什么是 3D 激光掃描儀？

3D激光掃描儀（英文：3D Laser Scanner）是一種高精度測量物體和環境的三維形狀和位置的設備。

當激光束射向物體時，激光束到達物體并被反射回來。通過測量返回所需的時間和角度，您可以找到距離和位置。3D激光掃描儀利用這種激光以速度獲取大量距離和位置數據，并通過組合這些數據，生成再現三維形狀的數字數據（點云數據）。

由于可以以精度測量距離和位置數據，因此可以將精確的 3D 模型和測量結果生成為數字數據。因此，在需要高精度的應用中具有優勢。

此外，它可以高速、非接觸方式工作，可以在不損壞被測物體表面的情況下獲取大量數據，使其適用于建筑、土木工程、它是用于地形測量和城市空間測量的高性能設備之一。

3D激光掃描儀的應用

3D 激光掃描儀應用于各個行業。主要用途如下。

1. 架構

3D 激光掃描儀可以以非接觸方式高速準確地捕捉復雜的形狀和細節，這使得它們在勘察現有建筑物和結構的當前狀況或在沒有圖紙的情況下規劃建筑物的翻新或擴建時非常有用。由于可以高速、非接觸地測量，并以點云數據或3D模型的形式進行數字可視化和處理，因此可以提高建筑設計的準確性，并減少工作時間和人工成本等成本。

2.土木工程

3D 激光掃描儀用于道路、橋梁、隧道和水壩等土木工程基礎設施的維護、設計和施工。除了用于檢測路面臺階和裂縫等維護工作以及評估變形和移位等橋梁和隧道的安全性之外，它們還用于調查災害期間的變形。

它還用于建筑工地實時監控施工進度和質量，并檢測藍圖和建筑工地之間的差異。在土木工程領域，它是提高基礎設施質量和壽命以及建筑工地管理和質量的有效工具。

3.工廠/設施/設備管理

3D激光掃描儀用于管理工廠、設施和設備，因為它們可以準確掌握復雜的當前狀況。工廠和設施經常需要頻繁更換和擴建設備，導致圖紙難以理解。3D激光掃描儀將當前狀態數字化，用于工廠、設施和設備的高效管理，例如優化布局和設備放置、規劃設備改造以及管理定期設備更換。

4.文化財產

3D 激光掃描儀用于研究、保存和利用文化財產。除了用于記錄發掘現場的廢墟和出土物品外，3D 激光掃描儀還可用于對各種大大小小的文化資產（例如歷史建筑和雕塑）進行詳細數字化，以進行修復、復制品創建、損壞等。它在文化財產的利用方面也發揮著重要作用，例如土地和非公共文化財產的虛擬釋放及其教育用途。

5. 數字內容

3D激光掃描儀將現實世界的地點和物體再現為高精度數字數據，因此通過按原樣使用它們，它們可以用來創建看起來就像現實的數字孿生空間。此外，通過編輯和處理來自 3D 激光掃描儀的數據，您可以比從頭開始創建更高效地創建新的、真實的數字內容。

通過這種方式，3D激光掃描儀被用來創建廣泛的數字內容，包括3DCG、游戲角色和背景設計、視頻制作、旅游內容和元宇宙。

3D激光掃描儀原理

3D 激光掃描儀向物體表面發射非常細的激光束。這種激光束在于它是線性的，當它擊中物體表面時，其中一些會被反射，3D 激光掃描儀會檢測到反射光。

測量距離的方法有多種，其中兩種主要方法是“飛行時間（TOF）法"和“相移法"。

飛行時間（TOF）方法通過測量激光束反射和返回所需的時間來計算距離。相移法是一種通過調制激光的相位并檢測反射光的相位差來計算到物體的距離的機制。

飛行時間（TOF）方法相對簡單，預計成本較低，但相移方法具有通過識別反射光而抗干擾的特性，采用的方法取決于制造商和應用情況各不相同。

通過旋轉激光源以覆蓋整個掃描區域，可以一次獲取許多距離數據點。將收集到的距離數據與照明角度信息相結合，計算出XYZ空間位置坐標。這是 3D 點云數據，它是作為集體數據生成的，可在數據上再現對象的位置和形狀。

如何選擇3D激光掃描儀

選擇 3D 激光掃描儀時需要考慮一些因素。3D激光掃描儀的用途廣泛，因此需要根據應用來選擇。以下是一般用于室內和室外的3D激光掃描儀的選擇因素的示例。

1、測量精度

測量精度是衡量 3D 激光掃描儀再現物體實際形狀的準確程度的指標。通常以毫米表示。您需要根據所需的精度來選擇 3D 掃描儀。

2、最大測量距離

最大測量距離是3D激光掃描儀可以測量到物體的距離多遠的指標。特別是在室外環境或大面積使用時，需要具有較長最大測量距離的產品。

3. 分辨率

分辨率是 3D 掃描儀生成的 3D 數據精細度的衡量標準。高分辨率使您能夠詳細捕捉物體的細節和小特征。

4、防水/防塵性能

根據使用環境的不同，防水、防塵性能往往很重要。一般常以IP標準來表示，性能以兩位數來表示。防水性越高，數字越高，防塵性能越高，第二位數字越高。