非接触式测量
接触式测量与非接触测量比较
接触式测量与非接触测量比较接触式测量方法接触式测量中，应用最广泛的是三坐标测量机，通过监测测头与实物的接触情况获取坐标数据。
特点：1 : 测量原理及过程简单、方便。
2 : 对被测物体的材质和颜色无特殊要求。
3 : 手动三坐标测头与工件之间的接触程度主要靠测量人员的手感来把握，由此带来的测量误差难以克服。
4 : 测量速度慢，测量数据密度低。
5 : 必须对测量结果进行测头损伤及测头半径三维补偿，才能得到真实的事物表面数据，并且不能对软材料或超薄物体进行测量。
基本原理: 就是通过探测传感器（探头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点（点群）的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。
非接触式测量方法1，基于视觉技术的非接触测量方法1.激光三角法2.结构光法（光栅投影法）3. 双目立体视觉法2，其他非接触式测量方法1.工业CT法2.超声波法3.层析法（CGI）4.核磁共振法激光三角法测量原理：利用具有规则几何形状的激光，投影到被测量表面上，形成的漫反射光点或光带的像被图像传感器吸收，根据光点或光带在物体上成象的偏移，通过被测物体参考平面、像点、像距等之间的关系，按三角儿何原理即可测量出被测物体的空间坐标。
根据入射光的不同，可以分为点光源测量、线光源测量和面光源侧量。
结构光法测量原理：将一定模式的光（如光栅等）照射到被测物体的表面，然后由摄像头拍摄反射光的图像，通过光--像平面的对应关系来获取物体表面上点的实际位置。
双目立体视觉法测量原理：利用两台相对固定的摄像机或数码相机，从不同角度同时获取同一景物的两幅图像，通过计算空间点在两幅图像中的像差来获得其三维坐标值。
工业CT法（Industrial Computer Tomography）：是目前测量三维内轮廓曲面的先进方法之一.它利用一定波长、强度的射线从不同方向照射被测物体，根据光/电转换所采集射线的强弱，用图像处理技术，测用被测物体表面的形状。
非接触式测量技术的原理与应用
非接触式测量技术的原理与应用引言在现代科技的发展中，测量技术在许多领域扮演着重要的角色。
传统的测量方式往往需要物理接触，导致测量结果的准确性受到一定限制。
然而，随着非接触式测量技术的应用，我们可以更精确地测量目标物体的各种参数。
本文将介绍非接触式测量技术的原理以及其在各个领域的应用。
一、原理1. 激光测距原理激光测距是一种常见的非接触式测量技术。
其原理是利用激光发射器发出的激光脉冲经过反射后返回激光接收器，根据光的传播速度和激光束的时间延迟来测量目标物体的距离。
通过统计多个激光脉冲的返回时间，并结合仪器的精确时间测量能力，可以实现高精度的距离测量。
2. 红外测温原理红外测温是一种基于热辐射的非接触式测量技术。
根据物体的温度不同，其表面会辐射出不同波长的红外辐射。
利用红外测温仪器可以接收并测量物体表面的红外辐射信号，并通过转换算法将其转化为相应的温度数值。
这种技术无需接触物体表面，可以实现快速、准确的温度测量。
3. 电磁感应原理电磁感应是一种利用变化磁场诱导电流的原理来实现非接触式测量的技术。
通过将感应线圈与目标物体的交互表面靠近，当目标物体移动或发生变化时，其所产生的磁场变化将导致感应线圈内产生电流。
通过测量这个电流的大小和方向，可以获得目标物体所产生的变化数据，如位移、速度等。
二、应用1. 工业制造中的应用非接触式测量技术在工业制造中有广泛的应用。
例如，在自动化生产线上，激光测距可以用于实时测量产品的尺寸，以确保产品质量的一致性。
红外测温技术则可用于对设备和机器的温度进行监测，及时发现异常情况并采取措施。
电磁感应技术常用于测量物体的位移、速度等参数，为生产线的监控和控制提供准确的数据支持。
