3D輪廓測量儀，也叫三維輪廓測量儀，是一種用于獲取物體三維輪廓信息的精密測量設(shè)備，其工作原理一般為光學(xué)三角法、激光干涉法、結(jié)構(gòu)光法。

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

工作原理：

光學(xué)三角法：通常被稱為 “光學(xué)三角測量儀” 或 “三角激光位移傳感器”，通過光源照射物體，物體表面的反射光被探測器接收。根據(jù)光源、物體和探測器之間的幾何關(guān)系，以及反射光的角度和強度等信息，計算出物體表面各點的高度信息，從而構(gòu)建出物體的三維輪廓。例如，在工業(yè)檢測中，對小型零部件的輪廓測量常采用此原理，能快速準(zhǔn)確地獲取零部件的三維形狀。

激光干涉法：一般叫干涉輪廓儀，利用激光的相干性，將一束激光分成參考光和測量光。參考光直接照射到探測器，測量光照射到物體表面后反射回來與參考光發(fā)生干涉。根據(jù)干涉條紋的變化，可以精確測量出物體表面的微小位移或變形，進(jìn)而得到物體的三維輪廓。這種方法在高精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如對光學(xué)元件表面形貌的測量 。

（干涉輪廓儀原理，圖源網(wǎng)絡(luò)侵刪）

結(jié)構(gòu)光法，一般被稱為 “結(jié)構(gòu)光3D掃描儀” 或 “結(jié)構(gòu)光輪廓測量儀”將特定模式的結(jié)構(gòu)光（如條紋、網(wǎng)格等）投射到物體表面，由于物體表面的高度和形狀不同，會使結(jié)構(gòu)光發(fā)生變形。通過拍攝變形后的結(jié)構(gòu)光圖像，并對圖像進(jìn)行分析和處理，解算出物體表面的三維輪廓信息。常用于消費電子產(chǎn)品的外觀檢測、人體三維建模等領(lǐng)域 。

（結(jié)構(gòu)光3D掃描儀原理，圖源網(wǎng)絡(luò)侵刪）

3D 輪廓測量儀濾光片簡介

窄帶濾光片（激光干涉法）：

特點：具有較窄的帶寬，通常只允許特定波長范圍內(nèi)的光通過，而對其他波長的光有很強的抑制作用。

作用：在3D輪廓測量中，可用于選擇特定波長的光，以增強對特定目標(biāo)或特征的檢測。例如，在使用激光作為光源的測量儀中，選擇與激光波長匹配的窄帶濾光片，可以有效濾除環(huán)境光和其他雜散光的干擾，提高測量的信噪比和精度。例如，如果3D輪廓測量儀使用的是波長為 635nm的激光光源，且測量環(huán)境中有較強的環(huán)境光干擾，可能會選擇中心波長為635nm、帶寬較窄、截止深度大、透過率高、尺寸合適且具有良好溫度穩(wěn)定性的濾光片。

（激埃特BP635窄帶濾光片） 

帶通濾光片（光學(xué)三角法）：

特點：允許一定波長范圍內(nèi)的光通過，類似于窄帶濾光片，但帶寬相對較寬。

作用：適用于需要同時檢測多個特定波長或波長范圍的場景。比如，在某些 3D 輪廓測量儀中，可能需要同時對不同材料或結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行測量，而不同的材料在不同的波長范圍內(nèi)有獨特的光學(xué)響應(yīng)。通過使用帶通濾光片，可以選擇包含這些感興趣波長范圍的光，從而實現(xiàn)對多種目標(biāo)的同時測量或區(qū)分。

干涉濾光片（激光干涉法）：

特點：基于光的干涉原理設(shè)計，能夠?qū)μ囟úㄩL的光進(jìn)行精確選擇和過濾，具有很高的波長選擇性和透過率。

作用：在 3D 輪廓測量儀中，可用于獲取高精度的光學(xué)測量結(jié)果。例如，在基于白光干涉技術(shù)的 3D 輪廓測量儀中，干涉濾光片可以幫助選擇合適的干涉波長，使得測量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地獲取被測物體表面的干涉條紋信息，進(jìn)而通過分析干涉條紋來重建物體的 3D 輪廓，實現(xiàn)納米級甚至更高精度的測量。

偏振濾光片：

特點：可以選擇性地透過特定方向偏振的光，而阻擋其他方向偏振的光。

作用：在 3D 輪廓測量中，有助于減少反射光和散射光的影響，提高測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。例如，當(dāng)測量具有反光或散射特性的物體表面時，通過使用偏振濾光片，可以調(diào)整入射光和接收光的偏振方向，使得反射或散射的雜散光被有效抑制，從而突出物體表面的真實輪廓信息。同時，偏振濾光片還可以用于消除或減少由于物體表面的雙折射現(xiàn)象引起的測量誤差。

3D 輪廓測量儀濾光片幾個關(guān)鍵因素

測量光源的波長：首先要明確測量儀所使用的光源的波長。濾光片的中心波長應(yīng)與光源波長相匹配，以確保最大程度地通過有用光。

帶寬要求：根據(jù)測量的精度和分辨率需求，選擇合適帶寬的濾光片。較窄的帶寬可以提供更高的光學(xué)分辨率，但可能會減少光通量；較寬的帶寬則能增加光通量，但可能會降低分辨率。

截止深度：這決定了濾光片對截止波長以外的光的阻擋能力。對于有強烈雜散光干擾的環(huán)境，需要選擇截止深度大的濾光片，以有效阻擋干擾光。

透過率：高透過率的濾光片能保證足夠的光到達(dá)探測器，從而提高測量儀的靈敏度和測量效果。

環(huán)境光條件：如果測量環(huán)境中存在大量與測量光源波長相近的雜散光，需要選擇具有良好抗干擾能力的濾光片。

溫度穩(wěn)定性：確保濾光片在工作溫度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，不會因為溫度變化而影響其光學(xué)特性。

尺寸和安裝方式：要與 3D 輪廓測量儀的光學(xué)系統(tǒng)相匹配，便于安裝和固定。

成本：在滿足測量需求的前提下，考慮濾光片的成本，以實現(xiàn)性價比的優(yōu)化。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)制造：在汽車制造中，可用于檢測汽車零部件的尺寸精度和表面質(zhì)量，如發(fā)動機缸體、活塞、曲軸等關(guān)鍵零部件的輪廓測量，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性能；在電子制造領(lǐng)域，能對印刷電路板（PCB）、芯片、連接器等微小部件進(jìn)行高精度的三維輪廓測量，保障電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

材料科學(xué)研究：用于分析材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)，如對金屬材料的腐蝕表面、陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、高分子材料的表面紋理等進(jìn)行研究，為材料的性能評估和改進(jìn)提供依據(jù)。

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：在口腔醫(yī)學(xué)中，可用于牙齒模型的三維重建，為牙齒矯正、修復(fù)等治療方案的制定提供精確的數(shù)據(jù)支持；在人體組織和器官的研究中，能夠?qū)?xì)胞、組織切片等進(jìn)行三維輪廓測量，有助于醫(yī)學(xué)研究和疾病診斷 。

文化遺產(chǎn)保護(hù)：對文物的三維輪廓進(jìn)行測量和建模，如古代雕塑、陶瓷器、書畫等，既可以為文物的修復(fù)和保護(hù)提供數(shù)據(jù)參考，又能方便文物的數(shù)字化展示和保存，讓人們更好地欣賞和了解文化遺產(chǎn)的魅力 。