三维激光扫描测量培训讲义PPT(内容详细)
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三维激光扫描仪应用PPT2
2.7
22..56
上表面 下表面
上表面 下表面
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
房山铁路桥形变检测
房山铁路桥形变检测
房山铁路桥形变检测
THANKS!
凤凰传媒结构斜柱检测
凤凰传媒结构斜柱检测
京顺路钢梁检测
外业站点分布图
京顺路钢梁检测
点云数据
京顺路钢梁检测
构建三角网模型
钢梁模型数据分析
南北两侧角网模型与设计数据叠加分析， 采样数据中偏差值较大的部位集中在中部， 采样数据在2.5cm-5cm之间。
钢梁模型数据分析
偏差值统计图
提取剖面对比
凤凰传媒钢结构样板段检测
坐标值对比分析
凤凰传媒钢结构样板段检测
3D分析：
2维模式下的数据对比显然不够直观，三维激光扫描技术最优势 的地方在于其可进行三维数据分析，将设计模型和扫描所得三 角网模型导入3D分析软件中，即可对两者进行数据分析，得到 最大最小偏差，平均差值等，十分快捷直观。
钢结构接口测量
三维激光扫描技术 监测鸟巢焊接精度
拟合出特定 位置的特征 点，通过点 位坐标的比 较检测焊接 精度
三维模型建构
三维激光扫描技术 检测国家体育馆滑移精度
点云模型
三维激光扫描技术 检测国家体育馆滑移精度
曲面模型
鸟巢体育场圣火管道扫描测绘
利用激光扫描测绘技
术采集奥运圣火燃气输 送管道铺设工程设计数 据
点云模型
原始点云数据
三角网模型
火炬线数据
凤凰传媒钢结构样板段检测
外业扫描测绘
在外业扫描中，共扫描9站，标靶点10个
《Z+F三维激光扫描仪在隧道施工中的应用》培训讲稿
背景
预计2020年上海地铁网路总规 模可达877公里。
背景
早期监测方式
1.设备：收敛计、全站仪、水准仪 2.原理：测定监测点坐标，计算水平收敛 3.方法：布点，测量，数据对比，图表分析 4.精度： 1mm至10mm不等
背景
存在的问题
1.只能单点测量，需要采集大量数据； 2.需要严格对中整平，误差风险增大； 3.需要多测回才能提高精度，效率不高； 4.免棱镜测量精度较低。
断面图、精度报告
隧道工程
• 数据后处理采用第三方软件3D Resharper，此软件是一款专门处理 3D点云数据的软件。软件解决方案 覆盖了所有的点云、3D网格、曲面 重建、监测、检测及逆向工程等方 面。在隧道方面的应用可根据隧道 的扫描数据自动拟合出地铁隧道的 中轴线。
隧道工程
• 横断面数据可清晰反映各个区域的变形 量，方便分析和评估变形带来的安全隐 患。同时对于施工工程，也可以反映出 欠开挖和超开挖情况，更好地指挥现场 施工。隧道的断面数据同时可以生成专 属的报告，以数字形式表现，同时也可 以用图表反映出隧道的形变量值。
第一台三维扫描仪
Scene Modeller
LSR Kamera
第一台静态扫描仪
产品体系
5006EX
9012
5006h
5010
旗舰版 5010C
产品特点
高效
扫描速率：101万点/秒（Max） 快速热启动
产品特点
精准
分辨率：0.1毫米 精度：0.3毫米（10米，80%）
产品特点
安全
激光等级：1级安全激光
1.基于点云提取中心线 心线。
2.通过点云自动构建网格，提取中
隧道成果
隧道施工过程中，严重的超欠挖将影响隧道的施工成本和其长期安全稳定。因此对超欠挖的 控制对隧道施工同样意义重大，3DReshaper可将隧道的三维数据快速构建mesh网格，用生 成的网格与设计数据进行比对，获得实际施工超欠挖体积与设计体积的偏差，获得的数据可 以作为施工检测的依据或依照检测数据调整施工方案节省施工成本。
三维扫描技术应用ppt课件
Konica Minolta三维扫描仪总览
Vivid9i
Vivid910
Range 7 Range 5
逆三 向维 工扫 程描 的仪 首 选 系 统
12
柯尼卡美能达 三维扫描仪
RANGE7 / RANGE5
13
柯尼卡美能达 三维扫描仪 ----解读
1.适合扫描复杂曲面 2.可以无需喷涂就能扫描黑色物体及表面反光物体 3.无需贴点 4.扫描速度快，校准简便 5.扫描范围大，配合照相系统可以扫描整车 S镜头，可以处理大容量数据。 7.点云数据，24位真彩色。 8.适用于逆向及检测，工业方面应用较多。
• 20种不同的扫描区域设置
36
3.Rexcan III – 高品质
解析度: • 双相机，高解析度(最高可达
500万像素) • 更精锐的三维数据
英国硬币 – 10分
37
3-1.Rexcan III – 高品质 扫描深度
V.S.
