非接触式测量-光学测量方法
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。
测量桥面变形的方法
测量桥面变形的方法一、引言桥梁是现代交通运输体系中不可或缺的重要组成部分，它承载着车辆和行人的重量。
随着时间的推移和外部因素的影响，桥梁会发生变形。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，需要对桥面变形进行测量和监测。
本文将介绍几种常用的测量桥面变形的方法。
二、光学测量法光学测量法是一种非接触式测量方法，通过使用光学传感器来获取桥面表面上的位移信息。
常用的光学测量设备包括全站仪、激光雷达和摄像机等。
1. 全站仪全站仪是一种多功能仪器，可以同时完成水平角、垂直角和斜距等参数的测量。
在测量桥面变形时，可以将全站仪安装在固定位置，并通过远程控制来获取不同位置上的位移数据。
全站仪具有高精度和高稳定性，在工程实践中得到广泛应用。
2. 激光雷达激光雷达是一种利用激光束测量目标物体的位置和形状的设备。
在桥面变形测量中，激光雷达可以通过扫描整个桥面表面来获取点云数据，从而得到桥面的三维形状信息。
激光雷达具有高精度和高速度的优点，适用于大范围、全局性的桥面变形监测。
3. 摄像机摄像机是一种常见的光学测量设备，可以通过拍摄桥面表面的图像来获取位移信息。
在桥面变形测量中，可以使用单目或双目摄像机来进行测量。
通过对图像进行处理和分析，可以得到桥面表面上不同位置的位移数据。
摄像机具有成本低、易操作等优点，在一些小范围的桥梁监测中得到广泛应用。
三、物理测量法物理测量法是一种直接接触式的测量方法，通过使用传感器或仪器直接接触桥面表面来获取位移信息。
1. 应变计应变计是一种常用的物理传感器，可以将结构变形转化为电信号输出。
在桥面变形测量中，可以将应变计安装在特定位置上，通过测量应变计的电阻变化来获取桥面的位移数据。
应变计具有高灵敏度和高可靠性的特点，广泛应用于桥梁工程中。
2. 压力传感器压力传感器是一种常用的物理传感器，可以通过测量桥面表面上的压力来获取位移信息。
在桥面变形测量中，可以将压力传感器安装在特定位置上，通过测量压力传感器输出的电信号来获得桥面的位移数据。
建筑固有振动频率的非接触测量方法研究
建筑固有振动频率的非接触测量方法研究引言建筑物的振动频率是其结构特性的一个重要指标，对于评估建筑物的稳定性和抗震能力具有重要意义。
传统的测量方法往往需要接触式传感器，但这不仅存在着安装困难和时间成本高的问题，而且对建筑物的破坏性较大。
因此，本文将探讨一些非接触式测量建筑固有振动频率的方法。
介绍非接触式测量方法是利用光学或声波技术，从远处测量建筑物的振动频率，避免了传统接触式测量的种种问题。
下面将介绍几种常用的非接触式测量方法。
一、激光测振法激光测振法是利用激光干涉原理测量建筑物的振动频率。
通过将激光束照射到建筑物的结构上，并将反射回来的激光束与原始激光束进行干涉，从而得到建筑物的振动频率。
这种方法不仅可以实现远距离测量，还可以同时测量多个位置的振动频率，具有较高的准确度和重复性。
二、数字图像处理法数字图像处理法是利用摄像机或红外热像仪对建筑物进行实时拍摄或监测，通过对图像序列进行处理和分析，提取建筑物的振动频率。
这种方法具有非常高的灵敏度，可以捕捉到微小的振动信号，并可以实现对大面积建筑物的批量测量。
三、声学振动测量法声学振动测量法是利用扬声器向建筑物施加特定频率的声音信号，并通过麦克风接收被建筑物产生的振动声音信号，从而确定建筑物的振动频率。
这种方法具有较低的成本和设备要求，适用于中小型建筑物的振动频率测量。
