三维激光扫描测量技术
工程测量新技术—三维激光扫描技术(工程测量)
扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当一个扫描站上不能 测量物体全部而需要在不同位置进行测量时，或者需要将扫描数据转 换到特定的工程坐标系中时，都要涉及坐标转换问题。为此，就需要 测量一定数量的公共点来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公 共点一般采用特制的球面（形）标志（也称球星标靶）和平面标志 （也称平面标靶），在变形监测时一般采用贴片固定在监测对象上。
野外扫描方案设计
• 3).大范围区域扫描方案设计。当扫描范围比较大，扫描站 数较多时，采用一种拼接方式可能会有较大的累积误差。 目前大范围区域点云数据拼接是研究的热点问题，直接影 响野外扫描方案的制定。
野外获取点云数据
• 1.扫描的基本步骤。 • 在项目实施过程中，野外获取点云数据是重要的组成部分，
获取完整符合精度要求的点云数据是后续建模与应用的基 础。扫描开始前要做好相关准备工作，主要包括仪器、人 员组织、交通、后勤保障、测量控制点布设等。
野外获取点云数据
• 一个侧站上扫描的基本步骤为： • a.仪器安置。对于集成度较高的扫描仪，仪器安置主要工作包括电源
（锂电池或者交流电源）、对中（在需要条件下）、整平，这些操作 需要的时间非常短。对于扫描控制与数据存储采用笔记本电脑的分体 式扫描仪，需要将各个部件连接完整，就需要一定的时间内，一般是 半小时以内。 • b.仪器参数设置。在确认仪器安置无误后，可以打开仪器电源开关， 一般开机可能需要几分钟时间。当开机完成后，可以进行扫描参数设 置，主要包括工程文件名，文件存储位置，扫描范围，分辨率，标靶 类型等。其中与精度相关参数设置要与项目设计相符。
➢ 制定扫描方案的主要过程：
• 1）明确项目任务要求。当扫描项目确定后，承包方技术负责人必须向项目发 包方全方位细致的了解项目的具体任务要求，这是制定项目技术设计的主要 依据。
地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用
地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用地面三维激光扫描技术是一种新兴的测量技术，它可以快速、高精度地获取地面形态的三维信息。
它采用激光扫描仪将地面表面的点云数据采集下来，然后通过后处理技术生成三维模型。
随着科学技术的不断发展，这种技术被广泛应用于工程测量领域。
一、工程测量中的应用1. 建筑测量地面三维激光扫描技术在建筑测量中具有广泛应用。
它可以精确地获取建筑物表面的三维坐标信息，包括建筑物的外形、内部结构、构造和材料等多种信息。
这种技术可以用于设计、监测和维护建筑物，如在建筑物设计中协助建筑师完成建筑物内部结构的测量，在施工中监测施工过程的质量，在维护中提供建筑物结构检测等。
2. 道路测量在道路测量中，地面三维激光扫描技术可以用于道路线形、路面高程、路面坡度和横断面等信息的获取。
这些信息对于道路设计、改造和施工等工作具有重要意义。
此外，这种技术还可以用于交通流量监测和路面结构分析，为交通规划和管理提供支持。
3. 矿山测量4. 管网测量地面三维激光扫描技术还可以用于城市地下管网的测量。
城市地下管网由于位置难以标识，管理难度大，因此该技术可以大大提高管网管理的效率和准确性。
它可以用于检测管道的敷设情况、管道的位置和倾斜度等信息的获取，为城市供水、供气和供电等工作提供支持。
二、优点和局限1. 优点a. 高精度：地面三维激光扫描技术可以达到亚毫米级的精度，比传统的测量方法更加准确。
b. 高效性：该技术的数据采集速度快，可以在短时间内获取大量的数据。
