三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡的工作原理和技術(shù)優(yōu)勢(shì)
韋林三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡 XLG4（Everest Mentor Visual iQ），搭載單物鏡相位掃描三維立體測(cè)量技術(shù)，利用投影光柵法獲取缺陷部位表面形狀的三維坐標(biāo)信息、從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的缺陷尺寸測(cè)量。由于其測(cè)量鏡頭的單視窗廣角設(shè)計(jì)，以及測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確的特點(diǎn)，不僅勝任普通檢測(cè)需求，而且廣泛用于難度更大的細(xì)小缺陷檢測(cè)分析、以及逆向場(chǎng)景重建等要求更為精確的應(yīng)用中。本文以XLG4為例介紹三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡的工作原理和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡的工作原理：
XLG4在定性觀察方面的工作原理與常規(guī)工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡沒有區(qū)別，這里重點(diǎn)介紹相位掃描三維立體測(cè)量技術(shù)的工作原理，其核心在于：結(jié)構(gòu)光接觸物體表面會(huì)出現(xiàn)攜帶凹凸信息的畸變條紋，通過相位解調(diào)算法即可從中得到物體表面的三維信息。其工作原理的細(xì)節(jié)涉及以下步驟：
1. 主動(dòng)掃描：視頻探頭前端的相位掃描三維立體測(cè)量鏡頭上設(shè)置有可見光LED光柵矩陣（相位光柵），測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的正弦條紋經(jīng)由光柵矩陣投射至被測(cè)物表面。
2. 條紋畸變：被測(cè)物表面凹凸不平等形狀變化會(huì)導(dǎo)致反射光出現(xiàn)畸變條紋（變形條紋），而這些畸變條紋攜帶了被測(cè)物表面的三維信息。
3. 拍攝并提取相位信息：CCD攝像頭捕獲畸變條紋圖像，并進(jìn)行相位分析：利用傅里葉變換提取載頻相位與被測(cè)物相位，對(duì)提取的相位做主成分分析，利用第一主成分?jǐn)M合待去除的載頻相位，最終去除載頻相位，得到被測(cè)物表面的相位信息。
4. 獲取三維數(shù)據(jù)：利用相位高度轉(zhuǎn)換等算法將相位信息轉(zhuǎn)化為高度，對(duì)被測(cè)物輪廓進(jìn)行三維重構(gòu)，獲得被測(cè)物表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
5. 實(shí)施測(cè)量：根據(jù)獲取的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測(cè)算操作者指定的尺寸，并可生成相應(yīng)的3D點(diǎn)云圖等。
三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
1. 檢測(cè)僅需單一鏡頭，提升檢測(cè)效率：由于采用攝取和掃描物體表面三維信息的先進(jìn)技術(shù)，不再限制測(cè)量鏡頭的視野和焦距，因此可以使用視野范圍更廣、焦距范圍更大的單一物鏡，實(shí)現(xiàn)即觀察即測(cè)量，再也不用交替使用觀察鏡頭和測(cè)量鏡頭了。
2. 測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確：XLG4測(cè)算缺陷尺寸的過程，是建立在通過主動(dòng)掃描已經(jīng)獲取被測(cè)物表面三維坐標(biāo)信息的基礎(chǔ)之上，并且可利用3D點(diǎn)云圖檢驗(yàn)測(cè)量選點(diǎn)的準(zhǔn)確性，因此測(cè)量更準(zhǔn)確。
3. 方便還原缺陷實(shí)物模型：獲取被測(cè)物表面的三維數(shù)據(jù)后，可將該數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)，從而還原缺陷的實(shí)物模型，以便進(jìn)一步研判與驗(yàn)證。
4. 測(cè)量應(yīng)用更廣：更大的視野、以及獲取被測(cè)物表面三維坐標(biāo)的能力，使得XLG4可以測(cè)量更大的缺陷（發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)大裂紋、劃傷或者大面積的涂層脫落），并且可以測(cè)量的內(nèi)容不再局限于長(zhǎng)度、面積等傳統(tǒng)項(xiàng)目，而是更豐富，例如：葉片缺口、葉尖與機(jī)匣間隙測(cè)量、半徑計(jì)測(cè)量等。
5. 自動(dòng)化程度更高：根據(jù)被測(cè)物表面的三維坐標(biāo)，系統(tǒng)可以自動(dòng)執(zhí)行更為復(fù)雜的測(cè)量，例如：針對(duì)凹坑缺陷，選用“區(qū)域深度剖面”可自動(dòng)確定凹坑內(nèi)的最深點(diǎn)并測(cè)算其深度值。
搭載單物鏡相位掃描三維立體測(cè)量測(cè)量技術(shù)的 XLG4 工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，真正地在內(nèi)窺檢測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了三維測(cè)量，是業(yè)內(nèi)名副其實(shí)的三維測(cè)量工業(yè)內(nèi)窺鏡，它顛覆了內(nèi)窺測(cè)量的傳統(tǒng)模式，從檢測(cè)效率、準(zhǔn)確性、實(shí)用性、自動(dòng)化程度等多個(gè)方面，開啟了內(nèi)窺測(cè)量技術(shù)的新篇章！了解更多信息，歡迎關(guān)注韋林工業(yè)內(nèi)窺鏡。
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