2. 医疗诊断中的应用非接触式测量技术在医疗诊断领域也具有重要的应用价值。
例如，激光测距技术可以用于眼科检查中的眼压测量，无需接触眼球表面，减少了患者的不适感。
红外测温技术在体温测量中得到广泛应用，在传染病防控中发挥了重要作用。
非接触式测量技术的应用
非接触式测量技术的应用随着科技的不断发展，非接触式测量技术在各个领域中得到了广泛应用。
它是一种无需物理接触的测量技术，能够精确、快速地测量出所需的数据。
一、应用范围非接触式测量技术可以应用于许多领域，如工业制造、地质勘探、医疗等。
在工业制造方面，它可以精确地测量出机器零件的尺寸和形状，以确保产品的质量符合标准要求。
在地质勘探方面，它可以测量岩石、土壤等的物理性质，帮助研究地质结构。
在医疗方面，它可以测量人体的各种指标，如体温、心率、呼吸等。
二、应用案例1. 工业制造在汽车制造业中，非接触式测量技术可以测量汽车大灯、雨刮器等的尺寸和形状。
这是因为这些零件对于汽车的外观和安全性有着很重要的影响。
通过使用光学、激光等非接触式测量技术，可以精确地测量出这些零件的各项参数，以确保产品的质量符合标准要求。
2. 地质勘探在资源勘探中，非接触式测量技术可以测量岩石、土壤等的物理性质，帮助研究地质结构。
这些数据对于矿藏、石油等资源的探测和开采具有重要意义。
此外，非接触式测量技术也可以用于测量地震波的传播路径和速度，以研究地震的发生机制。
3. 医疗应用在医疗方面，非接触式测量技术可以测量人体的各种指标，如体温、心率、呼吸等。
这些数据对于医生判断病情和制定治疗方案非常重要。
另外，非接触式测量技术还可以用于视网膜扫描、脑电图等检测，帮助医生更好地了解病情。
三、发展趋势随着技术的不断发展，非接触式测量技术的应用越来越广泛。
未来，它还会在更多的领域中得到应用。
例如，在无人驾驶方面，非接触式测量技术可以用于测量车辆周围的环境和障碍物，帮助车辆做出更精确的驾驶决策。
在物流管理方面，非接触式测量技术可以用于测量货物的尺寸和重量，以确保物品能够顺利运输。
总之，非接触式测量技术的应用不断扩大，为各个行业带来了更高效、更准确的测量手段。
通过不断创新和技术迭代，它将为我们的生活带来更多的便利和改变。
非接触式测量技术
目录摘要 (1)1 引言 (1)2 非接触式测量技术简介 (1)2.1 非接触式测量方法的定义 (1)2.2 非接触式测量方法的分类 (2)3 非接触测量技术发展的现状 (2)3.1 光学法 (2)3.1.1 结构光法 (2)3.1.2 激光三角法 (3)3.1.3 激光测距法 (4)3.1.4 光学干涉法 (5)3.1.5 图像分析法 (6)3.2 非光学法 (7)3.2.1 声学测量法 (7)3.2.2 磁学测量法 (8)3.2.3 X射线扫描法 (9)3.2.4 电涡流测量法 (10)3.3 非接触测量技术存在的不足和总结 (11)4 非接触式机器人测量系统 (11)5 非接触测量技术在船体分段测量中的应用 (14)5.1 非接触测量技术在船厂的应用情况 (14)5.2 船体分段测量方法介绍 (14)5.2.1 传统测量方法系统 (14)5.2.2 激光经纬仪测量系统 (14)5.2.3 近景摄影测量系统 (15)5.2.4 全站仪测量系统 (17)5.2.5 三维扫描测量系统 (18)5.3 测量方法的比较 (19)6 非接触测量技术的发展趋势 (21)7 结束语 (21)参考文献 (22)摘要非接触测量方法以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获取被测物体的各种外表或内在的数据特征。
详细阐述了部分常用的光学法和非光学法测量技术及相应的测量仪器，并结合船体分段测量方法说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围，指出了未来非接触测量技术的发展趋势。
