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三維激光掃描系統基礎測量的方法

來源：包頭市鑫航測繪科技有限公司  |  發布時間：2023年11月21日
  三維激光掃描系統主要由三維激光掃描儀、會計機、電源供應系統、支架和系統支持軟件組成。包頭測繪服務公司使用三維激光掃描儀作為三維激光掃描系統的主要組成部分，由激光射擊器、接收器、時刻計數器、電機控制可旋轉過濾器、控制電路板、微機、CCD機和軟件組成。激光測距技能是三維激光掃描儀的主要技能之一。激光測距的原理主要包括四種類型：脈沖距離法、相位測距法、激光三角法、脈沖一相位法。目前，測繪領域使用的三激光掃描儀主要基于脈沖測距法，近間隔的三維激光掃描儀主要采用相位干涉法和激光三角法。激光測距技能的類型介紹如下：

  1、脈沖測距法

  脈沖測距法是一種高速激光測時測距技術。脈沖掃描儀發射單點激光，記錄激光的回波信號，計算激光的飛行時間(TimeofFlight，縮寫為TOF)，用光速計算目標點與掃描儀之間的間隔。這種原理的測距系統的測距規模可以達到幾百米到幾千米的間隔。激光測距系統主要由發射器、接收器、時刻計數器和微機組成。

  脈沖測距法也被稱為脈沖飛行時間差測距，因為脈沖激光源適用于長間隔測量，測量精度主要受脈沖計數器運行頻率和激光源脈沖寬度的限制。


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  2、相位測距法

  相位掃描儀發射一束不間斷的整數波長激光，通過計算從物體反射的激光波的相位差來計算和記錄目標物體之間的間隔。根據相位測量原理，主要用于中間間隔的掃描測量系統。掃描規模一般在100m以內。

  相位掃描儀選擇連續光源，功率一般較低，測量規模較小，測量精度主要受相位比較器精度和調制信號頻率的限制，增加調制信號頻率可提高精度，但測量規模較小，為了提高測量精度，一般設置多個調頻頻率。

  3、激光三角法

  激光三角形法是利用三角形幾何關系來獲得距離。首先，掃描儀將激光傳輸到物體的外觀，使用基線另一端的CCD相機接收物體的反射信號，記錄入射光和反射光之間的夾角。已知的激光光源和CCD之間的基線長度，掃描儀和物體之間的間隔是通過三角形的幾點連接計算出來的。為了使掃描信息的完整性，許多掃描儀的掃描規模只有幾米到幾十米。這種三維激光掃描系統主要用于工業測量和逆向工程重建。

  4、脈沖一相位測距法

  結合脈沖測距和相位測距，產生了一種新的測距方法：脈沖一位測距法

  5、相位式測距法

  該方法采用脈沖測距實現間隔粗測，采用相位測距實現距離精測。

  三維激光掃描儀主要由測距系統、測角系統等輔助功能系統組成，如內置相機和雙軸補償器。操作原理是通過測距系統獲取掃描儀與待測物體之間的距離。然后通過測角系統獲取掃描儀，直到物體的水平角和垂直角，從而計算待測物體的三維坐標信息。

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