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三維激光掃描系統(tǒng)基礎(chǔ)測量的方法

來源：包頭市鑫航測繪科技有限公司 | 發(fā)布時間：2023年11月21日

三維激光掃描系統(tǒng)主要由三維激光掃描儀、會計機、電源供應(yīng)系統(tǒng)、支架和系統(tǒng)支持軟件組成。包頭測繪服務(wù)公司使用三維激光掃描儀作為三維激光掃描系統(tǒng)的主要組成部分，由激光射擊器、接收器、時刻計數(shù)器、電機控制可旋轉(zhuǎn)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(lǐng)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(shù)。脈沖掃描儀發(fā)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(biāo)點與掃描儀之間的間隔。這種原理的測距系統(tǒng)的測距規(guī)模可以達到幾百米到幾千米的間隔。激光測距系統(tǒng)主要由發(fā)射器、接收器、時刻計數(shù)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(shù)器運行頻率和激光源脈沖寬度的限制。

2、相位測距法

相位掃描儀發(fā)射一束不間斷的整數(shù)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(biāo)物體之間的間隔。根據(jù)相位測量原理，主要用于中間間隔的掃描測量系統(tǒng)。掃描規(guī)模一般在100m以內(nèi)。

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

3、激光三角法

激光三角形法是利用三角形幾何關(guān)系來獲得距離。首先，掃描儀將激光傳輸?shù)轿矬w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(guī)模只有幾米到幾十米。這種三維激光掃描系統(tǒng)主要用于工業(yè)測量和逆向工程重建。

4、脈沖一相位測距法

結(jié)合脈沖測距和相位測距，產(chǎn)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(xiàn)間隔粗測，采用相位測距實現(xiàn)距離精測。

三維激光掃描儀主要由測距系統(tǒng)、測角系統(tǒng)等輔助功能系統(tǒng)組成，如內(nèi)置相機和雙軸補償器。操作原理是通過測距系統(tǒng)獲取掃描儀與待測物體之間的距離。然后通過測角系統(tǒng)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(biāo)信息。

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