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近年来，随着技术的发展及其在各个行业中的应用日益广泛，添加剂制造越来越受欢迎。确保通过添加剂制造生产的部件的强度和可靠性的一个关键因素是每个添加层的表面形貌。由于越来越需要有效和可靠的方法来评估表面计量，研究人员已将重点放在开发三维表面计量的非接触方法上。一个重要的发展领域是使用光学探针的策略。在此，我们将讨论这一领域的最新发展。
光学探针技术的发展
表面形貌的测量在制造业中至关重要。它对最终产品的外观和功能有重大影响，并通知质量控制。几十年来，使用各种仪器开发了许多方法来进行表面形貌测量。然而，它们的能力和局限性各不相同。
随着添加剂制造的出现，对非接触方法的强烈需求已经发展起来。这些方法可防止被测产品通过与测量装置接触而造成的潜在损坏。
结构光技术提供了三维成像表面的非接触方法。他们使用光来“探测”物体的可见表面，通过重新计算时空结构的照明。随着技术的进步，计算设备和云资源变得更加强大和廉价。这增加了对这些非接触方法的需求和发展。
本文综述了利用光学探头进行非接触式三维表面测量的最新进展。
微尺度三维表面轮廓术
世界各地的实验室使用微尺度光学干涉术来测量微尺度结构。然而，这种技术很容易受到外部环境因素的影响，如空气湍流、温度和设备引起的振动。app亚博体育为了克服这一问题，最近的发展集中在通过更新机制来增强光学干涉测量技术，以在结果中产生更少的噪声。
一种方法是通过使用高速摄像机和快速相移快速获取测量数据。另一种方法使用两个干涉臂创建完全公共的路径排列。
飞行时间表面测量
虽然飞行时间(ToF)相机已经出现好几年了，但最近它们已经成为研究重点，一些项目成功地提高了它们的性能并扩展了它们的功能。
ToF相机中使用的光源向接收像素发送多条传播路径（MPI），导致测量误差，从而限制了传统ToF相机的使用。近年来，研究人员试图克服这个问题。
科学家们提出将多条路径建模为一种直接的全球回报。然后通过信号分离的调制频率增加接收信号的采样。最后，建立了称为相量成像的概念。对于高于特定场景相关阈值的频率，不会记录全局效果。这个概念允许恢复深度，即使有多条传播路径。最近的工作对此进行了扩展，获得了雾和其他散射介质存在时的深度。
结构光计算成像技术
尽管计算成像（CI）在几十年前就已经建立起来，但直到最近才与其他成像技术结合起来，以增强测量能力。
结构光技术的人工智能
近年来，机器学习（ML）引起了人们极大的兴趣。几乎每个科学领域都在利用这项技术，包括表面计量部门。最近，一种新的方法已经被开发出来，它提高了测量的质量，远远超过了传统方法所能达到的质量。
ML已经成功地应用于三维表面测量方法，提高了相位展开、高速轮廓术、残余透镜失真校正、单镜头轮廓术、稳健的ToF三维成像和传感器融合的质量。
自动化
要求熟练人员操作测量仪器，以便获得最佳曝光。该系统的自动化已经取得了最新的进展，因此摄像机可以自动调整以捕捉正确的曝光，就像2D摄像机可以自动化一样。虽然取得了重大进展，但仍在继续改进三维表面测量仪器的自动化。
对大范围测量
一些因素，包括组件的布置、景深、光源的功率、电子设备的速度和投影图案的类型，可能会限制几乎所有光学探针方法的测量范围深度。
目前正在进行研究以克服这些挑战。值得注意的是，正在开发微观系统和基于三角测量的技术，以减少这些限制的影响。
结论
利用光学探头的三维表面测量方法是获得非接触式三维测量最可靠的技术。尽管这些技术面临着许多挑战，但许多显著的进步有助于克服这些限制并扩展这些测量技术的能力。
参考文献和进一步阅读
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