光学计量 - 了解焦点变化

Focus-Variation^［1］通过垂直扫描集成光学系统的小深度深度，从焦点的变化提供颜色和地形数据。该系统的关键组件是一种精密光学光学光学光学光学光学器件，包含各种镜头系统，可以配有不同的目标，使得具有不同分辨率的测量。

当使用分束镜时，从白光源发出的光被插入系统的光路，然后通过物镜聚焦到样品上。根据标本的排版，同样的光线一旦通过物镜照射到标本，就会被反射到不同的方向。

如果漫反射属性由地形显示，那么光将同样强烈地反射到每个方向。对于镜面反射，光主要分散到一个方向。从样品中产生并击中物镜的所有光线都被包裹在光学系统中，并由位于分束镜后面的光敏传感器收集。由于光学的景深小，只有物体的小区域才能清晰成像。

精密光学仪器在沿光轴垂直移动的同时，从表面连续捕获数据，以实现对表面的全景深探测。这样，物体的每个区域都清晰地聚焦在一起。算法将采集到的传感器数据转换为三维数据和全景深的真彩色图像。这是通过检查沿垂直轴的焦点变化得到的。

无限焦是一种基于变焦原理的三维测量装置。在使用该测量装置时，出现以下技术指标:

垂直分辨率可以低至10nm并且依赖于所选择的目标。垂直扫描范围取决于物镜的工作距离和4.5和23.5毫米的范围内。与传统方法相比，不管扫描高度如何获得垂直分辨率，并导致垂直分辨率动态为1：500000。

所使用的物镜确定XY范围，一次测量的XY范围通常为0.16 mm x 0.16 mm至5.63 mm x 5.63 mm。通过使用电动XY工作台和特殊算法，XY范围可以超过100 x 100毫米。

与限于同轴照明的其他光学技术相比，最​​大可测量的倾斜角度不仅取决于目标的数值孔径。Focus-Variation可以使用许多不同的照明源（例如环形光），从而能够测量超出87°的斜率角度。焦点变化适用于具有巨大不同光学反射值的表面。

由于光学技术在使用光方面具有高度的灵活性，可以避免典型的限制，如测量具有强烈变化的反射特性的表面，即使在同一视野内。样品的表面性质可以从闪亮到漫反射，从光滑到粗糙，从均匀到复合材料。变焦系统通过组合照明，控制集成偏振和传感器参数，克服了反射率测量能力方面的限制。调制照度是指照度的强度是变化的，而不是恒定的。

信号发生器可以产生强度的复杂变化。通过不断变化的强度，可以从试件表面收集到更多的信息。

除了扫描高度数据之外，对焦变化还提供了具有全景深的彩色图像，该彩色景深已注册到3D点。这提供了光学彩色图像，即在识别和识别的识别和本地化所涉及的情况下，可以减轻测量值。样本表面的光学彩色图像与其深度信息之间的视觉相关性通常彼此连接，因此是有意义的3D测量的必要方面。

由于所描述的方法依赖于分析焦点的变化，所以它只适用于在垂直扫描过程中焦点变化足够大的表面。满足这一要求的表面，如透明的样品或只有很小局部粗糙度的部件是很难测量的。对于局部Ra为0.009µm, lc为2µm的表面，Focus-Variation通常提供可重复的测量结果

聚焦变化技术用于对实验室的研发活动和生产中的研究和开发活动进行高分辨率3D表面测量。主要应用是表面分析和表征，例如精密制造，工具和模具制造，汽车工业，摩擦学，腐蚀，医疗设备开发，电子和各种材料科学。亚博网站下载亚博老虎机网登录由于其技术规范，聚焦变化技术用于测量形式和粗糙度。

Focus-Variation相比

当需要检测微几何特征和表面质量时，高分辨率的精确测量方案是必不可少的。与其他光学技术相比，变焦技术弥补了传统表面测量设备与典型三维坐标测量技术之间的差距。

简介投影仪

包括轮廓投影仪在内的图像处理系统是目前光学测量系统的前身，仍然适用于理解光学测量技术。轮廓投影仪放大组件的表面特征，并将图像投影到屏幕上。

通过模式匹配将图像与合适的参考图像进行比较。虽然几何特征的自动测量仅限于2D应用，但其优点是可以在几秒钟内完成测量。对对象对齐的灵敏度是一个主要缺点。根据其定位，可以获得不同的测量结果。

结构光

结构光是基于一个投影仪，它用许多暗条纹和亮条纹照亮测量对象，然后用至少一个相机捕获它。样品的形貌使投影仪的条纹图案变形;用摄像机记录这种扭曲的图形，最后通过图像处理计算出地形。

结构光的一个主要优点是在测量大的表面时可以获得很高的测量速度。因此，该技术主要用于测量非常大的部件(如车身)。然而，该技术仅限于高分辨率的亚微米深度测量，例如粗糙度测量。此外，对不同表面特性的高灵敏度和低景深等因素大大限制了应用范围。

共焦测量

共焦测量的特点是横向分辨率高。在探测器的焦点处，使用一个额外的孔径来阻挡来自焦平面下方和上方的光，使焦平面内的光通过探测器。

深度是通过检测最强的信号深度来测量的。特别是，共焦系统适用于测量在半导体几何或硅结构上发现的高度光滑的表面。z的高分辨率带来的好处是提高了对振动的灵敏度。

白光干涉仪

WLI利用干扰效应确定地形特征。高垂直分辨率是一个主要优势。虽然测量粗糙表面很困难，但该方法可用于评价玻璃结构和透镜。

Focus-Variation

焦点变化收集深度信息以及表面的注册真实颜色信息。纳米结构和微观结构的粗糙度测量了剖视和基于面积。REAL3D技术用于测量不同观点的复杂几何形状，随后将它们集成到完整的3D数据集中。

通过测量单个系统中的位置，粗糙度，形式和尺寸，对焦变化缩小了经典表面计量和典型的3D坐标测量技术之间的间隙。

与轮廓投影仪相比，只测量部件的三维表面，而不是轮廓。干涉仪和共焦系统能够测量系统焦点附近窄带内的强度调制或强度峰值，而Focus-Variation可以测量更大范围内的锐度。因此，该技术对振动的容忍度更高。

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^［1］ISO 25178-6:几何产品规范(GPS) -表面纹理:区域-第6部分:表面纹理测量方法分类草案。

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