光学非接触式
光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用研究
光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用研究一、前言微结构表面形貌分析一直是一个重要的领域，该领域与工业、生产等行业息息相关。
在微结构表面形貌分析中，光学测量技术是一种重要的手段。
光学测量技术借助光线的传播、反射、折射等特性，通过对光线的测量，可以准确地获取微结构表面形貌数据，并进行可视化处理。
本文将讨论光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用，包括测量原理、实验设计及实验结果分析。
二、光学测量技术原理及分类光学测量技术是利用光的物理特性进行测量的技术方法，可以测量出物体的尺寸、形状等参数。
光学测量技术主要分为接触式和非接触式两种。
1. 接触式测量法接触式测量法是通过物理接触来测量物体的尺寸和形状。
接触式测量法主要应用于微小尺寸测量，例如测量微观构造中涂层的厚度和涂层形状等。
接触式光学测量法包括表面粗糙度测量、形貌测量和轮廓测量等。
2. 非接触式测量法非接触式测量法是不通过物理接触来测量物体的尺寸和形状，可以对大尺寸、复杂形状、高要求的物体进行测量和表征。
非接触式光学测量法主要包括像散技术、白光干涉技术、相移技术、激光干涉技术等。
三、光学测量技术在微结构表面形貌分析中的应用光学测量技术在微结构表面形貌分析中已经得到了广泛应用。
下面将分别就像散技术、白光干涉技术、相移技术、激光干涉技术等几种常见的非接触式光学测量技术，介绍其在微结构表面形貌分析中的应用情况。
1. 像散技术像散技术是通过在正交方向上旋转一个微透镜的意大利式显微镜，然后测量被测试物在不同方向上的消失对比。
这种技术可以在大范围内进行测量，具有量测简便、测量范围大、适应性好的优点。
目前，像散技术主要应用于晶格结构、粗糙表面的研究。
2. 白光干涉技术白光干涉技术利用光源发出的白色光经过衍射和反射的过程产生干涉光条纹。
通过分析干涉光条纹，可以获取测试物的形状信息。
白光干涉技术比起单色光干涉技术具有测量范围宽、对表面粗糙度的要求低等优点。
3. 相移技术相移技术是一种通过调整干涉光束间的相位差来实现形貌测量的技术。
非接触式位置传感器原理
非接触式位置传感器原理
非接触式位置传感器是一种能够测量物体位置的传感器，其原理主要基于利用不同的物理原理测量物体与传感器之间的距离。
以下是几种常见的非接触式位置传感器原理：
1. 光学原理：光学位置传感器使用激光或红外线等光源照射在物体上，并通过接收物体反射回来的光来测量物体距离传感器的距离。
光源和接收器之间的距离变化可以通过测量光的反射或散射来计算。
2. 声波原理：声波位置传感器使用超声波或声波等原理来测量物体与传感器之间的距离。
传感器发射声波信号并接收反射回来的声波信号，通过计算声波在空气中传播的时间来确定物体的位置。
3. 电磁感应原理：电磁感应位置传感器利用电磁感应现象来测量物体的位置。
传感器发射电磁信号并接收物体反馈的信号，通过测量电磁信号的变化来确定物体与传感器之间的距离。
4. 电容原理：电容位置传感器利用物体与传感器之间的电容变化来测量物体的位置。
传感器测量物体附近的电容变化，并通过计算电容变化来确定物体的位置。
这些非接触式位置传感器原理各有优劣，选择适合的传感器原理取决于具体的应用需求和物体特性。
光的应用-温泽光学非接触式高速测头
Ｘ射 线 源 ：加 速 电 压 — — 决 定 了逃
检 测 零 件 内 部 和 外 部 结 构 ，单 次 扫 描 即 逸 电子 的 动 能 ， 即 射 线 的 穿 透 能 力 ； 功 性 能 强 大 ；结 合 了 精 密 的 机 械 结 构 、 自 主 研 发 的 探 测 器 技 术 以 及 高 性 能 的 软 件 可获 得物体 的材 料与 几何信 息 ；可 以对 率 — — 决 定 了 逃 逸 电 子 的 数 量 ， 即 图 像
光 学 点 测 头 的 独 特 优 势 主 要 体 现
