什么是 3D 激光扫描仪？

  3D激光扫描仪（英文：3D Laser Scanner）是一种高精度测量物体和环境的三维形状和位置的设备。

当激光束射向物体时，激光束到达物体并被反射回来。通过测量返回所需的时间和角度，您可以找到距离和位置。 3D 激光扫描仪使用这种激光束以极高的速度测量距离和位置数据，然后组合这些数据以生成再现三维形状的数字数据（点云数据）。

由于可以以极高的精度测量距离和位置数据，因此可以将精确的 3D 模型和测量结果生成为数字数据。因此，在需要高精度的应用中具有优势。

此外，它可以高速、非接触方式工作，可以在不损坏被测物体表面的情况下获取大量数据，使其适用于建筑、土木工程、它是用于地形测量和城市空间测量的高性能设备之一。

3D激光扫描仪的应用

3D 激光扫描仪应用于各个行业。主要用途如下。

1. 架构

3D 激光扫描仪可以以非接触方式高速准确地捕捉复杂的形状和细节，这使得它们在测量现有建筑物和结构的当前状况或在没有图纸的情况下规划建筑物的翻新或扩建时非常有用。由于它可以高速、非接触地测量，并以点云数据或3D模型的形式进行数字可视化和处理，因此可以提高建筑设计的准确性，并减少工作时间和人工成本等成本。

2.土木工程

3D 激光扫描仪用于道路、桥梁、隧道和水坝等土木工程基础设施的维护、设计和施工。除了用于检测路面台阶和裂缝等维护工作以及评估变形和滑移等桥梁和隧道的安全性外，它们还用于调查灾害期间的变形。

它还用于建筑工地实时监控施工进度和质量，并检测蓝图和建筑工地之间的差异。在土木工程领域，它是提高基础设施质量和寿命以及建筑工地管理和质量的有效工具。

3.工厂/设施/设备管理

3D激光扫描仪用于管理工厂、设施和设备，因为它们可以准确掌握复杂的当前状况。工厂和设施经常需要频繁更换和扩建设备，因此很难通过图纸来理解它们。 3D激光扫描仪将当前状态数字化，用于工厂、设施和设备的高效管理，例如优化布局和设备放置、规划设备改造以及管理定期设备更换。

4.文化财产

3D 激光扫描仪用于研究、保存和利用文化财产。除了用于记录发掘现场的废墟和出土物品外，3D 激光扫描仪还可用于对各种大大小小的文化资产（例如历史建筑和雕塑）进行详细数字化，以进行修复、复制品创建、损坏等。它在文化财产的利用方面也发挥着重要作用，例如土地和非公共文化财产的虚拟释放及其教育用途。

5. 数字内容

3D激光扫描仪将真实的地点和物体再现为高精度数字数据，因此通过按原样使用它，它可以用来创建看起来就像现实的数字孪生空间。此外，通过编辑和处理来自 3D 激光扫描仪的数据，您可以比从头开始创建更高效​​地创建新的、真实的数字内容。

通过这种方式，3D 激光扫描仪可用于创建广泛的数字内容，包括 3DCG、游戏角色和背景设计、视频制作、旅游内容和元宇宙。

3D激光扫描仪原理

3D 激光扫描仪向物体表面发射非常细的激光束。这种激光束的独特之处在于它是线性的，当它击中物体表面时，其中一些会被反射，3D 激光扫描仪会检测到反射光。

测量距离的方法有多种，其中两种主要方法是“飞行时间（TOF）法”和“相移法”。

飞行时间（TOF）方法通过测量激光束反射和返回所需的时间来计算距离。相移法是一种通过调制激光的相位并检测反射光的相位差来计算到物体的距离的机制。

飞行时间（TOF）方法相对简单且成本较低，但相移方法通过识别反射光来抵抗干扰，并且所采用的方法取决于制造商和应用而变化。

通过旋转激光源以覆盖整个扫描区域，可以一次获取许多距离数据点。将采集到的距离数据与照射角度信息相结合，计算出XYZ空间位置坐标。这是 3D 点云数据，它是作为集体数据生成的，可在数据上再现对象的位置和形状。

如何选择3D激光扫描仪

选择 3D 激光扫描仪时需要考虑一些因素。 3D激光扫描仪的用途很广泛，因此需要根据应用来选择。以下是一般在室内和室外使用的3D激光扫描仪的选择因素的示例。

1、测量精度

测量精度是衡量 3D 激光扫描仪再现物体实际形状的准确程度的指标。通常以毫米表示。您需要根据所需的精度来选择 3D 扫描仪。

2、最大测量距离

最大测量距离是3D激光扫描仪可以测量到物体的距离多远的指标。需要具有长最大测量距离的产品，特别是在室外环境或大面积使用时。

3. 分辨率

分辨率是 3D 扫描仪生成的 3D 数据精细度的衡量标准。高分辨率使您能够详细捕捉物体的细节和小特征。

4、防水/防尘性能

根据使用环境的不同，防水性能和防尘性能往往很重要。一般常以IP标准来表示，性能以两位数来表示。防水性越高，第一位数字越高，防尘性能越高，第二位数字越高。