原理如何选择工程型三维激光扫描仪？

问题一：三维激光扫描仪的类型：
目前市场上销售的三维激光扫描仪按测量方式划分有三种：基于脉冲式、基于相位差和基于三角测距原理；
按用途可分为室内型和室外型。

问题二：各种三维激光扫描仪的技术特点：
基于脉冲式的三维激光扫描仪测距范围最大（几百到几公里）、而且不受环境光线影响，但单点精度较差，扫描频率较低，适合于室外和大型工程使用。
基于三角测距原理的三维激光扫描仪由于测量距离有限，受环境光影响较大，但测量精度极高、扫描频率快，适合用于室内精度要求很高的环境。
基于相位式的三维激光扫描仪结合了以上两种方式的优点，同时也继承了两种方式的缺点。测距范围和受环境影响程度比三角式好，精度和扫描频率比脉冲式好。

工程用大型三维激光扫描仪：基于脉冲式的三维激光扫描仪约占市场份额的90%左右, 而基于相位差三维激光扫描仪约占9%。三角测距式激光扫描仪运用场合有极大的不同。以下主要介绍脉冲式和相位差式激光扫描仪。

问题三：脉冲式和相位式两种类型的三维激光扫描仪的主要性能特点如何？
（1）基于脉冲式三维激光扫描仪的性能特点：
a. 射程：几百米，最远的甚至达到6k米；但一般在50至100米范围内精度最高。
b. 精度：对于中距离脉冲扫描式三维激光扫描仪： ±2 mm –±7 mm （测量距离<50米时）；对于超长距离脉冲扫描式三维激光扫描仪： ±15 mm （测量距离50米以内时）。
c. 最大激光发射频率：2,000 – 300,000赫兹
d. 扫描速度：不同厂家的产品相差较大。徕卡、Riegl、LASE的较快：高精度扫描：2－－16分钟以内，Optech和天宝的较慢：高精度扫描：40－－80分钟。以内
e. 太阳光和室外光线对扫描点数和精度影响：小。
（2）基于相位差的三维激光扫描仪的性能特点：
a. 射程：<79米，据说Faro将于今年的第二季度推出一款Photon120，射程能够达到153米。
b. 精度：5 mm (距离：< 25米）：±12 mm （距离：< 50米）。
c. 最大激光发射频率：300,000 – 600,000赫兹。
d. 扫描速度：随所设定的激光发射频率变化。
e. 太阳光和室外光线对扫描点数和精度影响：大。不适宜在阳光和晴天下室外进行大于20米的测距工作。

问题四：目前哪些行业应用三维激光扫描仪比较成熟？都使用哪些种类？
通常，基于相位差的三维激光扫描仪多用于室内的应用：如数字工厂（石油、天然气、化工、汽车、重工业、等工厂，轮船、飞机）的生成，交通事故和犯罪现场重建、铁路轨道扫描和最近应用的隧道扫描。这些应用的特点：近距离，高点云密度，厘米 －－- 分米精度。

基于脉冲扫描式三维激光扫描仪应用范围广，除了能够在上述的室内等应用中使用，还能够在室外的环境中使用，基本不受限制。如：
生产自动化：全自动码头定位、料堆体积激光测量、自动导航定位等
室外应用：地形地貌测量、矿山开采、土木工程、水利、水电、公路、铁路、电站、建筑等工程、滑坡监测、泥石流监测、河水和海水对港口码头和堤坝的侵蚀变化、隧道施工过程扫描（超、欠挖等），桥梁和隧道的变形监测，文化遗产数字化建档和分析、三维建筑物模型生成等。

至于说到要使用哪种类型或型号的激光扫描仪，应该根据具体的要求，选择不同的激光扫描仪。没有一款激光扫描仪能够满足所有的要求。

问题五：提供基于时间-飞行差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家？
徕卡Leica：通过收购美国的Cyra公司， www.leica-geosystems.com。
Optech：位于加拿大的多伦多市，www.optech.on.ca。
天宝Trimble：通过收购法国的MENSI公司，www.mensi.com。
LASE：德国，专业工业激光测量公司，www.lase.de。
Riegl：位于奥地利的维也纳市附近，http://www.riegl.com/。