头 ， 彻 底 解 决 了 接 触 式 三 坐 标 测 量 机 采 在 ：适 用 于 任何 物 体 表 面 ；光 点 直径 小 ；
样 率 较 低 、 对 于 某 些 几 何 特 征 评 价 较 困 不 存 在 测 针 红 宝石 球 半 径 补 偿 问 题 ；允 许 难 、 测 针 易 引起 误 差 与 失 真 、整 体 模 型 与 物 体 表 面夹 角范 围 大 ；通 过 光 学 点 测 头
２ １年 第 ９ （ ００ 期 总第 １２期 ）ＭＯ Ｄ＆ＤＩ Ｒ Ｅ Ｔ 模 具 工程 １ ＵＬ ＥＰ ＯＪＣ
５ ５
５
模 块化设 计理念 ，
数—— 决 定了Ｃ Ｔ扫 描 结 果 的 图 像 细 节 ； 像 素 精 度 决 定 了 Ｃ 扫 描 结 果 的精 度 。 Ｔ
可 根 据 客 户 具 体 要
求 对 系 统 进 行 定 制
机 械结构 ：机械 精度决定 了Ｃ Ｔ扫描
（ 测 器 、 Ｘ 射 线 结 果 的 精 度 。 探
的几 何 特 征 等不 足 。
体 表 面上 点 的 三 维 坐 标 ，从 而 进 行 进 一 步
评价 。
非接触式指纹识别技术的研究与应用
非接触式指纹识别技术的研究与应用随着科技的不断发展，指纹识别技术越来越得到普及和应用。
而在指纹识别技术之中，非接触式指纹识别技术其应用范围更广，可谓是指纹识别技术的重要分支。
本文将探讨非接触式指纹识别技术的研究与应用。
一、非接触式指纹识别技术的原理目前，非接触式指纹识别技术主要分为电容式和光学式两种。
1.电容式指纹识别技术电容式指纹识别技术是通过靠近指纹表面的电荷感应器，感应由指纹表面的凹凸起伏所产生的电荷差异并显示于屏幕上，然后进行比对识别。
由于电容式指纹识别技术无需直接接触指纹，因此避免了因指纹表面油脂、汗水、污垢等而造成的影响，提高了识别的准确率。
2.光学式指纹识别技术光学式指纹识别技术是通过使用红外线、激光等光源以获取指纹图像，并将其与已存储的指纹信息进行比对识别。
光学式指纹识别技术与电容式指纹识别技术相比，其识别的速度较快，但其识别的准确率和鲁棒性相对较低。
以上是非接触式指纹识别技术的两种基本实现原理。
二、非接触式指纹识别技术的研究进展非接触式指纹识别技术的研究自20世纪80年代后期就开始了。
在最初的时候，由于计算机硬件和软件等方面条件的限制，使得非接触式指纹识别技术的研究和应用遇到了很大的困难。
但是，随着计算机技术的逐步提高和成熟，非接触式指纹识别技术也逐渐成为了一门独立的学科。
近年来，随着大数据和人工智能等领域的快速发展，非接触式指纹识别技术也获得了很大的发展。
例如，在电容式指纹识别技术方面，由于新的材料和技术的出现，其探头的尺寸已经小到可以达到纳米级别。
此外，智能手机、智能手表等智能终端对非接触式指纹识别技术的需求也在不断提升，这也推动了非接触式指纹识别技术的进一步研究和应用。
三、非接触式指纹识别技术的应用非接触式指纹识别技术在现实生活中的应用非常广泛。
除了智能手机、智能手表等智能终端之外，其在银行、公安、物流等领域也被广泛应用。
1.银行领域在银行领域中，非接触式指纹识别技术可以用于验证客户身份，并提高自动化柜员机的使用效率。
非接触式光学三维测量原理及应用
射法的光路原理 ． 并对 它们 的应 用现状进行 了简单介 绍。
【 关键词 】 非接 触； 激光三角法 ； 光栅投射 法 ； 光学测量
１ ． 引 言 三维测量技术在逆 向工程 、 ＣＡ Ｄ ／ Ｃ ＡＭ以及 医学工程等领域 ， 三维 测量技术 的应用 １ ３ 渐广泛 。传统接触式测量存 在很多不足 ， 如测 量时
（ … ２ ． １ ）
ｄ ｓ ｉ ｎａ
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整理可得 ：
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当ｄ 很小时 ， ｄ ｓ ｎ 舭
式２ ． ２可简化成
Ｌ ｓ ｍｔ Ｊ
（ ２ ・ ２ ） 一
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． ｄ 。
正 弦分量 系数 ： ： ２
＝ Ｎ
，
△
ｎ△
在 实际测量 中 ｄ ’ 与 ｄ并非呈 线性关系 ． 只有在 微小位移测量 中 ，
