Leica 雷射掃描儀(通常指三維雷射掃描儀,如 **Leica RTC360、P系列、BLK系列**)透過高速雷射光束對物體表面進行逐點測量,形成高密度點雲數據,原理如下:
1. **雷射發射與接收**
* 掃描器向目標物體發射雷射脈衝,雷射遇到表面後反射回來。
* 儀器接收反射訊號,並記錄雷射飛行的時間或相位差。
2. **距離與座標計算**
* 利用 **TOF(Time of Flight,飛行時間法)** 或 **Phase-shift(相位差法)**,計算雷射從發射到接收的距離。
* 掃描器內建的轉角編碼器記錄雷射的水平角、垂直角。
* 將距離與角度換算成 **三維座標(X, Y, Z)**,形成點雲。
3. **點雲拼接與定位**
* 單站掃描的資料量可達數百萬至上億點。
* 透過目標球、標靶或SLAM演算法,多個掃描站點進行拼接,取得完整空間點雲模型。
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## 二、精度與性能
Leica 雷射掃描儀因型號不同,精度有所差異,但整體具備 **高精度、大範圍、高效率** 的特性:
* **測距精度**:一般在 ±1mm ~ ±3mm 之間(取決於型號與環境)。
* **測程範圍**:從幾十公尺(手持BLK系列)到上千公尺(P50可達 >1km)。
* **掃描速度**:最高可達 100 萬點/秒以上。
* **空間精度**:點雲拼接後整體誤差一般控制在 ±2mm ~ ±5mm。
* **適應環境**:支援室內/室外,部分型號可在 -20℃ ~ +50℃ 範圍內工作。
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## 三、逆向建模流程
利用 Leica 雷射掃描所獲得的點雲數據,可以進行 **逆向建模**,重建複雜建築或結構模型,流程如下:
1. **數據採集**
* 在現場佈設掃描站點,完成多角度掃描,確保覆蓋所有表面。
* 使用目標球或自然特徵點進行配準。
2. **點雲預處理**
* 導入Cyclone、Register360等軟體,完成 **點雲拼接、去噪、簡化**。
* 依需要裁剪區域、分類點雲。
3. **點雲建模**
* 將點雲匯入 **Rhino、Revit、AutoCAD、3DMax** 等軟體。
* 使用點雲插件(如CloudCompare、Cyclone Model、Rhino Pointools)進行 **曲面擬合、特徵提取**。
* 透過 **NURBS曲面重建** 或 **BIM建模**,還原真實結構。
4. **模型應用**
* 建築/帷幕牆產業:用於曲面帷幕牆分格、鋼結構定位、施工放樣。
* 工業製造:用於零件檢測、模具逆向開發。
* 運維管理:用於數位孿生、BIM運維平台。