三維激光掃描儀如何工作？

來(lái)源：http://www.cdhmdkj.com/news/31.html 時(shí)間：2019-04-11

常用的三維掃描儀按光源通?？煞譃榧す饧夹g(shù)與結(jié)構(gòu)光技術(shù)，今天為大家科普一下三維激光掃描儀怎么實(shí)現(xiàn)三維掃描的。
在基本的層面上，激光掃描涉及激光束的受控轉(zhuǎn)向和距離測(cè)量的組合。 旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)調(diào)整多個(gè)掃描鏡來(lái)控制掃描運(yùn)動(dòng)以引導(dǎo)光束。
將激光束定位在二維上需要沿兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)單個(gè)鏡子，或者為了更快的掃描，將光束反射到安裝在正交軸上的兩個(gè)緊密間隔的鏡子上。 激光器也可以通過(guò)稱為聚焦或Z移位器的伺服控制透鏡系統(tǒng)以三維方式定位。
單次掃描通常不足以產(chǎn)生受試者的完整模型，因此必須通過(guò)稱為對(duì)齊或配準(zhǔn)的過(guò)程將多次掃描結(jié)合到一個(gè)共同的參考系統(tǒng)中。
飛行時(shí)間
激光掃描的核心概念之一是飛行時(shí)間。 這指的是使用激光測(cè)距儀來(lái)計(jì)時(shí)從掃描儀傳播到物體并再次返回的光脈沖的往返。
由于光速是已知常數(shù)，因此可以通過(guò)測(cè)量光脈沖返回掃描儀所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)計(jì)算掃描儀和物體之間的距離。 因此，基于飛行時(shí)間計(jì)算距離的公式很簡(jiǎn)單：
因此，飛行時(shí)間傳感器的精度取決于激光掃描儀計(jì)時(shí)器的精度。
該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是其遠(yuǎn)距離能力，這就是為什么一些飛行時(shí)間掃描儀用于大規(guī)模測(cè)量項(xiàng)目的原因。 然而，準(zhǔn)確地測(cè)量數(shù)量與光脈沖在質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行往返所花費(fèi)的時(shí)間一樣微不足道是困難的。 這就是為什么單獨(dú)的飛行傳感器不足以滿足需要高精度測(cè)量的應(yīng)用的原因。
三角
許多手持式掃描儀使用三角測(cè)量來(lái)抵消飛行時(shí)間測(cè)量所帶來(lái)的精度降低。
例如，手持式激光掃描儀通常包含跟蹤投射到掃描對(duì)象上的激光點(diǎn)的相機(jī)。 這使得掃描儀能夠比單獨(dú)使用飛行時(shí)間測(cè)量更精確地三角測(cè)量對(duì)象的距離。 然而，盡管三角測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)更高的精度，但它也限制了掃描儀的有效范圍。
點(diǎn)云和注冊(cè)
在基本的術(shù)語(yǔ)中，點(diǎn)云指的是坐標(biāo)系中的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)。
在標(biāo)準(zhǔn)笛卡爾坐標(biāo)系中，點(diǎn)是根據(jù)X，Y和Z坐標(biāo)定義的。 在3D掃描的上下文中，點(diǎn)云表示掃描的結(jié)果為非結(jié)構(gòu)化三維數(shù)據(jù)。
點(diǎn)云的典型文件格式是TXT，IGS和ASCII
然后將點(diǎn)云數(shù)據(jù)引入公共參考系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)齊或注冊(cè)過(guò)程合并為完整模型。 該過(guò)程可以在掃描本身期間（在高端3D掃描儀的情況下）或作為后處理步驟發(fā)生。
可以使用軟件進(jìn)一步處理得到的數(shù)據(jù)，以清除像差或填充數(shù)據(jù)點(diǎn)中的間隙，創(chuàng)建三角形網(wǎng)格或多邊形模型，并導(dǎo)出為STL（Stereolithography或標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分語(yǔ)言）文件或轉(zhuǎn)換為非均勻合理B-Spline（NURBS）用于CAD模型。