讨论非接触式测量方法相比传统接触式测量方法具有诸多优势，但仍然存在一些局限性和挑战。
例如，激光测振法在对建筑物的振动频率进行测量时，可能会受到天气、温度和颜色等因素的干扰，导致结果的准确性降低。
而数字图像处理法在测量过程中需要考虑摄像机的分辨率和帧率等因素，以确保测量结果的准确性。
此外，非接触式测量方法在数据处理和分析上也存在一定的难度。
由于非接触式测量方法得到的振动数据往往是连续的时间序列，需要通过信号处理和频谱分析等技术，提取出建筑物的振动频率和模态参数。
这对于数据处理的算法和技术提出了更高要求。
角度测量方案
角度测量方案角度是物体之间相对位置关系的一种度量方式。
在科学研究和工程技术领域，角度的测量具有重要的意义。
本文将介绍几种常用的角度测量方案，并分析其优缺点，旨在为读者提供有关角度测量的综合了解。
一、光学测角法光学测角法是一种基于光线的测量技术，通过利用光的反射、折射等特性测量角度。
其中，常见的测角仪器包括迈克尔逊干涉仪、高斯仪等。
优点：1. 高精度：光学测角法具有高精度的特点，适用于需要高精度角度测量的领域。
2. 非接触式：光学测角法无需直接接触被测物体，可以在不破坏被测物体的情况下进行测量。
3. 快速测量：光学测角法具有快速测量的优势，适用于对时间要求较高的工作。
缺点：1. 仪器成本高：光学测角仪器通常价格昂贵，对于一般用户来说，成本较高。
2. 对环境要求高：光学测角法对光线环境要求较高，强光或阴暗环境会对测量结果产生影响。
二、力测角法力测角法是一种基于力学原理的测量技术，通过测量物体所受力的大小和方向来计算角度。
常见的测角仪器包括扭矩扳手、力传感器等。
优点：1. 适用范围广：力测角法适用于各种不同形状、体积的物体，具有广泛的应用范围。
2. 实时监测：力测角法可以进行实时监测，能够提供实时的测量数据。
3. 相对简单：相比于其他测量方法，力测角法的原理相对简单，易于操作。
缺点：1. 误差较大：由于外界环境的干扰，力测角法的测量误差相对较大，对于高精度测量不适用。
2. 接触式测量：力测角法需要直接接触被测物体，对于一些特殊的工作环境，可能存在一定的难度。
三、电子测角法电子测角法是一种基于电子原理的测量技术，通过测量电子器件之间的电压、电流等参数来测量角度。
常见的测角仪器包括陀螺仪、加速度计等。
优点：1. 高精度：电子测角法可以实现高精度测量，适用于对角度要求较高的场景。
2. 处理能力强：电子测角法可以通过电子器件对数据进行处理，能够提供更加全面和丰富的信息。
缺点：1. 仪器复杂：电子测角仪器通常较为复杂，需要专业的知识和技能进行操作和维护。
工件尺寸和形状的获得方法
工件尺寸和形状的获得方法一、引言工件尺寸和形状是工程设计和制造中非常重要的参数，直接影响着产品的质量和性能。
因此，准确、快速地获取工件的尺寸和形状信息对于工程师和制造人员来说是至关重要的。
本文将介绍几种常见的获取工件尺寸和形状的方法。
二、直接测量法1. 使用尺子和卷尺：这是最常见的直接测量方法之一。
通过将尺子或卷尺对准工件的边缘或关键部位，可以直接读取出工件的尺寸。
这种方法简单易行，但适用于较大尺寸和简单形状的工件。
2. 使用千分尺：千分尺是一种高精度的测量工具，可以测量工件的线性尺寸、孔的直径等。
使用千分尺时，需要将其对准待测量的部位，然后通过读数盘上的刻度来获取工件的尺寸信息。
三、非接触式测量法1. 光学测量法：利用光学原理进行工件尺寸和形状测量是一种常见的非接触式测量方法。
例如，利用投影仪或显微镜对工件进行放大观察，通过目测或测量仪器获取工件的尺寸和形状信息。
2. 激光测量法：激光测量技术是一种高精度的非接触式测量方法。
