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三维激光扫描系统基础测量的方法

来源：包头市鑫航测绘科技有限公司 | 发布时间：2023年11月21日

三维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪、会计机、电源供应系统、支架和系统支持软件组成。包头测绘服务公司使用三维激光扫描仪作为三维激光扫描系统的主要组成部分，由激光射击器、接收器、时刻计数器、电机控制可旋转过滤器、控制电路板、微机、CCD机和软件组成。激光测距技能是三维激光扫描仪的主要技能之一。激光测距的原理主要包括四种类型：脉冲距离法、相位测距法、激光三角法、脉冲一相位法。目前，测绘领域使用的三激光扫描仪主要基于脉冲测距法，近间隔的三维激光扫描仪主要采用相位干涉法和激光三角法。激光测距技能的类型介绍如下：

1、脉冲测距法

脉冲测距法是一种高速激光测时测距技术。脉冲扫描仪发射单点激光，记录激光的回波信号，计算激光的飞行时间(TimeofFlight，缩写为TOF)，用光速计算目标点与扫描仪之间的间隔。这种原理的测距系统的测距规模可以达到几百米到几千米的间隔。激光测距系统主要由发射器、接收器、时刻计数器和微机组成。

脉冲测距法也被称为脉冲飞行时间差测距，因为脉冲激光源适用于长间隔测量，测量精度主要受脉冲计数器运行频率和激光源脉冲宽度的限制。

2、相位测距法

相位扫描仪发射一束不间断的整数波长激光，通过计算从物体反射的激光波的相位差来计算和记录目标物体之间的间隔。根据相位测量原理，主要用于中间间隔的扫描测量系统。扫描规模一般在100m以内。

相位扫描仪选择连续光源，功率一般较低，测量规模较小，测量精度主要受相位比较器精度和调制信号频率的限制，增加调制信号频率可提高精度，但测量规模较小，为了提高测量精度，一般设置多个调频频率。

3、激光三角法

激光三角形法是利用三角形几何关系来获得距离。首先，扫描仪将激光传输到物体的外观，使用基线另一端的CCD相机接收物体的反射信号，记录入射光和反射光之间的夹角。已知的激光光源和CCD之间的基线长度，扫描仪和物体之间的间隔是通过三角形的几点连接计算出来的。为了使扫描信息的完整性，许多扫描仪的扫描规模只有几米到几十米。这种三维激光扫描系统主要用于工业测量和逆向工程重建。

4、脉冲一相位测距法

结合脉冲测距和相位测距，产生了一种新的测距方法：脉冲一位测距法

5、相位式测距法

该方法采用脉冲测距实现间隔粗测，采用相位测距实现距离精测。

三维激光扫描仪主要由测距系统、测角系统等辅助功能系统组成，如内置相机和双轴补偿器。操作原理是通过测距系统获取扫描仪与待测物体之间的距离。然后通过测角系统获取扫描仪，直到物体的水平角和垂直角，从而计算待测物体的三维坐标信息。

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