3D輪廓測量儀濾光片簡介
3D輪廓測量儀,也叫三維輪廓測量儀,是一種用于獲取物體三維輪廓信息的精密測量設(shè)備,其工作原理一般為光學三角法、激光干涉法、結(jié)構(gòu)光法。
(圖源網(wǎng)絡(luò),侵刪)
工作原理:
光學三角法:通常被稱為 “光學三角測量儀” 或 “三角激光位移傳感器”,通過光源照射物體,物體表面的反射光被探測器接收。根據(jù)光源、物體和探測器之間的幾何關(guān)系,以及反射光的角度和強度等信息,計算出物體表面各點的高度信息,從而構(gòu)建出物體的三維輪廓。例如,在工業(yè)檢測中,對小型零部件的輪廓測量常采用此原理,能快速準確地獲取零部件的三維形狀。
激光干涉法:一般叫干涉輪廓儀,利用激光的相干性,將一束激光分成參考光和測量光。參考光直接照射到探測器,測量光照射到物體表面后反射回來與參考光發(fā)生干涉。根據(jù)干涉條紋的變化,可以精確測量出物體表面的微小位移或變形,進而得到物體的三維輪廓。這種方法在高精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,如對光學元件表面形貌的測量 。
(干涉輪廓儀原理,圖源網(wǎng)絡(luò)侵刪)
結(jié)構(gòu)光法,一般被稱為 “結(jié)構(gòu)光3D掃描儀” 或 “結(jié)構(gòu)光輪廓測量儀”將特定模式的結(jié)構(gòu)光(如條紋、網(wǎng)格等)投射到物體表面,由于物體表面的高度和形狀不同,會使結(jié)構(gòu)光發(fā)生變形。通過拍攝變形后的結(jié)構(gòu)光圖像,并對圖像進行分析和處理,解算出物體表面的三維輪廓信息。常用于消費電子產(chǎn)品的外觀檢測、人體三維建模等領(lǐng)域 。
(結(jié)構(gòu)光3D掃描儀原理,圖源網(wǎng)絡(luò)侵刪)
3D 輪廓測量儀濾光片簡介
窄帶濾光片(激光干涉法):
特點:具有較窄的帶寬,通常只允許特定波長范圍內(nèi)的光通過,而對其他波長的光有很強的抑制作用。
作用:在3D輪廓測量中,可用于選擇特定波長的光,以增強對特定目標或特征的檢測。例如,在使用激光作為光源的測量儀中,選擇與激光波長匹配的窄帶濾光片,可以有效濾除環(huán)境光和其他雜散光的干擾,提高測量的信噪比和精度。例如,如果3D輪廓測量儀使用的是波長為 635nm的激光光源,且測量環(huán)境中有較強的環(huán)境光干擾,可能會選擇中心波長為635nm、帶寬較窄、截止深度大、透過率高、尺寸合適且具有良好溫度穩(wěn)定性的濾光片。
(激埃特BP635窄帶濾光片)
帶通濾光片(光學三角法):
特點:允許一定波長范圍內(nèi)的光通過,類似于窄帶濾光片,但帶寬相對較寬。
作用:適用于需要同時檢測多個特定波長或波長范圍的場景。比如,在某些 3D 輪廓測量儀中,可能需要同時對不同材料或結(jié)構(gòu)的表面進行測量,而不同的材料在不同的波長范圍內(nèi)有獨特的光學響應(yīng)。通過使用帶通濾光片,可以選擇包含這些感興趣波長范圍的光,從而實現(xiàn)對多種目標的同時測量或區(qū)分。
干涉濾光片(激光干涉法):
特點:基于光的干涉原理設(shè)計,能夠?qū)μ囟úㄩL的光進行精確選擇和過濾,具有很高的波長選擇性和透過率。
作用:在 3D 輪廓測量儀中,可用于獲取高精度的光學測量結(jié)果。例如,在基于白光干涉技術(shù)的 3D 輪廓測量儀中,干涉濾光片可以幫助選擇合適的干涉波長,使得測量系統(tǒng)能夠準確地獲取被測物體表面的干涉條紋信息,進而通過分析干涉條紋來重建物體的 3D 輪廓,實現(xiàn)納米級甚至更高精度的測量。
特點:可以選擇性地透過特定方向偏振的光,而阻擋其他方向偏振的光。
作用:在 3D 輪廓測量中,有助于減少反射光和散射光的影響,提高測量的準確性和穩(wěn)定性。例如,當測量具有反光或散射特性的物體表面時,通過使用偏振濾光片,可以調(diào)整入射光和接收光的偏振方向,使得反射或散射的雜散光被有效抑制,從而突出物體表面的真實輪廓信息。同時,偏振濾光片還可以用于消除或減少由于物體表面的雙折射現(xiàn)象引起的測量誤差。
3D 輪廓測量儀濾光片幾個關(guān)鍵因素
測量光源的波長:首先要明確測量儀所使用的光源的波長。濾光片的中心波長應(yīng)與光源波長相匹配,以確保最大程度地通過有用光。
帶寬要求:根據(jù)測量的精度和分辨率需求,選擇合適帶寬的濾光片。較窄的帶寬可以提供更高的光學分辨率,但可能會減少光通量;較寬的帶寬則能增加光通量,但可能會降低分辨率。
截止深度:這決定了濾光片對截止波長以外的光的阻擋能力。對于有強烈雜散光干擾的環(huán)境,需要選擇截止深度大的濾光片,以有效阻擋干擾光。
透過率:高透過率的濾光片能保證足夠的光到達探測器,從而提高測量儀的靈敏度和測量效果。
環(huán)境光條件:如果測量環(huán)境中存在大量與測量光源波長相近的雜散光,需要選擇具有良好抗干擾能力的濾光片。
溫度穩(wěn)定性:確保濾光片在工作溫度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定,不會因為溫度變化而影響其光學特性。
尺寸和安裝方式:要與 3D 輪廓測量儀的光學系統(tǒng)相匹配,便于安裝和固定。
成本:在滿足測量需求的前提下,考慮濾光片的成本,以實現(xiàn)性價比的優(yōu)化。
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)制造:在汽車制造中,可用于檢測汽車零部件的尺寸精度和表面質(zhì)量,如發(fā)動機缸體、活塞、曲軸等關(guān)鍵零部件的輪廓測量,確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性能;在電子制造領(lǐng)域,能對印刷電路板(PCB)、芯片、連接器等微小部件進行高精度的三維輪廓測量,保障電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。
材料科學研究:用于分析材料的表面形貌和結(jié)構(gòu),如對金屬材料的腐蝕表面、陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、高分子材料的表面紋理等進行研究,為材料的性能評估和改進提供依據(jù)。
生物醫(yī)學領(lǐng)域:在口腔醫(yī)學中,可用于牙齒模型的三維重建,為牙齒矯正、修復等治療方案的制定提供精確的數(shù)據(jù)支持;在人體組織和器官的研究中,能夠?qū)毎⒔M織切片等進行三維輪廓測量,有助于醫(yī)學研究和疾病診斷 。
文化遺產(chǎn)保護:對文物的三維輪廓進行測量和建模,如古代雕塑、陶瓷器、書畫等,既可以為文物的修復和保護提供數(shù)據(jù)參考,又能方便文物的數(shù)字化展示和保存,讓人們更好地欣賞和了解文化遺產(chǎn)的魅力 。