三维光学轮廓测量仪综述
光学检测的综述
光学检测的综述光学检测的综述摘要随着科学技术和⼯业的发展，测量检测技术在⾃动化⽣产、质量控制、机器⼈视觉、反求⼯程、CAD/CAM以及⽣物医学⼯程等⽅⾯的应⽤⽇益重要。
传统的接触式测量技术存在测量⼒、测量时间长、需进⾏测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因⽽不能满⾜现代⼯业发展的需要。
近年来由于光学⾮接触式测量技术克服了上述缺陷，其⾮接触、⾼效率、⾼准确度和易于实现⾃动化的特点，成为近年来测量技术研究的热点。
本⽂介绍了多种基于各种测量原理的光学检测⽅法。
关键词:光学检测；三维测量; 数字相移;1.光电检测技术光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、衍射、折射、透射等）进⾏检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
由输⼊电路、放⼤滤波等检测电路提取有⽤的信息，再经过A/D变换接⼝输⼊微型计算机运算、处理，最后显⽰或打印输出所需检测物体的⼏何量或物理量[1]。
如图1所⽰光电检测系统的组成。
图1 光电检测系统光电检测技术的特点：–⾼精度：从地球到⽉球激光测距的精度达到1⽶。
–⾼速度：光速是最快的。
–远距离、⼤量程：遥控、遥测和遥感。
–⾮接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进⾏测量。
–寿命长：光电检测中通常⽆机械运动部分，故测量装置寿命长。
–数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能⼒。
光电检测的⽅法：直接作⽤法差动测量法补偿测量法脉冲测量法光电检测系统◆主动系统/被动系统(按信息光源分)–主动系统通过信息调制光源,或者光源发射的光受被测物体调制。
如图2所⽰图2 主动系统的组成框图–被动系统光信号来⾃被测物体的⾃发辐射。
如图3所⽰图3 被动系统的组成框图◆红外系统/可见光系统(按光源波长分)[2]–红外系统多⽤于军事,有⼤⽓窗⼝,需要特种探测器。
–可见光系统多⽤于民⽤◆点探测/⾯探测系统(按接受系统分)–⽤单元探测器接受⽬标的总辐射功率。
光学轮廓分析实验报告
实验名称：光学轮廓分析实验日期：2023年X月X日实验地点：光学实验室实验目的：1. 了解光学轮廓分析的基本原理和实验方法。
2. 掌握使用光学轮廓仪进行表面形貌测量的操作步骤。
3. 分析测量结果，评估样品表面的几何特征。
实验仪器：1. SuperView W1光学3D表面轮廓仪2. 样品（半导体芯片、光学元件等）3. 计算机4. 数据处理软件实验原理：光学轮廓分析是利用光学干涉原理对样品表面进行非接触测量，从而获得样品表面的三维形貌信息。
SuperView W1光学3D表面轮廓仪采用白光干涉技术，以优于纳米级的分辨率，测试各类表面并自动聚焦测量工件获取2D，3D表面粗糙度、轮廓等一百余项参数。
实验步骤：1. 将样品放置在载物台镜头下方，确保样品表面与镜头平行。
2. 检查电机连接和环境噪声，确认仪器状态。
3. 使用操纵杆调节Z轴，找到样品表面干涉条纹。
4. 微调XY轴，找到待测区域，并重新找到干涉条纹。
5. 完成扫描设置和命名等操作。
6. 点击开始测量，进入3D视图窗口旋转调整观察。
7. 台阶样品分析：校平样品表面，选择基准区域，进行排除和包括操作。
8. 台阶高度测量：进入分析工具界面，点击台阶高度图标，获取自动检测状态下的面台阶高度相关数据。
9. 手动检测：根据需求选择合适的形状作为平面1和平面2的测量区域，数据栏可直接读取两个区域的面台阶高度。
实验结果：1. 通过实验，成功获取了样品表面的三维形貌信息。
2. 利用数据处理软件对测量结果进行分析，得到了样品表面的粗糙度、轮廓等几何特征。
3. 对比样品表面的实际几何特征，实验结果与预期相符。
实验讨论：1. 光学轮廓分析具有非接触、高精度、高分辨率等优点，在精密加工、材料分析等领域具有广泛的应用。
2. 实验过程中，样品表面干涉条纹的观察和调整是关键步骤，需要操作者具备一定的经验。
3. 在台阶样品分析中，基准区域的选取对测量结果有较大影响，需要根据实际情况进行选择。
轮廓仪 原理
轮廓仪原理
轮廓仪是一种测量物体表面形状和轮廓的仪器设备。
它通过扫描物体表面并记录点坐标的方式来获取物体的三维形状信息。
轮廓仪的原理可以简单地分为以下几个步骤：
1. 光学探测：轮廓仪通常使用光学传感器来扫描物体表面。
