原理如何选择工程型三维激光扫描仪？-专业自动化论坛-中国工控网
原理如何选择工程型三维激光扫描仪？
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发表于： 13:36:32
原理如何选择工程型三维激光扫描仪？
问题一：三维激光扫描仪的类型：
目前市场上销售的三维激光扫描仪按测量方式划分有三种：基于脉冲式、基于相位差和基于三角测距原理；
按用途可分为室内型和室外型。
问题二：各种三维激光扫描仪的技术特点：
基于脉冲式的三维激光扫描仪测距范围最大（几百到几公里）、而且不受环境光线影响，但单点精度较差，扫描频率较低，适合于室外和大型工程使用。
基于三角测距原理的三维激光扫描仪由于测量距离有限，受环境光影响较大，但测量精度极高、扫描频率快，适合用于室内精度要求很高的环境。
基于相位式的三维激光扫描仪结合了以上两种方式的优点，同时也继承了两种方式的缺点。测距范围和受环境影响程度比三角式好，精度和扫描频率比脉冲式好。
工程用大型三维激光扫描仪：基于脉冲式的三维激光扫描仪约占市场份额的90%左右, 而基于相位差三维激光扫描仪约占9%。三角测距式激光扫描仪运用场合有极大的不同。以下主要介绍脉冲式和相位差式激光扫描仪。
问题三：脉冲式和相位式两种类型的三维激光扫描仪的主要性能特点如何？
（1）基于脉冲式三维激光扫描仪的性能特点：
a. 射程：几百米，最远的甚至达到6k米；但一般在50至100米范围内精度最高。
b. 精度：对于中距离脉冲扫描式三维激光扫描仪： &2 mm &&7 mm （测量距离&50米时）；对于超长距离脉冲扫描式三维激光扫描仪： &15 mm （测量距离50米以内时）。
c. 最大激光发射频率：2,000 & 300,000赫兹
d. 扫描速度：不同厂家的产品相差较大。徕卡、Riegl、LASE的较快：高精度扫描：2－－16分钟以内，Optech和天宝的较慢：高精度扫描：40－－80分钟。以内
e. 太阳光和室外光线对扫描点数和精度影响：小。
（2）基于相位差的三维激光扫描仪的性能特点：
a. 射程：&79米，据说Faro将于今年的第二季度推出一款Photon120，射程能够达到153米。
b. 精度：5 mm (距离：& 25米）：&12 mm （距离：& 50米）。
c. 最大激光发射频率：300,000 & 600,000赫兹。
d. 扫描速度：随所设定的激光发射频率变化。
e. 太阳光和室外光线对扫描点数和精度影响：大。不适宜在阳光和晴天下室外进行大于20米的测距工作。
问题四：目前哪些行业应用三维激光扫描仪比较成熟？都使用哪些种类？
通常，基于相位差的三维激光扫描仪多用于室内的应用：如数字工厂（石油、天然气、化工、汽车、重工业、等工厂，轮船、飞机）的生成，交通事故和犯罪现场重建、铁路轨道扫描和最近应用的隧道扫描。这些应用的特点：近距离，高点云密度，厘米 －－- 分米精度。
基于脉冲扫描式三维激光扫描仪应用范围广，除了能够在上述的室内等应用中使用，还能够在室外的环境中使用，基本不受限制。如：
生产自动化：全自动码头定位、料堆体积激光测量、自动导航定位等
室外应用：地形地貌测量、矿山开采、土木工程、水利、水电、公路、铁路、电站、建筑等工程、滑坡监测、泥石流监测、河水和海水对港口码头和堤坝的侵蚀变化、隧道施工过程扫描（超、欠挖等），桥梁和隧道的变形监测，文化遗产数字化建档和分析、三维建筑物模型生成等。
至于说到要使用哪种类型或型号的激光扫描仪，应该根据具体的要求，选择不同的激光扫描仪。没有一款激光扫描仪能够满足所有的要求。
问题五：提供基于时间-飞行差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家？
徕卡Leica：通过收购美国的Cyra公司， www.leica-geosystems.com。
Optech：位于加拿大的多伦多市，www.optech.on.ca。
天宝Trimble：通过收购法国的MENSI公司，www.mensi.com。
LASE：德国，专业工业激光测量公司，www.lase.de。
Riegl：位于奥地利的维也纳市附近，http://www.riegl.com/。
问题六：生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家？
Z&F：德国，最早的生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家（1993年），www.zf-laser.com。
Faro：通过收购德国的IQvolution公司，www.faro.com。