关键词：非接触测量; 光学法; 非光学法；船体分段1 引言开展船体分段测量技术研究的意义在于首先它是实现分段无余量对接的保证,可以大大缩短分段吊装搭接的船台占用时间,其次采用这项技术有助于实现船舶建造的信息流闭环,以及生产状态下的船体建造的“动态虚拟装配”。
最后精确、快速、可靠的船体分段测量技术的突破有助于提升我国造船企业的国际竞争力[1]。
非接触式测量-光学测量方法
非接触式测量-光学测量方法
达西定律，也称作牛顿第二定律，是经典力学中关于物体运动的
基本定律之一。
它表达了物体的加速度与作用于物体上的合力之间的
关系，可以用以下公式表示： F = ma。
在这个公式中，F代表物体所受合力的大小，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据达西定律，当作用于物体上的合力增大时，物体的加速度也会增大；当物体的质量增大时，物体的加速度会减小。
为了推导达西定律，我们需要从牛顿第一定律出发。
牛顿第一定律，也称作惯性定律，指出一个物体在受到合力作用时会发生加速度
变化，而在没有外力作用时，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
假设我们有一个质量为m的物体，受到作用力F。
根据牛顿第一
定律，我们可以得出以下结论：如果物体处于静止状态，即加速度为0，那么合力F也必须为0。
如果物体处于匀速直线运动状态，即加速度为常数a，那么根据运动学公式，物体的速度v将随时间t线性增加，即
v = at。
根据上述结论，我们可以得出结论：物体在匀速直线运动状态时，所受合力F与物体的加速度a成正比，即F = ma。
这就是达西定律的
基本表达形式。
需要注意的是，达西定律是针对在理想条件下的物体运动而言的，忽略了一些因素，如空气阻力、摩擦力等。
在实际情况中，这些因素
会对物体的运动产生影响，需要进行更为复杂的分析和计算。
总而言之，达西定律是经典力学中的重要定律，描述了物体的加
速度与作用于物体上的合力之间的关系。
它为我们理解和分析物体运
动提供了基本的工具和原则。
测绘技术中的非接触式测量方法
测绘技术中的非接触式测量方法引言测绘技术是一门对地理空间信息进行测量、处理和分析的学科。
随着科技的不断进步，测绘技术也不断创新与发展。
非接触式测量方法作为现代测绘技术中的一部分，使用无需物理接触的测量设备，如激光雷达和摄影测量，以获取更准确、高效的测量数据。
本文将探讨非接触式测量方法在测绘技术中的应用。
非接触式测量方法的原理非接触式测量方法的原理是利用光学、雷达或声波等设备进行测量，而不需要与被测对象进行物理接触。
这种方法提供了一种快速、准确的测量方式，适用于各种场景和对象。
激光雷达是非接触式测量方法中常用的设备之一。
它利用激光束在被测对象表面进行扫描，通过测量激光束的反射时间和角度变化，确定被测对象的形状、尺寸和距离。
激光雷达广泛应用于地形测量、建筑物变形监测等领域，在实时监测和快速建模等方面具有独特优势。
摄影测量则是借助于航空摄影或摄影测量仪器，通过对影像的测量和分析来获取地表对象的几何和属性信息。
在摄影测量中，通过测量影像中的特征点、线段和物体形状等信息，采用三角测量、影像解析等算法，可以得到地物的三维坐标、高程信息等。
摄影测量广泛应用于地图制作、工程建设和遥感影像解译等领域。
非接触式测量方法在测绘技术中的应用1. 高精度地形测量激光雷达技术在地形测量中发挥着重要作用。
传统地形测量需要大量的人力和时间，并且难以在复杂地形和危险区域进行测量。
而激光雷达可以通过快速扫描获取大量的地面点云数据，并根据这些数据构建出高精度的三维地形模型。
这种方法不仅节省了时间和人力成本，还提高了测量的精度和可靠性。
2. 建筑物监测和变形分析非接触式测量方法在建筑物监测和变形分析方面也有广泛应用。
