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三维扫描仪校正(三维扫描仪测量)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-06 11:39   点击:163  编辑:admin   手机版

1. 三维扫描仪测量

三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器,用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

这些模型具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术,各种不同的重建技术都有其优缺点,成本与售价也有高低之分。

目前并无一体通用之重建技术,仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

例如光学技术不易处理闪亮(高反照率)、镜面或半透明的表面,而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

2. 三维扫描仪测量原理

三维激光扫描仪(3D laser scanner)是一种科学仪器,其能提供扫描物体表面的三维点云数据,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

大空间三维激光扫描仪原理

大空间三维激光扫描仪原理原理比较简单,事实上和全息照片有着相同的原理,首先,需要将激光分成两束,一束光照射物件 ,一束直接照到底片上,使感光原件感光。从这是利用了从物体后部反射的激光束与物体前部反射的激光束所走过的距离不同,因此与直接照射的参考光束所形成的干涉条纹不同,而三维型激光扫描仪则记录了全部的条纹,也就记下了物体的立体形象,只要再用激光去照射全息图片,就可以显出物体的真面目。观看这样的图片时,只要改变观察的角度,就可以看到被前面物体挡住的部分,而且从这机关报照片中任意剪下一小块,都可从它看到物体的全貌,只是观察的窗口较窄,就好比从钥匙口看室内的情况一样。

大空间三维激光扫描仪优势

三维激光扫描仪按照扫描距离大体可分为大空间三维激光扫描仪、手持式三维扫描仪等。大空间三维激光扫描仪具有超长扫描距离的优势,能够扫描半径100米范围以上的空间,有一些大空间三维激光扫描仪能够扫描距离半径达到4000米。

大空间三维激光扫描仪应用领域

根据扫描距离的长短,大空间三维激光扫描仪可分泵用于建筑和土木工程、制造业和数字工厂、检测和逆向工程、文物遗产、范围最和事故调查、地形和矿产测量、建筑和正射影像测量、简历考古和文化遗产档案、电力、水利、城市三维建模、数字建模和车在激光扫描、成像系统、土木工程等领域。

大空间三维激光扫描仪推荐产品

FARO Focus 3D大空间三维激光扫描仪

FARO Focus X130 大空间三维激光扫描仪每秒可获取976000个点,最长扫描距离可达130余米,用户可以通过彩色接触屏简单直观的进行操作,该仪器还内置了同轴高分辨率相机,使彩色影像与点云的匹配无偏差。此外,该设备更加便携小巧,大大提升了对外业现场的便捷性。  FARO Focus X330是一款具有具有超长扫描距离的高速大空间三维激光扫描仪。Focus 3D X330将扫描范围扩展至全新的尺寸:能够在阳光直射下扫描最远距离为330米的物体。利用所集成式GPS接收器,这款激光扫描仪能够使每一次扫描与后处理相互关联,使其成为测量型应用的理想选择。凭借更高的精度和更大的范围,Focus 3D X330极大地简化了测量和后处理工作。三维扫描数据可被轻松的导入所有常用的事故重视、结构、土木工程、建筑、法医鉴定、工业制造和土地测量软件解决方案。因此、它能够快速、精确且可靠地完成距离尺寸、面积和体积的计算、分析和检测任务以及数字化建档工作。

RIEGL 大空间三维激光扫描仪

RIEGLVZ-400 三维激光扫描成像系统拥有RIEGL 独一无二的全波形回波技术(waveformdigitization)和实时全波形数字化处理和分析技术(on-line waveform analysis),每秒可发射高达300,000 点的纤细激光束,提供高达0.0005°的角分辨率。这种高精度高速激光测距及可同时探测到多重乃至无穷多重目标的细节信息技术优势,是传统单次回波反映单一物体技术所无法比拟的。除此以外,基于RIGEL 独特的多棱镜快速旋转扫描技术,它能够产生完全线性、均匀分布、单一方向、完全平行的扫描激光点云线。

