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三维形貌仪测量原理
三维形貌仪是一种用于测量物体表面形貌的仪器。
它基于光学原理，通过记录光线在物体表面的反射或散射来获取物体的三维形状信息。
三维形貌仪的测量原理主要包括以下几个步骤：
1. 光源发射：三维形貌仪通过发射光源（如激光或白光）照射在物体表面，光源发射出的光线传播到物体表面。
2. 光线反射/散射：光线照射到物体表面后，根据物体表面的
性质，光线可能会有反射或散射现象。
其中，反射光线的方向与入射光线的方向相对称，散射光线的方向则随机分布。
3. 光线收集：三维形貌仪通过相机或其他光学探测器收集物体表面反射或散射的光线。
收集到的光线会通过光学系统进入成像系统。
4. 成像：收集到的光线经过光学系统的聚焦和成像处理，最终形成物体表面的图像。
成像系统可以利用单一的相机或多个相机进行成像。
5. 图像分析：通过对物体表面图像进行分析处理，可以得到物体表面的三维形貌信息。
常用的分析方法包括三角剖分法、相位测量法、结构光法等。
通过以上测量原理，三维形貌仪可以实现对物体表面的高精度、非接触式的三维形貌测量。
它在工业、制造、科学研究等领域中广泛应用，可用于表面质量检测、产品设计、模具制造、雕刻等方面。
光学三维扫描仪原理
光学三维扫描仪是一种通过光学原理实现物体三维信息获取的设备。
其原理基于光学测量和图像处理技术，使用扫描仪内部的激光器发射一束光线照射到待测物体表面，然后通过一组镜头或光学系统对反射回来的光线进行捕捉和记录。
光学扫描仪通过改变光线的入射角度和位置，以及记录物体表面的反射光线信息，来获取物体表面的形状和纹理细节。
通过扫描仪的高速数据捕捉功能，能够准确地获取物体表面的坐标位置和颜色信息。
在光学扫描过程中，激光器发射的光束会在物体表面发生折射、反射和散射。
扫描仪会采集反射回来的光线，并通过镜头或光学系统将光线聚焦到光电探测器上。
光电探测器会将反射光线转化为电信号，并传输给计算机系统进行处理。
通过对多个不同角度和位置的光线进行捕捉和记录，光学三维扫描仪可以获取整个物体表面的三维坐标信息。
计算机系统会根据捕捉到的数据点，生成物体的三维模型或点云，并进行后续的数据处理和分析。
除了获取物体的形状信息，光学三维扫描仪还可以获取物体表面的纹理细节。
通过记录光线与物体表面的散射情况，扫描仪可以获取物体表面的纹理图像，用于精确还原物体的外观特征。
在实际应用中，光学三维扫描仪具有高精度、高效率和非接触等优点，已广泛应用于制造业、工艺设计、文化遗产保护等领
域。
通过光学原理的应用，光学三维扫描仪能够准确获取物体的三维信息，为多个领域的研究和应用提供了强大的技术支持。
在物理力学性能测试中，使用ARAMIS系统，有助于深入了解材料和零件的力学行为和性能，特别适于测量瞬时和局部应变。
ARAMIS系统采用非接触测量方式，适用于各种材料的静态和动态试验，获取完整的力学性能参数。
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其中包括：三维型面坐标三维位移和变形速度表面应变应变率区别于传统的应变测量，ARAMIS提供了全新的全场应变测量方法。
测量范围涵盖几毫米的式样到数十米的大型零件。
无需对试样进行复杂和费时的制备，测量过程方便快速。
对试样的几何形状及测量环境（温度）没有限制。
ARAMIS为材料测试提供新的解决方案测定材料特性分析零件强度验证有限元分析实时监控试验设备ARAMIS技术特点：非接触测量适合于各种材料不受试样的几何形状限制二维和三维测量便携、灵活全场测量高精度满足高温测试高速测试便于与各种测试设备集成测量范围从小尺寸到大型零件应变范围从微应变到大应变ARAMIS系统配置：武汉中创联达科技有限公司，专业从事光电子影像产品（低照度相机、高速摄像机，超高速摄像机，高分辨率相机及其图像分析软件）的销售、研发， 提供特殊环境下的拍摄、成像服务。