Callidus: 德国，www.callidus.de。
徕卡Leica：通过合同，让Z&F 公司为其OEM生产，贴徕卡的牌子。
问题七：脉冲激光的发射频率是什么？
脉冲激光的发射频率即PRR（Pulse Repetition Rate）脉冲重复频率。它表达的是激光器每秒中所发射的脉冲激光的个数，即赫兹。由于激光是受激发射的光，所以，PRR不是一个恒量，有一个变化的幅度。如我们说：激光脉冲发射频率是5,000赫兹，也就是它可能有时发射4,950赫兹，有时发射5,010赫兹。
通常，车载的激光扫描仪和机载的激光扫描仪用的是二维激光扫描仪，有时，车载系统也用三维激光扫描仪。不论是二维还是三维激光扫描仪，都是对一维激光扫描仪（或称测距仪）通过马达转动和/或棱镜的运动而制作的。
激光脉冲的发射频率越高，在单位时间内所发射的激光点云的数量越多。
一般来讲，为了达到最高的精度，在扫描时，我们要选择设备的最高的激光发射频率和最小的递增角度，使得扫描的激光点云密度达到设备的最大值。
对于不同厂家的设备，其激光脉冲的发射频率PRR不同。从天宝、Optech、徕卡（ScanStation 1）的2K &5K赫兹到LASE系列的10-15K赫兹到Riegl、徕卡的50k-300k。一般来讲，激光脉冲的发射频率越高，激光扫描的角度递增越小，它在完成一个全景（360度水平）最高精度扫描所需要的时间越短，即扫描速度越快。因此我们在选择激光扫描仪时，要挑选PRR高的参数，以提高工作效率。同时，也要选择角度分辨率高的参数。因此，有些厂家也将PRR称为激光扫描速度，如徕卡公司。
问题八：激光扫描速度Scan Rate是什么？
有些厂家，如徕卡，常常给出激光扫描速度：如激光扫描速度5,000点/秒（ScanStation1）或50,000点/秒（ScanStation 2）。它实际上是发自激光器的单位时间的激光点数，PRR即激光重复发射频率。
从物理上讲，这种定义是不对的，激光扫描速度应该指的是单位时间内激光所扫描的长度值。但是，习惯成自然，我们也不能要求徕卡公司改变他的习惯，权当如此。
问题九：如何鉴定设备的激光发射频率或激光扫描速度？
由于到目前为止，也没有一个官方的组织和检校机构来对激光扫描仪进行质量鉴定，因此有关激光扫描仪的发射频率、最大测量距离、测量精度也没有一个统一的评判标准，只能靠各个厂家和用户自己来裁定。
实际上，即使激光扫描仪发射了5,000点/秒，激光扫描仪最多只能接受到1/3，其余的2/3都被散射了。如果垂直方向的角度大于&40度，激光扫描仪在单位时间内所能够接受到的激光点的数量还要小于1/3，甚至小于1/5。
如：许多用户对比了徕卡公司的ScanStaion1和ScanStation2，发现其所有参数都一样，只有激光扫描速度由5,000点/秒提高到50,000点/秒，而且前后推出的时间不到一年。在使用时，也没有感觉到激光点云的密度有多大的增加。由于用户不能拆开激光扫描仪，即使有疑问，也束手无策。但是，我们可以选择一个扇墙，将垂直角度设定在&10度以内，水平扫描角度设为20度，扫描距离小于50米，然后对20秒时间内的扫描结果进行评判。如果接受到的激光点云数目远小于50,000点/秒的1/3（即17,000点/秒X 20秒=340,000点），那就说明你的质疑是对的。
问题九：如何评价激光扫描的最大距离？
每一款的激光扫描仪的最大扫描距离与光线的强弱、由此所引起的物体反射率的变化、垂直扫描角度的大小等相关。
三维激光扫描仪的测距范围一般喜欢用反射率为90%的物体作为参考物体。我们知道，当光打到物体反射率越高的物体，所反射回来的光信号越多，强度越高，因此，激光扫描仪的射程也越远。
但是，大多数的地面、建筑物的反射率为40%－－50%，大多数的树木的反射率为30%－－70%，煤和
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加TA为好友 发表于： 06:46:31 1楼
用户选择扫描仪最好的办法，是进行项目比测！
选择好自己以后要承揽的项目方向（最好是已经或者已经有意向要接的工程项目），分别邀请几家进行项目比测，不停留在仪器谁好谁坏的层面，看谁最后出的成果比较好，哪个更令自己和甲方满意，同样的效果选便宜的，注意留心看他出的成果是不是应用了诸如GEOmagic或者Polywork或者3DMAX、玛雅等第三方软件，如果用了你采购硬件时一定要记得报价时让他加上呀！（否则可出不来那种效果）就像只有全站仪，没有相应数字成图软件，称数字化图还是很困难的！
三维扫描仪不同于全站仪，全站仪是点、线概念，距离角度最重要指标，距离远了基本也挡不住！而三维激光扫描仪是面、体的概念，距离远了很容易被挡，通过多年实践只要有遮挡点云就是一片黑洞，处理起来很麻烦。
