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深入解析光学量测的基本原理与方法

更新时间:2024-11-26浏览:17次
  光学量测是利用光学原理和设备进行物体尺寸、形状、位移、形变等参数的测量和分析的方法,它是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。以下是对光学量测的基本原理与方法的深入解析:
  一、基本原理
  1.光学折射与反射:光线在不同介质中传播时会发生折射,遇到物体表面时会发生反射。这些现象为光学量测提供了基础,通过测量折射或反射光线的角度、强度等参数,可以推算出物体的形状、尺寸等信息。
  2.干涉与衍射:光波在遇到障碍物或通过狭缝时会发生干涉和衍射现象。利用这些现象,可以精确测量物体的微小形变、表面粗糙度等。
  3.光电转换:光学量测中常利用光电传感器将光信号转换为电信号,便于后续处理和分析。
  二、测量方法
  1.主动测距法:
  结构光法:通过向物体投射特定结构的光(如光栅、光条纹等),然后分析反射光的变化来测量物体的三维形状。
  飞行时间法(ToF):利用光速不变原理,测量激光发射与反射光返回的时间差来计算距离。这种方法一般用于远距离测量。
  三角测距法:通过测量光线在物体表面反射后形成的角度变化,结合已知的光源和探测器位置,可以计算出物体的距离和形状。
  2.被动测距法:
  单目视觉:仅使用一个相机捕捉物体的图像,然后通过图像处理技术来测量物体的尺寸和形状。这种方法适用于静态物体的测量。
  双目立体视觉:使用两个相机同时捕捉物体的图像,通过比较两个图像中的差异来计算物体的三维信息。这种方法适用于动态物体的测量。
  3.光学三维测量技术:
  干涉法:利用光波的干涉现象来测量物体的深度信息。这种方法具有高精度和高分辨率的特点,但受测量范围和工作环境的限制。
  其他技术:如激光扫描测量、相位测量轮廓术等,也常用于三维物体的测量。
  4.光谱法:
  原子光谱:主要用于测定元素含量,包括原子吸收光谱、原子发射光谱等。
  分子光谱:用于确定或辅助确定分子结构,如红外光谱、紫外光谱等。
  三、应用与发展
  1.应用领域:该技术广泛应用于金属制品加工业、模具制造、塑胶行业、五金行业、齿轮制造、手机制造等领域的质量控制和产品开发中。此外,在生命科学、材料科学等领域也有重要应用。
  2.发展趋势:随着光电技术、计算机技术、人工智能等技术的不断发展,该技术也在不断进步。例如,通过结合机器学习算法,可以提高光学量测的精度和效率;通过开发新型的光学传感器和探测器,可以拓展该技术的应用范围。
  光学量测的基本原理包括光学折射与反射、干涉与衍射以及光电转换等。在测量方法上,主动测距法、被动测距法、光学三维测量技术和光谱法等多种方法并存,各有优缺点。随着技术的不断发展,该技术将在更多领域发挥重要作用。
 

 

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