三維激光掃描機的分類及工作原理

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

根據(jù)掃描服務(wù)平臺，三維激光掃描機可分為機載(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)空間的測量，掃描距離小于30m；3、長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量。之所以這樣分類，是因為激光測量的有效距離是三維激光掃描儀應(yīng)用范圍的重要條件，特別是對于大型地物和場景的觀測，或者是不可接近的地物等。必須考慮掃描儀的實際測量距離。另外，被測物體距離越遠，地面物體觀測精度越差。因此，為了保證掃描數(shù)據(jù)的準確性，必須在相應(yīng)類型掃描儀規(guī)定的參考范圍內(nèi)使用。

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