通过激光干涉、激光散射或激光雷达等方式，可以获取工件的尺寸和形状信息。
激光测量法适用于复杂形状、精度要求较高的工件。
四、三维扫描法三维扫描技术是一种高精度的工件尺寸和形状获取方法。
通过使用三维扫描仪，可以将工件表面的形状信息转化为三维模型数据。
这种方法适用于复杂形状、曲面工件的尺寸和形状测量。
五、数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机模型的工件尺寸和形状获取方法。
通过建立工件的三维模型，并利用计算机软件进行模拟分析，可以获取工件的尺寸和形状信息。
数值模拟法适用于复杂结构、难以直接测量的工件。
六、应用案例1. 在汽车制造中，通过使用三维扫描仪对车身进行扫描，可以获取车身的几何形状数据，用于设计和制造车身零部件。
2. 在航空航天领域，利用激光测量技术对飞机机翼进行扫描，可以获取机翼的几何形状，用于分析飞机的空气动力学性能。
3. 在医疗器械制造中，通过数值模拟方法对人体骨骼进行建模和分析，可以获取骨骼的尺寸和形状信息，用于定制人工关节和骨骼修复装置。
CNC机床加工中的刀具磨损监测与诊断
CNC机床加工中的刀具磨损监测与诊断CNC机床是一种高精度、高效率的数控工具，广泛应用于各种机械加工行业。
然而，在长时间的使用过程中，刀具磨损是不可避免的问题。
刀具磨损会导致加工质量下降、工艺参数偏差甚至设备损坏。
因此，针对刀具磨损进行监测与诊断，对于提高机床加工效率和延长刀具寿命具有重要意义。
一、刀具磨损监测的方法1.1 接触式测量方法接触式测量方法通过在CNC机床上安装传感器，实时监测刀具与工件之间的接触状态，从而判断刀具是否磨损。
目前常用的接触式测量方法有力反馈测量和声学传感测量。
力反馈测量是通过感应切削力的大小和变化来判断刀具的磨损程度。
随着刀具磨损的增加，切削力会逐渐增大。
通过测量切削力的变化，可以及时发现刀具磨损的情况。
声学传感测量是利用超声波传感器对刀具磨损进行监测。
超声波传感器能够感应到切削过程中产生的声音信号，并将其转化为电信号进行分析。
通过分析声音信号的频率和振幅变化，可以判断刀具的磨损程度。
1.2 非接触式测量方法非接触式测量方法是利用光学、红外、摄像等技术，实时监测刀具表面的磨损情况。
这些技术可以通过计算机视觉和图像处理算法对刀具表面进行分析和识别。
光学测量方法是利用光学传感器对刀具表面进行扫描和测量。
传感器会发射激光束，然后利用光学原理对刀具表面的形貌进行测量。
通过比较刀具初始状态和当前状态的形貌差异，可以诊断刀具的磨损情况。
红外测量方法是利用红外热像仪对刀具表面的温度分布进行监测。
随着刀具磨损的增加，由于磨损面积的增大，刀具表面的温度也会发生变化。
通过分析温度分布的变化，可以判断刀具的磨损程度。
二、刀具磨损诊断的方法2.1 基于模型的方法基于模型的方法是利用建立的数学模型对刀具磨损进行诊断。
通过建立刀具磨损与切削力、切削参数、切削时间等因素之间的关系模型，对实时监测到的数据进行分析和比对，判断刀具磨损的程度和寿命。
2.2 基于信号处理的方法基于信号处理的方法是利用信号处理技术对实时监测到的切削力、振动信号、声音信号等进行分析和处理。
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
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表面粗糙度测量技术方法与设备介绍
表面粗糙度测量技术方法与设备介绍表面粗糙度是指物体表面的不均匀性或不平整程度。
在许多工业领域中，表面粗糙度的测量非常重要，因为它直接影响到物体的功能和性能。