近似认为ｄ ’ 与ｄ 呈 线性关系： ｄ ， ＿ 粤
２ ． ３ 提高精度 Biblioteka Ｌ８ Ｅ ， 廿 ・ ｄ 。
所 以 ， 由 上 式 得 ： 一 咖 ，
争 』 ？ ＝ 耋 ， △ ｃ ｓ 余 弦 分 量 系 数 ＝ ２ ｙ ， ｏ ＋ Ｔ ， ｆ （ ｔ ） ｃ ｏ ｓ ｎ ｗ Ｉ ｔ ＝ ２ 耋 ， △ ． ｃ ｏ ｓ △
非接触式测温仪表的工作原理
非接触式测温仪表的工作原理
非接触式测温仪表是一种常见的温度测量工具，其工作原理是基于热辐射原理。
热辐射是指物体由于温度而发出的电磁波，其波长和强度与物体的温度有关。
非接触式测温仪表通过测量物体发出的热辐射，来确定物体的温度。
具体来说，非接触式测温仪表通过一个光学系统将物体发出的热辐射转换为电信号，并通过内置的计算机处理这些信号，最终得出物体的温度值。
其中，光学系统通常采用红外光学系统，因为红外光不会被空气等物质吸收，能够准确地测量物体表面温度。
需要注意的是，非接触式测温仪表的测量范围和精度取决于其设计和使用条件，因此在使用时需要根据实际情况选择合适的仪表。
同时，在测量过程中也要注意避免干扰因素对测量结果的影响，比如周围温度、物体表面的涂层、反射等。
- 1 -。
非接触式测量-光学测量方法
非接触式测量-光学测量方法
达西定律，也称作牛顿第二定律，是经典力学中关于物体运动的
基本定律之一。
它表达了物体的加速度与作用于物体上的合力之间的
关系，可以用以下公式表示： F = ma。
在这个公式中，F代表物体所受合力的大小，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据达西定律，当作用于物体上的合力增大时，物体的加速度也会增大；当物体的质量增大时，物体的加速度会减小。
为了推导达西定律，我们需要从牛顿第一定律出发。
牛顿第一定律，也称作惯性定律，指出一个物体在受到合力作用时会发生加速度
变化，而在没有外力作用时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
假设我们有一个质量为m的物体，受到作用力F。
根据牛顿第一
定律，我们可以得出以下结论：如果物体处于静止状态，即加速度为0，那么合力F也必须为0。
如果物体处于匀速直线运动状态，即加速度为常数a，那么根据运动学公式，物体的速度v将随时间t线性增加，即
v = at。
根据上述结论，我们可以得出结论：物体在匀速直线运动状态时，所受合力F与物体的加速度a成正比，即F = ma。
这就是达西定律的
基本表达形式。
需要注意的是，达西定律是针对在理想条件下的物体运动而言的，忽略了一些因素，如空气阻力、摩擦力等。
在实际情况中，这些因素
会对物体的运动产生影响，需要进行更为复杂的分析和计算。
总而言之，达西定律是经典力学中的重要定律，描述了物体的加
速度与作用于物体上的合力之间的关系。
它为我们理解和分析物体运
动提供了基本的工具和原则。
光学三维测量技术
23-18
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
23-12
2
测量原理
23-13
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。
23-04
1
概述
图
1
：
三
坐
标
测
量
机
23-05
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
23-06
1
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
全息检测的原理
全息检测的原理全息检测是一种非接触式光学技术，通过利用光的干涉原理，将物体的三维信息记录在光学介质中，再通过合适的方式进行解析，以获取对物体形状、位置和其他相关信息的认识。
全息检测的原理主要包括激光光源、分光装置、光学介质、显示装置等几个方面。
首先，激光光源是全息检测的重要组成部分。
激光器可以产生一束波长单一、相干性高的光线，这对于全息检测来说至关重要。
激光光源可以提供足够强度的光线，以保证被测物体的全息图案能够清晰地记录在光学介质中。