三角测量角度为25˚时
三角测量角度为10 ˚时
• 更小的三角测量角度令纵向扫描距离(扫描深度)更长
文物/医疗/工业
人体計測
3D-CAD的普及和需求的増大
15
柯尼卡美能达三维扫描仪测量原理
被測定物
激光切断法
激光
利用激光扫描
CMOS感光器 接受物体的放射光
131万画素 （1280×1024）
CMOS感光器
三角測量原理
可在普通的照明环境下测量，无需在暗室操作
16
・自由曲面多 ・测量部位多 适合于非接触式的测量物
29
ZSCANNER手持式三维激光扫描仪
ZCORPORATION公司贴牌 Creaform公司产品
三坐标基础知识ppt课件
；.
15
应重点关注
；.
16
测量程序编制的注意事项
1.观察产品的形状和检测部位确定装夹方式 尽可能在一次装夹中全部检测
2.根据各产品的检测部位的不同，选择合适的测针角度，尽可能的与被测平 面垂直或孔的轴线平行，避免碰杆和余弦误差
3.对于测量带角度的孔时要按图纸给出的角度计算出矢量方向再进行检测， 这样可以获得较理想
传感器 吸盘
加长杆和测针
；.
8
软件中定义测头文件时为： PH10MQ——PAA1x32_TO-M8——TP20_TO-AG——TP20-SF-M2——EXTEN(加长
杆，可无）——BALL(测针) 例如定义TP4BY40测头文件：
PH10MQ PAA1X32_TO_M8 TP20_TO_AG TP20-SF-M2 M2_3X20_M2 M2_4X20
5.对于带角度的孔无论是测量圆还是圆柱都要用正确的矢量去检测，可减少误 差。
6.所有程序编制和测量都要保证在稳定可靠的装夹中进行，不能出现晃动。
7.所有程序的编制和测量必须在正确理解图纸表达意思的前提下进行，避免检 测结果与图纸不符。
；.
19
8.建立坐标系时尽量让工件坐标系的方向与机器坐标系方向一致，避免在编程 中出现混论，遵循笛卡尔坐标系原则。
6.检查产品上是否有铝屑、切削液、油污和其他异物，尤其螺纹孔容易藏 污纳垢的地方要注意观察
7.产品的装夹要稳定可靠，不能有晃动并且便于测量
8.程序执行中注意观察是否有采点不到位的地方(例如毛刺，加工面加工不 到位等）
；.
25
9.程序执行结束检查报告中是否有异常，对于异常尺寸要再次确认 10.执行单段程序检查当前坐标系是否与该段程序要求的相同
最新三维激光扫描原理及应用教学讲义ppt
• 3、 当我们和同学的意见不相同时，要换个 （角度）看同学。
分享的快乐（一）
• 1、我们每个人和别人（接触）时，都会对 人有这样那样的看法，从不同的（角度） 看同学，得出的（结论）也不一样。
• 2．倘若你有（一种）思想，我也有（一种） 思想，互相（交换）之后，我们每个人将 各有（两种）思想。这是（萧伯纳）说的 话。
• 2.了解到学校、社会对自己的（关心和爱 护），他们为了保证我们（健康、愉快地） 成长，给我们提供了很多服务。
来自社会的爱（二）
• 学校中有哪些人在为我们服务呢？ • 答：老师们教我们学习知识和本领；大队
辅导员组织我们开展各种有意思的活动； 食堂的叔叔阿姨们为我们做出营养丰富的 饭菜；传达室的叔叔给我们接收信件、杂 志；医务室的大夫为我们检查身体，保证 我们身体健康等。
和想法等角度去判断,理解和解决问题. • 2.有时由于我们对同一件事情的（想法）、
（感受）和（选择）不同，有时也会发生 冲突。我们应设法（避免）和（解决）冲 突。
换个角度想一想（二）
• 1、我们每个人和别人接触时，都会对人有 这样那样的（看法），从不同的（角度） 看同学，得出的结论也不一样。
• 2、每个同学身上都有（不同）的特点，所 以看问题的角度就（不同）。
（5）紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘， 监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场 正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现 场监测，核泄露监测。
（6）娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景 进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导， 人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
