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)，之前為大家介紹過3D掃描儀采用3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)掃描，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。

三維激光掃描儀如何工作？

在最基本的層面上，激光掃描涉及激光束的受控轉(zhuǎn)向和距離測量的組合。 旋轉(zhuǎn)編碼器通過調(diào)整多個(gè)掃描鏡來控制掃描運(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，因此必須通過稱為對齊或配準(zhǔn)的過程將多次掃描結(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距儀來計(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)，因此可以通過測量光脈沖返回掃描儀所花費(fèi)的時(shí)間來計(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)模測量項(xiàng)目的原因。 然而，準(zhǔn)確地測量數(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量的應(yīng)用的原因。

三角

許多手持式掃描儀使用三角測量來抵消飛行時(shí)間測量所帶來的精度降低。

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)間測量更精確地三角測量對象的距離。 然而，盡管三角測量能夠?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

在最基本的術(shù)語中，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)通過對齊或注冊過程合并為完整模型。 該過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)分語言）文件或轉(zhuǎn)換為非均勻合理B-Spline（NURBS）用于CAD模型。

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