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手持式3D掃描儀特征

手持式3D掃描儀通常具有高速度、高精度的特征，可在各類生產(chǎn)環(huán)境中使用，對復(fù)雜工件進(jìn)行快速數(shù)據(jù)采集。主流手持式3D掃描儀的數(shù)據(jù)采集速率往往可以達(dá)到400,000點(diǎn)/秒至2,000,000點(diǎn)/秒?yún)^(qū)間，在采集速度方面，具有高超的效率。

由于自身功能和設(shè)計特點(diǎn)，手持式3D掃描儀在針對5米以下工件實(shí)施測量作業(yè)時，往往可以體現(xiàn)出超高的速率以及較佳的測量精度；但在針對5米以上工件進(jìn)行測量時，由于自身量程限制，往往就需要設(shè)置額外的定位靶標(biāo)/靶點(diǎn)，并視其為參照基準(zhǔn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)站測量。

而使用手持式3D掃描儀測量大型工件時，如需多次轉(zhuǎn)站，則會依次累積前1、2、3、4……站的誤差，由此造成測量誤差急劇增加。

圖1：Radian激光跟蹤儀（左）與市面上主流手持式3D掃描儀系統(tǒng)（右）

激光跟蹤儀特征

激光跟蹤儀，是大尺寸高精度3D/6D測量的儀器，測量半徑可達(dá)數(shù)十米。通常來講，激光跟蹤儀的測量空間精度可以達(dá)到5μm/m的級別，如果是集成有干涉激光（IFM激光）的型號，如API品牌的Radian Pro，僅利用其測距精度時，更是可以達(dá)到0.5μm/m甚至更高的級別。

兼顧高精度與高效率的大尺度掃描測量

通過各方面理論與實(shí)踐驗證，使用激光跟蹤儀為手持式3D掃描儀的轉(zhuǎn)站靶標(biāo)/靶點(diǎn)在全局測量范圍內(nèi)做高精度定位，可有效解決手持式3D掃描儀轉(zhuǎn)站累加誤差大的問題，做到高精度與高效率兼顧。

圖2：靶座的布設(shè)及跟蹤儀建立整體坐標(biāo)系測量過程示意

圖3：3D掃描儀在激光跟蹤儀整體坐標(biāo)系下的應(yīng)用示意

實(shí)際應(yīng)用

以測量某長度24米的大型工件為例：

第1步：在工件周邊均勻布置4組（8個）1.5英寸靶標(biāo)/靶點(diǎn)/靶球座（如圖2）；

第2步：使用激光跟蹤儀進(jìn)行定位：將單個1.5英寸靶球，依次放置于各標(biāo)靶座上，測量靶球中心位置，建立整體的坐標(biāo)系（如圖2）；

第3步：將3D掃描儀的1.5英寸標(biāo)靶球放置于靶座上，進(jìn)行拍攝定位，將每組獲取的定位坐標(biāo)對齊到跟蹤儀的整體坐標(biāo)系下（如圖3）；

第4步：在對齊好的坐標(biāo)系下，使用3D掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的掃描采集，即可以實(shí)現(xiàn)在整個作業(yè)范圍內(nèi)的高精度表現(xiàn)（如圖3）。

圖4：Radian激光跟蹤儀與手持式3D掃描儀組網(wǎng)應(yīng)用測量現(xiàn)場

結(jié)論 

在測量大尺寸工件時，使用激光跟蹤儀為手持式3D掃描儀提供全局定位，在保障超高測量精度的情況下，提供了更大的工作范圍，并使實(shí)際測量時的操作更加靈活，給操作者帶來的測量體驗。