通过激光雷达和摄影测量技术，可以对建筑物进行实时监测，及时发现并解决潜在问题。
此外，非接触式测量方法还可以对建筑物的变形进行分析，比如地基沉降、结构变形等，为工程设计和施工提供准确的数据支持。
3. 环境监测与资源管理非接触式测量方法在环境监测和资源管理方面也有重要的应用。
非接触式测量技术
目录摘要 (1)1 引言 (1)2 非接触式测量技术简介 (1)2.1 非接触式测量方法的定义 (1)2.2 非接触式测量方法的分类 (2)3 非接触测量技术发展的现状 (2)3.1 光学法 (2)3.1.1 结构光法 (2)3.1.2 激光三角法 (3)3.1.3 激光测距法 (4)3.1.4 光学干涉法 (5)3.1.5 图像分析法 (6)3.2 非光学法 (7)3.2.1 声学测量法 (7)3.2.2 磁学测量法 (8)3.2.3 X射线扫描法 (9)3.2.4 电涡流测量法 (10)3.3 非接触测量技术存在的不足和总结 (11)4 非接触式机器人测量系统 (11)5 非接触测量技术在船体分段测量中的应用 (14)5.1 非接触测量技术在船厂的应用情况 (14)5.2 船体分段测量方法介绍 (14)5.2.1 传统测量方法系统 (14)5.2.2 激光经纬仪测量系统 (14)5.2.3 近景摄影测量系统 (15)5.2.4 全站仪测量系统 (17)5.2.5 三维扫描测量系统 (18)5.3 测量方法的比较 (19)6 非接触测量技术的发展趋势 (21)7 结束语 (21)参考文献 (22)摘要非接触测量方法以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获取被测物体的各种外表或内在的数据特征。
详细阐述了部分常用的光学法和非光学法测量技术及相应的测量仪器，并结合船体分段测量方法说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围，指出了未来非接触测量技术的发展趋势。
关键词：非接触测量; 光学法; 非光学法；船体分段1 引言开展船体分段测量技术研究的意义在于首先它是实现分段无余量对接的保证,可以大大缩短分段吊装搭接的船台占用时间,其次采用这项技术有助于实现船舶建造的信息流闭环,以及生产状态下的船体建造的“动态虚拟装配”。
最后精确、快速、可靠的船体分段测量技术的突破有助于提升我国造船企业的国际竞争力[1]。
什么是非接触式测量技术？
什么是非接触式测量技术？随着技术的不断发展，现代测量技术也取得了长足的进步，其中非接触式测量技术成为了一种非常重要的测量手段。
非接触式测量技术是指通过无需接触被测物体的方式进行测量的一种技术方法。
它凭借着高精度、高速度、非侵入性等特点，在工业生产、科学研究等领域得到广泛应用，并取得了显著的成果。
一、激光干涉测量技术激光干涉测量技术是非接触式测量技术的一种重要方法。
它利用激光入射到被测物体上后，通过对反射光的干涉信号进行处理，从而得到被测物体的形貌或位移等信息。
激光干涉测量技术具有高精度、高分辨率、非接触等优点，广泛应用于形貌测量、表面质量评价、位移测量等领域。
此外，激光干涉测量技术还可以用于光学元件的检测、微观形貌测量以及振动分析等方面。
二、红外测温技术红外测温技术是一种利用物体辐射的红外能量与其温度之间的关系进行测温的方法。
它通过检测物体表面的红外辐射，利用红外辐射能量与温度的相关性，计算出物体的温度值。
红外测温技术具有非接触、快速、准确等特点，广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
它在工业生产中可以用于高温炉窑的温度监测、机械设备的热态检测，甚至可以用于医疗领域中的体温检测等。
三、电磁感应测量技术电磁感应测量技术是一种利用电磁感应现象进行测量的方法。
它通过感应线圈和被测物体之间的电磁相互作用，测量被测物体的电磁参数或物理量。