在以下应用领域提供产品：1、高速摄影 （弹道学、碰撞实验、高速粒子运动实验 PIV 、材料学、气囊膨胀实验、燃烧实验、电弧运动、 离子束运动、流体力学、喷射实验、爆炸分析以及其他超高速运动领域）2、高分辨率成像 （弹道学、粒子运动实验 PIV 、工业质量检测、喷射实验、电泳现象、火焰分析）3、 显微成像 （微生物光学成像、分子细胞成像）4、 低照度成像 （燃烧实验、弹道学、碰撞实验、爆炸分析、天文学领域、微光成像、工业检测监视）5、光谱成像 （红外感应范围应用、光源波谱分析）6、高速运动分析软件及PIV 系统分析软件。
光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术是一种通过光学原理和数学模型来测量物体三维形态和位置的技术，可以应用于很多领域。
以下是一些光学三维测量技术的应用举例：
1. 航空航天：光学三维测量技术可以用于飞机、火箭、卫星等的设计、制造和维护中。
例如，利用激光三角测量法和相移法可以快速测量飞机机翼、机身的形态尺寸和表面粗糙度；利用三维扫描仪可以对航空设备进行三维建模，方便进行数字化制造。
2. 汽车制造：光学三维测量技术可以应用于汽车设计、制造、测试和维护中。
例如，在汽车制造过程中，可以利用激光三角测量仪对车身各部位进行快速、高精度的三维测量，以保证车身的精度和稳定性；利用三维扫描仪可以对汽车零部件进行三维建模。
3. 医疗领域：光学三维测量技术可以用于医学成像、手术导航和矫形医疗等领域。
例如，在牙科矫形过程中，利用激光三角测量仪可以快速，准确地测量牙齿位置和尺寸，以确定矫形方案。
4. 文化遗产保护：光学三维测量技术可以应用于文化遗产保护，如对文物、建筑、遗址等进行三维测量和数字化保护。
例如，利用三维激光扫描仪可以对文物、
建筑等进行全面而精确的三维数字化保护，方便后续保护、修复和展示。
总之，光学三维测量技术是一种非常实用的测量技术，可以在各个领域得到广泛应用，为很多工作带来了便利和效率提高。
光学传感三维面形测量实验GCS-SWCL实验讲义大恒新纪元科技股份有限公司版权所有不得翻印光学传感三维面形测量1. 引言非接触三维自动测量是随着计算机技术的发展而开展起来的新技术研究，它包括三维形体测量﹑应力形变分析和折射率梯度测量等方面。
应用到的技术有莫尔条纹、散斑干涉、全息干涉和光阑投影等光学技术和计算机条纹图像处理技术。
条纹投影以及各种光阑投影自动测量技术在工业生产控制与检测、医学诊断和机器人视觉等领域正占有越来越重要的地位。
本试验是利用投影式相移技术，对形成的被测物面条纹进行计算机相移法自动处理的综合性实验。
2. 实验目的通过本实验了解投影光栅相位法的形成机理；了解一种充分发挥计算机特长的条纹投影相位移处理技术。
对于非接触测量有一定的感性认识。
3. 基本原理投影光栅相位法是三维轮廓测量中的热点之一，其测量原理是光栅图样投射到被测物体表面，相位和振幅受到物面高度的调制使光栅像发生变形，通过解调可以得到包含高度信息的相位变化，最后根据三角法原理完成相位---高度的转换。
根据相位检测方法的不同，主要有Moire轮廓术、Fourier变换轮廓术，相位测量轮廓术，本实验就是采用了相位测量轮廓术。
相位测量轮廓术采用正弦光栅投影相移技术。
基本原理是利用条纹投影相移技术将投影到物体上的正弦光栅依次移动一定的相位，由采集到的移相变形条纹图计算得到包含物体高度信息的相位。
基于相位测量的光学三维测量技术本质上仍然是光学三角法，但与光学三角法的轮廓术有所不同，它不直接去寻找和判断由于物体高度变动后的像点，而是通过相位测量间接地实现，由于相位信息的参与，使得这类方法与单纯基于光学三角法有很大区别。
相位测量轮廓术的基本原理将规则光栅图像投射到被测物表面，从另一角度可以观察到由于受物体高度的影响而引起的条纹变形。
这种变形可解释为相位和振幅均被调制的空间载波信号。
采集变形条纹并对其进行解调，从中恢复出与被测物表面高度变化有关的相位信息，然后由相位与高度的关系确定出高度，这就是相位测量轮廓术的基本原理。
第4章 光切法三维轮廓测量技术944.2 点结构光测量原理点结构光的光透射器发射出一束激光，激光束与被测物体表面相交产生亮点，亮点经透视成像到摄像机像平面上，其几何模型如图4-1所示。
