激光三维扫描仪的课件1.ppt

三维激光扫描仪应用 张国辉 课程简介 本课程的目的和所起的作用 本课程的学时和学分情况 本课程的考核方法 本课程是对新技术的介绍 本课程的内容不断改变 要求和注意事项 学习方法简介 课程的内容 三维激光扫描仪的概念 三维激光扫描仪的仪器原理和结构 三维激光扫描仪的操作方法 三维激光扫描仪的应用实例 技术发展的趋势 对三维激光扫描仪的评价 一项伟大的发明 多项科技的结晶 带来方便的工具 奇妙有趣的玩具 美好事物克隆者 逆向工程不可缺 研究领域开拓者 创造了新的市场 三维激光扫描的由来和发展 平面扫描技术简介 有合作目标的全站仪的原理简介 无反射棱镜全站仪的出现 摄影测量技术和激光成像技术的发展 三维激光扫描仪的出现 各种新型号的扫描仪的研制（航空、地面、手持） 结合激光扫描的超站仪出现 激光扫描仪与摄影测量的结合 各种品牌和型号的三维激光扫描仪简介 激光三维扫描仪简介 激光三维扫描仪简介 Optech 3D激光扫描仪 Optech 3D激光扫描仪 鑫磊复合型三维激光扫描机 ViScan 100型激光三维扫描仪 扫描过程图解 仪器中采用的技术 三维激光扫描仪是多种技术应用的结晶。 在三维激光扫描仪中主要应用如下技术： 　激光技术 　测距技术 　普通光学 　电子技术 　机械技术 仪器中采用的技术 　计算技术 　数据库技术 　图形学 　材料技术 　通讯技术 　照相术等等 仪器中采用的各种技术简介 下面简单介绍一下仪器中采用的各种技术： 激光的概念 激光 LASER （Light Amplification Stimulated Emission Radiation）是20世纪60年代初出现的一项新技术， 已被广泛地应用于工业、医学、军事等许多领域。 激光的产生 激光(Laser)是利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质，使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。 受激辐射是激光具有与普通光不同的各种特性的原因。 激光的特点 激光的特点1 与一般光相比，激光具有四个特点： （1）亮度高 由于激光的发射能力强和能量的高度集中，所以亮度很高，它比普通光源高亿万倍，比太阳表面的亮度高几百亿倍。亮度是衡量一个光源质量的重要指标，若将中等强度的激光束经过会聚，可在焦点出产生几千到几万度的高温。 激光的特点2 （2）方向性好 激光发射后发散角非常小，激光射出20公里，光斑直径只有20——30厘米，激光射到38万公里的月球上，其光斑直径还不到2公里。 激光的特点3 （3）单色性好 光的颜色由光的不同波长决定，不同的颜色，是不同波长的光作用于人的视觉的不同而反映出来。激光的波长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。由于这个特性，激光在通信技术中应用很广。 激光的特点4 （4）相干性好 相干性是所有波的共性，但由于各种光波的品质不同，导致它们的相干性也有高低之分。普通光是自发辐射光，不会产生干涉现象。激光不同于普通光源，它是受激辐射光，具有极强的相干性，所以称为相干光。 激光测距技术 　　　激光是一种方向性极强的光，仪器发射的激光经过内部光路发射出去，遇到物体后，除少量激光吸收和透射外，大部分激光被反射。由于物体的漫反射和镜面反射等反射特性，反射的激光呈球状行进。另外，物体受激光照射，反光光谱产生一些变化。反射的激光一部分沿原路返回仪器，在仪器内部反射和折射后，由光电器件接收。 激光测距技术1 (1) 脉冲激光测距 由于激光有一定的速度c，激光脉冲发射和接收时分别记时，即可求出激光往返的时间t，从而计算出或测量出仪器到物体的距离d。公式是： 这里是直接计时来求距离，其缺点是精确度差些。 激光测距技术2 (2)连续波激光测距 连续波激光测距机通常采用相位法进行测距，其原理是首先向目标发射一束经过调制的连续波激光束，光束到达目标表面后被反射,通过测量发射的调制激光束与接收机接收的回波之间的相位差，可得出目标与测距机之间的距离。 与脉冲激光测距机相比，连续波激光测距机发射的(平均)功率较低，因而测距能力相对较差。例如，对非合作目标，相位法测距的最大测程只有1~3km。但连续波激光测距机的测距精度高,可达到2㎜。因此，连续波激光测距机大多用来对合作目标进行较为精确的测量。 相位法测距原理 相位法测距的公式 仪器中的激光测距 激光三维扫描仪应用了激光测距技术，来获取仪器与物体表面点的坐标。和无反射棱镜全站仪区别之处就是——“批处理”。也就是说激光三维扫描仪能够很短时间内自动测量成千上万的点的坐标。 当然测量坐标光测距是不行的，还要测角，这就用到了机械电子技术。 机械电子技术 仪器内部采用步进电机来带动两块旋转的反射镜。这两块反射镜的转动轴互相垂直。分别使激光束反射后