其次，分光装置用于将激光光源产生的光线分成两束。
其中一束称为物光，在全息图案记录介质上照射被测物体，而另一束称为参考光，直接照射在全息图案记录介质上。
接下来，物光经过被测物体后，会保留下被物体反射、散射和透射后的信息，形成一个干扰光场。
参考光直接照射在光学介质上，形成一个参考光场。
物光场和参考光场之间会发生干涉，产生一种干涉条纹的图案。
然后，将光学介质置于一个适当的开发液中，使其与介质接触并吸收干涉条纹的信息。
通过合理的时间控制和温度控制，可以使得图案以特定的形式被记录在介质中。
最后，使用显示装置，将全息图案从介质中复原出来。
当参考光照射到保存全息图案的介质上时，经过光学的传输和衍射作用，全息图案就可以观察到。
全息图案可以记录光线通过被测物体后的干涉模式，从而以一种特殊的方式表达出物体的形状、位置以及其他一些相关信息。
全息图案具有波前信息保存的能力，相比于传统的二维影像，全息图案记录了光的相位信息，因而能够提供更为丰富的三维信息。
相对于普通的影像技术，全息检测具有许多优势。
首先，全息图像是一个真实的三维场景，可以提供更加准确和详细的信息。
其次，由于全息图案中包含了波前信息，所以在再现时可以具有良好的深度信息和全局一致性。
此外，全息图案中还含有物体的各种光学性质，如颜色、亮度、透明度等信息，这些特点使得全息检测在各种应用中具有广泛的应用前景。
总结起来，全息检测利用光的干涉原理，通过记录光线与物体的相互作用，并以特定的方式保存在光学介质中，进而再现出物体的真实形状和其他相关信息。
非接触式测量技术的原理与应用
非接触式测量技术的原理与应用随着科技的不断进步和人们对高精度测量需求的不断增加，非接触式测量技术的应用越来越广泛。
那么，什么是非接触式测量技术呢？它的原理和应用又是怎样的呢？一、非接触式测量技术的原理非接触式测量技术是通过无需直接接触被测物，通过测量场的某些属性值来获取被测物的位置、大小、形态、速度等物理量的技术。
它主要应用于液体、气体、高温、高压、易爆等环境或特殊形态物体的测量。
以激光位移传感器为例，其测量原理是利用激光器发出一束光束，通过透镜成为一束平行光并照射在被测物上，光线经由物体表面反射回来，进入激光位移传感器的光电检测器中，通过处理光强信号，就可以计算出被测物距离、位移等物理量。
二、非接触式测量技术的应用非接触式测量技术广泛应用于工业、制造业、科研等领域，下面简单介绍一下其应用场景。
1.光学表面粗糙度测量对于一些粗糙的表面，无法通过触摸式测量技术来获取表面粗糙度，而激光粗糙度仪及同类仪器则能够轻松进行测量。
利用旋转扫描法，激光粗糙度仪可以在短时间内对表面粗糙度进行测量，大大提高了生产效率。
2.三维形状测量对于特殊形态物体的测量，如复杂零部件、模具等，非接触式测量技术可以通过3D扫描、光栅投影、激光三角测量等方法进行测量。
3.自动化检测在一些高精度、高安全要求的制造业领域，非接触式测量技术也有重要应用。
如汽车制造业生产线上的机器人，它们可以通过传感器进行测量，确保零部件的尺寸符合标准。
4.科学研究在物理、化学等科学领域中，非接触式测量技术同样有着重要的应用。
如在凝聚态物理学的研究中，激光步进描极法和激光吸附描极法都是通过激光照射来获取样品电荷、表面电势以及电荷分布等信息的方法。
总之，非接触式测量技术的应用范围十分广泛，其超高精度的数据获取能力和安全、高效的特点，在现代制造业和科学研究中有着极为重要的地位。
非接触式光学应变测量技术研究进展
Ｑ Ｕ Ｂ ｅ ｉ ，Ｆ Ｕ Ｘｉ ａ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ，ＨＥ Ｊ ｕ ｎ ｗｕ，Ｗ Ｅ Ｉ Ｈｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ，Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ，ｚ ＨＡＮＧ Ｙａ ｊ ｕ ｎ，ｚ ＨＡＮＣ Ｈａ ｏ ｙ ｕ ｅ
（ Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ￣Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ６ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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０ 引 言
应 力是 指材 料在 受 到外力 作 用或 外 界 温度 变 化 时 ， 其 内部 所 产 生 的 一 种 作 用 力 。应 力 对 材 料 的抗 拉 、抗 压及 耐 热等 性 能 均 有 着 较 大 的 影 响 ，因此 我 们 有 必 要 对材 料 的应 力 变化 进行 分 析 和测 量 ¨ Ｊ 。应 变 测 量 是 对
材料 在 变形过 程 中 的应 力 （ 包 括 大 小 和 方 向 ） 进 行 分 析 。应力 不 能 直 接 测 量 ，而 是 间 接 地 通 过 对 变 形 或 应 变 的测量 而 获得 Ｊ ， 因此 应 变 测 量 技 术 成 为 了影 响 应 力测 量准 确性 的重 要 因素 Ｉ ４ 。 应变测量技术 随着科 学技术 的发展而 不断进步 ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｏ ｎ — ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｎ ｏ ｎ － ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ ｓ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｏ ｎ — ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｎ ｏ ｎ — ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ｌ— ａ ｉ ｍａ ｇ ｅ — ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ；ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ｐ ｅ ｃ ｋ —
非接触光学调制反射法(pmr)
非接触光学调制反射法(pmr)
非接触光学调制反射法(PMR)是一种新兴的非接触式测量技术，它可以用来测量表面形貌、形变和位移等物理量。
PMR技术
的原理是利用光的干涉效应，通过调制光源的光强，然后测量反射光的强度变化，从而得到被测表面的形貌和位移信息。
PMR技术的优点是具有高精度、高灵敏度和非接触式的特点，可以应用于各种材料表面的形貌测量和位移监测。
与传统的接触式测量方法相比，PMR技术不会对被测物体造成损伤，可
以在不同环境和温度下进行测量，具有更广泛的应用前景。
PMR技术的实现需要使用一些专门的设备和仪器，如光源、
反射镜、干涉仪等。
在进行测量前需要对设备进行校准和调试，以确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，在进行测量时需要注意光源的稳定性和环境的干扰，以避免误差的产生。
PMR技术在工业生产、科学研究和医学等领域都有着广泛的
应用。
例如，在机械制造中可以用来检测零件的形貌和位移，以确保产品的质量和性能；在材料科学中可以用来研究材料的变形和疲劳行为；在医学领域可以用来监测人体器官的形变和运动状态等。
总之，非接触光学调制反射法(PMR)是一种具有广泛应用前景的新型测量技术。
随着科技的不断发展和进步，相信PMR技术将会在更多领域得到应用，并为人类带来更多福利。
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。
非接触式3D测量技术研究与应用
非接触式3D测量技术研究与应用随着科技的发展，人们对于物体尺寸和形状的精度要求也越来越高。
为了满足这一需求，3D测量技术应运而生。
3D测量技术主要包括接触式测量和非接触式测量两种方法。
其中，非接触式3D测量技术由于其高效、高精度和高自动化等优点，而成为当今研究的热点之一。
