测量投影仪测距离原理

约翰逊准则探测距离是一个主观因素和客观因素综合作用的结果，主观因素跟观察者的视觉心理、经验等因素有关。国外在这方面做了大量的研究，约翰逊根据实验把目标的探测问题与等效条纹探测联系起来，研究表明，有可能在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定红外热像仪成像系统对目标的识别能力，这就是约翰逊准则。目标的等效条纹是一组黑白间隔相等的条纹图案，其总高度为目标的临界尺寸，条纹长度为目标为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸。等效条纹图案的分辨力为目标临界尺寸中所包含的可分辨的条纹数，也就是目标在探测器上成的像占的像素数。目标探测可分为探测（发现）、识别和辨认三个等级。探测，在视场内发现一个目标。这时目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到1个像素以上。识别，可将目标分类，即可识别出目标是坦克、卡车或者人等。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到4个像素以上。辨认，可区分开目标的型号及其它特征，如分辨出敌我。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到8个像素以上。以上都是在临界值，也就是刚好能发现目标，以及目标与背景的对比度为1的条件下所得到的数据，从上面的约翰逊准则可以看出，一套热像仪能看多远，是由目标尺寸、镜头焦距、探测器性能等因素决定的。影响因素1. 镜头焦距决定热像仪的探测距离的最重要的因素就是镜头焦距。镜头焦距直接决定了目标所成的像的大小，也就是在焦平面上占几个像素。通常这是用空间分辨率（IFOV）来表示，它表示每个像素在物空间所张开的角度，也就是系统所能分辨的最小角度，一般由像元尺寸（d）与焦距（f）的比值得出，即IFOV＝d/f。每个目标在焦平面所成的像占几个像素，可由目标尺寸、目标与热像仪的距离、空间分辨率（IFOV）计算得出。目标尺寸（D）和目标与热像仪的距离（L）的比值为目标的张角，再与IFOV相除得到像占用像素点的数量，即n＝（D/L）/IFOV=（Df）/（Ld）。从中可以看到，焦距越大，目标像所占用的像素点越多，根据约翰逊准则可知，其探测距离更远。但另一方面，焦距越大，视场角越小，同时成本也更高。这里举个例子。热像仪焦平面的像元尺寸为17μm，配100mm焦距镜头，则空间分辨率IFOV为0.17mrad。观察1公里远的大小为2.3m的目标，则目标所张开的角度为2.3mrad，目标所成的像占用2.3/0.17＝13.5个像素。根据约翰逊准则可知，达到辨认水平。2. 探测器性能镜头焦距是从理论上决定了热像仪的探测距离，在实际应用中起着重要作用的另一因素是探测器性能。镜头焦距只是决定了所成像的大小，占用像素点的数量，探测器性能则决定图像质量，如模糊程度，信噪比等。探测器性能可从像元尺寸、热灵敏度、信号处理等方面来分析。像元尺寸越小，则空间分辨率（IFOV）越小，从前面的讨论可看出，其探测距离越大。一个典型例子是，FLIR非制冷热像仪的Photon320的像元尺寸是38μm，Photon640的像元尺寸为25μm，如果都配100mm镜头，观察2.3m的目标，按照约翰逊准则，其识别距离分别为1公里、1.5公里。探测器的热灵敏度和信号处理决定了图像的清晰度。如果探测器的热灵敏度和信号处理能力不好的话，则所成的像只是一个模糊的热像，也就无法识别。因此，一些探测器的热灵敏度不高的话，则采取加大镜头口径的方法来提高图像效果，这不但增加了成本，而且也增加了使用上的不方便。美国FLIR的Photon系列，使用的镜头F数一般可降低到1.4～1.7，也就是口径可做得特别小。像现在国内普遍更新换代的12um要比17um的机芯看的距离多1.4倍。3. 大气环境虽然热辐射对大气的穿透能力比可见光强，但大气吸收、散射等对热像仪成像还是有一定的影响，特别是大雾和大雨的天气环境，从而影响到了热像仪的探测距离。像长波在雨雾中的穿透能力很差，中波在雾中的穿透力强，但穿雨同样不行。综上所述，红外热像仪探测距离受到几个方面的影响，它是探测器、镜头、目标、大气环境等客观因素、人的主观因素及软件算法共同影响的结果，所以在不考虑其它因素影响的情况下还是按照下面的公式进行计算。n＝（D/L）/IFOV=【目标尺寸（D）*焦距（f）】/【目标与热像仪的距离（L）*像元尺寸（d）】但是不考虑大气环境的影响的话，一般会在探测上增加0.5个像数作为标准，识别加1个像数作为标准，辨认加2个像数作为标准来弥补不同探测器的灵敏度不一致及镜头良率的问题，来增大目标所占像数的数值确保能够得到想要的效果。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 测量投影仪又称为光学投影检量仪或光学投影比较仪，为利用光学投射的原理，将被测工件之轮廓或表机投影至观察幕上，作测量或比对的一种测量仪器，可以高效地检测各种形状复杂工件的轮廓和表面形状。仪器信息网通过汇总2019年商品编码90314910的海关进出口数据，对2019年1月至11月轮廓投影仪的进出口贸易情况进行了简要盘点。 /p p 　　统计周期内，轮廓投影仪进口数量1591台，进口总额约1.77亿元(币种单位：人民币元RMB，以下同) 出口数量约11.79万台，出口总额约3400万元。从数量上看，我国轮廓投影仪出口数量要远远高于进口 从金额上看，呈现出反差，说明出口主要集中在轮廓投影仪中低端仪器市场；从均价上看，单台进口均价约是出口的400倍。 /p p 　　从数量上看，月度进口数量基本保持在100-200台 从金额上看，月进口总额基本保持在1000万-2000万区间。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/26742f9c-4405-49ae-821d-f60643533be5.jpg" title=" 2019年月度进口数量.png" alt=" 2019年月度进口数量.png" width=" 500" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年月度进口数量 单位：台 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 316px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/a61bcc6c-f823-47cd-a065-2c0f63c894d3.jpg" title=" 2019年月度进口总额.png" alt=" 2019年月度进口总额.png" width=" 500" height=" 316" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年月度进口总额 单位：元 /p p 　　日本进口数量遥遥领先，进口数量占总进口数量59.2%，进口金额占总进口金额的69.43% 德国排第二，进口数量占总进口数量的24.7%，进口金额占总进口金额的15.27%。日本和德国占据了80%以上的轮廓投影仪进口市场份额。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 316px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/cc3d4406-b80c-4860-bd7e-b87583e0e279.jpg" title=" 2019年各国进口数量.png" alt=" 2019年各国进口数量.png" width=" 500" height=" 316" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年各国进口数量 单位：台 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 315px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/5ac76254-fd90-45e4-b113-6e3a785789aa.jpg" title=" 2019年各国进口总额.png" alt=" 2019年各国进口总额.png" width=" 500" height=" 315" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年各国进口总额 单位：元 /p p span 　　 /span 2019年8月单月出口量8万余台，数量高居月第一，然而当月出口总额倒数第二，说明出口仪器主要是集中于中低端仪器。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 318px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/711aed5f-bb3d-4f05-ba85-2a1702898b73.jpg" title=" 2019年月度出口数量.png" alt=" 2019年月度出口数量.png" width=" 500" height=" 318" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年月度出口数量 单位：台 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/f97c73f6-1e03-4fa8-afea-a1210266cbce.jpg" title=" 2019年月度出口总额.png" alt=" 2019年月度出口总额.png" width=" 500" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年月度出口数量 单位：元 /p p 　　从数量上看，最大的贸易出口国是日本，其次为马来西亚，分别占比34.7%、32.18% 从出口金额上看，美国排第一位，其次为台澎金马关税区、香港等。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 309px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/24e00b9c-3472-468b-b0d3-d0d4d03864f6.jpg" title=" 2019年各国出口数量.png" alt=" 2019年各国出口数量.png" width=" 500" height=" 309" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年各国出口数量（前20） 单位：台 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 303px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/d9a2c205-1896-49e8-b639-e1671c27e664.jpg" title=" 2019年各国出口总额.png" alt=" 2019年各国出口总额.png" width=" 500" height=" 303" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 2019年各国出口总额（前30） 单位：元 /p p style=" text-align: center " 主要进出口企业 /p table border=" 0" cellpadding=" 0" cellspacing=" 0" style=" border-collapse:collapse " data-sort=" sortDisabled" align=" center" colgroup col width=" 72" style=" width:72px" / col width=" 273" style=" width:273px" / col width=" 166" style=" width:167px" / /colgroup tbody tr height=" 18" style=" height:18px" class=" firstRow" td height=" 18" colspan=" 3" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " rowspan=" 1" align=" center" valign=" middle" width=" 14" 主要出口企业 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px" td height=" 18" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 企业名称 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 年出口规模 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 欧姆龙(上海)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 重庆火星人科技有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 深圳市中康信实业有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 拜里斯科技(深圳)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 高屋希克斯电子(上海)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 精量电子（成都）有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 冲电气实业(深圳)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 500万~ 1000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 上海田岛工具有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 500万~ 1000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 科世达(上海)管理有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 500万~ 1000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 出口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 美艾利尔(上海)诊断产品有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 500万~ 1000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px" td height=" 18" colspan=" 3" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " rowspan=" 1" align=" center" valign=" middle" width=" 14" 主要进口企业 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px" td height=" 18" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 企业名称 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 年进口规模 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 苏州紫翔电子科技有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 5000万~ 1亿美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 中芯北方集成电路制造(北京)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 5000万~ 1亿美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 北京亦庄嘉里大通物流有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 161" 5000万~ 1亿美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 乐金显示（中国）有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 5000万 ~ 1亿美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 基恩士(中国)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 5000万~ 1亿美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 冲电气实业(深圳)有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 福州京东方光电科技有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 深圳市华星光电技术有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr tr height=" 18" style=" height:18px transition: all 0.3s ease 0s" td height=" 18" style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 进口 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " align=" center" valign=" middle" 南京中电熊猫平板显示科技有限公司 /td td style=" -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0) min-height: 20px border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " align=" center" valign=" middle" width=" 14" 1000万~ 5000万美元 /td /tr /tbody /table p 　　从以上分析，可以看出，目前我国轮廓投影仪的进口市场相对稳定，进口仪器主要为中高端仪器 我国轮廓投影仪出口数量远远高于进口，但总体出口总额仅为进口的六分之一，说明出口中低端产品数量较多。 /p p br/ /p

