光學(xué)測(cè)量作為一種非接觸式測(cè)量方法,在某些方面與接觸式三坐標(biāo)測(cè)量相比具有本質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)。它不使用接觸式測(cè)針進(jìn)行采點(diǎn),而是利用了光的
物理特性來(lái)進(jìn)行測(cè)量,這樣就能夠完全避免測(cè)針補(bǔ)償帶來(lái)的潛在問(wèn)題,也使被測(cè)物體表面不再受到測(cè)針接觸帶來(lái)的影響。而光學(xué)測(cè)頭的測(cè)量速度通常也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于觸發(fā)式測(cè)頭。首先,光學(xué)測(cè)頭的采點(diǎn)方式都是連續(xù)的,不需要進(jìn)行測(cè)針歸位;而且在采點(diǎn)過(guò)程中,光學(xué)測(cè)頭也區(qū)別于觸發(fā)式測(cè)頭:觸發(fā)式測(cè)頭會(huì)因?yàn)榻佑|物體表面時(shí)速度過(guò)快而被認(rèn)為發(fā)生了碰撞,而光學(xué)測(cè)頭則完全不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。
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M!;`(_2 圖2 紅寶石球與物體表面接觸
ykErt%k<n 光學(xué)測(cè)頭的分類方法有很多,種類更是繁復(fù)。從測(cè)量
原理上通常可以分為共軸測(cè)量和三角測(cè)量;從
光源維度上可以分為點(diǎn)光源、線光源和面光源;從光源色譜上又可以分為單色光源和白光源。共軸測(cè)量中常見(jiàn)的方法有2種:其一是
干涉法,它利用了光的
波長(zhǎng)特性,將一束光通過(guò)平面分光鏡(半透半反)分成兩束,一束由鏡面反射至參考平面,另一束則透射至被測(cè)物體表面,兩束光經(jīng)疊加后產(chǎn)生干涉條紋,干涉條紋的形式取決于物體的距離與物體表面的幾何特征;另一種是共焦法,從一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)射的探測(cè)光通過(guò)
透鏡聚焦到被測(cè)物體上,如果物體恰在焦點(diǎn)上,那么反射光通過(guò)原透鏡應(yīng)當(dāng)匯聚回到光源,即所謂的共焦。在反射光的光路上加上了一塊半反半透鏡,將反射光折向帶有小孔的擋板,小孔位置相當(dāng)于光源。光度計(jì)測(cè)量小孔處的反射光強(qiáng)度,強(qiáng)度最大時(shí)物體即位于透鏡焦點(diǎn)平面,這樣即可測(cè)得物點(diǎn)的位置。三角測(cè)量則利用光源、像點(diǎn)和物點(diǎn)之間的三角關(guān)系來(lái)求得物點(diǎn)的距離。以點(diǎn)光源為例:光源向物體發(fā)射一個(gè)光點(diǎn),光點(diǎn)到達(dá)物體后經(jīng)過(guò)反射在
傳感器上得到一個(gè)像點(diǎn);光源、物點(diǎn)和像點(diǎn)形成了一定的三角關(guān)系,其中光源和傳感器上的像點(diǎn)位置是已知的,由此可以計(jì)算得出物點(diǎn)的位置所在。
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