
具体操作过程如下：
1. 激光器发射一束激光束并照射到物体表面上的某个点上，光束被物体表面反射或散射后，一部分光束返回扫描仪。
2. 接收器接收到反射或散射回来的光束，并将其转化为电信号。
3. 通过测量光束的时间延迟或相位差，可以计算出激光束从发射到返回所需的时间，进而计算出该点与扫描仪之间的距离。
4. 通过控制激光束的扫描方式（例如旋转镜或移动激光头）以及接收器的接收方式（例如点接收或线接收），可以将激光束照射到物体表面的不同位置，从而获取到物体表面上多个点的三维坐标。
5. 计算机将得到的三维坐标数据进行处理，通过点云配准和重建算法，可以生成物体的三维模型。
利用激光3D扫描仪可以快速、准确地获取物体的三维形状和
表面细节。
它具有高精度、非接触性、快速扫描速度等优点，广泛应用于工业设计、逆向工程、文化遗产保护、医学等领域。
三维激光扫描仪原理
三维激光扫描仪原理
三维激光扫描仪原理
一、三维激光扫描仪的定义
三维激光扫描仪，也称三维激光雷达，是一种以光学技术为主，通过利用激光散射进行测量和图像处理技术，准确测量运动或静态物体的形状、尺寸及其他特性的设备。
二、三维激光扫描仪运行原理
1.激光脉冲发射：通过激光头发射准确、高脉冲能量的激光脉冲，强激光脉冲扩散洒射到目标物体上，对其表面形状反射回激光的多个点进行测量。
2.激光散射测量：激光脉冲扩散到目标物体表面之后，会有一定的反射量传回激光探测器，通过激光探测器和控制系统，可以获得目标物体距离传感器的距离，实现目标物体表面形状的量化测量。
3.数据采集：将激光探测器获取的数据传送到控制电路，经过精确的单元操作，将数据分析成表面形状的某种空间量化模型，实现对目标物体形状形式表示和记录的数据采集处理。
4.三维模型重建：将控制系统接收的数据进行处理，利用重建算法求解出三维模型，实现对目标物体的三维重建，最终得到该物体的中心坐标、尺寸及其他特性。
三、三维激光扫描仪的应用
1. 工业自动化：三维激光扫描仪往往用于检测工件的准确性和合格性，并帮助开发过程中的可视化和实验测试。
2. 无人机导航：由于三维激光扫描仪拥有高精度、宽范围和极低空间要求，因此可以用于无人机技术，帮助无人机在环境比较复杂的情况下以最优路径进行导航。
3. 在医学领域：激光扫描技术可以用来诊断机器中的结构变化，检测微小的细胞变化并执行仪器检测，诊断某些特定疾病以及重建软组织模型。
4. 其他应用：三维激光扫描技术还可以在船舶自动驾驶、飞行飞机的检验维修、地质勘查领域及重建历史文物方面得到广泛应用。
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物理定义：单位时间内扫描物体的长度
厂商定义：单位时间内发射（接收）激光点数
（受散射等原因，激光发射/接收装置发射N个激
光点仅能接收到N/3—N/5个点）
三维激光扫描仪主要技术参数——PRR、反射率
PRR—Pulse Repetition Rate（激光发射频率）
激光脉冲的发射频率越高，在单位时间内所发射的激光 点的数量越多。 反射率 —投射到物体上面被反射的激光能量与投射到
挖方量计算
等高线绘制
偏差分析
精确计算方量——降低成本
防爆型仪器
其它客户
建筑施工企业
建筑测量、室内设计
精密工业企业
精密测量
公安系统
犯罪现场调查
案例
米 易 县 龙 塘 沟 尾 矿 库
案例
绵 阳 科 创 园 孵 化 大 厦
案例
车载三维激光扫描仪视频 北川〃 5.12地震遗址扫描成果
35-50万
产品——行业现状
销售设备——基本为国外品牌 扫描服务——国内代理商、专业测绘机构 数据处理——代理、测绘机构、第三方企业 功能定制——国外厂商、科研单位、第三方企业