光线通过设备发出，并在物体表面反射后被接收回来。
光学传感器可以测量衍射、反射或干涉等现象，以获取物体表面形状信息。
2. 数据采集：光学传感器通过测量光线在物体表面的反射或干涉现象来确定物体表面的高度或曲率。
测量时，光学传感器会记录扫描点坐标和相应的高度信息。
3. 数据处理：测量数据被送入计算机进行处理。
计算机根据扫描得到的点坐标和高度信息绘制出物体的三维形状图像。
常用的数据处理方法包括拟合、插值等。
4. 形状重建：计算机利用测得的数据对物体的三维形状进行重建。
通过将测量的点连接起来或者采用曲面拟合算法来获得物体的整体形状。
总的来说，轮廓仪利用光学传感器测量物体表面高度信息，并通过数据处理和形状重建来获取物体的三维形状和轮廓信息。
这种仪器广泛应用于制造业、医疗、建筑、文化艺术等领域。
基恩士3d轮廓测量仪测量原理
基恩士3d轮廓测量仪测量原理
基恩士3D轮廓测量仪是一种高精度的测量设备，它可以用来测量物体的三维形状和尺寸。
其测量原理主要包括三个方面：光学成像、三角测量和数据处理。
1. 光学成像
基恩士3D轮廓测量仪采用了一种特殊的光学成像技术，即结构光投影成像。
它通过向被测物体表面投射一条光线，然后通过摄像机捕捉光线在物体表面上的投影图像，从而得到物体表面的三维形状信息。
2. 三角测量
基恩士3D轮廓测量仪的三角测量原理是基于光学三角测量原理的。
它通过测量光线从投影仪到被测物体表面的距离和光线从被测物体表面到摄像机的距离，再通过三角计算得到被测物体表面上的点的三维坐标。
通过对多个点的测量，可以得到整个物体表面的三维形状信息。
3. 数据处理
基恩士3D轮廓测量仪的数据处理是将测量得到的三维坐标数据进行处理和分析，从而得到物体的尺寸、形状和表面特征等信息。
数据处理的过程包括数据滤波、
数据配准、数据拟合和数据分析等步骤。
最终得到的数据可以用于制造、检测和质量控制等领域。
总之，基恩士3D轮廓测量仪的测量原理是基于光学成像和三角测量原理的，通过数据处理得到物体的三维形状和尺寸信息。
光学测量三维形貌的综述汇总
光学测量三维形貌的综述摘要。
我们首先对使用各种光学方法对三维形貌的测量进行了概述。
然后，我们着重介绍结构光技术，以及结构光技术的各种光学配置，图像采集技术，数据后处理和分析方法以及此技术的优势和局限性。
并展示了一些工业应用的例子。
对需要进一步研发的重要领域进行了讨论。
文章最后，对有关三维形貌测量的参考文献做了总结，虽然并不旨在完全详细的。
2000年光照片仪表工程师学会。
关键词：三维形貌测量，坐标测量，光学方法，综述。
1999年7月12日接收论文；1999年8月23日接收修订稿；1999年8月23日准许出版。
1 引言在工业上，对精确测量物体的三维形貌测量有需求，以加速产品的开发和保证制造质量。
三维形貌测量的应用包括智能机器人的控制，车辆引导的障碍物检测，模具开发的尺寸测量，冲压面板的几何检查，应力/应变以及振动的精确测量。
此外，自动在线检测与识别的问题可以转换成三维塑造对象的测量，例如车身面板油漆缺陷和凹痕检查。
近来，随着计算机技术的发展，再加上数码影像设备，电光元件，激光等光源设备的发展，现在三维形貌测量中的一些技术已经被成功地商业化。
对于一个小规模的深度或形貌，使用共焦显微镜或者其他三维显微镜可以达到微米甚至纳米级精度的测量。
然而，关键是相对准确性或测量深度的一部分。
这对大尺寸的形貌测量形成一个真正的挑战。
例如，0.5米深度的测量如何才是准确的？此外，对于大尺寸的深度和形貌测定，通常需要更多的摄像机和照相机的位置来获得多个形貌从而最终拼合整体的大形貌。
这就引出了如何高精度拼接这些形貌以及进行局部和全局坐标转换。
这随后产生另一个要解决的问题，即克服镜头畸变和像差。
三位形貌测量后的数据必须与计算机辅助工程（CAE）模型进行比对。
本文对使用各种光学方法的三维形貌的测量进行了概述。
然后，着重于结构光测量系统，来测量较大尺寸和360度的形貌。
然后，概述了各个细节方面，如绝对相位测量，结构光光源，图像采集传感器，摄像头模型和标定，随后讨论了全局和局部坐标转换方法。
光学轮廓仪测量原理
光学轮廓仪测量原理光学轮廓仪是一种应用在工程计量中的车辆测量设备，它利用类似单面镜的光学装置，可以同时实现定位、测量和图像采集。
通过计算，能够准确测量出车辆唯一的外形特征，被广泛应用在车辆衡量、外形尺寸测量和制作工程数据。
一、光学轮廓仪的原理1、光束投影原理：光学轮廓仪使用一种类似单面镜的光学装置，它将一条平直的红外光束照射在车辆表面上，来测量车辆的外形尺寸。