3. 三维扫描仪测量滑坡

可以

国网地质灾害监测预警中心立即调取地基雷达监测设备,奔赴现场,将设备部署在滑坡对面,利用无人机开展场景建模,利用地基雷达开展扫描监测。扫描过程24小时不间断,频率为5min/次。中心人员及时对监测数据进行处理,出具监测日报,及时反馈现场变形情况。应急监测于11月2日顺利完成,监测结果表明,滑坡体及周边地质体存在持续变形,整个边坡有7处明显变形的区域,监测精度达到毫米级。

4. 三维扫描仪测量的数据结果分析

三维激光扫描技术又称为实景复制技术,利用激光测距原理,通过高速激光扫描测量方法,大面积、高分辨率地获取被测对象表面的高精度三维坐标数据以及大量空间点位信息,可以快速建立高精度(精度可达毫米级)、高分辨率的物体真实三维模型以及数字地形模型。是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命。

相较于传统二维平面图纸的抽象表示,三维激光扫描技术,可以直观反映真实世界的本来面目,应用领域非常广泛,主要有文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故分析、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事等。

三维激光扫描系统根据其搭载的不同的平台分为:

(1) 固定式激光扫描系统。也称地面三维激光扫描仪,使用时在地面不同方位设置测站进行扫描。

(2) 车载激光扫描系统。以汽车作为平台,在连续移动过程中连续快速扫描。

(3) 机载激光扫描系统。以无人机或有人机作为平台,在空中对地面进行连续快速扫描。

(4) 手持型激光扫描系统。属于便携式激光扫描仪,使用简单、快捷、轻便。

(5) 背包式激光扫描系统。采用人工背包式背负作业,能适应复杂路线及环境。

三维激光扫描系统通过扫描目标物体,可获得海量的高精度空间三维点云数据,单点精度可达到毫米级,并且可具有真实色彩信息。获取的点云模型能充分体现出目标物体的三维特征信息。根据不同的需求,通过对点云数据的分析、处理,可以获得满足不同需求的丰富数据,从而在不同领域发挥不可比拟的重要作用。

一、古建文物保护领域

根据扫描获取的点云数据,生成古建正射影像。

根据正射影像可绘制古建平面、立面及剖面图等传统施工图纸。

根据三维点云模型可辅助建模,细节更加丰富,模型更加真实准确,方便后续对古建的修复、维护及展示等工作。

二、工程领域

1. 地形测量

3D数字高程

三维激光扫描点云模型可以获得现状建筑的全面数据。根据点云模型返画CAD图可获得高精度的设计图纸。

2. 规划、设计

项目规划设计阶段,首要工作是获得项目及周边的环境信息,环境信息越充分,规划设计工作越得心应手。采用三维激光扫描技术对项目目标环境进行扫描,取得的高精度三维模型,不仅直观、真实,而且包含有项目目标的全部空间信息,对规划设计工作可以起到事半功倍的效果。