电磁感应测量技术具有高灵敏度、非接触、反应速度快等特点，在电磁兼容性、材料参数测试、电磁场环境监测、电气设备检验等方面有重要应用。
此外，电磁感应测量技术还可以用于交通监测、安全检测、环境监测等领域。
总结：非接触式测量技术凭借其高精度、高速度、非侵入性等优势，在现代科技领域有着广泛的应用前景。
从激光干涉测量技术到红外测温技术再到电磁感应测量技术，各种非接触式测量技术的发展为我们的工业生产和科学研究提供了更加有效、精确的测量手段。
未来，随着技术的不断发展，非接触式测量技术将会在更多领域取得突破，为人类的发展进步贡献更大的力量。
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非接触式测量的定义
非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。
典型的非接触测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量等等。
概况
V-STARS（Video-Simultaneous Triangulation and Resection System）系统是美国GSI公司研制的工业数字近景摄影三坐标测量系统。
该系统主要具有三维测量精度高（相对精度可达1/20万）、测量速度快和自动化程度高和能在恶劣环境中工作（如热真空）等优点，是目前国际上最成熟的商业化工业数字摄影测量产品。
该系统是基于数字摄影的大尺寸三坐标测量系统，也称为工业摄影测量系统（Industrial Photogrammetry System）、数字近景摄影测量系统、数字近景摄影视觉测量系统、数字摄影三维测量系统、三维光学图像测量系统（3D Industrial Measurement System）。
它通过V-STARS软件(如图3)处理采集好的照片来得到待测点的三维坐标，而这些照片是用一个高精度的专业相机（如美国GSI公司的INCA3相机），通过在不同的位置和方向，对同一物体进行拍摄所获取的，V-STARS软件会自动处理这些照片，通过图像匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。
一旦处理完毕,被测对象的三维数据将会进入到坐标系统中,就好像以前测量过或者处理过一样。
如果需要的话,V-STARS 软件还内置了分析工具,三维数据可以被输出。
这些被测量的物体一般是事先手动贴上回光反射标志，或者是通过投点器投射上点，或者是探测棒上的点。
技术特点
（1）高精度：单相机系统在10m范围内测量精度可以达到0.08mm，而双相机系统则可以达到0.17mm；
（2）非接触测量：光学摄影的测量方式，无需接触工件；
（3）测量速度快：单相机几分钟即可完成大量点云测量，双相机实时测量；
（4）可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）：测量时间短受温度影响小，双相机系统可以在不稳定环境中测量；
（5）特别适合狭小空间的测量：只要0.5m空间即可拍照、测量；
（6）数据率高，可以方便获取大量数据：像点由计算机软件自动提取并量测，测量1000个点的速度几乎与10个点的一样；
（7）适应性好：被测物尺寸从0.5m到100m均可用一套系统进行测量；
（8）便携性好：单相机系统1人即可携带到现场或外地开展测量工作。
V-STARS系统可采用脱机和联机二种测量方式，即单相机系统和双（多）相机系统，如图4。
根据采用不同的相机又可以分为V-STARS/S（智能单相机系统）、V-STARS/E（经济型单相机系统）和V-STARS/M（智能多相机系统）
智能单相机系统V-STARS/S
智能单相机系统主要特点是，它不仅提供高精度的测量，而且便携。