此光学装置使用镜子，就可以把投射到表面上的光束聚焦成一个强光点，两边各会有一张摄像头实时观察光点，并通过光学特性连接得到被追踪的位置，并进行高精度的点测量。
当投射点来回移动时，摄像头可以实时追踪并记录路径上的坐标点，然后通过计算，可以准确测量出车辆唯一的外形特征。
2、图片处理：光学轮廓仪实现大量的外廓点测量，但是由于视觉特征变化时会出现一定噪声，所以需要进行图片识别技术，以将来自摄像头传输过来的图片进行分析处理，然后通过识别算法进行位置定位和形状提取，完成最终的外形尺寸测量要求。
二、光学轮廓仪的优点1、快速准确：光学轮廓仪可以迅速准确地测量出车辆外型尺寸，而且数据处理速度也更快，从而可以提高工作效率。
2、测量精度高：由于光学轮廓仪具有高精度测量功能，因此可以避免在涉及车辆外形尺寸测量时发生较大测量误差，从而更加精确地进行车辆衡量。
3、使用方便：光学轮廓仪不需要采用其它次要设备，只需要一台机器，就可以实现定位、测量、图像采集等多种功能，一次性完成多个测量任务。
4、量程广：光学轮廓仪能够实现较大量程的测量，即使遇到大型实物，也可以完成定位、测量和记录。
三、光学轮廓仪的应用1、车辆量量：光学轮廓仪应用于车辆的量量，可以用来测量整车的高度、长度、宽度、悬重、定位点等外形尺寸。
2、外形尺寸测量：光学轮廓仪还可以用于测量工业产品的外形尺寸，例如机械类产品的尺寸大小等。
3、坐标精准定位：光学轮廓仪可以用来定位坐标系，可以实现精细和准确的坐标定位，以便在工程研究中能够得到准确的定位数据。
轮廓仪测量原理
轮廓仪测量原理
轮廓仪是一种用于测量物体外形轮廓的仪器。
其测量原理基于光学三角测量和影像处理技术。
当被测物体与轮廓仪成像系统进行相对运动时，仪器会将物体的轮廓图像传递给计算机进行处理。
下面将介绍轮廓仪的测量原理。
轮廓仪测量原理的第一步是通过光学系统获取物体的轮廓图像。
轮廓仪通常使用激光、白光或投影光源等光源照射被测物体的表面，然后通过透镜或投影仪将物体的轮廓投影到成像平面上。
在实际测量中，轮廓仪通常使用多个光源和多个成像平面，以获得更全面的轮廓信息。
在得到物体的轮廓图像后，轮廓仪会将图像传递给计算机进行处理。
处理过程包括图像的分割、边缘提取和特征提取等步骤。
首先，计算机会对图像进行分割，将被测物体与背景分离。
然后，根据图像中的灰度和颜色信息，计算机会提取出物体的边缘。
最后，计算机会提取出物体的特征，如长度、宽度、曲率等。
为了提高测量精度，轮廓仪通常还需要进行坐标系的标定。
在标定过程中，测量仪器会测量一系列已知位置的标定点，并与计算机中的坐标系匹配。
通过标定，测量仪器可以将图像中的坐标转换为真实世界中的坐标，从而实现准确的尺寸测量。
总结来说，轮廓仪的测量原理基于光学成像和影像处理技术。
通过光学系统获取物体的轮廓图像，然后将图像传递给计算机
进行处理，并提取出物体的特征。
通过坐标系的标定，轮廓仪可以实现准确的尺寸测量。
光学非接触式三维测量技术
光学三维测量技术及应用摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。
本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。
着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。
最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。
1 引言随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。
传统的接触式测量技术存在测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。
光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。
光学测量主要应用在现代工业检测。
借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。
方便记录，存储，打印，查询等等功能。
光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。
随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。
光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。
