三维光学测量仪的原理

2024.12.13

  1.结构光投影法原理

  结构光投影法是一种常见的三维光学测量技术,其基本原理是利用投影仪将编码的光线投射到目标物体上,形成光栅或条纹图案。通过相机记录目标物体上的光栅或条纹图案,并通过图像处理算法提取出图案的形状信息,从而得到目标物体的三维形状。

三维光学测量仪

  技术细节

  光源选择:通常使用蓝光或白光投影仪作为光源。

  图案编码:使用光栅或二维条纹编码图案。

  形变捕捉:目标物体的表面形状会导致图案产生形变。

  图像处理:通过相机拍摄图案形变后的图像,并与原始编码图案进行比较和分析,计算出目标物体的三维形状信息。

  2.激光投影法原理

  激光投影法利用激光束作为光源,通过将激光束聚焦到目标物体表面上,形成点、线或面等形状的光斑。再通过相机记录光斑的位置或形状信息,并利用三角测量原理计算目标物体的三维坐标。

  技术细节

  光源类型:通常使用激光器产生激光束。

  光学系统:通过透镜或光学系统将激光束聚焦到目标物体上。

  光斑形成:激光束与目标物体表面相交,产生明亮的光斑。

  坐标计算:相机记录光斑的位置或形状信息,并通过标定和三角测量原理计算出目标物体的三维坐标。

  3.白光干涉法原理

  白光干涉法利用分束器将一束白光分成两束,分别照射到目标物体和参考面上。经过反射后的光束再次汇聚,形成干涉图案。通过分析干涉图案中的亮暗条纹,可以计算出目标物体的表面高度信息。

  技术细节

  光学组件:通常使用分束器、反射镜和相机构成干涉测量系统。

  光源分配:一束白光被分束器分成参考光和测量光两束,分别照射到目标物体和参考面上。

  干涉图案分析:相位测量法通过分析干涉图案中的亮暗条纹,推导出目标物体的高度或形状信息。

  4.相位测量法原理

  相位测量法利用相机记录目标物体上的干涉条纹图案,并通过分析图案的相位差来推导出目标物体的高度或形状信息。这种方法包括多种具体的技术,如二次频率法、载波相移法和全息干涉法等。

  技术细节

  干涉图案记录:相机记录干涉图案。

  相位解析:通过相位解析算法提取出干涉图案中的相位信息。

  高度或形状计算:利用相位信息的变化,计算出目标物体的高度或形状。

  5.三维影像测量仪原理

  三维影像测量仪是一种集光学、机械、电子、计算机图像处理技术于一体的高精度、高效率、高可靠性的测量仪器。它克服了传统投影仪和二维影像测量的不足,适用于测量三维几何尺寸和形位公差。

  技术细节

  光源系统:装配四种可调的光源系统,观测工件轮廓及表面形状。

  冷光源系统:避免热变形和碰触引起的变形。

  高度方向精密测量:不受零件表面纹理和材质影响,实现非接触式3D测量。

  自动化测量:系统全自动测量过程中优异的影像识别能力,实现批量自动测量。

  6.NPFLEX三维表面测量系统原理

  NPFLEX三维表面测量系统针对大样品设计的非接触测试分析系统,灵活测量大尺寸、特殊角度的样品,提供高效的三维表面信息测量,具有垂直方向亚纳米分辨率。

  技术细节

  宽带光干涉显微镜:用于捕捉高精度的表面形貌信息。

  垂直位移扫描工作台:支持样品的精确移动和定位。

  摄像及图像处理系统:记录和分析测量过程中的图像数据。

  工控机:控制整个测量系统的运作和数据处理。

  以上是对三维光学测量仪几种常用原理的详细解释,每种方法都有其独特的应用场景和技术细节,选择合适的方法可以显著提高测量的精度和效率。

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