三维扫描有效作业范围=扫描速度*扫描距离*扫描角度 以目前市场上表较典型的徕佧设备为例；
如徕佧HDS6100 三维扫描有效范围=扫描速度（50万点）*扫描距离（半径=79米）*扫描角（竖直角度310）度 备注; 因为一般地面扫描仪水平都是360度，实际比较只采用竖直310度& 总合为：.00立方米
如徕佧ScanStation2 三维扫描有效范围=扫描速度（5万点）*扫描距离（半径=300米）*扫描角（竖直角度270）度 备注; 因为一般地面扫描仪水平都是360度，实际比较只采用竖直310度 总合为：.00立方米
可见尽管ScanStation2 距离要比HDS6100要远，但有效作业范围HDS6100要大于 ScanStation2 甚至是她的3倍，这也就是为什么HDS6100价格要比ScanStation2价格要高的道理了！
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加TA为好友 发表于： 06:54:24 2楼
用户选择三维激光扫描仪最好的办法，是进行项目比测！
选择好自己以后要承揽的项目方向（最好是已经或者已经有意向要接的工程项目），分别邀请几家进行项目比测（包括相位的、脉冲式的），不停留在仪器谁好谁坏的层面，看谁最后出的成果比较好，哪个更令自己和甲方满意，同样的效果选便宜的。
注意留心看他出的成果是不是应用了诸如GEOmagic或者Polywork或者3DMAX、玛雅等第三方软件，如果用了你采购硬件时一定要记得报价时让他加上呀！（否则可出不来那种效果）
就像只有全站仪，没有相应数字成图软件，称数字化图还是很困难的！
三维扫描仪不同于全站仪，全站仪是点、线概念，距离角度最重要指标，距离远了基本也挡不住！而三维激光扫描仪是面、体的概念，距离远了很容易被挡，通过多年实践只要有遮挡点云就是一片黑洞，处理起来很麻烦。
三维扫描有效作业范围=扫描速度*扫描距离*扫描角度 以目前市场上表较典型的徕佧设备为例；
如徕佧HDS6100 三维扫描有效范围=扫描速度（50万点）*扫描距离（半径=79米）*扫描角（竖直角度310）度 备注; 因为一般地面扫描仪水平都是360度，实际比较只采用竖直310度 总合为：.00立方米
如徕佧ScanStation2 三维扫描有效范围=扫描速度（5万点）*扫描距离（半径=300米）*扫描角（竖直角度270）度 备注; 因为一般地面扫描仪水平都是360度，实际比较只采用竖直310度 总合为：.00立方米
可见尽管ScanStation2 距离要比HDS6100要远，但有效作业范围HDS6100要大于 ScanStation2 甚至是她的3倍，这也就是为什么HDS6100价格要比ScanStation2价格要高的道理了！
作为一个技术人员，数据、结果比盗听途说更重要！
诸位专家、朋友自己所写，只是自己从事三维激光扫描仪的一些体会和看法，不妥之处敬请指正！
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加TA为好友 发表于： 16:20:24 3楼
对1楼 问题九：如何评价激光扫描的最大距离？
根据你的描述建模：
三维激光扫描仪的最大距离（Y）=f（光线的强弱（X1），物体反射率（X2），垂直扫描角度(X3)，& &）；
既然三维激光扫描仪的最大距离受到多因素的影响，而你在引经据典时，却那么简单，不给其他因素做假定的情况下就轻易下结论，恐怕&学者&不会答应吧。你假借权威，就&轻易给各类仪器打折&，折射出你的&自大&和&伪专家&。
别忘了，给产品&代言&，别丢失了自己的&职业操守&和&道德伦理&。
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加TA为好友 发表于： 16:43:27 4楼
顶、顶、顶！！！
&项目比测&&&2楼说得切合实际&&实践是检验真理的唯一标准
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加TA为好友 发表于： 15:35:26 5楼
上海日章电子科技有限公司是一家专业经营手持式三维扫描仪，无臂便携式三坐标，三维快速成型机以及三维应用软件的高科技企业，产品主要应用于计算机辅助检测、逆向工程(反求工程)、计算机辅助设计、快速原型和快速模具等，应用行业包括汽 车制造、船舶制造、航空航天、模具制造、机械加工、制鞋、手机制造、牙科和整形、大学教育和科研等。公司是加拿大Creaform，以色列Solido,美国Geomagic,瑞士Leica等在中国的重要合作伙伴，我们将本着专业，诚信的精神为客户提供更加优质的服务&&& 021-陆先生