三维激光扫描原理及应用
$
目录
• 1 什么是三维激光扫描技术 • 2 三维激光扫描技术原理 • 3 三维激光扫描技术应用
分享的快乐（一）
• 1、我们每个人和别人（接触）时，都会对 人有这样那样的看法，从不同的（角度） 看同学，得出的（结论）也不一样。
• 2．倘若你有（一种）思想，我也有（一种） 思想，互相（交换）之后，我们每个人将 各有（两种）思想。这是（萧伯纳）说的 话。
• 2.了解到学校、社会对自己的（关心和爱 护），他们为了保证我们（健康、愉快地） 成长，给我们提供了很多服务。
来自社会的爱（二）
• 学校中有哪些人在为我们服务呢？ • 答：老师们教我们学习知识和本领；大队
辅导员组织我们开展各种有意思的活动； 食堂的叔叔阿姨们为我们做出营养丰富的 饭菜；传达室的叔叔给我们接收信件、杂 志；医务室的大夫为我们检查身体，保证 我们身体健康等。
和想法等角度去判断,理解和解决问题. • 2.有时由于我们对同一件事情的（想法）、
（感受）和（选择）不同，有时也会发生 冲突。我们应设法（避免）和（解决）冲 突。
换个角度想一想（二）
• 1、我们每个人和别人接触时，都会对人有 这样那样的（看法），从不同的（角度） 看同学，得出的结论也不一样。
• 2、每个同学身上都有（不同）的特点，所 以看问题的角度就（不同）。
（5）紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘， 监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场 正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现 场监测，核泄露监测。
（6）娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景 进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导， 人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
三维激光扫描原理及应用
$
目录
• 1 什么是三维激光扫描技术 • 2 三维激光扫描技术原理 • 3 三维激光扫描技术应用
三坐标培训教程ppt详解.
坐标轴规定
Y
X
第七页，共96页。
2.2.三坐标测量原理
几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维 、二维和三维测量。坐标测量机是一种几何量测量 仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测 量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标 位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处 理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、 曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他 几何量数据。
第八页，共96页。
直角坐标系
测量机的空间范围 Z
可用一个立方体表 示。立方体的每条 边是测量机的一个 轴向。三条边的交 点为机器的原点。
Y
X
原点
第九页，共96页。
直角坐标系
每个轴被分成许 Z
多相同的分割来
表示测量单位。 10 测量空间的任意
一点可被期间的 唯一一组X、Y、 Z值来定义。
5
Y
10
5
4. 常见测量机主机结构形式
1.活动桥式
特点 : 结构简单,开敞性好,视野开阔, 上下零件方便,运动, 速度快,精度比较高, 有小型,中型,大型几种形式.
第十五页，共96页。
4. 常见测量机主机结构形式
2.固定桥式
特点:由于桥架固定,刚性好,
动台中心驱动,中心光栅阿贝误差小, 以上特点使这种结构的测量机精度 非常高,是高精度和超高精度的
----钣金件检测： 在冲压过程中进行质量控制，并在装
配阶段对白车身实施控制。在这种情况下 ，测头能够完成截面以及边缘和沟槽的测 量。
第三十四页，共96页。
5.活动桥式测量机的构成和及功能
四. 计算机和测量软件是数据处理中心.