c. 安全性：该技术可以在无需人员进入危险区域的情况下获取数据，降低了人员的伤害风险。
2. 局限a. 受到环境影响：地面三维激光扫描技术对于强光和强反射表面的物体测量时会受到影响。
b. 成本较高：该技术设备的采购成本较高，维护、更新、升级等费用也比较高。
c. 数据处理难度较大：该技术采集的点云数据量较大，处理难度较大，需要使用先进的计算机软件进行处理。
三、结语地面三维激光扫描技术在工程测量中具有广泛的应用前景，它可以用于建筑、道路、矿山和管网等多领域的测量工作，为工程测量提供了一种新的方法。
三维激光扫描技术在工程项目中的应用案例
三维激光扫描技术在工程项目中的应用案例三维激光扫描技术是一种非常先进的测量方法，通过激光仪器发射激光束对目标进行扫描，并记录下目标表面的几何形状和颜色信息。
这种技术在工程项目中有着广泛的应用，以下是一些应用案例。
1. 建筑物测量：在建筑工程中，三维激光扫描技术可以用于测量建筑物的外部和内部结构。
通过扫描建筑物的立面和内部空间，可以获取到高精度的三维模型，用于设计和规划。
2. 桥梁检测：对于桥梁的结构检测和评估，可以使用三维激光扫描技术。
通过扫描桥梁的各个部位，可以检测到裂缝、变形等结构问题，及时进行修复和维护。
3. 隧道测量：在隧道工程中，使用三维激光扫描技术可以对隧道结构进行高精度测量和评估。
通过扫描隧道内部的几何形状，可以帮助工程师进行设计和施工方案的制定。
4. 矿山测量：在矿山工程中，使用三维激光扫描技术可以对矿山的地质结构和开采情况进行测量和分析。
通过扫描矿山的地面和洞穴，可以获取到地质形态的三维模型，用于资源开采的规划和管理。
5. 风电场布局：在风电场的规划和布局过程中，可以使用三维激光扫描技术对地形进行测量和分析。
通过扫描地形的高程和地貌特征，可以帮助工程师选择合适的风力发电机组布置方案。
6. 道路施工：在道路施工过程中，使用三维激光扫描技术可以对道路的地面和路基进行测量和分析。
通过扫描道路的几何形状和高程，可以帮助工程师进行道路设计和施工质量的评估。
7. 基础设施维护：在城市基础设施的维护过程中，可以使用三维激光扫描技术对道路、桥梁、管道等设施进行测量和检测。
通过扫描设施的几何形状和结构，可以及时发现并修复潜在的问题。
8. 管道布局：在工业管道的布局过程中，使用三维激光扫描技术可以对现有设施进行测量和分析，帮助工程师确定最佳的管道布局方案。
9. 水利工程：在水利工程中，可以使用三维激光扫描技术对水坝、水渠等设施进行测量和评估。
通过扫描设施的几何形状和结构，可以检测到裂缝和变形等问题，及时采取措施进行修复和加固。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种非常重要的数字化测量技术，它可以快速、精确地获取目标物体表面的三维形状信息，被广泛应用于工程设计、文物保护、医学影像等领域。
为了确保三维激光扫描技术在各个领域的应用具有一致的标准和质量，本标准对三维激光扫描技术的相关要求进行了规范，以指导从事相关工作的机构和人员，提高三维激光扫描技术的应用水平。
二、术语和定义1. 三维激光扫描（3D Laser Scanning）：利用激光扫描装置快速获取目标物体表面的三维坐标信息的数字化测量技术。
2. 激光扫描装置（Laser Scanning Device）：用于进行三维激光扫描的装置，包括激光器、扫描控制系统和接收器等部分。
3. 点云数据（Point Cloud Data）：由三维激光扫描仪采集到的目标物体表面上成千上万个离散点的坐标信息。
4. STL文件格式：一种常用的表示三维对象表面的标准文件格式，通常用于三维打印和计算机辅助设计（CAD）等领域。
5. 精度（Accuracy）：指三维激光扫描结果与实际测量值之间的偏差，通常以毫米或微米为单位来表示。
