地面三維雷射掃瞄器的工作原理

2021-08-07 19:58:45 字數 906 閱讀 9511

三維雷射掃瞄器是無合作目標雷射測距儀與角度測量系統組合的自動化快速測量系統,在複雜的現場和空間對被測物體進行快速掃瞄測量,直接獲得雷射點所接觸的物體表面的水平方向、天頂距、斜距和反射強度,自動儲存並計算,獲得點雲資料。最遠測量距離一千多公尺,最高掃瞄頻率可達每秒幾十萬,縱向掃瞄角θ接近90°,橫向可繞儀器豎軸進行360°全圓掃瞄,掃瞄資料可通過tcp/ip協議自動傳輸到計算機,外接數位相機拍攝的場景影象可通過usb資料線同時傳輸到電腦中。

點雲資料經過計算機處理後,結合cad可快速重構出被測物體的三維模型及線、面、體、空間等各種製圖資料。

點雲座標測量原理如下圖所示。被測點雲的三維座標在三維雷射掃瞄器確定的左手座標系中定義,xoy面為橫向掃瞄面,z軸與橫向掃瞄面垂直。

乙個地面三維雷射掃瞄系統主要由三部分組成:掃瞄器、控制器(計算機)和電源**系統。雷射掃瞄器本身主要包括雷射測距系統和雷射掃瞄系統,同時也整合ccd 和儀器內部控制和校正系統等。在儀器通過兩個同步反射鏡快速而有序地旋轉,將雷射脈衝發射體發出的窄束雷射脈衝依次掃過被測區域,測量每個雷射脈衝從發出經被測物表面再返回儀器所經過的時間(或者相位差)來計算距離,同時內建精密時鐘控制編碼器,同步測量每個雷射脈衝橫向掃瞄角度觀測值α和縱向掃瞄角度觀測值θ,因此任意乙個被測雲點p的三維座標為:

雷射掃瞄系統的原始觀測資料除了兩個角度值和乙個距離值,還有

掃瞄點的反射強度i,用來給反射點匹配顏色。拼接不同站點的掃瞄資料時,需要用公共點進行變換, 以統一到同乙個座標系統中,公共點多採用球形目標。 

點雲資料以某種內部格式儲存, 因此使用者需要廠家專門的軟體來讀取和處理,optec 的ilris-3d 軟體,cyrax 2500 的yclone 軟體,lms-z420 的等都是功能強大的點雲資料處理軟體, 它們都具有三維影像點雲資料編輯、掃瞄資料拼接與合併、影像資料點三維空間量測、點雲影像視覺化、空間資料三維建模、紋理分析處理和資料轉換等功能。 

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