1. 对控制系统进行参数设置 2对测头定义和校正及检测 3 建立零件坐标系 4对测量数据进行计算和统计,处理 5编程并将运动位置和触测控制通知控制系统
三维激光扫描技术与应用实例 PPT
三维激光扫描技术与传统测量技术的区别
三维激光扫描仪可以获取高密度的观测 目标的表面海量数据，采样速率高，对 目标的描述细致。
B1001F23Βιβλιοθήκη B1001F23B1001F23
B1001F23
B1001F23
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B1001F23 B1001F23
B1001F23 B1001F23B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23
按扫描平台 三维激光扫描仪
有效扫描距离
三维激光扫描仪的分类
机载激光 扫描系统 地面型激光 扫描系统 便携式激光 扫描系统 短距离激光
传统地形测量 • 平板白纸测图 • 经纬仪测图
现今地形测量 • 全站仪测图 • GPS-RTK测图 • 数字摄影测量
地形测量一体化
·三维激光扫描
三维激光扫描技术的概念
三维激光扫描仪（ 3D laser scanner ） 通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术(3D Laser Scanning Technology) 三维激光扫描技术，是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据；
由于对于实际的待测物体，反射率与扫描距离总是固定点，对任何 品牌的扫描仪都是这样，而分辨率则由用户具体需求确定，也可认 为是固定值，因此： PRR越高的扫描仪，其扫描速度越快。这也是相位式扫描仪宣称速 度快的原因。
三维激光扫描系统的主要应用领域
5.3.1第十九讲激光扫描测量技术 - 第十九讲激光扫描测量技术(1)
激光扫描仪通过测角测距，获得距离 、水平角 和垂直角 ，由坐标计算 公式可得到目标点在测站局部坐标系下的三维坐标。
Z ( x, y, z)
备注
Y X
X = S cosq cosa Y = S cosq sina Z = S sinq
三、多站点云数据配准 约 10 分钟
导致扫描时设置多个测站的原因有很多，归结起来主要有三类。
多站拼接是连接扫描数据获取与处理的关键环节，是数据处理的基础。 自激光扫描仪出现以来，多站拼接一直是扫描技术中的热点和难点。最早的 拼接方法可追溯到 1992 年 Besl 等人提出的最近点迭代算法（ICP，Iterative Closest Point algorithm），多位学者对该算法进行了改进。ICP 及其改进算法 直接操作两个待拼接的点集，要求点集具有较高的密度和精度；计算过程需 要迭代，要求给出较为准确的初始参数，并且点数不能太多。由于存在这些 缺点，一些学者采用特征进行拼接，如从点云中提取角点、线、面等形状用于 拼接，或者基于点云的曲率等信息进行拼接。
一、激光扫描仪三角法测距原理？ 二、常用的多站点云数据配准方法有哪些？阐述其基本原理。
作 业 思 考 题
李广云、李宗春.《工业测量原理与应用》测绘出版社 2011
参 考 资 料
检
查
情
教研室主任：
况
年月日
地面三维激光扫描仪对多站拼接提出了更高的要求：点集数量大，迭代 难以执行；点分布稀疏，精度低（相对于室内近距离扫描仪），重叠部分所 占比例较小，解算容易出错。仪器厂商采用人工标志辅助拼接，避免直接操 作点云。
扫描技术飞速发展，相应的拼接方法也不断发展。目前，用于多站点云 拼接的方法可以分为直接法、特征法和辅助法三类。
Z ( x, y, z)
备注
Y X
X = S cosq cosa Y = S cosq sina Z = S sinq
三、多站点云数据配准 约 10 分钟
导致扫描时设置多个测站的原因有很多，归结起来主要有三类。
多站拼接是连接扫描数据获取与处理的关键环节，是数据处理的基础。 自激光扫描仪出现以来，多站拼接一直是扫描技术中的热点和难点。最早的 拼接方法可追溯到 1992 年 Besl 等人提出的最近点迭代算法（ICP，Iterative Closest Point algorithm），多位学者对该算法进行了改进。ICP 及其改进算法 直接操作两个待拼接的点集，要求点集具有较高的密度和精度；计算过程需 要迭代，要求给出较为准确的初始参数，并且点数不能太多。由于存在这些 缺点，一些学者采用特征进行拼接，如从点云中提取角点、线、面等形状用于 拼接，或者基于点云的曲率等信息进行拼接。
一、激光扫描仪三角法测距原理？ 二、常用的多站点云数据配准方法有哪些？阐述其基本原理。
作 业 思 考 题
李广云、李宗春.《工业测量原理与应用》测绘出版社 2011
参 考 资 料
检
查
情
教研室主任：
况
年月日
地面三维激光扫描仪对多站拼接提出了更高的要求：点集数量大，迭代 难以执行；点分布稀疏，精度低（相对于室内近距离扫描仪），重叠部分所 占比例较小，解算容易出错。仪器厂商采用人工标志辅助拼接，避免直接操 作点云。