本文将介绍一些常用的表面粗糙度测量技术方法与设备。
一、光学方法光学方法是一种非接触式测量表面粗糙度的技术。
例如，白光干涉法和激光扫描仪是其中常用的两种方法。
1. 白光干涉法白光干涉法是通过观察物体表面反射光的干涉图案来测量表面粗糙度的方法。
它利用白光经过物体表面反射时，不同高度的表面会产生不同的光程差，从而形成干涉条纹。
通过分析干涉条纹的特征，可以计算出表面的粗糙度参数。
2. 激光扫描仪激光扫描仪是一种使用激光束来扫描物体表面的设备。
它通过激光从不同角度照射物体表面，并通过接收器接收反射回来的激光信号，根据信号的强度和相位变化来计算表面的粗糙度参数。
激光扫描仪具有高精度和高分辨率的优点，适用于复杂曲面的粗糙度测量。
二、机械方法机械方法是一种通过机械设备对物体表面进行接触式测量的技术。
它常用于工业生产线上的实时检测。
1. 探针测量法探针测量法是一种常见的机械测量方法。
它使用一根装有传感器的探针，通过垂直移动探针并记录表面高度的变化，从而测量表面的粗糙度。
探针测量法可以适用于不同形状和材质的表面，但是由于是接触式测量，可能会对物体造成轻微的损伤。
2. 高斯仪测量法高斯仪是一种利用一个平面平行于被测表面的高斯孔隙板的装置进行测量的方法。
通过将高斯孔隙板压在物体表面上，并测量孔隙板下的气压变化，可以计算出表面的粗糙度参数。
高斯仪具有简单、准确的特点，被广泛应用于工业生产中。
三、电子方法电子方法是利用电子设备对物体表面的电信号进行测量和分析的技术。
1. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种利用电子束扫描表面，并通过接收被扫描物体表面反射的电子信号来观察和测量物体表面形貌的设备。
SEM具有非常高的分辨率和放大倍率，可以用于微观尺度下的表面粗糙度测量。
什么是非接触式测量技术？
什么是非接触式测量技术？随着技术的不断发展，现代测量技术也取得了长足的进步，其中非接触式测量技术成为了一种非常重要的测量手段。
非接触式测量技术是指通过无需接触被测物体的方式进行测量的一种技术方法。
它凭借着高精度、高速度、非侵入性等特点，在工业生产、科学研究等领域得到广泛应用，并取得了显著的成果。
一、激光干涉测量技术激光干涉测量技术是非接触式测量技术的一种重要方法。
它利用激光入射到被测物体上后，通过对反射光的干涉信号进行处理，从而得到被测物体的形貌或位移等信息。
激光干涉测量技术具有高精度、高分辨率、非接触等优点，广泛应用于形貌测量、表面质量评价、位移测量等领域。
此外，激光干涉测量技术还可以用于光学元件的检测、微观形貌测量以及振动分析等方面。
二、红外测温技术红外测温技术是一种利用物体辐射的红外能量与其温度之间的关系进行测温的方法。
它通过检测物体表面的红外辐射，利用红外辐射能量与温度的相关性，计算出物体的温度值。
红外测温技术具有非接触、快速、准确等特点，广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
它在工业生产中可以用于高温炉窑的温度监测、机械设备的热态检测，甚至可以用于医疗领域中的体温检测等。
三、电磁感应测量技术电磁感应测量技术是一种利用电磁感应现象进行测量的方法。
它通过感应线圈和被测物体之间的电磁相互作用，测量被测物体的电磁参数或物理量。
电磁感应测量技术具有高灵敏度、非接触、反应速度快等特点，在电磁兼容性、材料参数测试、电磁场环境监测、电气设备检验等方面有重要应用。
此外，电磁感应测量技术还可以用于交通监测、安全检测、环境监测等领域。
总结：非接触式测量技术凭借其高精度、高速度、非侵入性等优势，在现代科技领域有着广泛的应用前景。
