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[摘 要]随着社会的发展和科技的日新月异，传统的检测技术已经逐渐不能满足人类生产生活的需要，不仅仅是精度达不到要求，而且生产效率也非常低，严重束缚了现代制造工业的发展，由此光学三维测量技术应运而生。本文主要通过介绍光学三维测量技术的定义和基本原理，论述了光学三维测量技术的重要性和广阔的应用前景。
[关键字]三维光学测量 基本原理 光学 应用
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0091-01
现代工业制造领域作为一个国家综合国力和先进科学技术的综合体现，在日益激烈的国际竞争中发挥着重要的作用。随着现代制造工业的不断发展和我国政府对制造业的重视和大力扶持，我国的现代制造业已经改变了建国初期一穷二白的状态，实现了跨越式的发展，现代制造业水平得到了显著的改善，但是和国外发达国家相比，我国的制造业水平依然处在落后的局面。现阶段，要想改变现状，只有不断地对国外先进的技术进行积极地引进，然后通过消化、吸收，不断地提高我国的制造业发展水平。
一、引言
随着现代制造工业的不断发展，对工业制件及其制造模具的高精度检测变得日益迫切，传统的工业现场检测方法，是利用检具、量尺等手段进行直接测量，或利用三坐标测量机，采集物体表面的特征点与其数模进行比对。这种方法虽然直观、易操作，但其仍然存在着检测速度慢，工件表面点数据量采集不够，不能针对特定产品进行定制检测等缺陷。然而，伴随着零件的不规则和采用的大量复杂曲面，对零件的测量就需要进行大量的三维实体数字化和三维测量检测工作，因此，行业迫切需要一种快速、高效、精确的三维尺寸测量和检测技术。
这里提出一种新的测量方法---光学三维测量技术。光学三维测量属于非接触式光学面形测量方法，能快速准确测量出物体的表面形状，可以很好的满足生产的需要。下面就对光学三维测量技术进行详细的介绍。
二、光学三维测量技术的相关概念
1、定义
光学三维测量技术主要通过快速获取物体表面的几何特征，工件以点云信息形式出现，通过逆向后处理获得工件的 CAD数模。
2、基本原理
光学三维测量技术的基本原理可以分为飞行时间法、干涉法和三角法。飞行时间法是指基于三维面形对结构光束产生的时间调制，一般采用激光，通过测量光波的飞行时间来获得距离信息 ，结合附加的扫描装置使光脉冲扫描整个待测对象就可以得到三维数据。飞行时间法以对信号检测的时间分辨率来换取距离测量精度，要得到高的测量精度，测量系统必须要有极高的时间分辨率，常用于大尺度远距离的测量；干涉测量是将一束相干光通过分光系统分成测量光和参考光，利用测量光波与参考光波的相干叠加来确定两束光之间的相位差，从而获得物体表面的深度信息。这种方法测量精度高，但测量范围受到光波波长的限制，只能测量微观表面的形貌和微小位移，不适于大尺度物体的检测；光学三角法是最常用的一种光学三维测量技术，以传统的三角测量为基础，通过待测点相对于光学基准线偏移产生的角度變化计算该点的深度信息。根据具体照明方式的不同，光学三角法可分为两大类：被动三角法和基于结构光的主动三角法。双目视觉是典型的被动三维测量技术，它的优点在于其适应性强，可以在多种条件下灵活地测量物体的立体信息，缺点是需要大量的相关匹配运算以及较为复杂的空间几何参数的校准等问题，测量精度低，计算量较大，不适于精密计量，常用于三维目标的识别、理解以及位形分析等场合。
三、光学三维测量技术的重要应用
光学三维测量技术作为一项新兴技术，在实际的生产生活中有着广泛的应用，各行各业都能看到其身影，为我们实际的生产生活提供了很大的便利，下面详细列举几项重要应用。
1、逆向工程