2 三维测量技术方法及分类三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。
如图1所示。
图1 三维测量技术分类2.1 接触式测量物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。
CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。
三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能化程度。
3d轮廓扫描仪原理
3d轮廓扫描仪原理3D轮廓扫描仪是一种常用于数字化三维物体表面形状的设备。
它可以通过扫描物体表面的轮廓信息，将其转换为具有坐标和颜色信息的三维点云数据。
其原理是使用激光束或光栅投影技术对物体进行扫描，然后通过计算机处理和重建算法得到物体的三维模型。
3D轮廓扫描仪的工作原理如下：1. 光源与投影：常用的光源为激光束或光栅，它们可以提供高亮度的光线来照射物体。
光线通过透镜或光学系统进行聚焦，形成一个射线或投影线。
2. 光线与物体的交互：光线照射到物体表面后，会根据物体的形状、材料和表面特性发生反射、散射、吸收等现象。
这些光线经过反射或散射后，在接收器上形成一个光斑或光栅。
3. 接收器的工作：接收器是一种能够感知光线并转换成电信号的器件，常用的接收器有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
4. 光斑或光栅的获取：接收器会将从物体表面反射或散射回来的光线接收，并转换成电信号。
接收到的光信号包含了物体表面形状和纹理等信息。
5. 数据处理与重建：通过计算机处理和重建算法，将接收到的光信号转换成以点云形式表示的三维模型。
这些点云数据包含了物体表面的坐标和颜色等信息。
3D轮廓扫描仪的应用非常广泛。
在工业设计中，它可以用来生成三维模型，进行产品设计、模具制造和逆向工程等。
在文化遗产保护领域，它被用于数字化保存和修复文物。
在医学领域，它可以用来生成人体模型，进行手术模拟和医疗定制等。
而在虚拟现实和增强现实技术中，3D轮廓扫描仪也是不可或缺的设备。
然而，尽管3D轮廓扫描仪在很多领域有广泛的应用，但也存在一些限制和挑战。
首先，扫描过程可能受到光线、物体表面反射特性和遮挡等因素的影响，从而造成数据采集的不准确性。
其次，数据处理和重建算法对硬件性能和计算资源要求较高，因此需要较强的计算能力和算法优化。
此外，大型物体的扫描可能需要多个扫描仪的协同工作，增加了设备成本和操作复杂度。
最后，扫描仪本身的体积和重量也限制了其在某些场景下的应用。
光学三维轮廓仪实验报告
光学三维轮廓仪一、实验目的对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量二、实验设备原理介绍它的工作原理主要基于光学干涉技术和非接触式测量图1工作台整体三、实验设备中用的传感器及传感器安装位置、类型三维光学轮廓仪的核心部分是光学传感器，它主要由相机、光源和适配器等组成。
主要原理为白光干涉的传感器应用。
图2标注后相机采集被测物体表面的光学信息，适配器将相机和光源组合到一起，以便在同一光路中捕获到被测物体的图像和三维坐标信息。
光源通常使用投影式光源，可以通过光斑和条纹等方式投射出特定的光学图案，用于测量被测物体表面的形态和轮廓。
其中白光干涉的传感器中，白光干涉功能强大，广泛应用于测量表面形貌和透明膜。
它特别适用于测量光滑和适度粗糙的表面。
它的优势在于任何放大倍数都能确保纳米级的纵向分辨率。
具体传感器如下：（1）CCD/CMOS摄像头：用于捕捉物体表面的图像。
（2）激光发射器：用于发射激光光束。
（3）激光接收器/相机：用于接收反射回来的激光光束或者激光散斑图案。
四、查找资料，写出设备上传感器的工作原理所用传感器的工作原理：（1）CCD/CMOS摄像头：将物体表面的图像转换成电信号。
（2）激光发射器：发射一束激光光束，通常是一条直线或者一组线条。
（3）激光接收器/相机：接收激光光束反射回来的信号，或者接收被激光光束照射后产生的散斑图案。
最后通过分析摄像头捕获到的图像或者激光接收器接收到的信号，可以计算出物体表面的三维形状和轮廓。
五、数据处理的方式在光学传感器采集到物体的图像和三维坐标信息后，需要对这些数据进行处理和分析。
数据处理主要包括：1.图像预处理。
由于光学传感器采集的图像存在噪声和失真等问题，需要采用滤波和去噪等技术对其进行预处理，以便后续处理和分析。
2.点云处理。
