三维激光扫描仪

作为物体的3D数字工具，3D激光扫描仪在中国已有超过15年的历史。近10年来，3D激光扫描仪持续为制造、测绘、文物等行业提供可信的3D数字数据，成为一把像尺子一样不可或缺的工具。一些设备制造商提供高精度设备，一些制造商提供相对完整的解决方案，一些制造商提供高质量的软件，这些都为数字地球做出了相应的贡献。

技术在不断创新，3D激光扫描仪也在不断发展，从最初的粗糙、笨重和愚蠢，到集成多个传感器的紧凑设备，同时减小了体积和重量。接下来将介绍几种主流3D激光扫描仪的历史和制造商，并标注一些真实价格。

佐勒+弗莱利希

ZOLLER+frh lich是一个家族企业，于1963年在瑞士阿尔高州基尔旺根的一个地下室成立。1994年，它发明了第一台用于轨道测量的激光扫描仪，1996年，它开发了三维激光扫描仪。1998年，Z+F美国公司在美国匹兹堡成立。两位创始兄弟佐勒和弗莱利希分别于1977年和2009年去世，之后他们由弗莱利希兄弟姐妹共同经营。2015年，佐勒+弗罗利希推出了一种带有集成定位系统的激光扫描仪的3D测量系统，可以实现现场自动注册和扫描。

目前公司销售的产品为系列扫描仪，具体型号为Z+F Imager5010c、Z+F Imager5016、Z+F Imager5006EX和Z+F Imager5010x。

Z+F IMAGER系列扫描仪采集的3D数据质量高、采集速度快，内置LED光源提供额外照明。配备的高清摄像头提供11种曝光级别，测量范围可达0.3米至360米。具体参数请见下表。

Z+F成像仪5016的技术参数

激光系统

激光等级:1

光束直径/发散度:约3.5毫米@ 1米/~ 0.3毫拉德（1/e2，半角）

测量范围:0.3米…365米（唯一间隔）

距离分辨率:0.1毫米

最大测量速率为110万像素/秒。

线性误差:≤1毫米+10 ppm/米

范围噪声:0.25毫米均方根值

HDR照相机

类型:HDR，自动，多达11个曝光级别。

录制时间:≥ 1.75分钟

焦点:1米-∞

全景分辨率:约80兆像素/其他可选。

照明系统:集成LED灯，700流明。

偏转装置

系统:完全封装的旋转镜，集成了HDR摄像头和LED点。

垂直视野:320°

水平视野:360°

垂直分辨率:0.00026（0.93弧秒）

水平分辨率:0.00018（0.65弧秒）

垂直精度:0.004（14.4弧秒）均方根值。

水平精度:0.004（14.4弧）均方根值。

转速:最高55转/分（3，280转/分）。

由于佐勒+弗罗利希的创新开发，地面3D激光扫描仪Z+F IMAGER 5016的最大范围达到360米，这使激光扫描仪能够用于新的应用领域。每秒超过100万点的最大测量速率确保即使在远距离也能获得高精度的测量结果。

市场价格约为45，000美元。

里格尔（参宿七）

RIEGL成立于1978年，总部位于下奥地利州小镇霍恩，距奥地利维也纳80公里。创始人是约翰尼斯·里格尔博士。里格尔博士在维也纳科技大学学习雷达和通信工程，1978年离开校园创办了里格尔激光测量系统公司。2004年，RIEGL成功推出商用机载激光雷达LMS-Q560，这是一款真正提供全回波信号数字化和波形处理的机载激光雷达。

目前，瑞尔公司销售的地面三维扫描仪产品为VZ系列，即瑞尔VZ-6000、瑞尔VZ-4000、瑞尔VZ-400i和瑞尔VZ-2000i。RIEGL自研的V-Line基于回波数字化和在线波形处理技术，使VZ-6000能够在灰尘、雾、雨和雪导致的低能见度和多目标情况下运行。由于其激光波长，该产品非常适合测量积雪和积雪地形。

RIEGL产品非常适合采集大型场景的3D数据，如地形和矿山、冰川测绘、数字城市等。采集的三维数据具有质量高、无效点云少的特点。缺点是体积大且重。此外，由于扫描模式的原因，扫描视野较小。以下是具体的技术参数

瑞尔VZ-6000的技术参数

激光等级

3B级安全激光器（需要护目镜）

测量原理

基于时差、全回波、单脉冲范围的脉冲测量

激光的最大发射频率

50千赫

100kHz

200千赫

300千赫兹

有效测量频率

每秒37000次

每秒74000次

147000次/秒

2220000次/秒

最大范围

物体的反射率≥90%

物体反射率≥20%

六千米

4800米

3800米

3300米

3600米

2800米

2100米

1800米

精确

15毫米

可重复性

10毫米

最近测量距离

5米

激光发散角

0.12毫拉德

激光光斑

初始15毫米、60毫米@500、120毫米@1000、240毫米@2000。

视野范围

360 *60

角度分辨率

内部传感器

倾斜传感器、GNSS接收器、激光对中、同步计时器、电子罗盘。

数码相机

内置，7.2 * 7.5 2560 * 1920像素。

里格尔VZ系列扫描仪是大范围场景测量的首选设备，最远6000米的测量距离也是目前三维扫描仪所能达到的极限。

目前的价格约为5.5万美元。

天宝

特林布尔公司成立于1978年，总部位于美国加利福尼亚州森尼维尔市，由查理·特林布尔创立。1998年，他进入中国，在全球40个国家设立了分公司或办事处，拥有3600名员工和2000多项先进技术专利。目前在售的地面3D激光扫描仪有天宝TX8、天宝TX6、天宝X7和天宝SX12。