近日，多家媒体就三星及苹果公司正在研发的可检测血糖的智能穿戴设备进行报道，据悉，这两家公司最新款的智能手表可能将借助光学传感器，采用拉曼光谱法进行人体血糖无损检测。消息一出，引来多方关注和议论，为此我们采访了多年从事光学无损检测相关研究的清华大学物理系联合培养博士后王成铭，请其为我们答疑解惑。王成铭博士　　王成铭，物理学博士，现任北京鉴知技术有限公司光学工程师，毕业于清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室，清华大学物理系联合培养博士后。多年从事光学相干层析成像(OCT)临床应用方向，有丰富的临床医学合作经验，就光谱方法在血糖检测中的应用做过深入研究。　　仪器信息网：采用拉曼光谱法检测血糖是否可行?　　王博士：方法原理是可行的，使用激发光照射皮肤后收集得到的拉曼光谱(经皮测量)可以反映出皮肤组织中的许多化学物质，例如真皮内的胶原蛋白，真皮下脂肪中的三油酸甘油酯，表皮角质层的胶质蛋白，皮肤血管中的血红蛋白，以及分布于组织液和血液中的葡萄糖等。在血糖无创检测的诸多光学方法之中，拉曼光谱法因其能检测葡萄糖的特征谱，是未来最有希望实现高精度测量血糖浓度的方法之一。拉曼经皮测量无创血糖检测示意图　　Pandey, Rishikesh, et al. "Noninvasive monitoring of blood glucose with raman spectroscopy." Accounts of chemical research 50.2 (2017): 264-272. 葡萄糖分子位于皮肤真皮层中的组织液与血液中，葡萄糖的浓度可从其产生的拉曼光谱信号推断。　　仪器信息网：请介绍目前拉曼光谱法检测血糖的最新研究进展?　　王博士：麻省理工学院(MIT)在使用拉曼光谱测量无创血糖已研究了20多年，他们系统研究了皮肤拉曼光谱的成分、经皮血糖探测的定量化分析和矫正算法、动物血糖测量临床实验等等。去年三星和MIT研究人员在SCIENCE ADVANCES杂志上发表了最新的无创血糖检测的研究，通过对猪的活体葡萄糖钳制实验，从猪耳的拉曼信号图中直接观测到了葡萄糖的拉曼特征峰及其随血糖浓度的变化，这终结了长久以来关于拉曼光谱测量得到的是否是真实的葡萄糖浓度信号的争论，也为这项技术的应用带来一大突破。　　除MIT外，还有一些公司曾经或正在尝试将拉曼血糖检测技术产品化，包括C8 Medisensors，Diramed, LLC和RSP Systems等。C8 Medisensors公司曾推出的可穿戴拉曼无创血糖检测设备　　仪器信息网：拉曼光谱法检测血糖在实际应用中还有哪些问题亟待解决?　　王博士：虽然利用葡萄糖的多个拉曼特征峰与皮肤组织中的其他物质信号峰的差异可做定量分析，但这一研究距离实际应用仍有一定的距离，主要有以下几个难题：　　①葡萄糖浓度低信号弱，并且有可能被其他物质的拉曼信号掩盖和干扰，如真皮层的胶原蛋白和真皮皮下脂肪的三油酸甘油酯，二者合计贡献了超过90%的皮肤拉曼光谱信号。　　②经皮测量还需要解决皮肤的荧光信号干扰，激发光功率的皮肤安全剂量限制以及皮肤表皮层黑色素对激发光和拉曼光的吸收效应等等问题，此外，不同种族之间肤色的差异，加大了这项技术的应用难度。　　③为解决以上两点问题，必然需要使用极高灵敏度的探测器，以及较长的积分时间，这给仪器尺寸及使用便利度带来挑战。　　仪器信息网：据悉，目前已经有一些厂家在进行基于拉曼光谱原理的血糖仪器的研发，您认为可行性如何?有什么新的进展?　　王博士：最近，有报道称三星和苹果将在其智能可穿戴设备上集成拉曼无创血糖检测技术。三星近几年和MIT研究组合作，从发表的公开学术文章看，已经进入临床实验阶段。曾有报道称苹果公司招募过C8 Medisensors公司的前员工，以此猜测苹果很有可能在继续发展可穿戴拉曼技术的路线，但具体进展不得而知。　　虽然基于拉曼技术的无创血糖监测仪器在原理上是可行的，并且在过去十多年内虽然有很多拉曼血糖检测的学术文章报道，检测精度在不断提高，但尚未有成功的获得医疗器械资格的仪器出现，说明相关产品研发的难度确实较大。　　仪器信息网：您对可检测血糖的智能手表这项技术的未来发展如何看待?　　王博士：如上一个问题所讲，这个技术本身存在一定的技术难度，并且在可穿戴设备上集成低功耗的小型化拉曼光谱仪在工程上的难度也较大，但随着深度学习技术的飞速发展和大数据的不断积累，未来基于卷积神经网络的算法可能会替代当前拉曼葡萄糖浓度直接量化算法或者回归量化算法，使得智能穿戴设备的高精度无创血糖测量成为可能。　　附：王成铭博士讲座回顾：《光学无创技术在临床检测中面临的挑战与未来》　　在临床医学实践中，医疗影像(MRI、超声、CT)和病理切片对疾病的诊断起着至关重要的作用，而基于光与生物组织的散射、吸收、相干、偏振效应的光学无创方法，很有希望成为沟通影像学和病理学之间的重要桥梁。本次会议报告对光学无创方法进行概述，着重探讨其在实际临床应用中面临的困难和挑战，从发展的角度探讨技术的未来发展趋势和临床应用前景。

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p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 说起图像法，大家很自然会联想到相机。对，图像法就是用相机作为传感器测量颗粒粒度。其实，图像法并不是一种新的测量方法，这是一种已有很多年历史的测量方法。早期的相机采用胶片作为传感器，记录被测物体的影像，然后将影像投影到工具投影仪上，在投影仪上用标尺或后期发展的坐标传感器量出被测物体的大小。下图是一种显微投影仪的照片，显微物镜把胶片上的图像投影到屏幕上，在屏幕上量出物体图像的尺寸。对于颗粒样品，则可以直接在显微镜下进行观测测量。很显然，在用胶片作为传感器的时期，图像法是不可能用于在线测量的。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/21f18409-d7be-4568-a7cb-255a0d29561b.jpg" title=" 图片1.jpg" alt=" 图片1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 显微投影仪 /strong /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " （友情提示：移动端用户下方点击阅读全文， /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 再点击取消即可阅读全文，也欢迎下载APP体验阅读新感受） /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法作为颗粒粒度测量，尤其是颗粒粒度在线测量的新方法再次出现并得到日益广泛的应用，得益于CCD和CMOS的发明，数码相机的飞速发展，以及光学镜头、光源、计算机技术以及图像处理算法的飞速发展。数码相机的核心是CCD/CMOS传感器，尤其是近年来CMOS技术的发展使其性能得到很大提高，几乎占据了绝大部分的数字传感器。下图是CMOS传感器的照片。在CCD/CMOS传感器中，代替胶片中感光粒子的是按矩阵排列的像素。如果在每个像素前按规律设置红（R），绿（G）和蓝（B）三色滤色片，则可以得到彩色图像。这样CCD/CMOS就将图像自然分解成了成可以用计算机处理的离散信号。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc747ae3-b89b-426c-8014-114e41854faa.jpg" title=" 图像2.png" alt=" 图像2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量装置主要包括：相机、镜头、光源、取样装置等。其中相机是最关键的设备。为得到清晰的被测颗粒的影像边缘，一般在在线测量中采用逆光（背光）照明方式，相机在测量区一侧，光源在测量区另一侧，如图所示。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 由于光的穿透能力不强，因此图像法不能用于高浓度颗粒的直接在线测量(in-line)。对于高浓度颗粒，必须采用取样方式测量(on-line) /strong /span 。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc188c81-6aa1-4737-96b1-bf330735261e.jpg" title=" 图片3.jpg" alt=" 图片3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法在线测量原理示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 与图像法静态测量要求不同，在图像法在线测量中，被测颗粒不是静止不动的，而是在运动的，甚至运动速度很高。为得到清晰的颗粒图像，就要“冻结”运动颗粒的影像，这就要求图像的曝光时间要与被测颗粒的运动速度相匹配。对于高速运动的颗粒，要求的曝光时间要短，低速的可以稍长。 曝光时间还与拍摄图像时所用镜头的放大倍率有关，放大倍率大，要求的曝光时间就短，放大倍率小，曝光时间就可以长一些。& nbsp 曝光时间可以由相机的快门控制，也可以由光源的脉冲宽度控制。目前工业相机的电子快门时间最短可以到1微秒，而作为照明光源的脉冲激光的脉冲宽度可以达到几个纳秒。曝光时间越短，需要的光源强度就越大，这就给光源提出了高的要求。工业相机的电子快门分成滚动快门（rolling& nbsp shutter）和全局快门（global& nbsp shutter）2类。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 为保证曝光时运动颗粒图像不发生畸变，在图像法在线测量中必须采用全局快门 /span 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为在线测量，图像法装置不能像显微镜那样通过更换不同放大倍率的显微物镜来适应不同大小颗粒的测量，这就希望像素尺寸尽量小，以得到高的图像分辨率。通常，滚动快门的CMOS的像素小于全局快门，目前滚动快门的CMOS的最小像素已达到1.5微米，而全局快门的最小的像素是3.8微米。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法测量中，相机镜头是关键的设备。图像法能进行在线颗粒测量，很大程度上是依赖于 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 远心镜头 /span /strong 的发明和发展。用相机拍摄物体，通常图像存在远小近大的现象。而在线测量不能控制被测颗粒一定会处于镜头的焦平面位置，这就会造成颗粒的影像大小与颗粒的真实尺寸不同。远心镜头的出现，很好解决了这个问题。被测颗粒处于不同位置时，远心镜头获得的颗粒图像大小并不会随位置变化而变化。这就使得图像法可以用于颗粒的在线测量。远心镜头有定倍率和工作距离，以及可变放大倍率和工作距离2类，可以根据需要采用其中一种。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法在线测量中最大问题是被测颗粒不仅存在于测量区中，有些还处于离焦位置，颗粒图像是不清晰的。下图中就同时存在清晰颗粒、离焦程度不大和离焦尺度大的模糊颗粒影像。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 对于离焦颗粒图像，可以有2种处理方法 /span /strong ，对于离焦程度大的模糊影像，直接剔除，不予处理。对于离焦程度不大的模糊图像，可以采用图像处理算法来恢复，得到颗粒的粒度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 在图像法在线测量中，一般都需要用取样装置将被测粉体样品从生产工业管路中去出，在取样时，必须采取措施防止颗粒样品发生团聚，如用无油无水的压缩空气分散样品颗粒。下面3个图给出了在在线测量取样中没有对颗粒采取分散措施，分散不足和充分分散后的颗粒图像。可以明显看出充分分散的重要性。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/59590f06-6860-4880-955a-367e24cc5746.jpg" title=" 图像4.png" alt=" 图像4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量不仅可以给出被测颗粒的粒度，还可以得到被测颗粒的形貌参数，这是其它颗粒测量方法不能做到的。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 图像法与RGB三波段消光法融合在线测量 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 受光学原理和硬件的限制， strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图像法在线测量下限一般在2-3微米 /span /strong 。但在工业过程中存在着大量亚微米颗粒中同时存在有少量较大颗粒，并都需要测量其粒度的情况。这时可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 将图像法与多波长消光法相结合，用图像法测量较大颗粒的粒度，而用多波长消光法测量亚微米颗粒的粒度 /span /strong 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 彩色相机中的CMOS传感器可以认为是RGB三个波段光探测器件，当采用白光作为光源，对获得的图像可以分别用图像处理算法处理其中的大颗粒影像，用多波长消光法处理背景图像中的RGB信息来分别获得大颗粒和亚微米颗粒的粒度。如下图是用彩色相机获得的高速流动中的湿蒸汽两相流图像，其中高速流动的较大水滴的轨迹宽度对应其粒度，而长度对应其速度，背景是较高浓度的小水滴，无法用图像识别。此时，可以分别对如圆圈中的大水滴影像用图像处理算法处理，得到其粒度和速度，而对矩形框内的亚微米颗粒用RGB三波段消光法进行数据处理，得到小水滴的粒度及分布。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/009bf84a-9554-447d-945d-c6bdbe8cb4f2.jpg" title=" 图片5.jpg" alt=" 图片5.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 同时存在大小颗粒的图像 /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法与后向光散射融合测量大气颗粒和排放烟尘浓度 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法不仅可以测量成像的颗粒的粒度，还可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 与光散射结合测量无法成像的大气中气溶胶颗粒的浓度和排放烟尘的浓度 /span /strong 。气溶胶是空气中悬浮颗粒与大气构成的体系，悬浮颗粒包括固体颗粒，液体颗粒，生物颗粒等。由于气溶胶颗粒粒度很小，受气流和布朗运动的作用，会在大气中长时间扩散传播，PM2.5就属于气溶胶范畴。下图分别是室内和大空间悬浮的气溶胶颗粒在激光照射下的散射光。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 该散射光强与悬浮颗粒的粒度、浓度和测量散射角度有关 /span /strong 。用相机作为传感器，将相机聚焦于激光照射的要测量区域，得到气溶胶后向散射强度后，用米散射理论和相关数学模型进行数据处理，可以得到空间的气溶胶浓度。该方法可以用于烟囱排放烟尘浓度的远距离遥测。如果同时用多个波长的激光进行测量，还可能可以得到悬浮颗粒的平均粒度和分布。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/2f6469fd-9884-41c8-9b57-af11b16bc8b0.jpg" title=" 图像6.png" alt=" 图像6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 125px height: 125px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/01e065bd-c5ef-4e1a-9570-1808f883e70a.jpg" title=" 蔡小舒_.jpg" alt=" 蔡小舒_.jpg" width=" 125" height=" 125" border=" 0" vspace=" 0" / span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 作 /span span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 者简介： /span /strong 曾任中国颗粒学会、中国计量测试学会、中国工程热物理学会、中国动力工程学会、上海颗粒学会等学术组织的副理事长、常务理事、理事、理事长等，是《Proceedings of IMechE Part A: Journal of Power and Energy》、《Particuology》、《KONA Powder and Particle Journal》、《Frontiers in Energy》等SCI刊物和一些国内学术刊物的编委，多个国际学术会议的名誉主席，主席等。 /p