扫描技术飞速发展，相应的拼接方法也不断发展。目前，用于多站点云 拼接的方法可以分为直接法、特征法和辅助法三类。
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三维激光扫描仪的分类:
按扫描平台分
三维激光扫描仪
有效扫描距离 分
机载(或星载) 激光扫描系统
地面型激光扫 描系统
便携式激光扫 描系统
短距离激光扫 其最长扫描距离不超过3m，适合用于小型模
描仪
具的量测，不仅扫描速度快且精度较高
中距离激光扫 最长扫描距离小于30 m，多用于大型模具或
描仪
室内空间的测量
长距离激光扫
扫描距离大于30m，主要应用于建筑物、矿
描仪
山、大坝、大型土木工程等的测量
航空激光扫描 扫描距离大于1km，并且需要配备精确的导
仪
航定位系统，可用于大范围地形的扫描测量
地面三维激光测量技术
• 主流设备
我们常用的三维激光扫描类型
车载式 架站式
背包式
三维激光扫描技术的特点
非接触测量
• 采用非接触目标的方法，无需反射棱镜，对扫面目标物体不需 进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的 数据完全真实可靠。
高精度的特点
以高效率的获取目标物表面点的三维坐标,从而达到高分辨率的目的。
数字化采集,兼 容性好
• 通过直接获取数字信号采集数据的,所以具有全数字特征,方便进行后期 处理和输出,且它的后期处理软件与其他软件有很好的共享性。
三维激光扫描技术 与传统测量技术的区别
三维激光扫描系统组成
• 三维激光扫描技术的核心是激光发射器、激光反射镜、 激光自适应聚焦控制单元、CCD技术、光机电自动传 感装置(包括:激光水平46b步进传感、同轴纵向320b步 进自旋转、目标遥控捕捉及取景)等。
• 三维激光扫描系统的工作原理如图所示,首先由激光脉 冲二极管发射出激光脉冲信号,经过旋转棱镜,射向目标, 然后通过探测器,接收反射回来的激光脉冲信号,并由记 录器记录,最后转换成能够直接识别处理的数据信息,经 过软件处理实现实体建模输出。
车载三维激光扫描仪系统组成：
全景相机
GPS天线 Z+F P60扫描头
激光扫描技术的应用——测绘工程领域
激光扫描技术的应用——建筑、古迹测量方面
• 建筑物内部及外观的测量保真、古迹（古建筑、雕像等） 的保护测量、文物修复，古建筑测量、资料保存等古迹 保护，遗址测绘，赝品成像，现场虚拟模型，现场保护 性影像记录。
激光扫描技术的应用——地籍
根据不同省份居民地分布特色采用架站 式扫描仪、移动测量车、机载扫描三种 方式交叉进行
三维激光扫描测量
图航天地（北京）遥感技术有限公司
三维激光扫描测量
• 三维激光扫描仪定义 • 三维激光扫描仪分类 • 主流设备 常用设备 • 技术特点 • 激光扫描与传统测量区别 • 系统组成 • 数据处理 • 作业注意事项 • 应用领域
什么是三维激光扫描？
• 三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描 技术，又称为“实景复制技术”，是继GPS空间定位技 术后的又一项测绘技术革新，将使测绘数据的获取方法、 服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段。
MDL扫描头 惯导AP50
GPS天线
车载三维激光扫描数据处理：
车载三维激光扫描数据处理：
车载三维激光扫描数据处理：
多窗口联动作业
立体点云
矢量图形
立体窗口下采集测图
三维场景
全景照片
三维窗口下预处理和分类
车载三维激光扫描数据处理：
快速采集建构筑物
车载三维激光扫描数据处理：
车载三维激光扫描数据处理：
数据采样率高 • 采样点数据远远高于传统测量的采样点数据,脉冲式激光扫描方法的采样 点数可达到数千点/秒,而相位式的激光测量更可高达数十万点/秒。
主动发射扫描 光源
• 三维激光扫描技术可以不受扫描环境的影响主动发射激光,通过自身发射 的激光的回波信息来解得目标物表面点的三维坐标信息。
具有高分辨率、 • 三维激光扫描可以快速的获取高精度,高分辨率的海量的点位数据,就可
车载激光扫描注意事项
1、进入测区后挑选好合适驻地，最好位于测区 中间、楼顶或不需要人员看守架设基站GPS的位 置。 2、采集前作好每天的路线采集计划，一般要严 格按制订好的作业计划。 3、尽量避开车辆拥堵时段，尽量利用早晨、中 午作业，早晚作业注意光线车速，避免拖影现象。 4、辅路采集或靠路边采集时，由于要看清道路2 旁的POI，控制车速，减少超车，以免遮挡。对 于有公交车等大型车辆遮挡等原因造成影像质量 低，要用语音做好记录，并在地图上标出前要清洁影像包工头，采集过 程中发现有异物挡在镜头上应马上停车，清洁镜 头后再继续采集。 6、操作计算机作业员应精神集中，避免因人为 因素造成曝光度的调节不当影响影像质量，严禁 作业中发短信、接打电话或做一些分散注意力的 事。 7、在商业区由于楼与楼间隙较小，应放慢车速 采集。 8、每天外业采集完成后，将车上的数据拷贝整 理检查确保数据无丢漏。
静态架站数据
移动背包数据
有人机扫描数据
THANKS!