TRIMBLE产品在地形测量、竣工验收和结构改造方面具有良好的表现。凭借RealWorks的点云数据处理软件，TRIMBLE积累了多年的行业经验，并集成了一流技术公司的产品。它需要各种功能，如测量、DEM模型生成、三维动画等。缺点是产品重。

以下是技术参数

天宝X7技术参数

激光等级

一级安全激光眼睛安全

测量原理

高速和时间飞行的时间距离测量

视野范围

360 *282

测距精度

2毫米

角精度

21秒

点云精度

10米处2.4毫米，20米处3.5毫米，60米处6.0毫米

测量距离

0.6米至80米

重量

5.8千克

工作温度

-20摄氏度至50摄氏度

扫描速度

500千赫

防护等级

IP55

内部传感器

倾斜传感器、GNSS接收器、激光对中、同步计时器、电子罗盘。

数码相机

内置，3840*2746像素/图像

目前的价格约为45000美元。

法罗

Faro成立于1981年，总部位于佛罗里达州玛丽湖，由Simon Raab和Greg Frasier创立。Faro的初始定位是3D测量和成像的先驱。Faro的名字不仅是创始人Frasier名字首字母的缩写，也是古希腊词“pharos”的衍生词，在中文中的意思是“灯塔”。

Faro一直致力于工业测量领域。1984年，它推出了第一个关节式关节臂测量工具，1995年推出了第一个Faro臂，这是一个面向工业市场的关节式测量臂，2008年，它发布了第一个三维激光扫描仪Faro Phonton 120。2011年发布的《Faro Focus3D》被《大众科学》杂志授予最佳创新奖。凭借其出色的创新，Faro极大地改变了3D激光扫描仪的体积。目前在售产品为Focuss系列。

以下是一些技术参数

Faro FocussPlus 350技术参数

激光等级

一级安全激光眼睛安全

激光波长

1550纳米

束发散角

0.3毫拉德

测量原理

高速和时间飞行的时间距离测量

视野范围

360 *300

测距精度

1毫米+10ppm

角精度

19″

测量距离

0.6米-350米

重量

4.2千克（包括电池）

工作温度

-20摄氏度至55摄氏度

扫描速度

940千赫兹

防护等级

IP54

内部传感器

双轴补偿器、高度传感器、指南针、GNSS和IMU模块。

数码相机

内置全景彩色高达1.65亿像素。

目前的价格约为4万美元。

徕卡地质系统公司（徕卡地质系统公司）

徕卡地理系统公司总部位于瑞士赫尔布鲁格，成立于1819年，是一家初创的KERN公司，通过不断收购行业领先企业来丰富其技术积累。在两个多世纪的发展过程中，徕卡地理系统一直在不断创新，并拥有1000多项发明专利。从1921年世界上第一台光学经纬仪的发明到1925年世界上第一台航空空相机的问世，它不仅奠定了现代测量的基石，而且在机械控制、大地测量、测量工具、地理信息和大比例尺测量等方面发挥了重要作用。1999年，徕卡公司发布了Cyrax2500，这是世界上第一台每秒采集1000个点的3D激光扫描仪。2000年，它发布了处理和可视化3D激光扫描数据的软件。从此，徕卡空的三维测量系统形成。

徕卡地理系统公司在28个国家拥有3500多名员工，在120多个国家拥有数百个合作伙伴。2006年，该公司被Heicks Kang收购。目前地基3D激光扫描仪为ScanStation P30/P40/P50，BLK360mini和RTC360系列产品作为新产品发布。徕卡测量的产品几乎完美无缺，只是价格昂贵。RTC360操作简单，无需具备测量专业知识的BIM工程师即可轻松完成数据采集。高质量的施工点云数据可通过徕卡Cloudworx等软件与专业BIM软件无缝连接，实现碰撞检测、数据浏览等功能。，并为BIM全生命周期提供解决方案。此外，在工厂数字化领域，可以使用Cyclone FIELD 360远程控制快速完成工厂数据的采集，测量简单、省时、安全。

通过Cloudworx，点云可以与AutoCAD、SP3D等专业软件无缝对接，为数字化工厂的设计、规划和改造提供了全新的解决方案。以下是一些技术参数。

RTC360的技术参数

激光等级

一级安全激光眼睛安全

测量原理

高速和时间飞行的时间距离测量

视野范围

360 *300

测距精度

1毫米+10ppm

角精度

18\”