6. 分辨率（Resolution）：指三维激光扫描仪单次扫描所能获取的数据点的密度，描述了点云数据的细节程度。
三、技术要求1. 设备选型- 选择合适的激光扫描装置，应考虑目标物体尺寸、表面材质、扫描精度和速度等因素，确保能够满足实际应用需求。
- 激光扫描装置应具备高精度、高分辨率和稳定的性能，同时具备适应不同环境光照条件的能力，以保证扫描效果的准确性和稳定性。
2. 测量流程- 在进行三维激光扫描测量时，应根据实际情况选择合适的扫描参数，包括激光功率、扫描速度、扫描分辨率等，以保证获得满足精度要求的点云数据。
- 在扫描过程中，应确保扫描装置与目标物体的稳定接触，并采取必要的防护措施，防止外界因素对扫描结果的影响。
- 对于复杂结构的目标物体，可以采用多次扫描并进行数据融合的方式，以获得更全面、更准确的三维信息。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准引言三维激光扫描技术是一种通过激光技术获取目标物体表面信息的成像技术。
它广泛应用于工业设计、建筑测量、考古学和地质学等领域。
为了规范三维激光扫描技术的应用和推广，制定相应的技术标准至关重要。
本文将介绍三维激光扫描的基本原理、技术标准的必要性、制定标准的方法以及具体的标准内容。
一、三维激光扫描技术基本原理三维激光扫描技术通过激光测距仪器发射激光束，然后接收反射光，通过测量激光束的回波时间来确定目标物体的距离，从而实现对目标物体表面的高精度测量。
通过控制激光束的方向和位置，可以实现对目标物体的全方位、全面积的扫描，获得其表面的三维点云数据。
二、三维激光扫描技术标准的必要性1. 保障产品质量：三维激光扫描技术在工业设计和制造领域应用广泛，需要制定标准以确保产品测量数据的准确性和可靠性。
2. 推动技术创新：技术标准的制定可以促进三维激光扫描技术的研发和应用，推动技术创新，提高技术水平。
3. 提高行业规范化水平：制定统一的技术标准可以促进行业的规范化发展，提高行业整体水平。
三、三维激光扫描技术标准的制定方法1. 调研分析：首先需要对三维激光扫描技术的现状进行调研和分析，了解行业需求和技术难点。
2. 制定标准内容：根据调研结果，制定三维激光扫描技术标准的具体内容，包括技术参数、测量精度、设备要求、数据处理等方面。
3. 审查完善：将初步制定的标准内容提交给相关的专家和行业组织进行审查和完善，确保标准的科学性和实用性。
4. 发布实施：经过审查完善后，将三维激光扫描技术标准进行正式发布和实施，并向社会公开，推动标准的贯彻执行。
四、三维激光扫描技术标准的具体内容1. 技术参数：包括激光扫描仪的分辨率、测距范围、扫描速度等参数的要求。
2. 测量精度：规定了三维激光扫描技术在测量精度方面的要求，确保测量数据的准确性和可靠性。
3. 设备要求：规定了三维激光扫描仪设备的质量标准和技术要求，包括外观设计、材料选用、稳定性等方面。
三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用与操作指南
三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用与操作指南I. 引言随着现代建筑的快速发展和城市化进程的加快，建筑物的安全性和稳定性成为首要问题。
任何建筑物都会遭受自然因素和外界环境的影响，这可能导致建筑物的形状和结构发生变化。
为了及时发现和解决潜在的问题，三维激光扫描技术应运而生。
本文将介绍三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的实际应用以及操作指南。
II. 三维激光扫描技术的原理与优势三维激光扫描技术是一种非接触式的测量方法，通过激光仪器扫描建筑物表面，以获取高精度的三维点云数据。
该技术具有以下优势：1. 高精度：三维激光扫描技术能够提供高精度的测量数据，误差通常在几毫米以内。