p 美国加利福尼亚州的洛杉矶市传来消息，万众瞩目的《星球大战：原力觉醒》于2016年1月26日在著名的古色古香的Arclight Cinerama Dome影院首映，影院启用了新一代3D激光投影系统来呈现《星战》的壮观场面，效果震撼。在新投影系统联袂《星战》首秀的背后，正是英国豪迈的 a href=" http://www.halma.cn/product/fiberguide" 定制光纤品牌——飞博盖徳工业有限公司 /a 发挥了至关重要的作用：这一双探头激光投影系统采用了飞博盖徳的多模光纤组件进行光能传输。 /p p br/ /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img alt=" 好莱坞的Arclight Cinerama Dome影院" src=" http://www.halma.cn/sites/default/files/field/image/201601290101.jpg" / br/ 位于洛杉矶好莱坞的Arclight Cinerama Dome影院的外观（上图）和内部（下图），因其历史底蕴而闻名美国。 /p p br/ /p p 新一代的激光投影系统亮度极高，3D条件下可达到27 nits，2D条件下可达到48 nits，其产生的亮度效果是大多数剧院中所采用系统产生亮度的两倍，画面更明亮，观赏效果更佳。然而，更高的亮度意味着其需要更高效可靠的光能传输与之相匹配。为了满足这一大功率光能传输系统的质量要求，飞博盖徳（ a href=" http://www.fiberguide.com.cn" fiberguide.com.cn /a ）专门为电影院的3D激光投影系统定制设计了一套多模光纤组件系统。 /p p br/ /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img alt=" 飞博盖徳的光纤组件" src=" http://www.halma.cn/sites/default/files/field/image/201601290102.jpg" / br/ 飞博盖徳定制的多模光纤组件系统中用到的光纤。 /p p br/ /p p Arclight Cinerama Dome影院首次安装这一双探头3D激光投影系统就用于《星球大战》的新片首映，足见影院方面对飞博盖德的品牌和其他配套组件的信任。迄今为止，Arclight Cinerama Dome是全美国仅有的三家以新一代3D激光投影系统为卖点的电影院之一。 /p p br/ /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img alt=" 星球大战之原力觉醒" src=" http://www.halma.cn/sites/default/files/field/image/201601290103.jpg" / br/ 《星球大战：原力觉醒》影片一瞥。 /p p br/ /p p 欲了解飞博盖德更多产品及服务信息，请拨打飞博盖德免费电话021-60167698，或发送电子邮件至china.info@fiberguide.com，或访问www.fiberguide.com.cn。国外业务请拨打免费电话877-490-7803，或发送电子邮件至info@fiberguide.com，或访问www.fiberguide.com。 /p p strong br/ /strong /p p strong 关于飞博盖德和英国豪迈： /strong br/ 美国飞博盖德工业有限公司（Fiberguide）生产多种工业标准的和按需定制的高传输光纤和超精密光阵列。公司经过美国食品和药品管理局登记注册，被确定为合同制造商和定制设备制造商。飞博盖德的光纤工厂位于美国新泽西州的斯特林（Stirling），同时在爱达荷州的卡德维尔（Caldwell）也有制造/装配厂。 /p p br/ /p p 飞博盖德是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂和生产基地。 /p

在背景与目标红外辐射量差距不大或背景较为复杂等情况下，传统红外成像技术对目标进行探测与识别的难度较大。而红外偏振探测在采集目标与背景辐射强度的基础上，还获取了多一维度的偏振信息，因此在探测隐藏、伪装和暗弱目标和复杂自然环境中人造目标的探测和识别等领域，有着传统红外探测不可比拟的优势。但同时，偏振装置的加入也增加了成像系统的复杂度与制作成本，且对于远距离成像，在红外成像系统前加入偏振装置对成像系统的探测距离有多大的影响，也有待进一步的研究论证。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院红外探测与成像技术重点实验室和中国科学院大学的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析”为主题的文章。该文章第一作者为谭畅，主要从事红外偏振成像仿真方面的研究工作；通讯作者为王世勇研究员，主要从事红外光电系统技术、红外图像信号处理方面的研究工作。本文将从分析成像系统最远探测距离的角度出发，对成像系统的探测能力进行评估。综合考虑影响成像系统探测能力的各个因素，参考传统红外成像系统作用距离模型，基于系统的偏振探测能力，建立了红外偏振成像系统的作用距离模型，讨论了偏振装置非理想性对系统探测能力的影响，并设计实验验证了建立模型的可靠性。红外成像系统作用距离建模目前较为公认的对扩展源目标探测距离进行估算的方法是MRTD法。该方法规定，对于空间频率为f的目标，人眼通过红外成像系统能够观察到该目标需要满足两个条件：①目标经过大气衰减到达红外成像系统时，其与背景的实际表观温差应大于或等于该频率下的成像系统最小可分辨温差MRTD（f）。②目标对系统的张角θT应大于或等于相应观察要求所需要的最小视角。只需明确红外成像系统的各项基本参数与观测需求，我们就可以计算出系统的噪声等效温差与最小可分辨温差，进而求解出它的最远探测距离。红外偏振成像系统作用距离建模偏振成像根据成像设备的结构特性可分为分振幅探测、分时探测、分焦平面探测和分孔径探测。其中分时探测具有设计简单容易计算等优点，但只适用于静态场景；分振幅探测可同时探测不同偏振方向的辐射，但存在体积庞大、结构复杂，计算偏振信息对配准要求高等问题；分孔径探测也是同时探测的一种方式，且光学系统相对稳定，但会带来空间分辨率降低的问题；分焦平面偏振探测器具有体积小、结构紧凑、系统集成度高等优势，可同时获取到不同偏振方向的偏振图像，是目前偏振成像领域的研究热点，也是本文的主要研究对象。图1为分焦平面探测系统示意图。图1 分焦平面探测器系统示意图本文仿真的分焦平面偏振探测器，是在红外焦平面上集成了一组按一定规律排列的微偏振片，一个像元对应着一个微偏振片，其角度分别为 0°、45°、90°和135°，相邻的2×2个微像元组成一个超像元，可同时获取到四种不同的偏振态。图1为分焦平面探测系统结构示意图。传统方法认为在红外成像系统前加入偏振装置后，会对系统的噪声等效温差与调制传递函数MTF（f）产生影响，改变系统的最小可分辨温差，进而改变系统的最远探测距离。本文将从偏振装置的偏振探测能力出发，分析成像系统的最小可分辨偏振度差，建立红外偏振成像系统的探测距离模型。我们首先建立一个探测器偏振响应模型，该模型将探测器视为一个光子计数器，光子被转换为电子并在电容电路中累积，综合考虑探测器井的大小、偏振片消光比、信号电子与背景电子的比率以及入射辐射的偏振特性，通过应用误差传播方法对结果进行处理。从噪声等效偏振度（NeDoLP）的定义出发，NeDoLP是衡量偏振探测器探测能力的指标，即探测器对均匀极化场景成像时产生的标准差。对其进行数学建模，进而分析得到红外偏振成像系统的最远探测距离。图2 DoLP随光学厚度变化曲线对于探测器来说，积分时间越长，累积的电荷越多，探测器的信噪比（SNR）就越高，但这种增加是有限度的。随着积分时间的增加，光生载流子有更多的时间被收集，增加信号。然而，同时，暗电流及其相关噪声也会增加。对于给定的探测器，最佳积分时间是在最大化信噪比和最小化暗电流及噪声的不利影响之间取得平衡，为方便分析，我们假设探测器工作在“半井”状态下。通过以下步骤计算红外偏振成像系统最远作用距离：a. 根据已知的目标和背景偏振特性以及环境条件，计算在给定距离下，目标与背景之间的偏振度差在传输路径上的衰减。b. 结合系统的探测器性能参数，确定目标在给定距离下是否可被观察到。如果不能则减小设定的距离。目标被观察到需同时满足衰减后的偏振度差大于或等于系统对应于该频率的最小可分辨偏振度差MRPD，目标对系统的张角θT大于或等于相应观察要求所需要的最小视场角。c. 逐步增加距离，直到目标与背景之间的偏振度差不再满足观察要求。这个距离即为成像系统最远作用距离。τp (R)为大气对目标偏振度随探测距离的衰减函数，可根据不同的天气条件，根据已有的测量数据进行插值，计算出不同探测距离下大气对目标偏振度的衰减，图4. 5给出了根据文献中测量数据得到的偏振度随光学厚度增加衰减关系图。这里给出的横坐标是光学厚度，不同天气条件下，光学厚度对应的实际传播距离与介质的散射和吸收系数有关。综上，我们建立了传统红外成像系统和考虑了偏振片非理想性的红外偏振成像系统的作用距离模型，下面我们将对模型的可靠性进行验证，分析讨论探测器各参数对成像系统探测能力的影响。验证与讨论由噪声等效偏振度的定义可知，其数值越小，代表偏振探测器的性能越优秀。下面我们对影响红外偏振成像系统探测性能的各因素进行讨论，并设计实验验证本文建立模型的正确性。偏振片消光比消光比是衡量偏振片性能的重要参数，市售的大面积偏振片的消光比可以超过200甚至更多。对其他参数按经验进行赋值，从图3可以看到，对于给定设计参数的探测器，偏振片消光比超过20后，随着偏振片消光比的增加，探测器性能上的提升微乎其微。对于分焦平面探测器，为实现更高的消光比，不可避免地要牺牲探测器整体辐射通量。由于辐射通量降低而导致的信噪比损失可能远远超过消光比增加所获得的收益。这一结果同样可以对科研人员研制偏振片提供启发，对需要追求高消光比的偏振片来说，增大透光轴方向的最大透射率要比降低最小透射率更有益于成像系统的性能。图3 偏振片消光比与探测器噪声等效偏振度关系图探测器井容量红外探测器的井容量是指探测器像素在饱和之前能够累积的电荷数量的最大值。井容量是衡量红外探测器性能的一个关键参数，井容量通常以电子数（e-）表示。较大的井容量意味着探测器可以在饱和之前存储更多的电荷，从而能够在更大的亮度范围内准确检测信号。这对于在具有广泛亮度变化的场景中捕获清晰图像至关重要。从图4可以看出，增大探测器井的容量，同样能很好的提高成像系统的偏振探测能力。图4 探测器井容量与探测器噪声等效偏振度关系图然而，井容量的增加可能会导致像素尺寸增大或探测器面积减小，这可能对系统的整体性能产生负面影响。因此，在设计红外探测器时，需要权衡井容量、像素尺寸和其他性能参数，以实现最佳性能。目标偏振度虽然推导出的噪声等效偏振度公式包含目标偏振度这一参量，但目标的偏振度本身对探测器的噪声等效偏振度没有直接影响。NeDolp 是一个衡量探测器性能的参数，它主要受探测器内部噪声、电子学和其他系统组件的影响。然而，目标的偏振度会影响探测器接收到的信号强度，从而影响信噪比（SNR）。从图5也可以看出，探测器的NeDolp受目标的偏振度影响不大。图5 目标偏振度与探测器噪声等效偏振度关系图读取噪声与产生复合噪声比值读取噪声主要来自于探测器的读出电路、放大器和其他电子元件。它通常在整个光强范围内保持相对恒定。产生复合噪声是由光子的随机到达和电荷生成引起的，与光子数成正比。在低光强下，产生复合噪声通常较小；而在高光强下，它会逐渐变大。通过计算读取噪声和产生复合噪声的比值，可以确定系统的性能瓶颈。如果读取噪声远大于产生复合噪声，这意味着系统在低光强下受到读取噪声的限制。在这种情况下，优化读出电路和放大器等元件可能会带来性能提升。如果产生复合噪声远大于读取噪声，这意味着系统在高光强下受到产生复合噪声的限制。在这种情况下，提高信号处理和光子探测效率可能有助于改善性能。从图6可以看出，降低读取噪声与产生复合噪声比值可以有效提升系统偏振探测能力。图6 δ与探测器噪声等效偏振度关系图信号电子比例综合图4~6可以看出，提升β的数值可有效提高探测器的偏振探测能力，由β的定义可知，对于确定井容量的探测器，β的取值主要取决于探测器的各种噪声与积分时间，降低探测器的工作温度、优化探测器结构、减少表面和界面缺陷等途径都可以降低探测器的噪声，调节合适的积分时间也有助于探测系统的性能提升。实验验证根据噪声等效偏振度的定义，利用面源黑体与红外可控部分偏振透射式辐射源创建一组均匀极化场景。如下图7所示，黑体发出的红外辐射，经过两块硅片，发生四次折射，产生了偏振效应，通过调节硅片的角度，即可产生不同线偏振度的红外辐射。以5°为间隔，将面源黑体平面与硅片间的夹角调为10°~40°共七组。每组将面源黑体设置为40℃和70℃两个温度，用国产自主研制的红外分焦平面偏振探测器采取不少于128帧图像并取平均，然后将每组两个温度下相同角度获得的图像作差，以减少实验装置自发辐射和反射辐射对测量结果的干扰，差值图像就是透射部分的红外偏振辐射。对差值图像进行校正和去噪后，即可按公式计算出探测器对均匀极化场景产生的偏振度图像。计算出红外辐射的线偏振度，为减小测量误差，仅取图像中心区域的像元进行分析。该区域像元的标准差就是该成像系统的噪声等效偏振度（NeDoLP）。探测器具体参数如表1所示。图7 实验示意图表1 偏振探测器参数利用本文建立的探测器仿真模型计算出硅片的线偏振度仿真值，公式19计算出硅片线偏振度的理论值，与实验的测量值进行对比，图8展示了三组数据的变化曲线，从图中可以看出，三组数据存在一定偏差，这可能与硅片调节角度误差、面源黑体稳定性、干涉效应、硅片摆放是否平行等因素有关，但在误差允许的范围内，实验验证了偏振探测系统的性能，也证明了本文建立仿真模型的可靠性。NeDoLP测量结果如表2所示。图8 线偏振度理论值、测量值与本文模型仿真值曲线图表2 实验结果从上表可以看到NeDoLP的测量值与仿真值的差值基本能控制在5%以内，实验结果再次印证了本文设计的模型的可靠性。实例计算应用建立的模型对高2.3m，宽2.7m，温度47℃，发射率为1的目标的最远探测距离进行预测，目标差分温度6℃；背景温度27℃；发射率1；目标偏振度30%，背景偏振度1%，使用3.2节中样机的探测器参数，最后，采用文献中介绍的“等效衰减系数-距离”关系的快速逼近法对红外探测系统最远作用距离R进行求解，得到表3的结果。表3 红外成像系统的最远作用距离根据红外探测系统最远探测距离，利用本文第二节提出的方法，得到不同探测概率下红外偏振成像系统最远作用距离结果如表4所示。表4 红外偏振成像系统的最远作用距离所选例子为目标与背景偏振度差异大于其温差，所以在这种探测场景下红外偏振成像系统的探测能力要优于红外成像系统。探测器的参数不同，探测场景与目标的变化都会对模型的结果产生影响，但本文提供的成像系统作用距离模型可为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供参考。结论针对不同的探测场景，红外成像系统与红外偏振成像系统在最远探测距离方面哪个更有优势并没有定论，探测目标的大小，背景与目标的温差与偏振度差，大气透过率，具体探测器的参数等因素都会对成像系统的最远探测距离产生影响。经实验验证，本文所建立的非理想红外偏振成像系统的响应模型是可靠的，可以用于估算成像系统的最远作用距离，针对不同的探测场景，读者可通过实验确定探测器的具体性能参数，利用仿真软件或实验测量的方式获取探测目标的温度与偏振信息，明确探测环境的具体大气参数，利用模型对红外成像系统与偏振成像系统的最远作用距离进行预估，选择更具优势的成像系统。这项研究获得上海市现场物证重点实验室基金（No. 2017xcwzk08）和上海技术物理研究所创新基金（No. CX-267）的资助和支持。论文链接：http://journal.sitp.ac.cn/hwyhmb/hwyhmbcn/article/abstract/2023041