从激光干涉测量技术到红外测温技术再到电磁感应测量技术，各种非接触式测量技术的发展为我们的工业生产和科学研究提供了更加有效、精确的测量手段。
未来，随着技术的不断发展，非接触式测量技术将会在更多领域取得突破，为人类的发展进步贡献更大的力量。
光电容积法的工作原理
光电容积法的工作原理一、概述光电容积法是一种常用于测定物体体积的非接触式测量方法。
它通过测量物体与光束的相互作用，利用光电效应和光学原理，计算出物体的体积信息。
本文将详细介绍光电容积法的工作原理及其应用。
二、光电效应光电效应是指当光束照射到物体表面时，光子传递给物体表面的电子，使其跃迁到导带中，从而产生电流的现象。
光电效应的原理是光子具有能量，并且该能量可以被物体吸收并转换为电能。
根据光电效应的原理，光电容积法能够通过测量物体与光束的光电效应，获得物体的体积信息。
三、光电容积法的工作原理光电容积法的工作原理如下：1. 光束的投射首先，将一束平行的光线投射到待测物体上。
可以使用激光或者光纤等光源来产生平行光线。
光束的强度和方向对测量的精度和准确性有一定的影响。
2. 光电效应的测量光束照射到物体表面时，会产生光电效应。
光电效应的电流大小与光束的强度和物体表面特性有关。
可以通过光电效应产生的电流来测量物体与光束的相互作用。
3. 电流的转换与放大测量得到的光电效应电流较小，需要经过电流转换和放大装置进行处理，使其能够被测量设备准确读取。
4. 体积计算根据物体的形状和光电效应电流的测量结果，可以计算出物体的体积信息。
不同形状的物体需要使用不同的体积计算公式，例如球体、长方体等。
四、光电容积法应用光电容积法在多个领域有广泛的应用，如下所示：1. 医学领域光电容积法可以用于测量人体的器官体积，如眼球体积、心脏体积等。
这对于研究疾病的发生和发展，以及制定治疗方案具有重要意义。
2. 工程领域在工程领域，光电容积法可以用于测量建筑物的体积和形状，以及材料的密度等参数。
这对于施工过程的控制和材料质量的监测具有重要作用。
3. 环境监测光电容积法在环境监测中也有广泛的应用，如水体体积的测量、土壤含水量的测量等。
这对于环境保护和资源管理具有重要意义。
4. 其他领域此外，光电容积法还可以用于测量微小物体的体积，如细胞、颗粒等。
光学测量方法实现在纳米级别量测并可视
光学测量方法实现在纳米级别量测并可视光学测量是一种常用的非接触式测量方法，可以在不破坏被测对象的情况下获取其表面形貌和尺寸信息。
由于光学测量具有高精度、高效率和无损检测等优点，在纳米级别的测量领域得到了广泛应用。
纳米级别的测量是科学研究和工程技术中的重要任务，对于探索纳米世界的新现象和提高纳米器件制造的精度至关重要。
光学测量方法在纳米级别的量测中发挥着重要作用，可以实现非常精确的表面形貌和尺寸量测，并且具有可视化的特点。
在纳米级别的光学测量中，常用的方法有：1. 扫描近场光学显微镜 (SNOM)：这种方法利用纳米尺度的近场光学原理，将光源聚焦到纳米尺度的探针尖端，通过探测光与被测样品相互作用的变化，来实现纳米级别的量测。
通过控制探测器的移动，可以在纳米级别内进行图像扫描，获取高分辨率的纳米级别表面形貌信息。
2. 原子力显微镜 (AFM)：原子力显微镜是一种通过探针与被测样品之间的相互作用力来获取样品表面形貌的测量方法。
它不仅可以在纳米级别内测量样品的表面形貌，还可以实现原子级别的分辨率。
通过探测器的移动和探针的借助，可以实现在纳米级别内的量测并可视化。
3. 散射光学一维和二维显微镜：这种方法利用样品散射的光学特性，通过一维或二维的显微镜来实现纳米级别的量测。
通过对散射光的方向、强度和偏振状态进行测量和分析，可以获取样品表面形貌和尺寸的信息。