一、非接触式3D测量技术的定义与基本原理非接触式3D测量技术一般指使用光学、电子或激光等无需直接接触被测物体的测量方法。
与传统的接触式3D测量技术相比，非接触式3D测量技术具有不损伤被测物体、高速度、高精度等优点。
其基本原理是：将激光束或光电子束等投射在被测物体表面上，通过对测量过程中反射或漫反射光线的收集与分析，得出被测物体表面的三维几何形态和光学性质数据。
二、主要的非接触式3D测量技术及其应用1. 结构光法测量技术结构光测量技术是一种较为传统的非接触式3D测量技术。
其基本原理是：在被测物体表面上投射编码的条纹光，并通过相机拍摄被测物体反射或漫反射后的条纹光图案，从而计算出被测物体表面的三维几何形态。
该技术适用于测量小尺寸产品、模具、精密零件等。
近年来，该技术还被广泛应用于3D扫描、动作捕捉及虚拟现实等领域。
2. 光学投影式测量技术光学投影式测量技术是目前在工业界和科研领域中应用最为广泛的非接触式3D测量技术之一。
其原理是：通过光学投影仪将光影或者码盘投影在待测物体表面，再通过相机采集反射或漫反射的光影，从而获取被测物体表面的三维几何形态。
该技术适用于测量中小尺寸精密零件、铸件等。
同时，该技术还被广泛应用于汽车零部件、工具等工业领域的质量控制。
3. 激光测距技术激光测距技术借助激光束的测量原理，通过反射、漫反射等现象来实现对待测物体表面三维形态的测量。
激光测距技术一般适用于非金属材料、半导体等被测物体上的精确距离测量，其测量范围和精度较大。
该技术广泛应用于数字化制造、建筑设计、船舶工艺等领域。
三、非接触式3D测量技术的发展趋势随着现代制造工艺的不断提升，对于被测物体形态和尺寸的精度要求也越来越高，这使得3D测量技术的发展与应用也面临着新的挑战。
非接触式光学测量
系统特点： ² 属于非接触测量方法，图像处理自动化 ² 准确测量参考点的三维坐标 ² 三维显示各个变形状态参考点的坐标和位置信息 ² 测量幅面可调，大幅面高精度测量，幅面可定制 ² 可以得到全局的位移场 ² 采用自主研制的工业近景三维摄影测量核心关键技术进
(7) 各种分析功能
软件各窗口区域的主要功能
工程区：显示变形测量工程得所有状态以及各采集的时间、图
片数，控制摄像机的开关；
3D 视图区：显示选定状态计算获取的参考点三维坐标和位移色
谱图；
模具与先进成形技术研究所，陕西省西安市咸宁西路 28 号 西安交通大学机械工程学院 邮编：710049 电话：029- 82664583，82669103、82668607、82664366
转 807 电子邮件: xjtuom@ 网站： 传真：029-82669103
非接触式光学测量
曲线视图区：显示选定参考点的位移曲线； 图像区：显示选定状态的二维图像以及识别的标志点信息。
软件计算结果 试验结果显示飞机尾翼上标志点振动规律基本一致；且距 离振源最近的标志点 1 的振幅约 0.5mm，和振源振幅一致。
非接触式光学测量
应用范围： ² 实时测量物体变形、运动和振动的三维信息 ² 验证理论研究和数字仿真的结果 ² 动力学测量，结构震动频率可达 250Hz ² 载荷实验、蠕变实验和疲劳实验（复杂机构和弹性零件） ² 用于汽车噪声、震动和颠簸条件的测试 ² 汽车引擎和车身振动、发电站大型涡轮的振动、冰箱和空
行相机标定 ² 能准确测量标志点在不同状态下的三维坐标，并计算其位
移，测量数据可视化输出 ² 采集频率：15Hz～5000Hz，可根据负载情况自行控制图
光学冷加工工艺 一道
光学冷加工工艺一道
光学冷加工是一种非接触式的加工技术，它利用激光或其他光束对工件进行加工。
光学冷加工工艺具有以下特点：
1. 非热加工：光学冷加工是一种非热加工技术，光束在加工过程中不会对工件产生热影响。
相比传统的机械加工和热加工，光学冷加工可以避免由于加工温度过高引起的变形、残余应力等问题。
2. 高精度：光学冷加工可以实现高精度的加工，光束可以聚焦到非常小的尺寸，从而实现微米级别的加工精度。
这使得光学冷加工在制造高精度光学元件、微电子器件等领域有广泛应用。
3. 无接触：光学冷加工是一种非接触式的加工技术，加工过程中不需要与工件直接接触，因此可以避免因加工力对工件产生的变形和损伤。
