在现代制造业中，随着微型化、高精度和柔性材料的日益普及，传统的接触式测量方法已无法完全满足各种应用的需求。对于可变形、微尺度或几何形状复杂的部件，在不接触物体的情况下实现高精度测量已成为迫切的需求。非接触式光学测量技术已成为一种强大的解决方案，成为许多工业检测系统的重要组成部分。

1.什么是非接触式光学测量？
顾名思义，非接触式光学测量是指通过光学系统采集和处理尺寸、表面和位置数据，而无需物理接触被测物体。这种方法集成了图像处理、光源控制、精密光学和几何算法等技术。

在典型的工作流程中，光源将特定照明（例如轮廓照明、同轴照明或结构光）投射到工件表面。反射或透射的光随后被高分辨率光学镜头（例如远心镜头）捕获，并聚焦到CCD或CMOS图像传感器上。然后，图像处理系统执行边缘检测、灰度分析和几何计算，以提取特征并输出尺寸数据，包括长度、直径、角度和位置偏差。

该方法最重要的特点之一是其非接触性。它消除了材料压缩或变形的风险，使其特别适用于柔性PCB、薄膜和模制塑料零件等精密部件。

2. 核心部件和工作原理
光源系统
照明设置在光学测量中至关重要。不同的照明技术直接影响图像清晰度和轮廓提取。

轮廓照明（背光）可产生高对比度的黑白轮廓，以实现精确的 2D 边缘轮廓。

同轴照明非常适合反射或复杂表面，例如金属或纹理部件。

结构光（例如激光条纹）用于精确的 3D 表面形貌测量。

成像系统（镜头）
高品质镜头决定了图像分辨率和几何保真度。远心镜头可在整个视场内保持恒定的放大倍数，从而消除物距变化引起的误差。这对于高精度尺寸测量至关重要。

图像捕捉和处理单元
图像被CCD或CMOS传感器捕获后，会经过处理算法，包括检测边缘、提取坐标和分析几何形状。现代系统通常支持亚像素分辨率，从而显著提高测量精度。

运动平台及控制系统
在自动化系统中，X/Y/Z 轴平台控制传感器或物体的移动，实现多位置和多角度测量。结合自动对焦和区域扫描功能，这些系统可以显著提高吞吐量和一致性。

3. 行业优势及价值
与接触式方法相比，非接触式光学测量具有几个主要优势：

提高效率
无需在循环之间进行机械探测、夹紧或清洁探头。它能够快速、大批量地进行检测，适合快节奏的质量控制环境。

适应复杂和柔性材料
非常适合测量容易变形、易碎或太小而无法接触测量的部件 - 例如橡胶部件、薄膜或微结构。

微米至亚微米精度
高分辨率光学元件和先进的图像处理算法满足现代精密制造的严格要求。

强大的自动化和数字化集成
易于与生产线集成，实现在线检测、自动化判断和数据追溯，助力实现智能制造和数字化制造的更广泛目标。

4. 广泛的应用
非接触式光学测量目前广泛应用于电子、半导体、汽车零部件、医疗设备和精密工具等领域。

在 FPC（柔性印刷电路）制造中，它有助于检查走线宽度和间距。

在模具生产中，它验证与 CAD 模型的尺寸一致性。

在精密塑料注射中，它可以检测出诸如毛边、凹痕和翘曲等缺陷——所有这些都无需接触零件。

通过了解非接触式光学测量的原理和组件，制造商可以更好地控制质量保证。在实际应用中，这项技术不仅提高了精度和效率，还支持灵活和定制化生产的需求。随着视觉算法和光学硬件的不断发展，光学测量在工业检测中的作用将日益凸显。