在取得的三维空间信息的基础上,可以进一步进行日照分析、管道分析等。

3. 老旧建筑的维护、修复、测量

对于老旧建筑,采用三维扫描技术可以逆向绘制CAD图纸,辅助进行设计、施工、测量等工作。

三维激光扫描点云模型可以获得现状建筑的全面数据。根据点云模型返画CAD图可获得高精度的设计图纸。

4. 工程测量

由于具有高精度、扫描数据全面的特点,三维激光扫描技术可代替传统的工程测量,并在某些方面解决传统手段解决不了的难题,发挥独特的作用。

(1) 监理测量

三维激光扫描是真实场景的复制,资料具有客观可靠性,为监理隐蔽工程、重点部位工程质量提供有效依据,为避免日后的纠纷提供了客观依据。

(2) 竣工测量

竣工测量要求对实际施工完成的建筑物进行测量,基于对实景扫描及高精度的特点,三维激光扫描技术在对异形建筑测量等方面,可以发挥独特的优势。

(3) 隧道测量

通过三维激光扫描仪进行测量,获取隧道表面海量数据点,可生成真实隧道模型,无论是超欠挖分析还是收敛变形分析,结果都更加精准。

数据全面,海量点云,还原隧道真实形态,细节也清晰可辨,数据可随意查看。

结果精准,可达毫米级的测量精度,准确反映隧道变化情况。

收敛变形分析。基于多期数据,可进行隧道收敛变形分析。

超欠挖分析。通过点云模型与设计模型进行对比,可自动生成超欠挖报告,得到各段超欠挖体积分析,同时也可在任意断面处查看形态对比。

5. 变形监测

由于三维激光扫描技术具有高精度的特点,在一定的条件控制下,精度可达到1毫米以内,三维激光扫描技术可以用来对变形进行监测。主要应用在建筑物变形监测、基坑变形监测、桥梁变形监测、隧道变形监测以及地表形变监测等方面。

建筑物变形监测

基坑变形监测

桥梁变形监测

6. 土方和体积测量

采用三维激光扫描仪对现场地形地貌进行扫描,获得现场高精度三维地形数据,对相关数据进行处理后可以计算出土方工程量或其它相关体积。

根据项目情况,采用地面三维激光扫描仪在不同站点进行扫描。

扫描后,现场原始地貌被真实、直观、精确记录。

根据需要可以处理出地形图、等高线、三维模型等各种数据成果。

现场标高点位数据可现场进行复核。

测量成果可进行存档,土方体积计算可采用方格网等方式进行复核,方便后续审计、结算。

7. 三维扫描+BIM应用

三维激光扫描与BIM均以三维模型为中心,两者存在天然的相关性。三维激光扫描是BIM应用中最基础的一个重要环节,对现场三维实际进行采集后与BIM进行结合,才能发挥BIM技术的应用价值。

(1) 三维扫描协助BIM进行逆向建模

通过三维激光扫描取得真实、精确点云模型。

采用相关软件辅助建立BIM模型。

在没有目标图纸资料的情况下,采用三维激光扫描建立BIM模型是最高效的手段。建筑建成后,即使有原始图纸资料,采用三维激光扫描建立的BIM模型更符合实际修建完成的建筑,方便后期的运营管理。

(2) 辅助装饰装修等二次设计

扫描取得的点云模型提供直观及全面的原始室内原始设计数据。

在真实模型基础上进行的装修设计更加完善、减少变更及返工。

在真实模型基础上进行幕墙设计可以提高设计精度和施工质量。

(3) 施工检测及验收

BIM模型可以指导施工,三维扫描模型可以描述真实情况,将两者进行对比,不仅可以发现施工偏差,还可以检测施工质量。

实际施工模型与设计BIM模型对比,可以检查施工偏差情况。

施工偏差及施工质量分析数据一目了然。

8. 工程存档及展示

在工程建设当中,有很多工程存档及项目展示的需要,采用三维激光扫描技术可以全面对工程进行存档,全方位对工程进行展示,满足工程后期结算、索赔,以及对样板工程进行展示的需要。

9. 钢结构检测

采用三维扫描技术将复杂零部件的三维尺寸精确进行扫描,并将得到的点云与设计模型做精确地三维偏差分析,从而分析出零部件与设计模型的偏差,检测制作质量。

无接触式自动测量,高效快捷。

海量三维真彩色点云数据,即便是复杂异形钢构件也可全面测量记录。

毫米级测量精度,保证检测结果准确,采用色谱图反映实际制造成果与设计模型间偏差,显示更加全面直观。

10. 公路改扩建测量

在公路改扩建工程中,对已有旧路占地边线、路基、路面、桥涵的测量和现状描述对设计过程中的参考与决策尤为重要。采用车载激光扫描测量系统,每秒百万点的测量速率,40-60公里每小时的行驶速度,可快速获得路面点坐标信息及道路两侧地形情况。数据获取的质量和有效性高于传统的人工采集。

通过先进算法进行点云解算,点云精度可达5cm,满足公路改扩建测量精度要求。

成果丰富。海量点云可提取车道线,生成公路横断面、地形图等成果。

三、电力管理领域

对已建成的电力网络,需要有效地对其进行巡线管理,以确保电力的安全输送。

多平台激光雷达系统具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点,可以获得输电线路相关距离测量的数据,适用于对新建线路的走向选择设计、对已建线路的危险点巡线检查、线路资产管理以及各种专业分析。