距离目标多远，红外热像仪仍能精确测温？答案取决于诸多因素，但需要谨记：想要借助热像仪看到目标，并不一定意味着您的距离越近，获得目标的测量值越精确。类如医院的视力检查，当您坐在检查室里看视力表时，您或许能看清字母最小的那一行，但如果距离再远一点，您还能看得清吗（即精确“测量”它们）？为了确定能够测量的MAX距离，您需要了解红外热像仪的光斑尺寸比（SSR），也称作距离系数比（D:S比），能够决定您距离特定尺寸（光斑尺寸）的目标有多远（测量距离），仍能精确测量目标温度。光斑尺寸比保持恒定公式：SSR = 距离/光斑尺寸SSR为36:1的热像仪能在距离被测物36英尺（约11米）处测量直径1英尺（约0.3米）的目标，或距离被测物36米处测量直径1米的目标，或距离144米处测量直径4米的目标。需要注意的是，距离系数比保持恒定。计算光斑尺寸比假设需要在距离120英寸（约36.5米）处用FLIR E8红外热像仪对直径1英寸（约0.3米）的待测目标进行精确的温度测量。如何确定您的热像仪能否做到这一点，换句话说，如何确定您的热像仪的SSR是否大于120:1？ 首先，您需要知道热像仪的瞬时视场角（IFOV）参数。视场角视场角（FOV）基本上就是您在热像仪屏幕上能看到的范围，而IFOV是单一像素的角度投影。每个像素能够覆盖的区域大小取决于待测目标的距离：离目标越近，每个像素覆盖的区域越小。IFOV即“距离系数比”中的“尺寸”。光斑尺寸比举例计算您可以利用热像仪的视场角和分辨率计算IFOV，也可以在线浏览，FLIR为每台热像仪创建了一个视场角计算器，让您省去大部分计算。若要访问计算器，点击FLIR热像仪系列名称，查看有关系列中全部热像仪的清单。点击您所使用的红外热像仪旁的“FOV calc.”，快速查找任意给定距离（单位为英尺或米）的IFOV（单位为英寸或毫米）。如果使用FLIR E8红外热像仪的视场角计算器，输入10英尺（120英寸/3米），得到的IFOV为0.31英寸（约7.8毫米），该数值为单一像素（1×1）的可测量尺寸。通过将这些数值代入S公式：SSR = 距离/光斑尺寸。我们得到的距离系数比为120:0.31。简而言之，0.31英寸大约为1英寸的1/3，因此该计算结果得出的结论就是：该热像仪能够在120英寸（3米）远的距离测量1/3英寸（约7.8毫米）的物体。但这并不是完全正确的，该单一像素测量值被称为“光斑尺寸比理论值”。尽管该数值真实准确，但会令人误解，因为它必定达不到高精确度。光斑尺寸比：理论≠实际光斑尺寸比理论值仅能反映单一像素内非常小范围的温度，但是单一像素测量值可能不准确的原因有很多：● 红外热像仪会产生坏像元；● 物体反射：镜头划伤或太阳光反射会造成错误的正读值或错误的高读数；● 物体温度较高：例如螺栓头，可能与单一像素宽度相近，但像素是正方形的，而螺栓头是六角形的；● 没有完美的光学组件：光学系统中通常会存在一些失真影响测量值。在实际情况下，为了获得最精确的温度测量值，您的确需要尽可能多地获取待测目标的像素。一两个像素可能足以定性地确定温差的存在，但它可能无法精确反映整个区域范围内的平均温度。我们建议确保用至少3×3像素的面积，覆盖待测物体数值所在的热区。为了计算3×3像素的SSR，只需将您的IFOV乘以3，得出3×3像素而不是1×1。此数值会更加精确。如果将之前的IFOV（0.31英寸）乘以3，会得到：0.31×3=0.93英寸，最终得出的SSR为120:0.93，这意味着您能从120英寸（3米）处精确测量尺寸将近1英寸的目标。光斑尺寸比确实很重要，因为它能够帮助您了解红外热像仪是否能够在需要的距离处精确地测量温度。如果需要对较小的目标进行远距离测量，那么了解红外热像仪的光斑尺寸比以及您是否位于精确测量范围内至关重要。红外热像仪的分辨率越高，您能在更远的距离处精确获取待测目标足够多像素的可能性也就越高。数字变焦并不能提高测量精确度，更高的分辨率或较窄的视场角才是关键所在。如果您正计划进行红外热成像调查，请考虑您是否能在保证安全的前提下足够接近待测目标以获取精确读数。总之，没有数据胜过基于不准确的数据作出错误的结论！

福建省计量科学研究院始建于1960年，现隶属于福建省市场监督管理局，是福建省属社会公益型科研事业单位，是依法设置的全省最高法定计量检定机构。承担国家法定计量检测任务，同时开展计量技术研究，为促进产业创新、提升产品质量提供技术支撑。 　　日前，由中国计量院作为主导实验室的国家计量比对项目“全站仪测距精度校准能力计量比对”结果公布，福建省计量院5个测段的比对结果|En|值均小于1，比对结果满意。 　　此次比对在中国计量院昌平科研基地进行，全国共有13个省市的计量和测绘实验室参加比对。通过比对验证了福建省计量院标准长度基线场稳定可靠，人员的技术能力突出，从而可确保我省全站仪测距的准确可靠和量值统一，能够为我省桥梁、隧道、港口、码头等大型工程建设安全生产保驾护航。 　　全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。 　　全广泛应用于测绘、勘测、建筑施工等领域，仪器距离测量准确与否直接关系到工程建设质量和施工运行安全。福建省计量院长度所每年为数百家企业、科研事业单位提供全站仪测距测角技术服务，依托该院的标准长度基线场着力为企业解决了长距离激光测距中存在的难点问题，同时为企业研发新产品、产品升级、技术提升提供技术咨询与测试服务。

近日，浙江省计量院圆满完成由中国计量科学研究院组织的国家计量比对项目“全站仪测距精度校准能力计量比对”，省计量院5个测段的比对结果|En|值均小于0.5，比对结果满意。全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。广泛应用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量、变形监测领域，因此全站仪测距量值的准确可靠至关重要。此次比对在中国计量院昌平基地进行。比对期间，浙江省计量院克服沙尘暴恶劣天气，积极采取比对措施，确保比对工作井然有序、圆满完成。此次计量比对反映了省计量院计量工作水平稳定可靠、人员技术能力扎实，可确保我省全站仪测距数据准确可靠，能够为我省大型建筑、地下隧道施工以及变形监测等领域安全生产保驾护航。浙江省计量院每年为数百家企业、科研院所提供全站仪测距测角技术服务，并依托高精度测绘地理信息装备测量能力为企业解决设计、研发、生产过程中遇到的测量难题，发挥计量引领作用。