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加TA为好友 发表于： 13:54:35 6楼
有无在煤炭码头堆场或类似场合成功应用的案例，高震动、潮湿、粉尘大、温差大
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如何正确选购三维扫描仪？
本站编辑：杭州思看科技有限公司发布日期： 15:01 浏览次数：
如何正确选购？这个问题并不简单。在购买设备之前，需要牢记许多标准。例如，某些可能是建筑行业最好的，但证明并不适用于原型设计。如果你的业务精度要求不高，则使用便宜的消费级3D扫描仪即可获益；但您的业务对精度和效率要求很高，则需要工业级高性能的手持式三维扫描仪设备。在我们深入研究市场上可用的不同<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪之前，让我们一起来看看应该考虑的五个方面的标准。<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#D扫描仪选购标准＃<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#：应用领域我们应该问自己的第一个问题是：我想使用三维扫描仪做什么？要求“因场而异”。例如，仅仅创建游戏场景的游戏开发者不仅对高分辨率网格感兴趣，而且对对象的纹理也感兴趣。如果是这样，三维摄影测量将是这种情况下的最佳解决方案。然而，一个想要对实物进行<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D打印的制造商将对三维扫描物体的精确三维测量更感兴趣，因此，他们可能会选择基于激光或结构光的<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪。除此之外，你还应该确定你想<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描的对象大小以及需要获取三维数据的细节程度。<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#D扫描仪选购标准＃<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#：对象类型我们应该确定什么是我们真正想要扫描的。没有一台设备可以覆盖所有应用领域。对于<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描人和动物，我们应该尽量避免使用<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D激光扫描仪和蓝光<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪，因为长期直视可能会损害眼睛。摄影测量可能是一个不错的选择，但是这项技术要求拍摄对象保持静止。所以我们可能得到我们的朋友和家人不错的<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描数据，但是<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描我们的宠物（例如一条狗），这会非常困难。如果要扫描大型无生命物体（如建筑物或车辆），激光<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪是一个很好的选择。如果要用于逆向工程设计，也就是说需要非常精确的三维测量，那么接触式三维测量设备（三坐标）、结构光三维扫描仪和激光<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪都能做到精确测量。然而，接触式三维扫描设备在与遗产保护有关的项目中不是一个很好选择，因为接触式三维扫描过程可能会改变甚至破坏文物细节。在这种情况下，最好采用激光<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪或拍照式三维扫描仪。<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#D扫描仪选购标准＃<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#：对象的尺寸/距离大多数消费级<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪（桌面式结构光）扫描物体的尺寸大小都是有限制的，通过近距离扫描获取三维数据外形的。