光学三维测量技术为逆向工程提供了有力的条件，并且使所得到的数据更加精确和快速。逆向工程主要是通过光学三维测量技术来获得实物表面的三维坐标点，然后运用计算机，将这些坐标点通过CAD等软件进行实物建模，并且通过建模，进一步弥补实物的缺陷，不断改进完善，从未为接下来的生产工作做好铺垫。
2、地形检测
光学三维测量技术不仅仅在现代制造业有着广泛的应用，在民用领域也有着重要作用，光学三维技术可以用于对地形地貌的测量。当要对一个地区的森林覆盖率进行计算或者出现森林大火时，要想及时对灾害情况有所了解，可以采用该技术，大大提高了效率和精确度，可以充分减少人力物力和财力的浪费，及时止损。同时，当发生地质灾害时，可以通过光学三维测量技术对地形进行实时地监控，防止灾害的二次发生并制定及时有效的救援方案。
四、总结
光学三维测量技术具有效率高、实时性好、适应性好等优点，且不需要与被测物体进行接触，精度高，因此有着广泛的应用前景，不仅可以在现代制造行业中用于复杂零件的测量，还可以在一些复杂的环境中使用。虽然我国对该技术也有所引进和应用，但与发达国家相比，我国该技术的发展仍处于落后状态。因此，我们要积极引进国外先进技术，进行消化吸收，研发出我国的三维光学测量技术，提升我国的科技水平。
参考文献
[1]邵双运.光学三维测量技术与应用[J].现代仪器，2008（03）：10-13.
[2]李永怀，冯其波.光学三维轮廓测量技术进展[J].激光与红外，2005（03）：143-147.
[3]陈晓荣，蔡萍，施文康.光学非接触三维形貌测量技术新进展[J].光学精密工程，2002（05）：528-532.
[4]梁晋，肖振中，刘建伟，梁新合.大型飞机三维光学快速测量建模关键技术研究[J].中国机械工程，2009，20（06）：648-651+656.
[5]孙向伟，殷咸青，王江超，张建勋.采用三维光学测量技术对薄板焊接失稳变形的分析[J].焊接学报，2013，34（06）：109-112+118.
[6]王亚元.基于数字摄影的光学三维测量技术[J].工具技术，2005（12）：61-63.
[关键字]三维光学测量 基本原理 光学 应用
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0091-01
现代工业制造领域作为一个国家综合国力和先进科学技术的综合体现，在日益激烈的国际竞争中发挥着重要的作用。随着现代制造工业的不断发展和我国政府对制造业的重视和大力扶持，我国的现代制造业已经改变了建国初期一穷二白的状态，实现了跨越式的发展，现代制造业水平得到了显著的改善，但是和国外发达国家相比，我国的制造业水平依然处在落后的局面。现阶段，要想改变现状，只有不断地对国外先进的技术进行积极地引进，然后通过消化、吸收，不断地提高我国的制造业发展水平。
一、引言
随着现代制造工业的不断发展，对工业制件及其制造模具的高精度检测变得日益迫切，传统的工业现场检测方法，是利用检具、量尺等手段进行直接测量，或利用三坐标测量机，采集物体表面的特征点与其数模进行比对。这种方法虽然直观、易操作，但其仍然存在着检测速度慢，工件表面点数据量采集不够，不能针对特定产品进行定制检测等缺陷。然而，伴随着零件的不规则和采用的大量复杂曲面，对零件的测量就需要进行大量的三维实体数字化和三维测量检测工作，因此，行业迫切需要一种快速、高效、精确的三维尺寸测量和检测技术。
这里提出一种新的测量方法---光学三维测量技术。光学三维测量属于非接触式光学面形测量方法，能快速准确测量出物体的表面形状，可以很好的满足生产的需要。下面就对光学三维测量技术进行详细的介绍。
二、光学三维测量技术的相关概念
1、定义