光学传感器采集到的三维坐标信息被称为点云，在点云中，每个点都有自己的坐标信息和颜色信息。
点云处理主要包括点云对齐、点云滤波、点云配准等操作，可以得到高质量、准确的物体表面三维坐标信息。
轮廓扫描仪原理
轮廓扫描仪原理
轮廓扫描仪是一种用于获取物体表面三维形状信息的设备，其原理主要基于光学和三维成像技术。
以下是轮廓扫描仪的基本原理：
1.光学测量：轮廓扫描仪使用光学传感器（例如激光或光栅传感器）发射光束到目标表面，并测量反射光的特性。
激光扫描仪常用于高精度的三维形状测量，而光栅传感器则常用于对表面纹理的测量。
2.三角测量法：轮廓扫描仪通常采用三角测量法来确定目标表面上各点的空间坐标。
这涉及到通过测量光束的入射角度和反射角度，以及相邻传感器之间的基线距离，从而计算出目标表面上各点的坐标。
3.扫描和点云生成：扫描仪通过在目标表面上移动或调整光学元件的位置，对不同位置进行多次测量，从而获取表面上的大量点的坐标。
这些点的集合形成一个点云，表示了目标表面的三维形状。
4.数据处理和建模：通过采集到的点云数据，计算机对这些数据进行处理，进行插值、拟合或其他数学方法，生成目标表面的数学模型。
这个模型可以用于进一步的分析、设计或制造等应用。
5.高精度和快速性：轮廓扫描仪具有高精度和快速测量的特点，使其在工业设计、制造、质量控制等领域得到广泛应用。
总的来说，轮廓扫描仪的原理基于光学测量和三维成像技术，通过测量目标表面上的反射光特性，进行三角测量，生成点云数据，并最终建立目标表面的数学模型。
现代精密测量技术发展现状综述
现代精密测量技术发展现状综述摘要：现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。
在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。
关键词：现代精密测量，现状，发展趋势。
引言：在科学技术高度发展的今天，现代精密测量技术对一个国家的发展起着十分重要的作用。
如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计和制造出综合性能和单相性能均优良的产品，更谈不发展现代高新尖端技术，因此世界各个工业发达国家都很重视和发展现代精密测量技术。
1.国内外形势：三坐标测量机：三坐标测量机即三次元，它是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床。
三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。
三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
三坐标测量机在机械、电子、仪表、塑胶等行业广泛使用。
三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，这是其它仪器而达不到的效果。
组成结构：1、主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）；2、测头系统；3、电气控制硬件系统；4、数据处理软件系统（测量软件）；三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用逆向工程定义：将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
德国CarlZeiss公司最近开发的CNC小型坐标测量机采用热不灵敏陶瓷技术，使坐标测量机的测量精度在17.8～25.6℃范围不受温度变化的影响。
三坐标测量机文献综述
三坐标测量机文献综述三坐标测量机文献综述1.三坐标测量机的研究背景随着人们生活水平的提高和制造业的快速发展，特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业，各种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术；同时为应对全球竞争，生产现场非常重视提高加工效率和降低生产成本，其中，最重要的便是生产出高质量的产品。
为此，必须实行严格的质量管理，只有在保证高质量生产的前提下，制造业才能生存和发展。
因此，为确保零件的尺寸和技术性能符合要求，必须进行精确的测量，因而体现三维测量技术的三坐标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。
三维测量是基于以下的客观要求发展起来的。
