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漫談工業(yè)內窺鏡各種測量技術的原理

2018-08-05 15:02:28

很多品牌的工業(yè)內窺鏡都具有測量功能，但是所采用的測量技術卻不一定相同。工業(yè)內窺鏡的測量技術經(jīng)歷了光學硬桿測量法、比較測量法、單物鏡陰影測量法、傳統(tǒng)雙物鏡立體測量法、單物鏡相位掃描三維立體測量技術、以及雙物鏡三維立體測量技術。本文依次為您介紹各種測量技術的原理。

光學硬桿測量法又稱接觸法測量技術，是一種非精確測量模式，屬于比較原始的測量方法。這種方法是通過在直桿鏡前端伸出一個井字形量規(guī)，小格的間距為1mm,（也可以將保險絲折成一定尺寸的彎鉤）通過它與被測物的直接接觸來估算缺陷的尺寸大小。

比較測量法的原理是基于上述原始的測量方法，使用已知尺寸的物體作為參照物，通過相對量的比較從而得到對比檢測數(shù)據(jù)。需要注意的是，比較法測量要求鏡頭必須與被測物相對垂直方能保證一定的精度，對于相對狹小空間中的測量來說，無疑給操作平添了不小的難度。

單物鏡陰影測量法是最早的非接觸式精確測量技術，該技術在鏡頭的前部有一條黑色刻線，當光源照射到物體上時，黑線就會在被測對象上投影出陰影，探頭距離被測對象的遠近變化使陰影寬度和在屏幕上的位置也隨之變化。內窺鏡主機系統(tǒng)會根據(jù)唯一的幾何運算原理做出定量的評定測量。這種測量技術同樣需要鏡頭與物體垂直，雖然是單物鏡視圖觀察及重新定位缺陷方便，但測量時還是需要更換專門的測量鏡頭，同時對操作者經(jīng)驗等要求較高，應用有一定的局限性。

單物鏡陰影測量法的原理

傳統(tǒng)雙物鏡立體測量技術是內窺檢測中比較常用的測量方式，它利用仿生學原理根據(jù)兩個鏡頭之間的距離和其與被測點的夾角來確定觀測點距探頭的位置，也就建立了準確的幾何關系，從而完成測量的目的。因此再也不需要鏡頭垂直被測物體，一定程度上降低了孔探測量難度和強度。但是由于視野的問題，發(fā)現(xiàn)缺陷和測量缺陷需要使用不同的鏡頭，因此操作效率相對低一些，而且重復穿繞本身也會增大探頭受傷的幾率。另外，因為雙物鏡原理，屏幕圖像被一分為二不便于觀察和定位，鏡頭的視野也對應減半，所能測量的區(qū)域受限明顯。尤其當面對一些超過雙物鏡測量范圍的較大缺陷時，為了得到相對精確的數(shù)據(jù)，就無奈必須分段測量將結果累加，影響孔探測量效率和精度。這就亟待工業(yè)內窺鏡具備缺陷的即發(fā)現(xiàn)即測量功能，同時盡量增大一次測量的范圍。

傳統(tǒng)雙物鏡立體測量技術的原理

單物鏡相位掃描三維立體測量技術較好的解決了上述問題，該技術是通過視頻探頭前端將頻閃發(fā)射的矩形光柵（多條平行的陰影線）投影于被測物體表面上，由于物體外形并不平整因而產(chǎn)生畸變條紋，由視頻內窺探頭前端的CCD 攝像頭攝取這些畸變條紋的圖像信息（含有相位信息），然后再根據(jù)相應的數(shù)學轉換模型和專業(yè)算法對物體的輪廓進行重構，就可以得到被測物體表面的三維輪廓數(shù)據(jù)信息以及3D點云圖。根據(jù)這些信息進行測量，可以大幅提升檢測的準確度；而且由于采用大視野鏡頭，觀察和測量不用更換鏡頭，也使得大尺寸缺陷的測量成為可能。

單物鏡相位掃描三維立體測量技術的示意圖

雙物鏡三維立體測量是在傳統(tǒng)雙物鏡立體測量的基礎上，使用傳統(tǒng)的普通雙物鏡測量鏡頭，通過搭配最新算法及校準處理技術來實現(xiàn)與相位掃描三維立體測量類似的3D點云成像技術，提升測量精準度。

以上為您介紹了工業(yè)內窺鏡各種測量技術的原理。不難看出，雖然傳統(tǒng)雙物鏡立體測量曾經(jīng)有過比較多的應用，但是現(xiàn)階段，單物鏡相位掃描三維立體測量法、和雙物鏡三維立體測量法，是更為先進的測量技術。北京韋林意威特工業(yè)內窺鏡有限公司供應的MViQ工業(yè)視頻內窺鏡，支持全新版本的單物鏡相位掃描三維立體測量技術和雙物鏡三維立體測量技術這兩種3D測量方法（其中3D測量方法為全能版標配，檢視版和觸屏版則可以選裝這兩種3D測量方法），從而使缺陷的輪廓和特征更加清晰、提高測量精度、降低維修檢測成本、提高運行安全性。