鉴于快速建立实物模型、地下空间测绘、滑坡体土方量估算等工程的迫切需求,以及激光测距、精密电机控制、数字影像采集等多项科学技术发展,三维激光扫描技术应运而生。三维激光扫描测量采用激光测距,通过高精度伺服控制系统引导激光束按照设定转速扫过目标区,获取扫描范围内一系列的连续距离和图像信息,利用后处理软件解算三维坐标和纹理表达。由于该技术具有高精度、高效率、应用范围广等特点,被越来越多的行业所关注。目前国内的三维激光扫描市场主要以引进国外的昂贵设备为主,由于购买设备的高成本限制,其推广速度缓慢。因此,设计一款经济实用的三维激光扫描产品迫在眉睫。本文从激光点云获取与处理研究出发,借助Visual Basic6.0平台实现激光雷达和步进电机的串口通讯,控制二者协同作业完成一系列距离数据采集,采用极坐标法,结合距离和角度解算出三维坐标,并且实现点云伪彩色渲染和多站点云拼接等操作。论文主要内容如下:1.从三维激光扫描测量的软、硬件入手,详细描述了三维激光扫描仪的类型及用途,激光测距原理和三维激光扫描工作原理及扫描注意事项。2.为实现三维数据采集,从各硬件选择、串口通讯、软件设计等几个方面进行研究。实现过程为:将二维激光雷达固定于精密的电控旋转平台上建立三维扫描硬件环境;利用Visual Basic6.0提供的MScomm控件,控制电机旋转和激光雷达测距;设置电机旋转角速度驱动激光雷达旋转测量,结合激光雷达扫描间隔和电控平台转速,计算出相邻激光束之间角度,采用极坐标法结合距离和角度,计算扫描区的三维坐标。3.由于电脑系统采用非精密计时,解算的三维坐标误差较大,本研究将高精度全站仪测量的规则结构面长度与解算的结构面长度差分,将此误差分配到扫描范围内的每条测线上,以减小误差影响。同时,对点云进行伪彩色渲染,增强可视化效果。4.为评定扫描点云的精度,采用高精度全站仪获取标志物长度作为真实值,与扫描结果对比得知:在测距约10米时,精度在2cm左右;测距5米内,精度优于1cm。利用三维激光扫描装置可以实现快速三维坐标测量,通过对同一目标物的多站扫描数据拼接可以获取完整实物模型,验证了本研究中数据采集和处理相关技术和方法的可行性。