(1).越来越多的工件需要进行空间三维测量，而传统的测量方法不能满足生产的需要。
传统测量方法是指用传统测量工具（如千分表、量块、卡尺等）进行的测量，属相对测量，因其测量基准为被加工面，而不是直接的主轴基准，是一种过度基准，再加上传统测量工具本身精度不高，同时人为测量操作随机性误差也较大，这些因素导致测量结果不准；另一方面传统测量工具量程小、被测工件尺寸、形状受到限制，许多测量任务（如尺寸大、形状较复杂）用传统测量工具完成不了，且占用机时较长。
(2).由于机械加工、数控机床加工及自动加工线的发展，生产节拍的加快，加工一个零件仅有几十分钟或几分钟，要求加快对复杂工件的检测。
例如：汽车和摩托车都采用流水生产线，每辆车上有几千甚至上万个零件，这些零件是由专业化厂分散生产，最后集中部装和总装，每隔几分钟就生产出一辆车。
(3). 在制造业中，大多数产品都是按照CAD数学模型在数控机床上制造完成的，它与原CAD 数学模型相比，确定其在加工制造中产生的误差，就需用三坐标测量机进行测量。
在三坐标测量机的软件系统中可以用图形方式显示原CAD数学模型，再按照可视化方式从图形上确定被测点，得到被测点的X、Y、Z坐标值及法向矢量，便可生成自动测量程序。
三坐标测量机可按法线方向对工件进行精确测量，获得准确的坐标测量结果，也可与原CAD数学模型进行比较并以图形方式显示，生成坐标检测报告（包括文本报告和图表报告），全过程直观快捷，而用传统的检测方法则无法完成。
NanoFocus三维表面形貌轮廓测量仪(共聚焦显微镜)运用于汽车材料检测、气缸内壁检测、钢板表面涂层检测
德国NanoFocus µsurf cylinder汽缸表面无损检测系统是世界上唯一的一款专为测量汽缸内壁设计的非接触式三维表面测量仪，并拥有超高光学分辨率和最全面广泛的三维表面形貌分析能力，被世界顶级的汽车厂商所应用。
下面为部分实际检测数据图。
汽车制造
曲柄轴
轴承
薄钢板
汽车外观检测
巴斯夫（BASF）作为NanoFocus合作用户，其研发的车身涂料检测，NanoFocus为其高品质产品带来简便
快捷且无任何破坏性的。
汽车制造未加工的和镀层的钢板
NanoFocus mobile（便携式三维形貌轮廓测量），基于其轻巧结构，方便携带至工厂、车间、实验室等几
乎任何地方检测，且受到周围环境影响微乎其微。
发动机气缸缸壁分析
国内应用厂商目前有上海大众，成都一汽，美捷特，中科院等汽车研究、应用方向众多客户。
缸壁磨损
德国NanoFocus 三维轮廓形貌测量仪（共聚焦显微镜）表面无损检测系统是世界上唯一的一款专为测量汽缸内壁设计的非接触式三维表面测量仪，并拥有超高光学分辨率和最全面广泛的三维表面形貌分析能力，被世界顶级的汽车厂商所应用。
美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪资料
四、产品技术优势
1．采用国际最前端的白光轴向色像差技术，可获得最小2nm的分辨率
2．测量具有非破坏性，测量速度快，精确度高
3．测量范围广，可测透明、金属材料，半透明、高漫反射，低反射率、抛光、粗糙材料(金属、玻璃、木头、合成材料、光学材料、塑料、涂层、涂料、漆、纸、皮肤、头发、牙齿…；
6、具有精确定位功能，可以从已经扫描的区域中重新精确扫描任意特定区域。
6.2专业3D
分析软件功能：
1、创建2D，3D图像；
2、自动得到样品的线粗糙度参数（Ra,Rp,Rv,Rz,Rc,Rt,Rq,Rsk,Rku），面粗糙度（Sa,Sp,Sq,Sv,Sz,Ssk,Sku），平整度，波纹度等参数；
3、自动校准功能，例如粗糙度，一般情况下对于曲面样品，首先展平，然后自动给出粗糙度的参数；
六、测试软件：
NANOVEA软件包含两个软件：NANOVEA 3D数据采集软件与专业的3D分析软件。
6.1 3D
数据采集软件功能：
1、可采集每一个测量点的XYZ三维坐标；
2、线扫描与面扫描两种模式可供选择；
3、可设置测量范围、测量步长、扫描速度等参数；
4、实时显示测量所需时间；
5、实时显示样品的2D图像与3D图像
·超高的扫描速度（可达1m/s，数据采集频率可达
31KHz，最高可达
324KHz）
·能保证超高平整度和稳定性（花岗石平台）
三、测量原理简介：
Nanovea公司的三维非接触式表面形貌测量仪采用的是国际最前端的白光轴向色差技术技术实现先进的高分辨率的三维图像扫描与表面形貌测量。
轮廓仪工作原理
轮廓仪工作原理
轮廓仪是一种用于测量物体轮廓和形状的仪器，它可以帮助确定物体在三维空间中的尺寸和形状。
轮廓仪的工作原理基于光学测量和影像处理技术，通常包括以下几个步骤：