这使得监测和分析建筑物的变形变得更加准确和可靠。
2. 快速：相比传统的测量方法，三维激光扫描技术可以在较短的时间内完成扫描，大大提高了工作效率。
这对于大型建筑物的监测尤为重要。
3. 非接触式：三维激光扫描技术不需要直接接触建筑物表面，减少了对建筑物本身的干扰。
同时，该技术还可以在较远的距离上完成扫描，使得监测工作更加安全和便捷。
III. 三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的应用1. 建筑物裂缝监测：三维激光扫描技术可以实时监测建筑物表面的裂缝变化情况，帮助工程师识别并及时处理潜在的结构问题。
通过对扫描数据的分析，可以了解裂缝的变化趋势和扩展情况，为修复和维护工作提供依据。
2. 建筑物形变检测：通过三维激光扫描技术，可以对建筑物的形状和结构进行全面的监测。
该技术可以精确测量建筑物的各个关键点的坐标位置，包括楼板、墙体、柱子等。
通过对这些点的监测和比对，可以及时发现并定位建筑物的形变问题，为工程修复提供准确的信息。
3. 建筑物变形分析：三维激光扫描技术还可以将多次扫描的数据进行对比和分析，生成建筑物的形变图。
这些图像可以直观地显示出建筑物在时间上的演化过程，帮助工程师更好地了解建筑物的变形情况，并采取相应的措施。
IV. 三维激光扫描技术在建筑物变形监测中的操作指南1. 设计扫描方案：在进行激光扫描前，需要根据具体的建筑物情况制定合理的扫描方案。
三维激光测量技术的原理与使用方法
三维激光测量技术的原理与使用方法激光测量技术是一种高精度、高效率的测量方法，在工业生产、建筑设计以及科学研究中被广泛应用。
其中，三维激光测量技术作为激光测量技术的一种重要形式，具有更高的精确度和全面性。
本文将介绍三维激光测量技术的原理与使用方法。
一、三维激光测量技术的原理三维激光测量技术是通过测量物体与激光束的相互作用来确定物体表面的点坐标，进而建立物体的三维坐标系统。
其基本原理可以概括为以下几点：1. 激光测距原理：三维激光测量技术主要是基于激光测距原理实现的。
激光器发出的激光束照射到物体上，激光束被物体表面反射后再由激光接收器接收。
通过测量激光束的往返时间，并结合光速的知识，可以计算出激光束从发射到接收的时间，从而得到物体表面的点到激光器的距离。
2. 多点定位原理：三维激光测量技术的另一个重要原理是多点定位原理。
通过在物体表面上布置多个接收器，可以同时接收到多个反射激光束，从而确定物体表面的多个点的坐标。
而通过这些点的坐标，可以建立起物体的三维坐标系统。
3. 反射率校正原理：物体表面的反射率对激光测量结果有一定的影响。
在进行激光测量时，常常需要对物体表面的反射率进行校正，以得到更准确的测量结果。
一般来说，物体表面越光滑，其反射率就越高，对激光的反射也就越强。
二、三维激光测量技术的使用方法三维激光测量技术在实际应用中有多种方法和步骤，可以根据具体需求选择不同的使用方式。
1. 扫描法：三维激光测量技术可以通过扫描法获取目标物体表面的三维信息。
首先，在测量区域内设置扫描器和接收器，扫描器会以一定的速度扫描整个区域，同时记录接收到的反射激光束信息。
然后，将接收到的数据进行处理和分析，得到物体表面各个点的三维坐标数据。
2. 三角测量法：三角测量法是三维激光测量技术中常用的一种方法。
在进行测量之前，确定基准点和测量点的坐标，通过测量激光束与基准点和测量点的夹角，以及激光束与基准点之间的距离，可以利用三角函数计算出测量点的三维坐标。
矿山测绘中三维激光扫描技术的应用
矿山测绘中三维激光扫描技术的应用一、三维激光扫描技术的原理和特点1、原理三维激光扫描技术是一种利用激光雷达设备对目标进行高速、高精度的三维非接触测量的技术。
