工业测量内窥镜的双物镜、双目、单物镜是什么意思？

2023-11-13 17:20:21

本文介绍的测量内窥镜是指搭载测量技术的工业内窥镜，这种工具不仅能够快速观察被检测物体内部的缺陷，还可以利用测量技术对缺陷进行分析。现在市面上不少品牌都推出了工业测量内窥镜，但是搭载的测量技术并不相同，名称也是五花八门，经常带有双物镜、双目、单物镜、以及三维测量等字样，那么这些名称是什么含义？对应的测量技术又是怎样的原理呢？

三维测量工业内窥镜

一、双物镜和双目测量

带有上述字眼的内窥测量技术，其基本原理是一致的：需使用双物镜测量镜头，即测量镜头上有两个物镜（模拟人类双目成像），根据两物镜之间的已知距离、以及与测量点所形成的顶角大小的变化，基于三角几何原理确定测量点与镜头的距离，并进行两物镜图像测量点的匹配，进而计算获得测量点的坐标，以便进行各种模式下的尺寸测量。虽然模拟双目成像，但其成像及测量原理反馈到屏幕上的仍然是二维平面信息。

根据双物镜的设计原理，为保证测量精度就要有较大的放大倍数，为此测量镜头的视野和焦距范围都偏小，其镜头的视野相对单物镜减半，显示在手持机屏幕上的图像也被一分为二，如下图（左）可以看出屏幕图像分为左右两部分。由于采用了基于两个物镜的成像原理，这种测量技术存在一定局限性：

1. 观察和测量需更换镜头。由于双物镜测量镜头视野减半，不便于观察寻找及定位缺陷，往往先用观察镜头找到缺陷再换用测量镜头，过程繁琐，而且增加探头磨损消耗和发生卡阻的几率。

2. 测量结果的准确性难以得到保障。双物镜测量技术需人为选择测量点再进行该点的坐标计算，而测量点的位置及其匹配值（用来衡量选取的测量点识别合格与否的标准）正确与否，存在人为及系统误差的可能性。

3. 可测量缺陷的大小比较受限。基于双物镜镜头视野的局限性，对超过测量范围的较大缺陷，只能采用“化整为零”逐段测量再相加的权宜之法，测量效率和精度差强人意。

工业用测量内窥镜的双物镜、双目、单物镜测量技术示意图

二、单物镜测量

实施测量仅使用单一物镜，其中先进代表技术是美国韦林3D测量工业内窥镜的“单物镜相位扫描三维立体测量技术”。工作原理是这样的：使用视频探头前端的三维相位扫描测量镜头上的两个LED光栅扫描被测物体表面，由视频内窥探头前端的 CCD 摄像头摄取由畸变条纹携带物体表面三维信息的反射光，进一步得到三维坐标数据，并在此基础上执行各种测量操作。

由于基于相位扫描的三维立体测量技术不再是根据二维画面进行测量，而是采用摄取和扫描物体表面三维信息的办法，所以不再限制测量镜头的视野和焦距，可以采用视野范围更广、焦距范围更大的“单物镜”设计，其优势也是显著的：

1. 单一测量镜头满足全部检测需求。采用视野范围更广、焦距范围更大的测量镜头，以及全屏图像，实现即观察即测量，发现缺陷后无需更换镜头即可直接测量。

2. 测量结果更精准。先获取三维坐标信息、再进行选点测量，无需测量点匹配等步骤，而且可以在全屏图像上完成测量后，辅以3D点云图进行检查，大幅减少人为操作误差的可能性。

3. 可一次性获得大尺寸损伤的测量结果。由于测量镜头采用单视窗、广角设计，一次性有效测量区域是其他测量技术的两倍甚至更大，对于其他测量技术难以准确测量的长裂纹、长划伤以及大面积涂层脱落，采用相位扫描三维立体测量法则仅通过一次性操作即可获得精确的测量结果。

单物镜相位扫描三维立体测量技术

通过上述关于双物镜测量技术以及单物镜相位扫描三维立体测量技术的介绍，希望能帮助您更好地了解工业测量内窥镜中的双物镜、双目、单物镜等相关名词的含义。更多疑问，欢迎咨询美国韦林工业内窥镜专门经销商——北京韦林意威特工业内窥镜有限公司。

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工业测量内窥镜的双物镜、双目、单物镜是什么意思？