光学计量仪器作为现代科学和工业领域中不可或缺的工具，通过利用光学原理进行精确测量，在各个领域发挥着重要作用。本文将介绍光学计量仪器的定义、原理以及其在科学研究和工业应用中的重要性。　　第一部分：光学计量仪器的定义和分类　　定义：光学计量仪器是基于光学原理设计和制造的精密测量设备，用于测量长度、角度、形状等物理量。　　分类：光学计量仪器可以根据其功能和应用领域进行分类，包括测微计、激光干涉仪、投影仪、扫描电子显微镜等。每种仪器都有其特定的测量原理和适用范围。　　第二部分：光学计量仪器的原理和工作方式　　光学原理：光学计量仪器利用光的传播和反射、折射等特性进行测量。例如，激光干涉仪利用激光光束的干涉现象测量长度和形状，投影仪通过光学系统投影图像进行测量等。　　工作方式：光学计量仪器通常利用光源、探测器、光学透镜和其他相关组件构成测量系统。通过精确的光学路径设计和信号处理，可以实现高精度的测量结果。　　第三部分：光学计量仪器在科学研究中的应用　　物理学研究：光学计量仪器在物理学领域中广泛应用，例如用于测量材料的光学性质、表面形貌和精细结构等，为理论研究提供重要数据。　　生物医学研究：在生物医学研究中，光学计量仪器可用于测量细胞、组织和生物标本的大小、形状和表面特征，为疾病诊断和治疗提供依据。　　材料科学研究：光学计量仪器在材料科学领域中用于测量材料的机械性能、光学性能和电子性能，为新材料的开发和应用提供支持。　　第四部分：光学计量仪器在工业应用中的重要性　　制造业：光学计量仪器在制造业中广泛应用，例如测量零部件的尺寸和形状，确保产品的精度和质量。　　航空航天：光学计量仪器可用于航空航天领域中对飞行器、航天器以及相关部件进行精确测量，确保飞行安全和性能。　　汽车工业：在汽车制造中，光学计量仪器可用于测量汽车外观、内饰和关键零部件的尺寸和形状，确保产品符合设计要求。　　光学计量仪器作为精密测量的利器，在科学研究和工业应用中发挥着不可或缺的作用。通过利用光学原理和精确的测量系统，这些仪器能够提供高精度、可靠的测量结果，满足各行各业对于精密测量的需求。　　随着科技的不断进步，光学计量仪器也在不断创新和发展。新的技术和方法被引入，以提高测量精度、扩大测量范围和增加测量功能。同时，仪器的便携性和自动化程度也得到了提升，使得使用更加方便和高效。　　然而，光学计量仪器的应用并不仅限于科学研究和工业领域。在日常生活中，我们也可以发现它们的身影。例如，眼镜店使用计量仪器来准确测量眼镜度数；珠宝商使用显微镜和投影仪来评估珠宝的品质和工艺。　　总之，光学计量仪器在现代社会中扮演着重要的角色，推动着科学技术的发展和产业的进步。通过持续的创新和应用，光学计量仪器将继续为我们提供精密测量的利器，助力于各个领域的科研、生产和品质控制，推动着社会的发展和进步。

日期和时间：6月28日 上午10点-11点整主讲人： 帕克公司资深售后服务工程师&应用专家，AFM从业经验8年针尖-样品相互作用的力值量测 力-距离(F-D)曲线是一种分光镜检查技术，在Z轴扫描仪伸缩的同时，测量针尖与样品表面间的垂直相互作用。直接测量针尖与样品间的相互作用力时，对比悬臂偏转功能与压电扫描仪延伸，反映表面的力学性能。原子力显微镜包含各种各样的扫描模式可以到样品的形貌图或其他对应的特性分析图， 而这其中的力和距离曲线在表面科学，纳米技术，生物科学和许多其他研究领域中也扮演了非常重要角色。 在帕克的每一台设备的基本配置中都包含力和距离光谱分析。它不需要一些特殊的辅助模块进行操作，只是在探针和样品接触后分离的状态下，去获得相应点的力曲线。但是看似简单地操作， 却也涉及到了很多难点，想探针的选择，参数的设定，悬臂的校准等等。并且，液下力曲线，力曲线成像，更如PinPoint模式也都是这个领域的延伸。 而对于特殊材料进行力曲线分析，如细胞等，探针的改良也是一种保护样品不被破坏的途径，并能够让测量变成更容易的几何运算。它也是一种力曲线分析的难点之一。 这些信息都会在本次研讨会上进行讨论和分析。请参考友情链接，进入官网免费申请听取网络讲堂！

6月20日，国际学术期刊《自然天文》在线发表了中国科学院国家天文台副研究员陈孝钿领衔完成的一项重要成果。研究团队发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光，利用它的两个周期来测量星系距离不再需要元素丰度的信息，这使得星系批量高精度测距得以实现。　　一百年前，美国天文学家爱德文哈勃测量了第一个河外星系仙女座大星云的距离，从而确定了河外星系的存在，开创了星系天文学的研究。随着技术的发展，天文学家已经能测量数百亿光年之外的遥远星系的距离，这让人们认识到，银河系只是浩瀚宇宙中的一粒星尘。当前，天文学家关注的是如何更准地获得一颗恒星、一个星系、甚至整个宇宙的距离。　　科研人员介绍，测量星星的距离通常需要使用“量天尺”，即标准烛光。标准烛光就像一盏已知功率的灯，其内在亮度一致，离它越远，就会感觉它越暗。人们观测到标准烛光的亮度随距离的平方降低。恒星中有两种常用的标准烛光：年轻（千万年）的造父变星和年老（百亿年）的天琴座RR型变星。它们的内在亮度分别是太阳的上万倍和一百倍。　　那么，人们是如何知道这两类恒星的内在亮度呢？这类恒星的亮度随时间周期性变化，并且周期与内在亮度之间存在着线性的周光关系。利用周光关系，就可以得到这两类恒星的内在亮度，然后通过内在亮度与观测亮度的比较计算出距离。　　使用这种方法可以得到一个误差为5%-10%的天体距离，如果想得到更准的距离，则需要判断标准烛光是否足够标准。天文学家发现，恒星的内在亮度会受元素丰度的影响，也就是说，拥有不同重元素的恒星具有不同的内在亮度。　　因此，当天文学家想继续减小天体距离的误差时，就需要测量这些标准烛光的元素丰度。元素丰度的测量成本较高，需要依靠光谱测进行量。我国的郭守敬望远镜已经获得了数千万条光谱，是世界上最大的光谱库之一。然而，有光谱测量的天体仍然只是冰山一角。目前只有不到5个河外天体的距离误差小于2%。　　陈孝钿研究团队利用我国郭守敬望远镜等数据，首次发现了双周期天琴座RR型变星的多个周期与金属丰度之间的线性关系，进而建立了双周期天琴座RR型变星的周光关系。基于该周光关系，星系的距离误差可以优化到1%-2%。　　我国空间站巡天望远镜将在未来两年内升空，它将能发现近百个近邻星系中的双周期天琴座RR型变星。利用该成果的方法，高距离精度的星系样本将扩大20倍。届时，科学家有望看到一张精细的本星系群的三维直观图象，并能得到一个误差在1%的哈勃常数。

p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 由Li-Shiuan Peh带领的麻省理工计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)研究人员团队，已经开发出一套有趣的新型红外深度感知系统。这套系统能够在户外使用，只需10美元的成本，就能够为智能机添加新技能。基于它，传统的个人代步工具——比如轮椅车和高尔夫球车——都可以轻松升级为自动驾驶车辆。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/e2ae0fd0-c714-40ca-a6f8-ca145065910c.jpg" title=" d53f846893f96d1.jpg" width=" 600" height=" 400" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 400px " / /p p style=" line-height: 1.75em " 　　上面这套原型，用到了普通手机中的摄像头组件，以及拆自仅10美元的测距仪上的商用激光发射器。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　实际上，类似微软Kinect之类的实惠型测距设备，已经在客厅娱乐之外的很多领域(比如机器人工程)，发挥出了远胜于以往的潜力。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　在拥有现成廉价配件的同时，研究人员们还希望做出一个快速原型，甚至基于此打造出一个能够感知环境和导航的机器人，而无需不断改造必要的技术。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　遗憾的是，以Kinect为代表的红外系统，对光线条件的要求略有点高。阳光、火焰、热源，都可以轻松让它们抓瞎。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　相比之下，能够发射高能红外脉冲的商业户外测距仪，已经在过去30年里变得相当普及，其损伤眼睛的风险也被降到了最低。然而这样的系统非常昂贵，动辄上万的花费不是谁都承担得起。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　MIT的解决方案是测量定时发射的低能脉冲(捕捉4帧视频、2× 测量反射光、2× 只记录周围的红外线)，然后用后者减去前者来算出距离。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/7787b238-849f-4e82-9ac9-b75f9a4ee326.jpg" title=" 0d87e0dee312826.jpg" / /p p style=" line-height: 1.75em " 　　在当前原型中，MIT研究人员用到了30fps的智能机摄像头(延迟约1/8秒--但也限制了这套系统的精度--240fps的摄像头可实现1/60的延时)，虽称之为“主动式三测角”(active triangulation)，但仍通过相机的2D传感器来测量。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　CSAIL研究人员表示，在3-4米的范围内(10-12英尺)，设备的精度可以达到毫米级。在5米(16英尺)的时候，则减到了6厘米(2.3英寸)。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　不过，团队已经在一辆由新加坡-麻省理工研究与技术联盟开发的高尔夫球车上安装试验过，在15km/h(9pmh)的速度下都能够实现合适的深度测量。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　在技术成熟之后，就可以通过“插件式”的方法，轻松打造出一辆自动驾驶的高尔夫球车、电动轮椅、无人送货飞行器、甚至机器人。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　该团队将在斯德哥尔摩召开的“2016机器人与自动化国际会议”上披露更多细节。 /p p br/ /p

面投影微立体光刻（Projection Micro Stereolithography, PμSL）是一种面投影光固化3D打印技术，适用于制作微尺度的复杂三维结构，有着高分辨率、高精度、跨尺度加工、适用材料广、加工效率高、加工成本低等诸多特点。本文将从成型原理、最小加工特征尺寸、最大成型幅面、适配打印材料、与其他3D打印技术的对比、产业化技术创新等方面，对这一技术进行详细介绍。图1 基于PμSL3D打印技术制作的复杂三维结构示例 一、成型原理 图2所示为PμSL 3D打印技术的成型过程，首先使用建模软件构建出三维结构模型；接着使用切片软件对三维模型以一定大小的层厚进行切片处理，得到一系列具有特定图案的二维图片；然后采用PμSL 3D打印系统对切片后的每一层图案进行整面投影曝光；反复重复上一步骤并层层堆叠最终成型出所需的三维结构。图2 PμSL3D打印技术成型过程 PμSL3D打印技术成型三维结构的关键在于光敏树脂材料在紫外光的作用下发生光聚合反应从而固化，而特定图形的产生则依赖于打印系统中的DMD（Digital Micromirror device）芯片所生成的数字动态掩模。如图3所示，切片后的模型数据导入到打印系统后，这些二维图像数据发送至DMD，DMD根据图像数据控制芯片上各个微镜（即DMD上的每一像素点）的偏转。因此，光源发出的紫外光在到达DMD后将重新整形生成与图形数据一致的光。最后，经调制后的光通过最终物镜投影至液态树脂材料表面，对特定区域进行选择性曝光从而生成特定结构。此外，打印系统还可通过打印平台的移动，拼接打印出大幅面的图形结构。图3 典型的PμSL3D打印系统 二、最小加工特征尺寸 通过控制投影物镜的微缩倍率，PμSL 3D打印技术可以实现几微米甚至几百纳米的特征尺寸。深圳摩方材料科技有限公司（以下简称“摩方”）基于在这一技术领域的多年沉淀，自主研发出了一系列PμSL3D打印系统，已经量产的产品最高光学分辨率可达2 μm（这里提到的光学分辨率是指投影光单个像素点的大小）。借助这一高分辨系统，2 μm线宽二维网格线条和8.5 μm杆径三维点阵得以实现（图4）。图4 摩方3D打印系统打印的2 μm线宽二维线条和8.5 μm杆径三维点阵 三、最大成型幅面 PμSL技术采用整面曝光，其中曝光图形由DMD控制产生。因此，一般情况下，PμSL 3D打印系统的最大成型幅面取决于光学分辨率大小以及DMD像素点数量，DMD成像芯片尺寸固定，通过投影镜头只能实现固定的投影幅面。最大成型幅面与系统光学分辨率呈矛盾关系，即当提高系统光学分辨率时，其最大成型幅面相应减小。拼接技术很好地解决了这一矛盾，使得高分辨、大幅面、跨尺度打印得以实现。以摩方PμSL3D打印系统为例，固定投影打印与拼接打印的幅面如表1所示。表1 固定投影打印与最大打印幅面对比 四、适配打印材料 PμSL3D打印技术的加工成型基于材料的光聚合，因此其打印材料为光敏树脂材料。针对不同应用需求，硬性树脂、韧性树脂、耐高温树脂、生物兼容性树脂、柔性树脂、透明树脂、水凝胶等诸多树脂材料已商业化。除上述纯树脂材料以外，功能颗粒掺入树脂中形成的复合树脂材料同样可用于打印，如磁性颗粒复合树脂、陶瓷颗粒复合树脂、金属颗粒复合树脂等。 五、与其他3D打印技术的对比 表2是PμSL技术与其他3D打印技术规格的对比，主要基于已商业化产品的规格对比。熔融沉积成型和聚合物喷射光固化是目前较广泛的两种3D打印技术，可实现大尺寸结构的加工成型，但其精度相对较低。激光逐点扫描光固化和双光子激光直写技术则可实现非常高的分辨率，然而逐点扫描加工的特性极大地限制了其成型速度。此外，双光子激光直写技术的成型尺寸通常在毫米级。相较而言，PμSL3D打印技术很好地平衡了高精度、高速度、大幅面的特点。表2 PμSL技术与其他3D打印技术的对比 六、产业化技术创新 相较于实验室技术，工业市场对这一技术提出了更多更高要求，包括更广泛的功能性打印材料、更大的打印幅面、更稳定的公差控制等方面。深圳摩方材料科技有限公司在这一技术的产业化上进行了诸多工业级技术创新，例如增加气泡消除系统、激光测距、加热打印等创新功能，用以进一步提高打印质量、精密控制加工公差、拓宽打印材料的范围，以满足精密工业设计和制造的需求。本文对PμSL这一高精度、高速度、大幅面的三维复杂结构成型加工技术进行了简要介绍，这一技术适用于复杂精密结构一次成型、快速原型器件验证、小批量功能部件加工等，可用于多个应用领域。后续本公众号将持续推出关于这一技术的应用案例，敬请期待。官网：https://www.bmftec.cn/links/10