其原理是利用激光器发射激光束，经过被测目标后被接收器接收并记录返回时间，通过计算激光束的飞行时间和光速，可以确定目标的距离和位置，从而获得目标的三维坐标信息。
2、特点（1）高精度：三维激光扫描技术具有高精度的特点，可以对矿山中的地形、地貌、建筑物等进行精确测量，获得高质量的三维数据。
（2）高效率：相比传统的测绘方法，三维激光扫描技术具有高效率的优势，可以快速完成大面积的测绘工作，提高工作效率。
（3）非接触式测量：三维激光扫描技术采用非接触式测量方式，无需接触被测对象，避免了传统测量方式中可能出现的误差。
（4）适应多种环境：三维激光扫描技术在不同的地形和环境中都可以进行测量，适应性强。
1、地质构造测量矿山开发过程中，地质构造是一个重要的参数，对于矿山的开采和管理具有重要的指导意义。
利用三维激光扫描技术可以快速、精确地获取矿山地质构造的三维信息，包括断层、岩层倾向、地层分布等，为矿山开发提供重要的地质参考。
2、地形测量三维激光扫描技术可以对矿山区域的地形进行快速、精确的测量，获取地表高程、地形起伏等信息。
这对于矿山区域的规划和设计，特别是对于露天矿的设计和规划具有重要的意义。
3、矿山设施测量矿山区域内有各种设施，如采矿设备、建筑物、道路等，利用三维激光扫描技术可以对这些设施进行精确的测量，获取其三维坐标和形状信息，为设施的布局和管理提供重要数据支持。
4、安全监测矿山开采过程中存在一定的安全隐患，如岩爆、坍塌等事故。
利用三维激光扫描技术可以对矿山的安全状态进行监测，及时发现地质灾害隐患，提供重要的安全预警信息。
5、环境保护矿山开采对周边环境造成的影响是一个重要的问题，利用三维激光扫描技术可以对矿区周边环境进行监测，包括水土流失、植被变化等情况，为环境保护提供重要的数据支持。
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第 2 期 三维激光扫描测量技术 · 3 ·
3 原理
三维激光扫描技术是基于测绘技术发展起来 的 ,但测绘方法不同于传统测绘技术 ,传统测绘技术 是单点定位的高精度测量目标 ,它是对指定目标中 的某一点位进行精确而确定的三维坐标数据测量 , 进而得到一个单独的或一些离散的点坐标数据 ,这 类技术有如三坐标测量仪 、经纬仪 、全站仪 、激光跟 踪仪等 ,而三维激光扫描仪则是对确定目标的整体 或局部进行完整的三维坐标数据测量 ,这就意味着 激光测量单元必须进行从左到右 ,从上到下的全自 动高精度步进测量 (即扫描测量) ,进而得到完整的 、 全面的 、连续的 、关联的全景点坐标数据 ,这些密集 而连续的点数据也叫做“点云”,这也就使三维激光 扫描测量技术发生了质的飞跃 ,这个飞跃也意味着 三维激光扫描测绘技术可以真实描述目标的整体结 构及形态特性 ,并通过扫描测量点云编织出的“外 皮”来逼近目标的完整原形及矢量化数据结构 ,这里 统称为目标的三维重建 。见图 3 。
操作员使用一个便携计算机便可在现场遥控操 作 。传感器中的视频微摄像机可以提供实时获取观 测景象 。扫描视角是 320°×46°。
视频摄像可以实时监测并遥视扫描过程 ,还可 用来捕捉所需要的目标图象 ,以便后处理时的校准 工作 。
完整重建目标 ,仅仅从一个观测点扫描测绘目 标数据是不够的 ,还必须在不同观测点进行扫描测 绘 ,并且在同一个空间坐标系中合并后才能生成 , MENSI 技术提供了人工辅助的自动合并功能 ,2005 年 4 月 第 25 卷 第 2 期
宇航计测技术
Journal of Astronautic Metrology and Measurement
文章编号 :1000 - 7202 (2005) 02 - 0001 - 06 中图分类号 :TN249
三维激光扫描测量技术
Apr. ,2005 Vol. 25 ,No. 2