目前的最新型号为V-STARS/S8，主要包括1台测量型数码相机INCA3、1台笔记本电脑（含系统软件）、1套基准尺、1根定向棒、1组人工特征标志点（定向反光标志），见图5。
（a）INCA3相机（b）软件与附件
图5 V-STARS/S8系统图6 单相机测量过程
INCA（INteligent CAmera）是GSI公司自主研制的测量型智能相机，它采用高分辨的CCD芯片获取图像，内置单片机可以实时对所拍摄的像片进行无损压缩、标志点识别等处理工作，稳固的整体机身专为工业现场而设计，表1是最新型号INCA3a的主要技术参数。
表1 INCA3a相机技术参数
该系统主要用于对静态物体的高精度三维坐标测量，测量时只需要手持相机距离被测物体一定距离从多个位置和角度拍摄一定数量的数字像片（图7），然后由计算机软件自动处理（标志点图像中心自动定位、自动匹配、自动拼接和自动平差计算）得到特征标志点的X、Y、Z坐标。
V-STARS/S8系统的典型测量精度（1倍sigma）由原来的5um+5um/m（采用INCA3相机）已提高到4um+4um/m（采用INCA3a相机），即10m范围的测量精度达到0.044mm。
需要重点提出的是，该系统的主要优势是其便携和高精度，整个系统（包括一个电脑，一个相机和其附件）可以被装在两个箱子中，你可以随身携带，为你的工作提供极大的方便。
经济型单相机系统V-STARS/E
V-STARS/E是GIS公司入门级的单相机系统。
对测量精度要求不是很高，而又求比较经济的测量用户来说，该系统是比较好的选择。
经济型单相机系统目前最新型号为V-STARS/E4X，除相机采用尼康D2X之外，其余配置与V-STARS/S8完全一样，图7。
但对于V-STARS/E4X系统，它不能升级为双相机系统。
V-STARS/E4X系统的测量精度为10um+10um/m。
图7 V-STARS/E4X系统
经济型单相机系统由于采用一般商用相机、测量精度相对较低，主要应用于对静态物体的中等精度测量工作。
该系统的主要特点是简单便携，而且相对于价格昂贵的V-STARS/S8系统来说，该系统具有绝对的价格优势，另外，用我们的尼康D2X相机拍摄的照片，V-STARS软件可以直接识别，不但方便而且精度高。
智能多相机系统V-STARS/M
该系统主要用于在不稳定的测量条件下提供实时测量。
智能多相机系统目前的最新型号为V-STARS/M8，它可以采用2台或2台以上的INCA 相机，其最为常用的是双相机系统，主要包括：2台测量型数码相机INCA3、1台笔记本电脑（含系统软件）、1套基准尺、1根定向工棒、1套辅助测棒、1组人工特征标志点和1套联机附件（相机脚架、电缆线和控制器）。
如图8。
V-STARS/M8双相机测量时通过软件控制相机拍摄像片，可以同时测量被测物体上的特征标志点集、也可以通过辅助测量棒实现单点测量，尤其适合隐藏点测量。
V-STARS/M8系统配合投点器（图11）使用，则可以实现真正意义上的非接触式测量。
图11 双向+投点器实现非接触式大量点云测量
由于是通过控制器控制相机同步曝光，故该系统尤其适合动态物体的测量，包括变形测量。
另外，采用了整体光线束法平差技术，当相机脚架处于不稳定环境（如振动）中时也可以实现高精度测量。
在动态测量模式下，每移动一次相机，就对被测物体上的标志点拍摄一组照片，但是，这些点必须是在物体上一些稳定控制点，这样，相机的移动对测量产生的影响就可不计。
而一般的，这个稳定的控制场是用单相机系统建立的。
V-STARS/M8（双相机）系统的典型测量精度为10um+10um/m
V-STARS系统在国外航空航天、天线制造，汽车、造船、核工业等诸多领域均有广泛应用。
如图12。
该系统是基于数字摄影的大尺寸三坐标测量系统，也称为工业摄影测量系统、数字近景摄影测量系统、数字近景摄影视觉测量系统、数字摄影三维测量系统、三维光学图像测量系统。