?非接觸式三次元測量儀的檢測原理核心是通過非接觸傳感器(如光學、激光等)捕捉物體表面的空間信息,結(jié)合機械運動系統(tǒng)和算法,將二維或三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為精確的坐標參數(shù),最終實現(xiàn)對物體尺寸、形狀、位置等參數(shù)的測量。不同類型的傳感器對應(yīng)不同的技術(shù)原理,具體如下:
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1. 光學成像與立體視覺原理
這是視覺類非接觸測量儀的核心原理,利用光學成像和幾何算法還原三維信息,常見技術(shù)包括:
單目視覺 + 運動重建:
單臺高分辨率相機通過在不同位置拍攝物體的多張二維圖像,結(jié)合相機自身的運動軌跡(由測量儀的 X、Y、Z 軸移動記錄),利用三角測量法計算物體表面各點的三維坐標。類似于人眼通過移動視角感知物體深度。
雙目 / 多目立體視覺:
多臺相機從不同角度同時拍攝物體,通過比對不同圖像中同一特征點的位置偏差(即 “視差”),結(jié)合相機間的已知距離(基線距),利用立體匹配算法計算該點的深度信息,進而構(gòu)建三維模型。原理與人的雙眼視覺形成立體感一致。
結(jié)構(gòu)光投射技術(shù):
向物體表面投射預設(shè)的光學圖案(如條紋、網(wǎng)格、隨機散斑),圖案因物體表面的凹凸而發(fā)生變形。相機捕捉變形后的圖案,通過分析圖案的扭曲程度(如條紋間距變化),結(jié)合投射器與相機的位置關(guān)系,計算出各點的高度差,最終重建三維輪廓。
例如:條紋投射時,物體凸起處會使條紋提前 “彎曲”,通過算法可反推出凸起的高度。
2. 激光掃描原理
激光類非接觸測量儀通過激光束與物體表面的交互獲取三維坐標,主要分為:
點激光掃描:
激光發(fā)射器發(fā)射一束聚焦激光(點光源)照射物體表面,反射光被接收器(如 CCD 相機)捕捉。根據(jù)激光發(fā)射方向與接收方向的夾角,結(jié)合發(fā)射器與接收器的固定距離(基線),利用三角公式計算出激光照射點的三維坐標(X、Y、Z)。測量儀的機械軸帶動激光頭或工件移動,逐點掃描即可獲取物體表面的完整數(shù)據(jù)。
線激光掃描:
激光發(fā)射器通過光學元件將激光束擴成一條激光線(線光源),同時照射物體表面的一條線段。相機同步拍攝激光線在物體表面的變形圖像,通過分析線上各點的位置偏差,一次性計算出整條線上所有點的三維坐標。配合機械軸的連續(xù)移動,可快速獲取大面積的三維點云數(shù)據(jù),效率遠高于點激光。
3. 其他輔助原理
相位測量原理:
部分結(jié)構(gòu)光或激光測量儀會使用 “調(diào)制光”(如正弦波條紋),通過分析反射光的相位變化來計算物體表面的深度。相位差與深度呈線性關(guān)系,精度可達微米級,適合高精度曲面測量。
共聚焦原理:
針對微觀結(jié)構(gòu)(如半導體芯片、光學鏡片),采用共聚焦傳感器,通過聚焦透鏡將單色光聚焦到物體表面某一點,只有該點的反射光能通過針孔濾鏡被接收。通過移動聚焦位置(Z 軸方向),找到反射光最強的點(即焦點),記錄該點的 Z 坐標,實現(xiàn)納米級的高精度測量。