三维激光扫描技术不是让每个云点都定位精 确 ,而是让点云所描述的整个实体及空间构成得到 高精度的三维实体重构 。传统技术是逐点定位测 量 ,而三维激光扫描技术是对目标空间的“盲扫”及 对空间整体 (而不是离散定位点) 的全景实测 ,两者 是互补性技术 。
由于精度与距离成反比关系这一世界性技术瓶 颈 ,也由于激光源与扫描角度的制约 ,目前近距三维 激光扫描技术与中远距三维激光扫描技术也具有很 大的应用区别 ,扫描的数据特性不同 ,这就涉及到误 差均匀分布还是误差非线性分布 。所以两类技术也 是互补性很强的技术 。 412 MENSI 技术的优势及特点为适应企业前端的 正向工作 , MENSI 做了很多适应性研发
· 4 · 宇航计测技术 2005 年
图 7 扫描误差滤波对话框
4 法国 MENSI 三维激光扫描技术的 特点
411 对产品应用的认识 现代企业流程的任何环节都需要从设计 、分析 、
处理 、到再设计 ,任何环节中的问题及数据变化都需 要检测 、三维重构 、快速还原 、虚拟分析 、校对 、测试 、 评估 、认证等工作 ,然后进入到改进 、改型 、改装 、改 造 、修复 、翻新 、维护 、训练等 。总之 ,三维逆向空间 及实体采集技术仅是重构客观真实形态数据的手 段 ,重构后数据都要经过分析及处理 ,甚至再设计 , 很少有将实测数据不经过处理就直接用于加工制造 的事例 ,即使是仿制 ,也需要经过比较分析 、规划及 工程的再设计 。
图1
从系统组成来看 ,它包括三维激光扫描仪 、可便 携三脚架 、线缆 、便携电脑及控制装置 、定标球及标 尺 、测控软件 、信息后处理软件等 ,参见图 2 。
图2
图3
三维激光扫描测绘技术的测量内容是高精度测 量目标的整体三维结构及空间三维特性 ,并为所有 基于三维模型的技术应用而服务 ;传统三维测量技 术的测量内容是高精度测量目标的某一个或多个离 散定位点的三坐标数据及该点三维特性 。前者可以 重建目标模型及分析结构特性 ,并且进行全面的后 处理测绘及测绘目标结构的复杂几何内容 。如 :几 何尺寸 、长度 、距离 、体积 、面积 、重心 、结构形变 ,结 构位移及变化关系 、复制 、分析各种结构特性等 ;而 后者仅能测量定位点数据并且测绘不同定位点间的 简单几何尺寸 ,如 :长度 、距离 、点位形变 、点位移等 。
三维激光扫描技术并不能直接用于复制与实物 原形一模一样的东西 ,逆向技术始终是一种逼近原 形的过程 ,精度要求也仅是基于现有技术发展水平 、 适用可能及逼近范围 。
目前三维激光扫描技术还不能达到三坐标测量 技术那样的精度水平 ,但却能解决三坐标测量技术 所不能解决的很多问题 ,如 :直接重构线 、面 、体 、及 空间 ,其根本区别是采集数据方式及三坐标数据量 (又称点云) ,可达几千万以上的云点 。量变达到质 变 ,它改变了传统单纯测绘概念及数据应用方向 ,同 时也建立了新的行为方式 。
1 引 言
在现代制造业中 ,正向设计仅占 40 % ,逆向设 计占 60 % ,逆向技术是为正向技术服务的 。
三维激光扫描技术 ,是从复杂实体或实景中重 建目标的全景三维数据及模型 ,主要是获取目标的 线 、面 、体 、空间等三维实测数据并进行高精度的三 维逆向建模 ,它区别于传统的单点定位测量及点线 测绘技术 。
扫描仪采用自动的 、实时的 、自适应的激光束聚 焦技术 (在不同的视距中) ,以保证每个扫描云点的 测距精度及位置精度足够高 。它可以工作在非常广 域的照度下及各种复杂环境中进行操作 。
根据目标大小及精度要求 ,MENSI 可以把不同 视点采集的点云信息经过拼接处理后合并到同一个 坐标系中 ,合并办法是通过多个定标球来完成的 。
图4
图5
图 6 实体滤波范围对话框
点云是由三维激光扫描的无数测量点数据构成 的 ,而每个点坐标数据的质量都非常重要 。如图 7 所示 ,MENSI 处理技术在于它可以点云数据进行优 化处理 ,如 :基于精度分布形态来过滤噪音点或劣质 点 ,从而提高重建目标的整体精度及质量 。