重点推广客户
交通厅、高速公路建设公司
适用项目： 切入点：
Z+F防爆型扫描仪 Amberg专业隧道处理软件
产品——行业价格
产品名称 内容 三维激光扫描仪数据采集服务 提交成果 价格
工厂、设备、文物、建筑类 三维激光扫描
每天20次全彩扫描 或30次黑白扫描
地形测绘类三维激光扫描
每天15站
提交原始点云信息 以及影像匹配后点云信息， 格式为通用格式（XYZ或PTX）
3万-5万/天
4万-6万/天
三维激光扫描仪数据处理服务 初级数据处理： 点云处理、点云成果输出及格式转换 数据处理的工作量为野外数据采集 工作量的2倍 原始点云数据 完整点云数据 原始点云数据 完整点云数据 基本模型数据 原始点云数据 完整点云数据 基本模型数据 精细模型数据
表面建模精度
标靶获取精度
三维激光扫描仪主要技术参数——分辨率
扫描分辨率包含以下参数
光斑大小 点间距 距离分辨率
一般来说，分辨率越高，表面建模精度越高，重建得到
的模型越精细。
分辨率随测距原理、实测距离的变化而变化，距离越远 光斑越大、点间距越大。
三维激光扫描仪主要技术参数——扫描速度
相位式 奥地利 Riegl
相位式 日本 Topcon
脉冲式 美国 Trimble
脉冲式
脉冲式
脉冲式
脉冲式
主要仪器厂家
Surphaser FARO
重点放在文物保护领域 重点在工厂测绘、工程测绘（隧道）
Leica
Riegl Z+F
优势在品牌形象
优势为长距离测绘 优势在于仪器性能，拥有唯一一款防爆型扫描仪
去噪 拼接 格式转换
进阶应用
三维建模 纹理贴图
高级应用
GIS集成 数据计算 数据分析 三维设计
数据处理服务（内业）
产品——数据处理服务
点云拼接
CAD 图纸输出
内业——点云拼接 内业——格式转换
产品——数据处理服务
内业——三维建模
浏览 数据存档 虚拟现实
产品——数据处理服务
改造设计
距离测量
根据光脉冲在被摄场景中的传播和反射时间，来获取场景中各点的距
离信息。
其中C 为光速。
飞行时间——脉冲测距
原理
通过记录调制的激光信号在待测距离上往返传播所花费的时间，可由 飞行时间法直接求得待测距离。
飞行时间——相位差测距
原理
通过测量调制的激光信号在待测距离上往返传播所形成的相移，间接 测出激光传播时间，再根据激光传播速度，求出待测距离。
准确度与精密度
•鉴于不可能获得真实值，只能用更精密仪器的测量值作为近似真实值， 且精确度与准确度之间有一定的相关性，故实际中用精确度来衡量仪器 的测量性能。 •柯尼卡美能达是唯一提供准确度参数的厂商。
三维激光扫描仪主要技术参数——精度
扫描仪的精度参数
点位精度 距离精度——大部分厂商只提供该值，且该值 随实 际扫描距离变化极大。 角精度
三维激光扫描仪：每秒可测量数万到数百万个点，使快速获取复杂
物体表面成为可能。
多学科融合
三维激光扫描技术涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图像处
理、计算机视觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先进技术 的集成。
简介——三维激光扫描仪分类
简介——三维激光扫描技术详解
原理 ——飞行时间
原理
PRR越高的扫描仪，其扫描速度越快。这也是相位式扫 描仪宣称速度快的原因。
三维激光扫描技术的应用
测绘
建立三维模型
计量
体积计量
面积计量 容积计量
测量距离
土地资源调查
建筑、厂房改造设计
三维激光扫描技术的应用
从用途上分（用来干什么？使用的目的？） 三维重建——重建目标三维模型 数值计算——距离测量、面积计算、体积计算、容积计算
当PRR=f 时，发射相邻两个激光点的间隔时间：