正投影机光色参数快速测试仪 投影机光色参数检测仪 型号：HAD-XYI-XI正投影机光色参数快速测试仪用于大屏幕投影机光色参数的快速测量仪器，特别适用于投影机生产线上的自动调校。其测量对象包括屏幕光通量、屏幕的光通量不均匀性、对比度、色品坐标和色温。 仪器预设标准A光源及D65光源文件，并可根据用户需求，由用户意设定存储标准光源。仪器可根据不同参考光源自动修正探测器的光谱参数误差，达到屏幕的总光通量、屏幕的光通量不均匀性、色品坐标和色温的密测量。其测量度达到际水平。 仪器软件运行于Windows98/NT环境，具有友好的图形界面、能强大。采用图形化实体数据显示，可以行柱形图和亮度图切换及数据打印输出。仪器同时具有实时通讯能，适用于屏幕参数的在线测量及控制。正投影机光色参数测量，9点照度测量，颜色参数测量术标: 光通量测量范围：0-8000lm(按4m2计算) 仪器度：优于±4% 分辨率：0.05%(满量程) 线性：±1% 作温度:0-50℃ 投影屏幕测试探测器：1-9探测器为照度探测器，5、10、11探测器为色度探测器(根据用户要求仪器也可附带15个探测器) 探测器V(λ)匹配达家照度计标准 具有色温修正软件, 可确测量不同色温的光通量及色品坐标 总光通量自动计算和屏幕光通量不均匀性计算及其相关软件 微机控制及上位机通讯。 刷新频率：3次/s 供电电源：220V交流电 保修期:1年 随机附件：相关软件和说明书

今天，小菲要跟大家分享一个使用FLIR红外热像仪做实验的有趣案例：德国耶拿弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所(Fraunhofer IOF)的研究人员开发了一套成像系统，通过两台高速、高分辨率单色成像仪和一台GOBO投影仪对物体进行三维检测。在碰撞测试、安全气囊展开等典型动态应用中，除快速空间变化过程以外，温度变化也扮演着重要的作用。高速3D热成像系统的工作原理德国耶拿弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所（简称“IOF”）主要从事光子学领域应用型研究，早在2016年就开发了一款高速3D成像系统。该系统由两台立体排列的高速立体黑白成像仪和一台自行研发的主动照明GOBO投影仪组成。自2019年以来，其还引入FLIR科学成像仪（FLIR X6900sc 超晶格 长波热像仪，该热像仪支持高达1000 Hz的帧速率和640×512像素的分辨率），推出了一款高速3D热成像系统。高速3D成像系统基于能灵敏感知可见光谱范围(VIS)的两台单色成像仪。二者以12,000 Hz的帧速率和1百万像素的分辨率工作——较低分辨率下还可实现更高帧速率。但两台成像仪尚无法以所需质量标准产生有意义的3D数据。此外还要借助一种复杂的照明系统，超快投射条纹图案序列，这些图案类似于常规正弦条纹，只是其宽度会不定期变化。将重建的3D数据与来自FLIR X6900sc SLS高速热像仪的2D数据相结合，生成三维高速红外图像。FLIR X6900sc超晶格探测器在长波红外范围内运行，因此在GOBO投影仪光源发出辐射的可见和近红外波长范围内不敏感。由于投射的非周期性正弦图案对物体的加热也无关紧要，因此GOBO投影仪不会影响红外成像。FLIR X6900sc SLS丨LWIR高速红外热像仪FLIR X6900sc SLS是一款面向科学家、研究人员和工程师的超快速、高灵敏度的红外热像仪。这款热像仪拥有先进的快门释放功能，搭载额外SSD硬盘后，其内置内存能发挥出超强的记录能力，无论是在实验室，还是测试现场，它都能捕捉到质量超群的高速事件定格图像。可谓一机在手，万事无忧。FLIR X6900sc超晶格长波红外热像仪在640×512像素的全尺寸格式下，记录速率高达1,004帧/秒，在最小局部图像格式下，记录速率高达29 kHz。使用这些热像仪，可以在内置内存中记录长达26秒的全帧格式数据，图像丝毫无损。凭借应变超晶格(SLS) 长波红外探测器，FLIR X6900sc SLS可实现比其他X6900s型号约短12倍的积分时间和更大的动态范围。新型系统的测量与计算在测量过程中，三台成像仪同时记录图像数据。来自黑白成像仪的数据与GOBO投影仪的非周期性条纹投影相结合，产生实际3D图像，然后计算出10对一组的图序列，以形成3D图像。这种“3D重建”会形成空间形状，然后将FLIR长波热像仪的红外图像数据叠加到该空间形状上，以便在映射过程中将温度值分配给空间坐标。当然，在测量之前，需要对由可见光成像仪和长波热像仪组成的系统进行校准。为此，IOF团队使用了带有规则的开环和闭环网格的校准板。为确保即使在温度分布均匀的条件下，仍能在可见光谱范围和长波红外中检测到这些结构，圆和背景选用了具有不同反射率(可见光)发射率(长波红外)的材料。耶拿的研究人员通过印刷电路板找到了解决该问题的方法。为此，他们开发了一款非同寻常的电路板，由规则的开环和闭环网格组成，而不是由电气组件之间的电气连接组成。高速3D热成像系统的实际应用IOF的新型高速3D热成像测量系统旨在将高动态空间3D与红外数据结合起来。运动中的运动员、碰撞测试、安全气囊展开等超快速流程不仅有表面形状的快速变化，也有局部温度的变化，过去无法同时捕获这些变化，该系统首次实现了这一目标。目前，该系统已经过各种情景的测试，其中包括篮球运动员运球（不仅会使球变形，还会引起热量）：还有用于测量安全气囊展开时的温度变化和空间表示，系统在距离3米处对高速过程记录半秒钟。将三维数据与热成像信息结合后，不仅可以清楚地看到安全气囊展开后的温度，还能获得时间点和空间坐标信息。借助这些信息可以减少和防止安全气囊展开导致驾驶员受伤的风险。IOF研究团队的Martin Landmann确信：高分辨率3D数据和快速热成像图像相结合的应用场景十分广泛。Martin Landmann解释道：“举例来说，通过观察碰撞测试，研究变形和摩擦过程，或者研究超快速的热相关事件，比如安全气囊触发时的爆炸或者开关柜中的爆炸，我们可以获得非常有用的信息。”他强调称，他们正在不断地开发和优化系统。可见，将来我们有望看到弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所团队的更多创新研究成果。FLIR X6900sc热像仪对于目前的长波红外或中波红外探测器，应变层超晶格（SLS）探测器提供更快的快照速度、更宽的温度频段和更好的均匀性。这款热像仪具有高级触发功能和内置RAM/SSD记录功能，配有一个四插槽电动滤片轮，可以在实验室环境下和测试范围内对高速事件实现画面定格功能。