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(1) 全角扫描 ; (2) 同步视距变化的激光自动聚焦功能 ,可以改 善实测精度及改善不同测距的散焦效应 ,有利于精 度分布特性对原形的逼近 ; (3) 同步目标的 CCD 实时镜像监测功能 ,有利 于现场目标选择及优化 ; (4) 同步现场采集工作的远程遥控功能 ,有利于 复杂空间及不友好环境下的操作 ; (5) 同步现场操作的摄像校准功能 ,有利于现场 发现问题并现场解决问题 ,减少后处理工作的不确 定性及返工 ; (6) 适应复杂空间及环境中的轴向自转功能及 广阔的扫描视阈 ,有利于尽可能多的采集全景空间 内容并减少后处理中数据拼接的次数 ,进而改善多 次拼接点云所造成的空间变形及拼接的接缝误差 ; (7) 现场实时数据筛选及优化功能 ; (8) 防辐射 、防震动 、防潮湿等措施 。有利于户 内外 、异地客户现场及各种移动环境的操作 ; (9) 开放的接口格式 ,兼容各种软件数据格式 。 413 MENSI 三维实体模型重构 MENSI 后处理软件具有点云处理 、建模处理 、校 准处理、三维立体贴图、接口格式处理的一系列功能 , 基于大量点云的后处理 ,MENSI 软件可以从点云中重 构出目标的实体模型并被其它正向软件所使用 。 41311 重构机理 在点云上根据建模精度需要搭建三角平面构成 的网格 ,三角平面将把邻近的多点连接起来 ,构成微 小平面 ,建网格的过程也是点云均值处理的过程 ,它 将对正负误差云点做方差均值计算 ,然后构成模型 。 例如 : ( + 0. 2 mm) + ( - 0. 25 mm) = 0. 05 mm 41312 重构精度 三维实体模型的重构精度取决于云点测量精 度 、扫描距离 、扫描云点密度 、软件后处理及功能算
量都是基于三角测量原理进行的 ,并且根据激光扫 描的传感驱动进行三维方向的自动步进测量 。三角 测量原理的实现是通过激光发射器发出的激光束经 过反光镜 (三角形的第一个角点) 发射到目标上 ,形 成反光点 (三角形的第二个角点) ,然后通过 CCD (三 角形的第三个角点) 接受目标上的反光点 ,最后 ,基 于两个角度及一个三角底边计算出目标的景深距离 ( Y 坐标) ,再经过激光束移动的反光点的位移角度 差及 Y 坐标等计算出 Z , X 坐标 。参见图 4 。
如图 5 ,将不同观测点扫描的点云内容在同一 个空间坐标系中进行合并 ,然后在后处理软件功能 模块中剪裁掉无关的部分 ,便得到所需的目标三维 重建内容 ,接下来的工作是对点云质量进行处理 (如
图 6) ,进行平滑 、去噪 、精度筛选 、方差均值处理等 , 这样便得到可以用于各种应用目的的工作 ,如 : 测 绘 、计量等 ,如果再经过三维建模处理后 ,就可以在 需要三维实体模型为基础的各种工作中扮演角色 , 如 :可以转化给各种 CAD 软件进行处理 、可转化给 有限元分析软件进行各种应力分析处理 、可转化给 流体动力分析软件进行处理 、可转化给检测软件进 行结构分析检测用 、可转化到三维设计软件中进行 还原处理及逆设计逆向工程工作 、可转化到虚拟现 实软件进行三维可视化处理 …,总之 ,基于点云及三 维模型进行后处理加工的内容非常丰富 ,而且是目 前很多领域的不可缺少的内容 。
文献标识码 :A
毛方儒 王 磊
(中国航天科技集团公司五院 514 所 ,北京 100080)
摘 要 介绍了三维激光扫描测量系统的技术构成 、测量原理 ,并简要地介绍了法国 MENSI 三维激光测量
系统的技术特点 ;三维激光扫描测量技术在航空 、航天工程中所具有的极其重要的应用价值 。
关键词 三维激光扫描 测量系统 CCD 技术