投射光线：轮廓仪会发射一束或多束光线，这些光线可以是激光束、LED光源或其他类型的光源。
光线通过透镜或反射镜进行聚焦，形成一个或多个光斑。
照射物体：光线照射到待测量的物体上，光斑会在物体表面形成一个亮点。
物体的轮廓和表面形状会导致光斑的形状发生变化。
感应光斑：轮廓仪使用一个或多个摄像头或传感器来感应物体表面的光斑。
这些摄像头或传感器记录下光斑的位置和形状，并将其转换为数字信号。
影像处理：通过对感应到的光斑图像进行处理和分析，轮廓仪可以提取出物体的轮廓和形状信息。
影像处理算法可以使用边缘检测、边缘连接、曲线拟合等技术来提取物体的边界和轮廓。
数据计算：根据光斑的位置和形状数据，轮廓仪可以计算出物体在三
维空间中的尺寸和形状。
这些计算可以包括长度、宽度、高度、曲率半径等测量参数。
结果显示：最后，测量结果可以通过计算机显示屏或其他输出设备展示出来。
通常，轮廓仪可以提供物体的二维轮廓图、三维模型、尺寸数据等。
需要注意的是，不同类型的轮廓仪可能在具体的工作原理和技术细节上有所差异，但以上所述是一般轮廓仪的基本工作原理。
光学轮廓仪测量原理
光学轮廓仪测量原理
光学轮廓仪是一种用于测量物体轮廓的仪器，它利用光学原理，将物体表面的轮廓形状转化为光学信号，再通过电子信号处理，得到物体各点的坐标信息，从而实现对物体形状进行测量和分析。
光学轮廓仪的测量原理基于光的反射和折射规律，利用激光或白光束照射在被测物体表面，然后通过光学透镜和光电传感器对反射光或透射光进行检测和采集。
由于被测物体表面形状的不同，反射或透射出来的光线也会有所不同，从而形成一组光学信号，这些信号经过电子信号处理后，可以得到被测物体各点的坐标信息，进而还原出物体表面的轮廓形状。
光学轮廓仪具有高精度、高速度、非接触式测量等优点，适用于对各种形状的物体进行精确的三维测量和形状分析。
在制造业、质检、科研等领域得到广泛应用，例如测量机械零件、塑料件、汽车车身、航空航天部件等等。
然而，光学轮廓仪也存在一些局限性。
首先，它对被测物体表面的反射和透射要求较高，如果物体表面有较强的反射或透射，则可能影响测量精度。
其次，光学轮廓仪的测量范围受限于光束的射程和角度，如果物体尺寸过大或形状复杂，则需要采用多个仪器进行拼接测量，增加了测量成本和难度。
总的来说，光学轮廓仪是一种高精度、高效率的测量仪器，具有广
泛的应用前景和市场需求。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，光学轮廓仪将会得到更加广泛的应用和发展。
光学三维测量技术
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3
应用
3、医学图像三维表面重建：
现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊
断提供可靠的、完整的信息，因此，人体组织与
器官的三维成像技术在现代临床医学中起着越来
越重要的作用.
医生可以将重构出的器官图像进行旋转缩放等
操作，使医生能够更充分地了解病情的性质及其
周围组织的三维结构关系，从而帮助医生做出准
线照明
2D线探测器
1D扫描
面光源法
面照明
2D线探测器
不需要扫描
相位测量技术
序列编码技术
如：格雷（Gray） 如：相位测量轮廓术
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术
如：彩色多通道
编码实现相移
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测量原理
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2
测量原理
直射式三角法：激光器发出的光垂直入射到被测物体表面，
Scheimpflug 条件可表示为
地对待测物体进行测量。
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概述
图
1
：
三
坐
标
测
量
机
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1
概述
接触式测量
优势
物体三维形状测量
灵活性强
精度高且可靠
测量方便
非接触式测量
非接触式测量
微波技术
三角法
光波技术
干涉法
超声波技术
飞行时间法
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概述
微波技术