而且，这种方法具有实时、快速和无需接触样品的特点，非常适合对纳米级别结构进行量测。
需要注意的是，在纳米级别的光学测量中，仪器的精度和分辨率非常重要。
为了提高测量的准确性和可靠性，通常会采用先进的光学元件、高稳定性的光源和精密的控制系统来构建测量系统。
此外，还需要进行有效的信号处理和数据分析，以提取出真实、准确的纳米级别量测结果。
光学测量方法在纳米级别量测中的应用非常广泛。
例如，在纳米科学和纳米技术中，常用光学测量方法来研究纳米材料的光学性质、光学波导器件的制备和性能评估等。
利用光学方法对液体表面张力的非接触式测量
２＝
＋
（） ６
式 中 ： 表示 液体 表面 声波 的圆频 率 ； ｃ Ｕ ｋ表示 液体 表
１ 一
和反射镜后直接斜入射在液体表面上。当液体表面 产生 表面 波后 ， 察 衍射 光 场 。并 调 节 表 面 波激 发 观
器 的位置 ， 改变 信号 发生器 的输 出频 率 ， 液 体表面 使 波衍 射 图样尽 可 能 清 晰。在 衍 射 光 场 中 ， 面 阵 电 用 荷耦 合器 件 （ 面阵 Ｃ Ｄ） 收 衍 射 图 ， Ｃ 接 并直 接 输 入计 算 机存 储 和 处 理。 实验 中 ， 用 的 液 体 为 蒸 馏 水 ， 采
入射 光之 问的距 离及 表面 波的振 幅 。样 品池放 置在 温度可 以调 节 的热 源 上 ， 以改 变 液 体 样 品 的温 度 。 ＭＢ Ｌ型全 固态 激 光 器 所 产 生 的激 光束 经 分束 镜 分 为二 束 ， 中一束 用做 参考 光 ， 一束 经小 孔滤 波器 其 另
系 ［ 可 以表 示为 ： ７ ］
由四部 分组成 ： 低频信 号发生 器 ， 品池 。 样 激光 光源 ， 光 电Hale Waihona Puke 据采集 和数据处 理 系统 。
信 息 载 体 ， 对 液 体 表 面 波 Ｌ Ｗ （ ｉｕｄＳ ｒ ｃ 来 Ｓ Ｌｑｉ ｕｆ ｅ ａ Ｗａｅ 行研究 ｕ－】 ｖ）进 ６。对 液体 进 行 研究 ， 目的就 是 要 获取 液体 的物理 参量 ， 例如表 面张 力 ， 滞 系数 等 粘 等 。实 际上 ， 表面 张力 的测 量有很 多方 法 ， 见 的 对 常 有 Ｗｉｈｌ ｌｅ方法 、 定 法 、 细 管法 等 ， 大 ｌ ｅ Ｐａ ｌ ｍｙ ｔ 滴 毛 但 多都属 于静 态 的测 量 方 法 ， 量 中 与液 体 有 一 定 的 测 接触 ， 并且 不能对 液体表 面张 力进行 实 时性测 量 。 在 我们 对 动 态液 体 表面 进行 实 验研 究 时 发 现 ， 周期性 振 动 的液 体 表 面对 入 射 光有 调制 作用 ， 以 可
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
非接触式测量
非接触式测量非接触式测量的定义非接触测量是一种基于光电、电磁等技术，在不接触被测物体表面的情况下获取物体表面参数信息的测量方法。
典型的非接触测量方法，如激光三角测量、涡流测量、超声波测量、机器视觉测量等。
概况V-STARS（视频模拟三角测量和响应系统）是GSI公司开发的工业数字近景摄影测量坐标测量系统。
该系统主要具有三维测量精度高（相对精度高达1/200000）、测量速度快、自动化程度高、工作环境恶劣（如热真空）等优点。
它是世界上最成熟的商业工业数字摄影测量产品。
该系统是基于数字摄影的大尺寸三坐标测量系统，也称为工业摄影测量系统（industrialphotogrammetrysystem）、数字近景摄影测量系统、数字近景摄影视觉测量系统、数字摄影三维测量系统、三维光学图像测量系统（3dindustrialmeasurementsystem）。