光速为C，则扫描仪理论最大扫描距离D为：
频率越高，射程越近，这也是相位式扫描仪普遍射程 偏近的原因。
参数之间的联系
扫描距离与精度
扫描距离越远，精度越低
扫描距离与分辨率
扫描距离越远，分辨率越低，为了获取更精确的模型， 就需要增加PRR以增加发射激光点数量，但相应地，也 就增加了扫描时间
三维激光扫描仪
成都九洲电子信息系统股份有限公司 安监事业部 吴雨
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目录
技术部分 商务部分
• 三维激光扫描技术简介 • 三维激光扫描仪原理 • 三维激光扫描仪参数
• 三维激光扫描技术的应用 • 主要仪器生产厂家
• 产品——卖什么 • 客户——卖给谁 • 案例
展望部分
• 发展方向 • 建设步骤
第一部分
返回目录
Hale Waihona Puke 技术部分简介——三维激光扫描技术的概念
三维激光扫描仪
物体上的总激光能量之比。直接影响到激光
扫描仪的实际测距能力。
参数之间的联系
PRR与单位时间发射点数
当PRR=f 时，发射相邻两个激光点的间隔时间：
则单位时间内可以发射的激光点数量N为：
这与厂商的扫描速度定义相同，因此也有厂商将激光 发射频率称作扫描速度。
参数之间的联系
PRR与扫描距离（射程）
北京〃天安门扫描成果 新津化工园区扫描成果
九洲科瑞〃北川数字景区
第三部分
返回目录
展望部分
展望——三维激光扫描仪的发展方向
性能更强大
自身 Group
适用面更广泛
行业
更快速 更轻便
更精确 更便宜
更多、更强大的应用软件 与其它设备、技术的融合
展望——三维健康档案
重大危 险源
文物
的健康档案
建筑
桥梁
展望——三维数据远程服务平台
Maptek
长距离扫描仪，Leica贴牌
产品——仪器
中距离三维激光扫描仪
Z+F(德国)
1mm@50m
产品——仪器
长距离三维激光扫描仪
Maptek(澳大利亚)
8mm@50m
产品——扫描服务
设站 布设标靶
扫描服务（外业）
操作扫描
产品——扫描服务
外业成果——点云数据 行业价格—— 3-6万/天
产品——数据处理服务 初级应用
通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术，是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维 数据；对获取的数据进行处理、计算、分析；进而利用处理后的数据从事 后续工作的综合技术。
简介——三维激光扫描技术的特点
快速、高密度扫描 常规测量：每次测量1个点，每次测量耗时2-5秒；
测量距离 测量精度 扫描速度 远 低 慢 近 高 快 非常近 非常高 慢
三维激光扫描仪原理
工作原理
红外线激光束射 到旋转光学镜的中心 。该光学镜将使激光 在围绕扫描环境垂直 旋转的方向上产生偏 差；之后，将周围对 象的该点处的数据并 对该点进行定位。散 射光反射回扫描仪。
三维激光扫描仪主要技术参数——精度
原理 —— 结构光
原理
物体点的三维坐标 (X,Y,Z) ，是经过像点（X’,Y’）与相机光心的直线与光
平面的交点。
三维激光扫描仪原理
不同测距原理技术对比
原理 飞行时间 脉冲法 相位差法 结构光
参数
激光发射装置 固体激光器（红宝石、YAG） 连续光源激发器（He-Ne） 连续光源激发器（He-Ne）
隧道施工
道路放样
施工流程管理
任意密度、高精度隧道断面图 爆破和体积分析
重点推广客户
文化厅（局）、文物局、博物馆、艺 术馆、文化遗产景区
适用项目：
切入点：
全真三维模型 三维数字档案，永久保存
文物数字化
虚拟景区
虚拟博物馆
网上博物馆，远程参观