4. 灵活性高：光学冷加工可以对多种材料进行加工，包括金属、陶瓷、塑料等。
同时，光学冷加工还可以实现对复杂形状工件的加工，具有较强的灵活性。
5. 环保节能：相比传统的机械加工和热加工，光学冷加工不需要使用额外的冷却液和切削油，减少了对环境的污染，并且节约了能源成本。
光学冷加工工艺在航空航天、汽车制造、电子元件制造等领域有广泛应用，其优点在于能够实现高精度、高效率、无变形的
加工。
未来，随着激光技术的不断发展和成熟，光学冷加工工艺将会得到更广泛的应用和推广。
一种弧面三维形貌测试方法
一种弧面三维形貌测试方法一种常用的弧面三维形貌测试方法是采用光学非接触式三维形貌测量技术。
这种方法通过利用光学原理测量表面形貌的方法，可以快速、准确地获取弧面物体的三维形状信息。
该方法的基本原理是利用光的反射和折射规律。
首先，使用一个光源照射在待测物体的表面上，形成反射光。
然后，利用相机或光栅传感器捕捉到这些反射光，并通过图像处理和光学计算来分析得到物体的三维形貌信息。
这种方法有以下特点和优势：1. 非接触式测量：这种方法无需接触物体表面，避免了因接触造成的形貌变形和损坏，尤其对于脆性材料或特殊涂层的物体非常适用。
2. 快速高效：相比传统的机械式测量方法，光学测量方法可以实时捕捉和处理图像信息，大大提高了测量速度和效率。
3. 高精度：光学测量技术可以在亚微米甚至纳米级别上进行测量，可以准确地获取物体的表面形貌信息。
4. 适用范围广：这种方法可以应用于各种形状和大小的物体，对于复杂曲面和大尺寸物体也可以进行测量。
5. 可视化显示：测量结果可以以可视化的方式呈现，通过三维形貌图或形貌云图来展示物体的表面形状，更直观地理解和分析测量结果。
当然，光学非接触式三维形貌测量方法也存在一些限制和挑战。
例如，对于反射率低的物体或表面粗糙度较高的物体，可能会导致测量误差增加。
此外，对于大尺寸物体，需要将整个物体的表面进行均匀照射，需要适当设计照明系统。
而在复杂环境下，如有干扰物体或背景噪声等情况下，需要采用更复杂的图像处理算法来提取和分析有效的测量数据。
总而言之，光学非接触式三维形貌测量方法是一种快速、准确、高精度的表面形貌测试方法，被广泛应用于工业生产和科学研究中。
随着技术的不断发展和创新，相信这种方法将在未来得到更广泛的应用和发展。
非接触式光学探测传感器
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基于光学成像的非接触式医疗检测技术研究
基于光学成像的非接触式医疗检测技术研究光学成像技术是一种非接触式的医疗检测技术，其通过利用光学原理来对人体进行成像和分析。
光学成像检测技术具有高分辨率、高灵敏度和无创的特点，被广泛用于各种医疗检测中。
本文将介绍基于光学成像的非接触式医疗检测技术的原理、应用和发展前景。
基于光学成像的非接触式医疗检测技术主要包括两类：一类是基于反射光学成像原理的技术，如光学相干断层扫描（OCT）、皮肤光学成像（SSI）等；另一类是基于透射光学成像原理的技术，如X光成像、近红外成像等。
这些技术通过对人体的不同层次进行成像和分析，可以用于早期疾病诊断、病理分析、手术导航等方面。
光学相干断层扫描（OCT）是一种基于光学反射成像原理的技术，它通过测量光线在眼科或皮肤等组织中的反射或散射来获得组织的结构信息。
OCT技术具有高分辨率、无创、实时性强等特点，广泛用于眼科疾病的诊断和治疗。
此外，OCT还可以应用于皮肤疾病的早期诊断、皮肤癌的鉴别诊断等方面。
皮肤光学成像（SSI）是一种基于反射光学成像原理的技术，它通过对皮肤表面的照射和反射光的采集来获取皮肤的结构和功能信息。
该技术具有无创、高分辨率、实时性强等特点，可以用于皮肤病的诊断和治疗。
例如，SSI可以用于痤疮的早期诊断、皮肤血管的显像、皮肤癌的检测等。
X光成像是一种基于透射光学成像原理的技术，它通过对人体内部的X射线的透射和吸收来获取组织的结构和密度信息。
X光成像技术广泛应用于临床诊断和治疗过程中，如胸部X光检查、骨骼成像、肿瘤治疗、介入放射学等。
近红外成像是一种基于透射光学成像原理的技术，它利用近红外光的穿透性，对人体内部的组织进行成像和分析。