问题六：生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家？
Z&F：德国，最早的生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家（1993年），www.zf-laser.com。
Faro：通过收购德国的IQvolution公司，www.faro.com。
Callidus: 德国，www.callidus.de。
徕卡Leica：通过合同，让Z&F 公司为其OEM生产，贴徕卡的牌子。

问题七：脉冲激光的发射频率是什么？
脉冲激光的发射频率即PRR（Pulse Repetition Rate）脉冲重复频率。它表达的是激光器每秒中所发射的脉冲激光的个数，即赫兹。由于激光是受激发射的光，所以，PRR不是一个恒量，有一个变化的幅度。如我们说：激光脉冲发射频率是5,000赫兹，也就是它可能有时发射4,950赫兹，有时发射5,010赫兹。
通常，车载的激光扫描仪和机载的激光扫描仪用的是二维激光扫描仪，有时，车载系统也用三维激光扫描仪。不论是二维还是三维激光扫描仪，都是对一维激光扫描仪（或称测距仪）通过马达转动和/或棱镜的运动而制作的。
激光脉冲的发射频率越高，在单位时间内所发射的激光点云的数量越多。
一般来讲，为了达到最高的精度，在扫描时，我们要选择设备的最高的激光发射频率和最小的递增角度，使得扫描的激光点云密度达到设备的最大值。
对于不同厂家的设备，其激光脉冲的发射频率PRR不同。从天宝、Optech、徕卡（ScanStation 1）的2K –5K赫兹到LASE系列的10-15K赫兹到Riegl、徕卡的50k-300k。一般来讲，激光脉冲的发射频率越高，激光扫描的角度递增越小，它在完成一个全景（360度水平）最高精度扫描所需要的时间越短，即扫描速度越快。因此我们在选择激光扫描仪时，要挑选PRR高的参数，以提高工作效率。同时，也要选择角度分辨率高的参数。因此，有些厂家也将PRR称为激光扫描速度，如徕卡公司。

问题八：激光扫描速度Scan Rate是什么？
有些厂家，如徕卡，常常给出激光扫描速度：如激光扫描速度5,000点/秒（ScanStation1）或50,000点/秒（ScanStation 2）。它实际上是发自激光器的单位时间的激光点数，PRR即激光重复发射频率。
从物理上讲，这种定义是不对的，激光扫描速度应该指的是单位时间内激光所扫描的长度值。但是，习惯成自然，我们也不能要求徕卡公司改变他的习惯，权当如此。

问题九：如何鉴定设备的激光发射频率或激光扫描速度？
由于到目前为止，也没有一个官方的组织和检校机构来对激光扫描仪进行质量鉴定，因此有关激光扫描仪的发射频率、最大测量距离、测量精度也没有一个统一的评判标准，只能靠各个厂家和用户自己来裁定。
实际上，即使激光扫描仪发射了5,000点/秒，激光扫描仪最多只能接受到1/3，其余的2/3都被散射了。如果垂直方向的角度大于±40度，激光扫描仪在单位时间内所能够接受到的激光点的数量还要小于1/3，甚至小于1/5。
如：许多用户对比了徕卡公司的ScanStaion1和ScanStation2，发现其所有参数都一样，只有激光扫描速度由5,000点/秒提高到50,000点/秒，而且前后推出的时间不到一年。在使用时，也没有感觉到激光点云的密度有多大的增加。由于用户不能拆开激光扫描仪，即使有疑问，也束手无策。但是，我们可以选择一个扇墙，将垂直角度设定在±10度以内，水平扫描角度设为20度，扫描距离小于50米，然后对20秒时间内的扫描结果进行评判。如果接受到的激光点云数目远小于50,000点/秒的1/3（即17,000点/秒X 20秒=340,000点），那就说明你的质疑是对的。

问题九：如何评价激光扫描的最大距离？
每一款的激光扫描仪的最大扫描距离与光线的强弱、由此所引起的物体反射率的变化、垂直扫描角度的大小等相关。
三维激光扫描仪的测距范围一般喜欢用反射率为90%的物体作为参考物体。我们知道，当光打到物体反射率越高的物体，所反射回来的光信号越多，强度越高，因此，激光扫描仪的射程也越远。
但是，大多数的地面、建筑物的反射率为40%－－50%，大多数的树木的反射率为30%－－70%，煤和