在光线上以一点s o 为原点，以光线为s x 轴，建立点结构光传感器测量参考坐标系s s s s o x y z −。
光线上某一点P 在测量参考坐标系中的方程为s s s 00x t y z =⎧⎪=⎨⎪=⎩ （4-1）式中，t 为P 点到测量参考坐标系原点s o 的距离。
将式（4-1）代入考虑摄像机镜头畸变时的摄像机模型变换式（4-2），可得点结构光视觉传感器的数学模型表达式（4-3）。
1123789456789()()d x x x d y y w w w x d xr xt w w w z w w w y d yr yt w w w z X s d U C Y d V C r x r y r z T fX r x r y r z T r x r y r z T f Y r x r y r z T δδδδ−⎧=−⎪=−⎪⎪+++⎪=++⎨+++⎪⎪+++⎪=+++++⎪⎩ （4-2） 11s 7s 4s 7s ()()d x x x d y y x d xr xt z y d yr yt z X s d U C Y d V C r x t fX r x t r x t f Y r x t δδδδ−⎧=−⎪=−⎪⎪+⎪=++⎨+⎪⎪+⎪=+++⎪⎩（4-3） 式中，T 147[]r r r 和T []x y z t t t 是点结构光视觉传感器的结构参数。
由式（4-3）可知，只要己知s x 轴在s s s s o x y z 坐标系中的方向矢量T 147[]r r r 和平移矢量T []x y z t t t （f 作为内部参数已确定，在各传感器模型中均作为已知参数），就可由计算机图像坐标(,)U V 求出t ，从而得到点结构光传感器的测量坐标(,0,0)t ，达到测量的目的。
材料测量遍布材料力学性能和表现的多场景检测随着工业的不断升级，非接触的三维光学测量凭借其强大用途，为越来越多的主流应用领域接受。
新拓三维XTDIC全场应变变形测量系统能够在各种复杂的测试环境下，分析材料的力学性能和行为表现，并且可以完美地集成到现有试验台和试验机，利用非接触测量头，可以在机械加载和热加载的情况下，测量软质和硬质材料的全场三维应变和变形。
它可以替代传统的引伸计和应变片，实现实时的三维表面变形分析。
目前，XTDIC已被广泛应用于材料力学性能测量，是在业界得到广泛认可和好评的应变变形测量解决方案。
⏹全场应变分布⏹应力-应变曲线⏹杨氏模量⏹泊松比⏹N值 & R值⏹拉伸试验⏹剪切试验⏹三点弯曲/四点弯曲⏹疲劳试验⏹……复合材料复合材料是运用先进的材料制备技术，将两种或多种不同性质的材料组分优化组合，经过特殊加工而制成的新型材料。
现代化高科技的发展离不开复合材料的应用，由于其具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金等传统材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源、机械、医学、建筑等诸多领域，在近几年更是得到了飞速发展。
复合材料高温试验很多复合材料对温度具有敏感性，在不同的温度条件下，表现出来的力学性能差别可能很大。
XTDIC支持不同类型相机在高温环境下进行3D温度场和3D应变场的测量，得到不同温度梯度下复合材料表面力学行为关系，实现了温度与机械载荷耦合的测量。
碳纤维：碳纤维拉伸性能，是评价碳纤维性能的重要力学性能指标。
本次试验选取了多款碳纤维试件作为试验对象，对标准试件进行静力拉伸试验，通过试验研究试件的各项力学性能指标。
柔性材料：飞艇充气过程中，表面蒙皮三维全场变形测量，分析应力应变曲线；高分子材料：独特的变形连续性分析及匹配技术，实现数个100%大变形的全场解算；特种材料：特种材料刺破试验，分析高速穿刺过程中材料全场变形，分析材料的力学性能；微小尺寸对微小尺寸的材料表面特征测量一直是业界难题，XTDIC-Micro显微应用测量系统（光学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合，可以满足纳米级精度测量需求）弥补了传统设备无法进行微小物体变形测量的不足，成为微观尺度领域变形应变测量的一个有力工具。