针对超出测量尺寸范围的物体经常将同一物体不同部位的多个<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描“拼接”成一体。对于工业级三维扫描仪，一般来说，扫描较小的物体且物体外形结构纹路非常复杂（例如硬币、牙齿大小的物体），那么选择拍照式三维扫描仪在细节度和精度上有很强的优势；如果扫描对象是机械零部件、汽车飞机外形等中大型工件，那么选择用手持式三维扫描仪在精度和速度上具有很强的优势。当然，随着技术的发展，目前（截至<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#17年<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#月）市场上存在唯一一款具备拍照式三维扫描仪和手持式三维扫描仪双方优势的三维激光扫描仪，此款<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪的蓝光模式可扫描比硬币纹路更细小的三维数据，红光模式则可扫描飞机汽车外形，且两种模式可以实时切换，因此非常适合扫描大型物体外型同时又需要获取大型物体特定部位的细节的项目。<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#D扫描仪选购标准＃<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#：对象表面我们需要考虑的另一个因素是扫描对象的表面材质，即使是最好的<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪，在面对不合适的表面时也会产生不令人满意的结果。激光三维扫描仪和拍照式三维扫描仪在扫描透明材质表面都有严重问题，会导致产生变形和碎片化的网格；针对高反光材质表面，手持式激光三维扫描仪是目前最适合的选择；拍照式三维扫描仪无法直接扫描，通常需要喷粉。Ps: 3D扫描高反光材料视频 <span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#D扫描仪选购标准＃<span style="font-size:26font-family:&#39;Roboto Condensed&#39;;color:#：精度最后，许多应用领域中<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描重要的功能就是精度。接触式<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪（CMM三坐标测量仪）具有极高的精度（可达微米级别），不受物体颜色、光照限制，适用于外形尺寸简单的物体测量，价格从$ 30.000到$ 200.000不等。但是三坐标也有很多缺点，比如容易损伤探头和被测物体表面，不能测量软质物体；受机械运动限制扫描速率很慢；受环境温度湿度影响；只能获取关键点三坐标，不能反应整个工件形状。通常情况下，针对较小的物体，拍照式三维扫描仪精度上具有优势，且物体越小，优势越大；针对中大型物体，手持式三维扫描仪在精度上具有绝对的优势，且物体越大，优势也越大。最后，我们要再确定这五个问题：<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#、我想使用三维扫描仪做什么？<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#、我们三维扫描什么物体？<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#、扫描对象的尺寸多大，扫描距离多远？<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#、扫描对象的表面材质是什么<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#、扫描达到多高的精度对于我的项目完成是足够的？最后综合以上问题选择合适我们的<span style="font-size:16font-family:Rcolor:#D扫描仪。503 Service Temporarily Unavailable
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