近红外成像技术具有高透明度、低能量、无创等特点，可用于脑功能研究、血流动力学监测、肌肉氧合度的测量等。
随着光学成像技术的不断发展，基于光学成像的非接触式医疗检测技术在临床医学和生物医学研究中的应用越来越广泛。
这些技术在疾病诊断、病理分析、手术导航等方面提供了更加精准和可靠的数据和图像，有助于早期诊断和治疗的实施。
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NanoMap 500WLS 光学三维表面形貌仪 技术参数
◆放大倍数
物镜放大: 50x 20x 10x
5x
2.5x
数值孔径: 0.55 0.40 0.30 0.13 0.075
NanoMap 500WLS 三维表面形貌仪
（光学非接触式）
DLC 纳米薄膜磨痕 3D 轮廓
电镀厚镀层磨痕 3D 轮廓
钢球表面磨痕 3D 形貌
磨损体积的精确测量
美国 AEP Technology 公司主要从事半导体检测设备, MEMS 检测设备, 光学检测设备的生产制
造，是表面测量解决方案行业的领先供应者,专门致力于材料表面形貌测量与检测技术的研发。
系统配置
■ 测量部分
样品台：XY 方向上 150mm x 150mm 可控移动范围
Z 方向上 55mm 可控移动范围
360 度旋转手动可调
±4 度倾斜手动可调
直径 150mm 样品区域
观测系统，含 1024X1024 照相机，1536 x 1536 or 或
1920x 1920 选配。
干涉物镜，2.5X, 5X, 10X, 20X, 50X。
NanaMap 500WLS 光学非接触式三维表面形貌仪基于白光干涉测量法技术，所有测量都是非
破坏性和快速的。样件无须专门处理。由于采用独特的缝合技术，无论怎样的表面形态、粗糙
程度以及样品尺寸，一组 m×n 图像可以被缝合放大任何倍率，在高分辨率下创造一个大的视
场，并获得所有的被测参数。
全自动 XYZ 三维超高抛光光学样品台
数字变焦：0.5x, 1x, 2x
光源：双 LED 光源，高寿命绿光及白光。
MEMS 器件三维检测结果
■ 控制及数据处理系统
电脑主机，主流配置。液晶彩显 19 英寸（2 台）
SPIP 软件及输入附件
■ 抗震隔离系统
测量区域 (μm)
空间采样率 (μm):
光学分辨率 @ 550nm (μm): 工作距离 (mm):
266 x 266 0.14
0.49
3.4
532 x 532 0.28
0.69
4.7
1064 x
1064 0.55
0.92
7.4
2128 x 4256 x 2128 4256
1.1
2.2
2.12 3.67
测量轮廓台阶高度范围从小于 1nm 到高达 20mm
基于白光干涉的高精度定量共焦模式，自动调焦，垂直分辨率高达 0.001nm
相移干涉（PSI）和垂直扫面干涉（VSI）模式软件自动切换
高速扫描，无须制样，无须真空，金属非金属均可，快速直观，操作方便
先进的综合图象处理软件，致力于采集，分析，统计和可视化数据处理等
9.3 10.3
焦点深度
@550nm 1.16 2.19 3.89 20.72 62.25
(μm):
软件
最大表面斜
NanoMap 500WLS 包括完整版的 SPIP 分析软件，
度：
22.6 9.5
4.8
2.4
1.2
◆测量重复精度
提供了二维分析、三维分析、表面纹理分析、粗糙度
垂直分辨率：0.001nm
样品反射率：1% - 100%
谷值分析。基于傅立叶变换的空间过滤工具使得高 台阶高度重复性：0.1%或者 0.1nm1σ
通、低通、通频带和带阻能滤波器变的容易。多项式 ◆放大率变化
配置、数据配置、扫描、屏蔽和插值。交互缩放。X-Y
和线段剖面。三维线路、混合和固定绘图。用于阶越
高度测量的地区差异绘图。
分析、波度分析、PSD 分析、体积、角度计算、曲率
RMS 重复性：0.02nm
计算、模拟一维分析、数据输出、数据自动动态存储、
垂直方向上扫描速度：3.75 to 26um/sec 软件可控
自定义数据显示格式等。综合绘图软件可以采集、分
垂直方向上最大测量范围：20mm
析、处理和可视化数据。表面统计的计算包括峰值和