引 言工业测量是指在工业生产、试验和科研各环节中，为产品的设计、模拟、测量、放样、仿制、仿真、质量控制和运动状态，提供测量技术支撑的一门学科[1]。本文中的工业测量是指尺寸、位置、形状等几何量的测量。摄影测量学是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学，通常利用摄影或遥感的手段获取被测物体的影像，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系，起始于19世纪中叶摄影机的发明和立体视觉的发现。工业摄影测量是工业测量与摄影测量技术与学科发展相结合而形成的一个细分研究领域，既可以看作是摄影测量学科的一个分支，也可以看作一个交叉学科，如图 1所示。图1 工业摄影测量与工业测量和摄影测量学科的关系由于摄影测量具有非接触、自动处理等特点，为传统工业测量提供了新方法和新技术，尤其是在智能化、自动化发展的大趋势下，以摄影测量方法为主的光学测量受到越来越广泛的重视 另一方面，由于工业测量涉及的被测物体范围广、差异大，为工业摄影测量提出了许多传统航空摄影测量方法难以直接解决的问题，而且工业测量与仪器仪表、电子电路、光学、传感器、机器人等领域联系密切，因此工业测量的需求与行业背景，也为工业摄影测量技术提供了新的创新动力。传统工业测量主要是使用三坐标测量机等传统工业测量仪器对零件进行少量人工抽检，或者用专门研制的检具对单一型号的零件进行全检。随着生产模式的变革，工业品的种类型号日益增多，客户对产品的品质要求日益增长，对工业测量技术带来了更大的挑战，在线、自动化、智能化的工业测量技术成为迫切需求。文献[2]指出工业几何量测量的核心任务是保证测量结果具有溯源性，实现产品质量状态精准高效地获取、测量数据管理、分析及后续应用等。文献[3]介绍了若干种传统的工业测量技术，其中也包括摄影测量技术。文献[4-5]介绍了多种工业摄影测量设备及其各自适合的应用场景。总体来说，没有任何一种工业测量技术可以解决所有类型工业品的测量问题，但是可以通过对工业品特点的分类，设计出几种通用的方案来解决大部分工业测量问题，也使工业测量装备在一定程度上适应柔性化生产。工业摄影测量由于其自身具有非接触、高效率、自动化等特点，很早就在工业测量领域发挥作用。随着工业生产朝着自动化、智能化方向发展以及国家智能制造战略的实施，工业摄影测量技术在工业测量领域中处于越来越重要的地位。如同计算机技术的发展推动了数字摄影测量技术的快速发展一样，仪器仪表、传感器、机器人、电子电路、芯片等技术的发展，也为工业摄影测量技术的发展注入了新的活力，因此工业摄影测量技术也迎来了最好的发展时机，近年来各种创新技术不断涌现，各种应用越来越广泛，显现出勃勃生机。1 工业摄影测量的发展现状1.1工业测量发展现状工业测量作为工业体系的基础支撑技术，目前有多种工业测量技术和设备在工业测量领域被广泛采用。每种技术设备都有其优点，但是又没有一种工业测量技术设备能够满足所有的工业测量需求，因此目前是多种工业测量技术共存的局面。下面对目前最先进的并且广泛应用的几种工业测量技术和设备进行简单介绍。(1) 三坐标测量机。三坐标测量机是传统通用三维坐标测量仪器的代表，通过测头沿导轨的直线运动来实现精确的坐标测量。它的优点是测量精确、通用性好 其不足是属于接触式测量方式，不易对准特征点，对测量环境要求高、不便携、测量范围小[6]。由于其超高精度，毫无疑问三坐标测量机目前仍然是工业测量领域应用最广泛的产品之一。由于其接触式测量等缺点，在一定程度上限制了其在自动化在线检测领域的应用。(2) 关节臂测量机。关节臂测量机是一种便携式测量仪器，对空间不同位置待测点进行接触测量，实际上是模拟了人手臂的运动方式。仪器由测量臂、码盘、测头等组成，各关节之间的测量臂的长度是固定的，测量臂之间的转角通过光栅编码度盘实时得到，最终通过空间支导线的原理实现三维坐标的测量功能。(3) 激光跟踪仪。激光跟踪仪采用球坐标测量系统，其测量原理与全站仪一样，仅仅是测距方式的不同，激光跟踪仪的测距方式是单频激光干涉测距，其精度可以达到16 μm±0.8 μm/m。Leica公司在1990年推出了第一代商用激光跟踪仪，美国的API公司和FARO公司随后推出了各自的类似产品。由于干涉法距离测量的精度高、测量速度快，因此激光跟踪仪测量性能和精度要优于全站仪。在大空间高精度工业测量领域，激光跟踪仪具有显著优势[7]。与三坐标测量仪使用的红宝石测球(图 2(a))类似，激光跟踪仪主要使用的是全反射测球(图 2(b))来进行测量，从技术原理上都属于接触式测量。接触式测量的缺点是，会对被测物体表面产生应力(某些情况下是不可忽略的)，并且每接触一次只能获取一个点的坐标，测量效率低。近年来，尽管也发展出了非接触式末端测量工具，其中三坐标测量机和关节臂测量机可以使用单线激光扫描头(图 2(c))，而激光跟踪仪可以使用带有靶标点的跟踪式单线激光扫描头(图 2(d))，从技术原理上属于机械式测量和摄影测量的结合，但其激光线范围较小、测量效率仍然较低。而在自动化在线检测方面，三坐标测量机体积大且依赖恒温恒湿环境，关节臂测量机依赖于人的协作运动，激光跟踪仪在跟踪丢失后需要人工干预，故三者均难以胜任。图2 接触式和非接触式末端测量工具1.2工业摄影测量发展现状除了三坐标测量机、关节臂测量机、激光跟踪仪等传统工业测量技术和设备之外，摄影测量技术和方法在工业测量领域也发挥了重要作用，典型的工业摄影测量技术和产品包括：标志点工业摄影测量系统、结构光测量系统等，下面对这些技术进行详细介绍。根据摄影测量的定义，本文将以下利用相机进行几何量测量的测量系统，纳入到工业摄影测量的范畴。1.2.1 标志点工业摄影测量系统标志点工业摄影测量系统的工作原理是，首先在被测物体表面粘贴一定数量的均匀分布的标志点，然后在不同的位置和方向获取被测物体的数字图像(至少两幅)，经过计算机图像匹配等处理及相关摄影测量计算后得到标志点精确的三维坐标。标志点工业摄影测量系统一般分为单台相机的脱机测量系统、多台相机的联机测量系统，它们均具有精度高、非接触测量和便携等特点。由于要在物体表面粘贴标志点，所以这类系统一般用于大型工业构件的曲面控制测量、装配测量等方面，很少用于在线测量领域。1.2.2 结构光测量系统常用的结构光测量系统是线结构光测量系统和面结构光测量系统。线结构光测量系统仅投射出一条激光线，光切面与物体相截为一条曲线，曲线投影到影像上，基于三角法测量原理，可以计算出该曲线上所有点的三维坐标。由于该系统每次只能测量一条曲线上的数据，因此要测量完整的物体表面需要利用机械位移机构带动光束在物体表面移动来实现扫描测量。面结构光测量通过投射带有编码信息的特殊光场，如光栅、空间编码模板等，实现物体表面投影测量。基于光栅投影的结构光测量系统，具体过程是将光栅投影到物体表面，然后利用一个或两个CCD相机观测投射条纹得到变形的光栅条纹图像，对光栅条纹图像进行解码可以实现图像对应，从而可以交会计算得到被测物体的三维空间坐标。基于该原理形成的工业测量产品包括3D相机、固定拍照式三维扫描仪等。1.3工业摄影测量的特点尽管近年来激光雷达扫描(LiDAR)、多视角立体匹配(multi-view stereo，MVS)、飞行时间法3D相机(time of flight，TOF)等新兴技术发展迅猛，成为了摄影测量领域的主要技术手段，但是由于其精度难以满足工业测量的需求，故而始终未能进入工业摄影测量领域。精度是工业测量的首要问题之一，人工目标往往比自然目标具有更高的图像定位精度，通过人工标志点可以在较大的范围内获取最高的摄影测量精度，而在较小的范围内，结构光测量系统可以发挥其静态多频相位观测带来的精度提升作用。除了精度外，实时测量、动态测量、无人工测量等也是工业测量的典型特征。工业摄影测量是利用摄影测量的技术和方法来解决工业测量的问题，因此具有非常鲜明的摄影测量的特点，比如：(1) 非接触式测量。工业摄影测量在获取影像时不需要接触目标本身，不会破坏物体本身固有属性，而且可以在一些不适宜人类进入的场所进行测量。(2) 可以瞬间记录被测物体的大量信息，包括几何信息和物理信息[8]。对于获取的信息进行实时处理，可以快速获得三维空间数据。(3) 数据自动处理。随着数字摄影测量技术的发展，摄影测量数据处理算法可以实现自动处理。(4) 随着电子电路、传感器等技术的发展，摄影仪器生产技术得到提高，测量精度不断提高。(5) 随着计算机视觉领域的新算法、新方法的引入，数字(工业)摄影测量的理论和方法也在不断完善[9]。由于以上特点的存在，工业摄影测量在工业测量领域受到越来越多的关注和越来越广泛的应用。尤其是在自动化、智能化等行业发展趋势的推动下，近年来工业摄影测量技术得到迅猛的发展。2 工业摄影测量技术重要进展一方面，随着现代工业的发展，尤其是以数字制造为核心的先进制造技术的迅猛发展，对工业摄影测量技术提出新的要求。另一方面，随着传感器、计算机、电子信息、图像处理、机器人、人工智能等技术的快速发展，工业摄影测量也与电子信息、测试计量技术与仪器、计算机视觉、机器人、人工智能等多个相关学科交叉融合，进入了快速发展的新阶段。工业测量的核心问题是精度和效率，工业零部件在设计阶段就确定了每个几何特征的公差，公差的大小决定了工业测量精度的下限，也是保证不同零部件之间可以装配成功的最低要求。在规定的测量精度范围内，尽可能地提高测量效率，是工业用户不断追求的目标。提高效率从使用角度可以体现在，节省测量前的准备时间、节省测量时的操作时间、节省测量后的处理时间，从技术角度又可以表现为实时性强(时间短)、便捷性好(易操作)、自动化程度高(省人工)以及智能化程度高(干预少)。2.1实时性集影像信息获取、处理和成果表达(输出)于一体，一步完成的摄影测量，称之为实时摄影测量[10]。它能够在影像信息获取的同时，以足够快的速度进行信息处理和成果输出。实时摄影测量的研究与应用一直是工业摄影测量的主要发展方向[11]。现代工业的发展，更是对测量的实时性提出更加迫切的需求。工业摄影测量的实时性，要求“所测即所得”，数据获取、数据处理和结果呈现同步完成，因此对测量设备和算法提出很高的要求。针对实时性的要求，笔者设计实现了一款工业级三维手持扫描测量系统，其原理如图 3所示：首先，在工业零件上或者零件周围布设一定数量的标志点，然后手持数据采集设备对工业零件进行数据采集，在数据采集的同时进行解算，并把结果传到电脑上实时呈现。该设备非常便携，即拿即测，结果实时获得。图3 工业级三维手持扫描测量原理与系统由图 3可以看到，这套工业级三维手持扫描测量系统包括两个工业相机和一套激光器。其中两个同步的工业相机，分辨率500万像素，相机拍照频率最高可达75 Hz，激光器最多同时发出17束激光线，每秒最多可采集210万个三维点，满足实时摄影测量的需求。扫描测量系统在移动过程中，激光器投射线激光，工业相机获取激光线的图像然后传到电脑上进行解析处理，获取三维数据并实时显示在电脑屏幕上。由于要达到实时处理，在下一帧数据传输之前，必须完成前一帧数据的全部处理，并更新屏幕上的结果显示。这里的数据处理包括标志点提取与定位、传感器位置姿态计算、激光线提取与三维坐标解算、三维数据的拼接与融合等，其中数据融合是有别于传统摄影测量的新方法，它基于Hasp Map体素模型进行三维重建[12-13]，可以从含有大量噪声的原始测量点中提取出更高精度的三维点(如图 3(c)、3(d))。这里，工件上面粘贴标志点的作用是在扫描测量系统移动过程中确定扫描测量系统的位置和姿态。该系统中为了实现实时处理，采取的主要措施包括：(1) 使用全局快门的CMOS图像传感器[14]。摄影测量中常用的单反相机，通常都是滚动快门(或称卷帘快门)，它们的像素是逐行曝光的，在静态摄影中可能不会有问题，但是在动态摄影中会产生拖影，不利于摄影测量解算，而全局快门的CMOS中所有的像素都是同时曝光的，适合于实时动态的摄影测量场景。(2) 超短曝光时间的光照技术。在动态测量中曝光时间通常小于1/1000 s才能忽略运动模糊，使用回光反射的玻璃微珠材质制作的反光标志点[15]，当作摄影测量中的控制点或加密点，进行相机的定位，反光标志点可以在极短的曝光时间内在图像中呈清晰明亮的像。(3) CPU和GPU协同工作的加速算法。在实时摄影测量中，把图像加工为三维网格，需要经过畸变纠正、特征提取、特征匹配、平差、点云去噪、融合、构网等算法，每一种算法通过拆解细分，把不同的步骤分别部署到CPU或GPU上，最大效率地利用计算资源。(4) 实时渲染技术。实时计算生成的三维网格会随着扫描的时间而逐步增大，可以增加到几百万乃至几千万三角形，而每一帧图像只影响局部范围，通过局部增、删、改三维数据，并利用OpenGL顶点缓冲区技术，实现实时三维网格渲染。2.2便捷性上一节介绍的工业级三维手持扫描测量技术需要在工业零件表面或者周围粘贴标志点，这在一些特殊环境下难以适用，因此本文进一步对上述技术进行改进。工业零件表面或者周围粘贴标志点的作用是对扫描装置进行定位定姿，如果不粘贴标志点，就需要其他的定位定姿方法。在本文中提出了两种新的定位定姿方法，一种是通过增加全局控制的光学跟踪装置 一种是将标志点贴在周围的墙上然后进行反向定位。2.2.1 光学跟踪全局定位为了避免在被测物体表面贴标志点，笔者设计了光学跟踪全局定位扫描测量系统。如图 4(a)所示，该系统在数据扫描装置之外增加光学跟踪装置，二者配合工作。在扫描测量过程中，光学跟踪装置时刻观测数据扫描装置，通过数据扫描装置上的标志点实时获取数据扫描装置的位置和姿态，从而实现三维扫描数据的实时拼接融合，如图 4(b)所示。由图 4中可以看到，光学跟踪装置由双目立体视觉系统组成，在数据扫描装置外围布设了标志点框架，这样在其移动测量的过程中，光学跟踪装置实时跟踪观测数据扫描装置周围的标志点，从而对数据扫描装置进行实时定位定姿，最终将数据扫描装置获取的数据整合到统一的坐标系下，实现数据的自动实时拼接和融合。该系统不需要在被测物体表面贴标志点，可以“即拿即测”，便捷性大大提高。图4 光学跟踪全局定位扫描测量系统2.2.2标志点反向定位标志点反向定位的原理如图 5所示。图 5(a)是传统的物体表面贴点扫描测量方式，该方式通过标志点的识别定位对扫描仪进行定位定姿 图 5(b)是标志点反向定位扫描测量方式，在这种方法下标志点不是贴在物体上，而是贴在周围固定不动的墙壁上或其他结构物上。同时在扫描仪上加装了第三台定位相机，只要定位相机能够观测到周围墙上或其他结构物上的标志点即可对扫描仪进行反向定位定姿，实现所有数据的坐标系统一和自动拼接。标志点反向定位与航空摄影测量中的后方交会是同样的原理[16-17]。图5 标志点反向定位2.3自动化和智能化现代工业的发展，对工业测量的自动化、智能化水平提出了更高的要求。本文在上述手持式三维扫描测量设备的基础上，集成机器人、控制系统等硬件以及路径自动规划等软件算法，实现了自动化、智能化的工业摄影测量系统，如图 6所示。图6 自动化、智能化工业摄影测量系统本文实现的自动化智能化工业摄影测量系统包括工业测量传感器(扫描头+跟踪器)、机器人、控制系统、路径自动规划软件、测量数据后处理软件、机械工装等部分。其工作流程如图 7所示，首先根据被测工件的CAD数据，路径自动规划软件对机器人行走路径进行规划设计[18]，这项工作对于同一批工件只做一次 在具体测量过程中，机器人自动按照规划设计的路径行走，一边行走一边进行扫描测量 扫描结束，数据传给测量数据后处理软件进行处理，包括自动和CAD设计数据进行比对，自动出检测报告等，如果需要还会做出是否为合格品等判断并输出结果 对所有的工件进行扫描测量、后处理等整个自动化测量过程，直到结束。图7 自动化、智能化工业摄影测量系统工作流程2.4市场应用上述技术和设备为工业测量提供了新的方法和成熟的解决方案，通过典型终端客户验证了新技术可以替代传统的测量方式，提高了工业领域决策者的信心。自动化、智能化三维测量装备面向大部分工业制造行业，不仅可以用于在线测量，而且可以实现柔性检测，促进了传统工业测量检测工艺的进步。目前本文研制成果已在汽车白车身、新能源汽车电池盒、发动机、铁路扣件、无砟轨道板、隧道管片等的在线自动化检测方面得到成功应用，通过进一步推广，可极大地提升汽车制造、轨道交通、航空航天等高端智能制造领域的自动化测量与检测水平，每年可为各类型企业创造可观的经济价值。高精度智能在线自动三维测量系统，有助于制造企业转型升级为高标准、高质量、柔性化、数字化的“智慧工厂”建设。3 工业摄影测量的主要应用方向工业摄影测量技术应用于工业设计、加工、检测等各个阶段[19]，应用场景非常广泛、处理对象也千差万别。本文结合技术发展方向和趋势对其最主要的几个应用方向进行归纳介绍，包括逆向工程、质量检测、辅助智能制造。3.1逆向工程逆向工程(reverse engineering，RE)也称为反求工程，是指在缺少设计图纸和文档的情况下对产品进行复制的一种技术[20]。逆向工程作为获取零件设计加工数据最快捷的方式，具有高效率、低费用的特点，能极大缩短工业产品的研发周期[21]。近年来，随着科技的进步，逆向工程技术发展迅速，已广泛应用于汽车、航空航天、医学、文物修复等领域。工业摄影测量技术的快速发展使其成为逆向工程中数据采集的重要手段，下面以燃气轮机为例，介绍工业摄影测量技术在逆向工程中的应用。燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，是典型的高新技术密集型产品，也被称为“制造业皇冠上的明珠”[22]，如图 8(a)、图 8(b)所示。作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平，是21世纪的先导技术。燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三部分组成，内部包括叶片等零部件，整体结构复杂，共计47个零件。燃气轮机对逆向精度要求极高，本次要逆向的燃气轮机长约4.5 m，要求单个零件逆向精度在0.1 mm以内，整体逆向精度在0.3 mm以内。逆向后还需进行虚拟装配，保证整体零部件符合设备工作原理。图8 燃气轮机逆向工程采用上一节介绍的工业级三维手持扫描仪对燃气轮机进行逆向。首先，利用工业级三维手持扫描仪获取了燃气轮机模型的三维表面数据，如图 8(c)所示。三维手持扫描仪在采集模型三维数据的同时进行了数据优化、去燥和精简等处理，因此提供的数据质量比较高，可以直接用于模型重建。模型重建在UG软件中完成[23]，利用UG的数字编辑模块和强大的曲面造型功能重建燃气轮机曲面。采用混合曲面造型方式，先对数据进行面轮廓线特征创建，在特征线的基础上，利用UG强大的Though Curve Mesh命令，将调整好的曲线编制成光顺曲面，得到了燃气轮机的重建曲面，并且由于Though Curve Mesh可以控制四周曲面边界的曲率，因而构成的曲面质量更光顺，贴合STL数据精度也更高。曲面重建结果如图 8(d)所示。在完成曲面重建后，对重建曲面的光顺性和精度进行了分析评估，如图 8(e)所示。最后，在重建的燃气轮机模型的光顺性和精度都满足要求的条件下进行了虚拟装配，最终验证了逆向成果的正确性和可靠性，如图 8(f)所示。在该逆向过程中，采用先进的工业摄影测量技术，很好地克服了燃气轮机零件繁多、模型复杂、相互遮挡严重等问题，使得三维测量的效率大大提高，比传统接触式测量的效率提升5倍以上。3.2质量检测产品的几何特征在质量检验中占有重要地位，90%的质量检验都与几何形状参数有关[24]。几何量检测是一项基础性强、应用面广的质量检测类别。在工业生产中，机械产品的质量与零件的加工精度和装配精度有关，而加工和装配的高精度需要通过高精度的工业测量技术得以保证。例如，一辆汽车有数千个零件，由数百家工厂生产，如果没有高精度的工业测量技术作保证，是难以装配成功的。工业摄影测量已经在汽车制造业、零部件质量控制和整机装配等环节的在线检测中得到广泛采用[25-26]。下面以新能源汽车电池盒检测为例进行详细介绍。近年来，新能源汽车受到越来越多消费者的青睐。作为动力电池的主要载体，电池盒是新能源汽车必备的安全结构件，对承载、固定和保护电池组起着关键作用。电池盒的尺寸一般从1.0 m至2.5 m不等，主体结构分为上盖和下壳体，由于装配的需求，其表面分布了几百个圆孔等特征。电池盒的质量检测要求测量所有圆孔圆槽的位置公差、小铸件平面的轮廓误差、部分平面的平面度等，测量精度要求在0.1 mm以内，另外测量检测效率要求能够跟上生产效率，一般是在5~7 min之内。目前测量电池盒外形尺寸及安装孔位主要依靠三坐标接触式测量，效率不理想，难以满足生产需求。由于产量巨大，因此通过自动化在线检测来替代人工操作是基本需求。针对以上要求，以文中介绍的技术成果为基础设计了一套专门针对电池盒的自动在线测量检测系统，如图 9所示。该系统包括扫描测量仪、跟踪器、机器人、滑轨、电控等部件，通过软件实现自动路径规划、自动数据采集、自动数据处理、自动出报告等功能。图9 电池盒自动化检测系统当电池盒进入待检区后，只需按下机柜启动键，机器人即携3D扫描仪按规划路径开始扫描测量，直至测完整个工件，然后自动与CAD设计数据比对并出具PDF格式的检测报告，如图 10所示。整个过程实现了无人化的测量与检测。图10 检测结果报告除了新能源汽车电池盒，相关技术还应用到汽车白车身、高铁轨道板等部件的检测(图 11)、铁路弹条扣件在生产线上的自动化尺寸检测(图 12)等，取得了良好的经济效益和社会效益。图11 汽车白车身与高铁轨道板检测图12 铁路弹条扣件在线自动化检测3.3辅助智能制造在智能制造中，有很多场景需要借助工业摄影测量技术，才能实现自动、智能、柔性制造。比如，对于一些铸件毛坯的自动打磨，需要测量铸件毛坯的表面模型，才能进行打磨机器人路径规划，实现自动打磨 对于焊接，需要提前测量焊缝实际空间位置，才能规划焊接路径 对喷漆和涂胶等应用，也需要对物体首先进行表面测量，才能规划机器人路径实现自动柔性工作等[27]。可以说，工业摄影测量技术在智能制造的过程中能够发挥重要作用。另外，打磨、抛光、喷涂、焊接等工作都是高危险高污染的行业，迫切需要专门设备自动化完成。下面以鞋模打磨为例详细介绍工业摄影测量技术辅助智能制造。在制鞋过程的早期，需要对鞋模进行打磨，适当提升表面粗糙度便于后期涂胶粘贴更加牢固。如图 13所示，是一个工业摄影测量技术辅助鞋模打磨的设备，该设备能够实现机器人自动三维扫描、机器人自动打磨。具体工作流程是，在初期工位首先利用工业摄影测量技术对鞋模进行表面扫描测量，然后根据获取的