非接触式测量
适合于大尺度三维测
量，爱里斑半径较大，
角度分辨率低。
光波技术
展示三维景像，模拟未知环境和模型）；
2、文物保护
3D光学轮廓仪
廓仪Sensofar S系列感受3D最新的S系列3D光学轮廓仪，为您展现全新的3D立体形貌全新设计的3D光学轮廓仪 S neox颠覆传统， 将共聚焦、干涉和多焦面叠加技术融合于一身，测量头内无运动部件。
S neox，将三种技术都做到最好2融合3种测量方式于一体D体验共聚焦技术可以用来测量各类样品表面的形貌。
它比光学显微镜有更高的横向分辨率,可达0.09µm。
利用它可实现临界尺寸的测量。
当用150倍、0.95数值孔径的镜头时，共聚焦在光滑表面测量斜率达70°（粗糙表面达86°）。
专利的共聚焦算法保证Z轴测量重复性在纳米范畴。
相位差干涉 相位差干涉是一种亚纳米级精度的用于测量光滑表面高度形貌的技术。
它的优势在于任何放大倍数都可以保证亚纳米级的纵向分辨率。
使用2.5倍的镜头就能实现超高纵向分辨率的大视场测量。
白光干涉白光干涉是一种纳米级测量精度的用于测量各种表面高度形貌的技术。
它的优势在于任何放大倍数都可以保证纳米级的纵向分辨率。
多焦面叠加技术是用来测量非常粗糙的表面形貌。
根据Sensofar在共聚焦和干涉技术融合应用方面的丰富经验，特别设计了此功能来补足低倍共聚焦测量的需要。
该技术的最大亮点是快速 (mm/s)、扫描范围大和支援斜率大（最大86°）。
此功能对工件和模具测量特别有用。
干涉多焦面叠加共聚焦无运动部件的共聚焦380160240320400480560400425450475500525550575600625650675700725Dichroic Blue FilterBlue LED Green LED Red LEDDichroic Green FilterDichroic Red FilterWhite LED多波长的LED 光源红色.绿色.蓝色.白色S neox 有4个独立的LED 光源红色(630nm), 绿色(530nm), 蓝色(460nm) 和白色，可以满足各种应用的需要。
3d轮廓测量仪原理
3d轮廓测量仪原理
3D轮廓测量仪的原理是通过光学或激光技术来捕捉物体表面的三维轮廓信息。
具体原理如下：
1. 光学原理：通过光学传感器或相机，测量物体表面上不同点的距离，并将这些距离信息转化为三维坐标点，从而重构物体的三维轮廓。
2. 激光原理：使用激光束照射到物体表面，利用光电传感器接收反射光，并测量激光光程差，即激光束从发射到接收的时间差，从而计算出物体表面上不同点的距离，最终得到物体的三维轮廓。
3. 结构光原理：通过投射结构光，即由主投影仪产生的特定图案，如條纹或网格，通过光电传感器接收物体表面反射回的结构光，并根据结构光的形变来计算得到物体表面上各点的三维坐标。
3D轮廓测量仪可以利用以上原理来非接触地测量物体的形状和尺寸，并用于工业制造、产品设计、质量检测和逆向工程等领域。
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三维光学轮廓测量仪综述
三维光学轮廓测量仪是利用光学显微技术、白光干涉扫描技术、计算机软件控制技术和PZT垂直扫描技术对工件进行非接触测量，还原出工件3D表面形貌宏微观信息，并通过软件提供的多种工具对表面形貌进行各种功能参数数据处理，实现对各种工件表面形貌的微纳米测量和分析的光学计量仪器。
三维光学轮廓测量仪典型特点：
1) 使用白光干涉测量技术，非接触式、非破坏性、快速表面形貌测量与分析；
2) 台阶高度测量分辨率达0.1 nm；
3) 可搭配黑白或彩色相机进行2D、3D显示和测量功能；
4) 配置电动鼻轮，可同时挂载多种物镜并程序化控制切换使用；
5) 采用双光源模式，适应特殊样品测量；
6) 测量范围100×100mm(可按客户定制尺寸)；
7) 配置低倍率物镜(2.5×和5×倍率)，可进行大面积3D测量；
8) 提供多种表面参数测量功能，如断差高度、夹角、面积、体积、粗糙度、波纹度、
薄膜厚度及平面度；
9) 提供超过250多种各类参数（含2D、3D）计算；
10) 友好的人机界面，简便的图形化控制系统及3D图型显示；
11) 多种交换文件格式，可储存与读取多种3D轮廓文件格式；
三维光学轮廓测量仪典型应用：
对各种产品、部件和材料表面的平面度、粗糙度、波纹度、共面性、面形轮廓、表面缺陷、磨损情况、腐蚀情况、孔隙间隙、台阶高度、蚀刻情况、弯曲变形情况、加工情况、材料支撑率等表面形貌特征进行测量和分析。
应用范例：
三维光学轮廓测量仪主要技术指标：。