以高精度、高分辨率正射影像和激光点云数据为基础,结合架空送电线路设计业务需求,实现线路路径优化设计、杆塔优化设计的一体化全流程应用。基于剖面进行塔位优化,根据塔位坐标数据、塔基断面数据对线路各种指标进行统计分析。

利用无人机激光雷达系统获取的高精度点云可以检测建筑物、植被、交叉跨越等对线路的距离是否符合运行规范,线间距是否满足安全运行的要求;同时相机获取的高清晰度的影像,可以让巡检人员在室内进行线路设施设备和通道异常的判别。根据分类得到的电力线、植被和地面等分类的点云,可以计算出靠近电力线的植被并标记出来,可以起到预警的效果。

通过采集的高精度激光点云和高分辨率数码影像数据,处理成DOM、DEM,结合分类后的点云,可以实现电力线路三维建模,恢复线路走廊地形地貌、地表附着物(树木、建筑等)、线路杆塔三维位置和模型等,辅以线路设施设备参数录入,可实现线路资产管理。

四、影视制作领域

在影视拍摄中,一些特殊的场景和道具无法进行实拍,或者在一些大型动画的制作中,采用三维激光扫描技术对场景或道具进行扫描、建模,然后利用计算机进行后期制作,在大大减少人力投入的同时,效果也更显逼真。

五、结语

三维激光扫描技术的应用远不仅限于以上场景,由于与真实三维世界高度契合,符合大数据时代的技术发展趋势,三维激光扫描技术应用必定在相关领域中快速发展、大展身手,让我们拭目以待......

5. 三维扫描仪测量百度百科

3D扫描又称为三维扫描,是利用三维扫描仪这一科学仪器来对现实世界中物体或环境进行侦测并分析,得到物体的一系列数据,包括物体的形状、颜色等等。然后这些搜集到的数据将被用于三维重建计算,并在计算机中模拟建立出实际物体的模型。而这些模型可以应用于医学、生物学、设计、工艺制造等方面,具有十分广泛的用途。  

6. 三维扫描仪测量精度

觉得你的问题描述不是特别准确,以下解释希望对你有所帮助:

1. 影像测量仪采用的方法是主动光或者被动光通过放大图像几十倍,进行的一种边缘拟合提取,所谓的三维也就是两维半,加了触笔或者探针检测Z向高度而已。一般的精度可高达微米级别(0.003mm~0.005mm)。典型的如美国的OGP、台湾智泰等;

2. 三维激光扫描分为手持激光扫描仪、台式激光扫描仪,相比之下台式激光扫描仪精度稍高点,但测量物体一般体积受行程限制,不会太大,如国内的思锐;手持激光扫描仪比较轻便灵活,如加拿大的handsacn;但无论哪种激光扫描,实际使用中最终测量精度均在0.05mm-0.1mm,切测量数据噪声较大;

3. 拍照式三维扫描仪,采用主动编码光栅投射物体表面,单相机或者双相机采集图像立体解算,一般单幅测量精度可高达0.008mm-0.03mm范围,测量对象可以是几个毫米到几十米,不受行程限制对于复杂曲面效率高,速度快,但不足之处如测头不够轻便、数据量大等。典型的此类设备如:德国GOM 公司的ATOS,国内西安交大自主研发的XJTUOM、北京天远的OKIO系列三维扫描等。

7. 三维扫描仪测量方案

3D Scanner APP》的操作非常简单,打开 app,点击右侧的拍摄按键,移动 iPad 对墙壁、物体进行扫描,得益于激光雷达扫描仪的存在,整个扫描建模过程非常流畅,也相对比较准确。

虽然分辨率并不是很高,但对比过去其他的 3D 扫描建模 app 来说,已经是非常大的进步了。扫描结束后,你可以对扫描物体进行拖动、缩放、重新着色,编辑测量也不在话下。

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