它通过V-STARS软件（如图3所示）处理收集的照片，以获得待测点的三维坐标。
这些照片是通过使用高精度专业相机（如美国GSI公司的inca3相机）在不同位置和方向拍摄同一物体而获得的。
V-STARS软件会自动处理这些照片，通过图像匹配等处理和相关数学计算，得到被测点的精确三维坐标。
一旦被处理，被测物体的三维数据将进入坐标系，就像之前被测量或处理过一样。
如有必要，V-STARS软件还内置了分析工具，可以输出三维数据。
这些被测物体通常提前手动粘贴回光反射标记，或通过投影仪投射到点上，或投射到检测杆上。
技术特点（1）高精度：单摄像机系统的测量精度在10米以内可达0.08mm，双摄像机系统的测量精度可达0.17mm；（2）非接触测量：光学摄影的测量方式，无需接触工件；（3）测量速度快：单台摄像机可在几分钟内完成大量点云测量，双摄像机可实时测量；（4）可在不稳定环境（温度、振动）下测量：测量时间短，温度影响小。
双摄像机系统可以在不稳定的环境中进行测量；（5）特别适合狭小空间的测量：只要0.5m空间即可拍照、测量；（6）数据率高，便于获取大量数据：图像点由计算机软件自动提取和测量，测量1000个点的速度几乎与10个点的速度相同；（7）适应性好：被测物尺寸从0.5m到100m均可用一套系统进行测量；（8）便携性好：单相机系统1人即可携带到现场或外地开展测量工作。
薄壁零件外径非接触测量方法研究
薄壁零件外径非接触测量方法研究薄壁零件外径非接触测量方法研究摘要：薄壁零件在工业生产中应用广泛，其外径的测量是保证产品质量的关键环节。
本文在研究薄壁零件外径非接触测量方法的基础上，探讨了几种测量方法的原理、优缺点及应用范围，并提出了一种基于光学原理的测量方法，通过实验证明了该方法的可行性。
关键词：薄壁零件；外径测量；非接触测量；光学原理1. 引言薄壁零件常用于电子产品、汽车制造等行业，其外径的精确测量对产品的质量控制至关重要。
传统的外径测量方法通常使用触发式测量工具，但这种方式存在着对零件表面的损伤、测量误差较大等缺点。
因此，研究薄壁零件外径非接触测量方法对于提高产品质量具有重要意义。
2. 薄壁零件外径测量方法的原理2.1 激光扫描测量法激光扫描测量法通过激光器产生的高强度光束照射在被测零件上，利用光电传感器接收光束反射后的信号，通过计算测量物体和光电传感器之间的距离来获得外径数据。
该方法具有测量速度快、精度高的优点，但对被测零件的表面材料和颜色有一定要求。
2.2 聚焦式光学测量法聚焦式光学测量法利用光学镜片将光源聚焦到被测零件上，通过测量光线的反射角度来推算外径尺寸。
该方法适用于不同材质和颜色的薄壁零件，具有优异的测量精度和稳定性。
2.3 能量谱分析测量法能量谱分析测量法利用能量谱仪测量被测零件散射回来的光谱，通过解析光谱能量的分布来计算外径尺寸。
该方法适用于对外径测量精度要求较高的场合，但对仪器的要求较高。
3. 薄壁零件外径非接触测量方法的优缺点和应用3.1 激光扫描测量法的优缺点和应用激光扫描测量法具有测量速度快、精度高、适用于特殊形状零件等优点；但对被测零件表面材料和颜色有一定要求，且对环境光干扰敏感。
该方法广泛应用于电子产品、汽车制造等领域。
3.2 聚焦式光学测量法的优缺点和应用聚焦式光学测量法具有测量精度高、适用于不同材质和颜色的零件等优点；但由于光路和光学镜片的限制，测量范围相对较小。
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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。