光学三维测量技术主要通过快速获取物体表面的几何特征，工件以点云信息形式出现，通过逆向后处理获得工件的 CAD数模。
2、基本原理
光学三维测量技术的基本原理可以分为飞行时间法、干涉法和三角法。飞行时间法是指基于三维面形对结构光束产生的时间调制，一般采用激光，通过测量光波的飞行时间来获得距离信息 ，结合附加的扫描装置使光脉冲扫描整个待测对象就可以得到三维数据。飞行时间法以对信号检测的时间分辨率来换取距离测量精度，要得到高的测量精度，测量系统必须要有极高的时间分辨率，常用于大尺度远距离的测量；干涉测量是将一束相干光通过分光系统分成测量光和参考光，利用测量光波与参考光波的相干叠加来确定两束光之间的相位差，从而获得物体表面的深度信息。这种方法测量精度高，但测量范围受到光波波长的限制，只能测量微观表面的形貌和微小位移，不适于大尺度物体的检测；光学三角法是最常用的一种光学三维测量技术，以传统的三角测量为基础，通过待测点相对于光学基准线偏移产生的角度變化计算该点的深度信息。根据具体照明方式的不同，光学三角法可分为两大类：被动三角法和基于结构光的主动三角法。双目视觉是典型的被动三维测量技术，它的优点在于其适应性强，可以在多种条件下灵活地测量物体的立体信息，缺点是需要大量的相关匹配运算以及较为复杂的空间几何参数的校准等问题，测量精度低，计算量较大，不适于精密计量，常用于三维目标的识别、理解以及位形分析等场合。
三、光学三维测量技术的重要应用
光学三维测量技术作为一项新兴技术，在实际的生产生活中有着广泛的应用，各行各业都能看到其身影，为我们实际的生产生活提供了很大的便利，下面详细列举几项重要应用。
1、逆向工程
光学三维测量技术为逆向工程提供了有力的条件，并且使所得到的数据更加精确和快速。逆向工程主要是通过光学三维测量技术来获得实物表面的三维坐标点，然后运用计算机，将这些坐标点通过CAD等软件进行实物建模，并且通过建模，进一步弥补实物的缺陷，不断改进完善，从未为接下来的生产工作做好铺垫。
2、地形检测
光学三维测量技术不仅仅在现代制造业有着广泛的应用，在民用领域也有着重要作用，光学三维技术可以用于对地形地貌的测量。当要对一个地区的森林覆盖率进行计算或者出现森林大火时，要想及时对灾害情况有所了解，可以采用该技术，大大提高了效率和精确度，可以充分减少人力物力和财力的浪费，及时止损。同时，当发生地质灾害时，可以通过光学三维测量技术对地形进行实时地监控，防止灾害的二次发生并制定及时有效的救援方案。
四、总结
光学三维测量技术具有效率高、实时性好、适应性好等优点，且不需要与被测物体进行接触，精度高，因此有着广泛的应用前景，不仅可以在现代制造行业中用于复杂零件的测量，还可以在一些复杂的环境中使用。虽然我国对该技术也有所引进和应用，但与发达国家相比，我国该技术的发展仍处于落后状态。因此，我们要积极引进国外先进技术，进行消化吸收，研发出我国的三维光学测量技术，提升我国的科技水平。
参考文献
[1]邵双运.光学三维测量技术与应用[J].现代仪器，2008（03）：10-13.
[2]李永怀，冯其波.光学三维轮廓测量技术进展[J].激光与红外，2005（03）：143-147.
[3]陈晓荣，蔡萍，施文康.光学非接触三维形貌测量技术新进展[J].光学精密工程，2002（05）：528-532.
[4]梁晋，肖振中，刘建伟，梁新合.大型飞机三维光学快速测量建模关键技术研究[J].中国机械工程，2009，20（06）：648-651+656.
[5]孙向伟，殷咸青，王江超，张建勋.采用三维光学测量技术对薄板焊接失稳变形的分析[J].焊接学报，2013，34（06）：109-112+118.
[6]王亚元.基于数字摄影的光学三维测量技术[J].工具技术，2005（12）：61-63.