轮廓仪-日井百科|苏州日井精密仪器有限公司

　　轮廓仪是一种常见的测量仪器，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。在工业生产过程中，轮廓仪可以对物体进行三维测量，获取物体的尺寸、形状等各种参数，为工业生产提供重要数据。本文将介绍轮廓仪的测量原理。

 

　　一、概述

 

　　轮廓仪的基本原理是通过采用光学影像测量方法对工件进行非接触式3D测量，除了可以测量工件的各种三维参数以外，还能够对工件的形状、表面质量等进行分析研究。轮廓仪是利用三角形相似关系和影像处理技术实现的，在实际操作中可以分为两类：线扫描式和面扫描式。

 

　　线扫描式轮廓仪是利用物体表面反射光线和轮廓仪上的摄像机成像原理完成测量的，通过模拟人类的目视测量方式，将物体划成一系列的测量段，每段用一条逆向运动的测量线沿物体表面扫描并采集数据，重复此过程后将所有的数据组合成一个3D模型。线扫描式的轮廓仪通常有一个CCD相机或者是扫描个头，相机或扫描个头会以特定的角度观察物体，再通过光栅或者是旋转镜反射出的光线去观察工件表面的细节信息。

 

　　1. 光栅或者是旋转镜的选择都是重要的

 

　　在选择光栅和旋转镜这两种方案时需要根据实际的应用需求去考虑，对于需要高精度的测量，推荐使用旋转镜方案，其精度达到像级别，在视角方向上是连续的，感觉上比光栅的扫描方式更加稳定；而当需要快速地采集大量点云信息时，则推荐使用光栅。.

 

　　2. 测量线的移动是关键

 

　　线扫描式轮廓仪在进行测量时，测量线的移动关系到轮廓仪的测量精度。移动的频率必须与采样频率锁定，否则将会丢失图像信号并可能导致测量出现误差。此外，线扫描测量时需要注意扫描线与物体表面的最佳夹角；夹角不宜过小（如小于30度），否则影像数据可能无法清晰采集。

 

　　3. 相机的校准对测量结果影响极大

 

　　即使的相机，也无法保证摄像机的成像与实际物体的表面一一对应。因此，在使用轮廓仪进行测量之前必须对摄像机进行校准。相机校正分为单点校正和全局校正两种，一般情况下需要进行全局校正以消除相机的畸变。

 

　　4. 数据处理的同时要注意删除掉一些明显的误差点

 

　　进行完测量之后，会发现测得的点云数据中，有些点的位置明显是错误的。这些错误点可能是由于灰度测量时间过长导致的，或者是因为物体表面有遮挡或者漏光导致某些点的位置不可靠。因此，在数据处理的过程中，需要结合实际情况删除或调整这些错误点。
 

 

　　三、面扫描式

 

　　与线扫描式轮廓仪不同，面扫描式轮廓仪采用逐个扫描的方式，直接通过激光束对工件表面进行扫描，获取工件的三维形状。在工作时，面扫描式轮廓仪会在不停地舞蹈发出一束激光线，通过测量工件表面到激光线的时间来确定物体表面的位置信息。相比于线扫描式轮廓仪，面扫描式轮廓仪能够快速地获取物体表面的精确数据，但是对于表面的光泽和特定纹理的物体测量有着一定的限制。

 

　　1. 适合测量光泽度低或光泽度匀称的工件

 

　　面扫描式轮廓仪的测量结果受物体表面光泽度的影响比较大，因此只适合测量光泽度低或光泽度匀称的物体。

 

　　2. 激光功率的控制是关键

 

　　激光功率的大小会影响扫描的深度，因此需要充分考虑要测量的物体，选择合适的功率。通常在进行测量前，可以先进行功率测试，根据测试结果设置合适的功率。

 

　　3. 在测量曲面物体时，需要严格控制扫描角度

 

　　曲面物体视觉检测难度大，因为曲面物体的表面具有充分发挥表面光泽度和反射特性，若想得到合格的结果必须保证扫描时的角度越接近垂直越好。
 

 

　　四、总结

 

　　通过对线扫描式和面扫描式轮廓仪的测量原理的介绍，可以看出两者各有优势。对于需要精度较高的测量，线扫描式轮廓仪更为适合。而面扫描式轮廓仪则具有快速扫描、测量深度大等优势。但不论是哪种轮廓仪，都需要掌握好运用技巧及注意事项，才能够确保测量结果的准确性与可靠性的。