脉冲三维激光扫描仪工作原理

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1、脉冲三维激光扫描仪工作原理三维激光扫描技术是国际上近期进展的一项高新技术。随着三维激光扫描仪在工程领域的普遍应用,这种技术已经引发了广大科研人员的关注。通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器，利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据可快速成立结构复杂、不规那么的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。分类按测量方式三维激光扫描仪可分为：基于脉冲式；基于相位差；基于三角测距原理。按用途可分为为室内型和室外型。也确实是长距离和短距离的不同。按生产厂家不同可分为：Surphaser（美国），I-site（澳大利亚maptek）

2、,riegl,徕卡，天宝，optect,拓普康，faro等产家图1：徕卡基于脉冲式三维激光扫描仪工作原理目前，大多数激光扫描仪所采纳的工作方式是脉冲激光测距的方式，采纳无接触式高速激光测量，以点云的形式获取扫描物体表面阵列式几何图形的三维数据。该类仪器要紧包括激光测距系统、扫描系统和支架系统，同时集成数字摄影和仪器内部校正等系统。三维激光扫描仪基于激光的单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，在注重测量速度和操作简便的同时，保证了测量的综合精度，其测量原理要紧分为测距、测角、扫描、定向四个方面。脉冲测距原理脉冲测距法是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时刻差来间接取得被测目标的距离。如图2所示，激

3、光发射器向目标发射一束脉冲信号，经目标漫反射后抵达接收系统，设测量距离为S,光速为c,测得激光信号来回传播的时刻差为At,那么有:从式中能够看出，阻碍距离精度的因素要紧有c和At,而的精度要紧由大气折射率所决定，目前n的精度很高，对测距阻碍很小；At的确信可通过前沿判别，高通容阻判别,恒比值判别或全波形检测技术等方式，保证测定精度。脉冲法的测量距离较远，可是其测距精度较低，此刻大多数三维激光扫描仪采纳脉冲式。测角原理区别于常规仪器的度盘测角方式，激光扫描仪通过改变激光光路取得扫描角度。把两个步进电机和扫描棱镜安装在一路，别离实现水平和垂直方向扫描。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的操纵微

4、电机，它能够实现对激光扫描仪的精准定位。在扫描仪工作的进程中，通过步进电机的细分操纵技术，取得稳步、精准的步距角e式中,Nr是电机的转子齿数,m是电机的相数，是各类连接绕组的线路状态数及运行拍数。在取得e的基础上，可得扫描棱镜转过的角度值，再通过周密时钟操纵编码器同步测量,即可得每一个激光脉冲横向、纵向扫描角度观测值为a、e扫描原理三维激光扫描仪通过内置伺服驱动马达系统周密操纵多面扫描棱镜的转动，决定激光束出射方向，从而使脉冲激光束沿横轴方向和纵轴方向快速扫描。目前，扫描操纵装置要紧有：摆动扫描镜和旋转正多面体扫描镜，如图3所示。摆动扫描镜为平面反射镜，由电机驱动来回振荡，扫描速度较慢，适合高精度测量。旋转正多面体扫描镜在电机驱动下绕自身对称轴匀速旋转，扫描速度快。定向原理三维激光扫描仪扫描的点云数据都在其自概念的扫描坐标系中，可是数据的后处置要求是大地坐标系下的数据，这就需要将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，那个进程就称为三维激光扫描仪的定向。在座标转换中，设立特制的定向识别标志，通过计算识别标志的中心坐标，采纳公共点坐标转换，求得两坐标系之间的转换参数，包括平移参数%、y、Az和旋转参数a、B、Y。