光学三维测量技术及其应用.pdf

光学三维测量技术及其应用 2017.08.08 • 内容提要 光学三维测量需求 光学三维测量技术简介  已有工作基础及其应用 光学三维测量需求 （工业应用场景） 结构装配 工件在线检测 运行过程分析 逆向仿制 结构分析 精密测量检测 光学三维测量需求 （几何量测量） 空间位置 空间姿态 三维形貌 几何量参数 缺陷 光学三维测量需求 （民用场景） 人机交互 人体三维扫描 文物数字化 安防三维识别 运动跟踪 医疗应用 光学三维测量技术简介 光学参量测量 激光干涉测量 无限变焦扫描 白光干涉扫描 激光共聚焦扫描 数字全息显微 多视角立体几何 激光三角测量 多相机立体视觉测量 近景摄影测量 结构光辅助三维测量 其他测量技术 激光跟踪仪 室内GPS 工业CT 激光干涉测量 基本原理： 相干光干涉测量。迈克耳逊、索菲、马赫-泽德干涉仪…… 测量口径: 150 mm 参考镜精度：≥λ/20 条纹分辨率：≥180条纹 测量重复性：优于λ/300 相移干涉测量法 光学表面面形测量， 如平面度。 无限变焦扫描 （Infinite Focus ，IF） 基本原理： 变焦技术 + 扫描技术 利用彩色CCD对物体不同高度表面进行清晰成像 ，由Z轴扫描装置沿竖直 方向进行扫描 ，再根据XY 二维平移平台得到视场内被测物体表面数据点的空 间三维坐标。 无限变焦扫描 （Infinite Focus ，IF）  能获得密集的面形3D数据 （x 、y 、z），方便量化表面参数 ；同时能 够得到表面的真实纹理和色彩信息 ，使测量更加准确和灵活。  属于光学非接触测量 ，可测量反射特性变化较大的材料表面。  可测量梯度较大 ，形状结构复杂的表面 ，最大可测80度倾角 ，纵向分 辨率可达10 nm。  可同时测量表面轮廓、形状及粗糙度等。 白光干涉扫描 利用超短相干长度的白光形成多波长干涉条纹 （0相位点）作为特征，结 合扫描技术测量物体表面3D形貌。  1  1   2 2  3