手持車載式激光三維掃描儀作為一種先進的測量設備,在眾多領域發(fā)揮著重要作用,其工作原理融合了光學、電子學以及計算機技術等多方面的知識。
從基本原理上看,它主要依據(jù)激光測距與高精度的角度測量來實現(xiàn)三維空間信息的獲取。首先,激光發(fā)射器會發(fā)出特定波長的激光束,當這束激光照射到目標物體表面時,會發(fā)生反射現(xiàn)象。掃描儀內(nèi)置的激光接收器則負責捕捉反射回來的激光信號。通過精確測量激光從發(fā)射到返回所經(jīng)歷的時間,依據(jù)光速恒定的原理,就可以計算出掃描儀與目標物體之間的距離。這一過程類似于利用回聲測距的原理,不過這里利用的是激光這種高方向性、高能量的光線。例如,在對一個建筑物進行掃描時,激光束射向建筑物的墻面,根據(jù)返回激光的時間算出掃描儀到墻面各點的距離數(shù)據(jù)。
同時,設備中的高精度角度測量系統(tǒng)開始工作。它通過陀螺儀、加速度計等傳感器,實時監(jiān)測掃描儀在空間中的姿態(tài)變化,包括俯仰角、滾轉(zhuǎn)角以及水平旋轉(zhuǎn)角等。這樣,就能準確知曉每一束激光發(fā)射的方向,進而確定目標物體上被照射點相對于掃描儀的方位信息。還是以掃描建筑物為例,隨著掃描儀在手持或車載狀態(tài)下的移動,角度測量系統(tǒng)會不斷記錄下掃描儀在不同位置時的姿態(tài),使得每一個距離數(shù)據(jù)都能對應到準確的空間方位上。
而當掃描儀沿著目標物體表面進行移動掃描時,就會連續(xù)不斷地發(fā)射激光并接收反射信號,同時也持續(xù)記錄角度信息。隨著掃描的進行,一個個帶有距離和方位信息的點云數(shù)據(jù)被采集下來,這些點云數(shù)據(jù)密密麻麻地分布在目標物體表面,就如同給物體穿上了一層由無數(shù)個三維坐標點構成的“數(shù)字外衣”。
最后,將這些采集到的海量點云數(shù)據(jù)傳輸至計算機處理軟件中。軟件會對點云數(shù)據(jù)進行拼接、濾波、擬合等處理操作,剔除一些噪聲點,將各個局部的點云數(shù)據(jù)整合成一個完整的、能準確反映目標物體三維形狀的模型。比如在對一個復雜的機械零件進行掃描后,經(jīng)過軟件處理,就可以得到其精確的三維模型,方便后續(xù)進行尺寸測量、缺陷分析、仿制設計等諸多工作。
手持車載式激光三維掃描儀憑借其基于激光測距與角度測量協(xié)同工作的原理,能夠快速、準確地獲取物體的三維信息,為工業(yè)制造、文物保護、地形測繪等眾多領域提供了高效且精準的測繪手段。