记者从位于武汉的中国地震局地震研究所获悉，全球最大流动卫星激光测距仪近日研制成功。 　　该仪器长10米、宽2.5米、高3.9米，其望远镜口径达到1米，居世界同类仪器之首，采用半挂车运载，具有白天观测能力。 　　项目负责人、中国地震局地震研究所研究员郭唐永介绍，该测距仪的研制为国家重大科学工程“中国大陆构造环境监测网络”支持的项目，它可用于观测3.6万公里远的地球同步卫星，测距精度达毫米级。去年底曾在湖北咸宁进行首次流动观测(如图)，并成功观测到地球同步卫星。 　　其观测原理为：仪器通过对卫星发射激光，并根据激光反射回来的时间，来测算卫星运行的高度和轨迹。

记者从中国电科38所获悉，在2月17日召开的第68届国际固态电路会议（ISSCC 2021）上，该所发布了一款高性能77GHz（吉赫兹）毫米波芯片及模组，在国际上首次实现两颗3发4收毫米波芯片及10路毫米波天线单封装集成，探测距离达到38.5米，刷新全球毫米波封装天线最远探测距离纪录。　　该款芯片在24毫米×24毫米空间里实现了多路毫米波雷达收发前端的功能，创造性地提出一种动态可调快速宽带chirp信号产生方法，并在封装内采用多馈入天线技术，大幅提升了封装天线的有效辐射距离，为近距离智能感知提供了一种小体积和低成本解决方案。　　此次发布的封装天线模组包含两颗77GHz毫米波雷达芯片，该芯片面向智能驾驶领域对核心毫米波传感器的需求，采用低成本CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺，单片集成3个发射通道、4个接收通道及雷达波形产生等，主要性能指标达到国际先进水平，在快速宽带雷达信号产生等方面具有特别优势，芯片支持多片级联并构建更大规模的雷达阵列。基于扇出型晶圆级封装是封装天线的一种主流的实现途径，国际上的大公司都基于该项技术开发了集成封装天线的芯片产品。　　下一步，中国电科38所将对毫米波雷达芯片进行进一步优化，根据具体应用场景提供一站式解决方案。　　ISSCC被认为是集成电路领域的“奥林匹克盛会”，于1953年由发明晶体管的贝尔实验室等机构发起成立，在60多年历史中，众多集成电路史上里程碑式的发明都在这里首次亮相。

成立于1988年的国家光电测距仪检测中心(中测国检(北京)测绘仪器检测中心)是目前我国测绘行业惟一获得国家质量监督检验检疫总局专项计量授权的国家级测绘仪器检定机构和新仪器定型鉴定机构，是国家认证认可监督管理委员会直属监督管理的国家级测绘仪器检测中心。其主要业务方向和研究领域包括： 　　计量检定——以计量法、测绘法为依据，在全国范围内依法开展测距仪、全站仪、经纬仪、GPS接收机、水准仪等测绘仪器的计量检定 受国家质量监督检验检疫总局委托，依法开展国内外测绘仪器新产品的定型鉴定，依法严把进口和国产测绘仪器新产品的质量关 　　科学研究——以科技创新为主导，建立具有国际先进水平的计量标准装置 利用技术优势，致力于国家测绘计量标准体系建设和完善，引领行业发展和技术进步 　　技术服务——为国内计量行业提供计量标准建设、软硬件研制等技术支持 为国家重大工程的仪器选型和质量控制提供技术方案和支持。 　　为保证国家量值统一和测绘成果的准确可靠，检测中心依法面向行业和社会开展测绘仪器计量检定，进行量值传递工作，并为广大客户提供测绘仪器检校、维修、测试及技术咨询等服务。从成立之初至今，累计完成各种种类、型号测绘仪器检测量达5万余台，为保证测绘仪器(尤其是大地测量仪器)质量及国家测绘成果的量值统一作出了重要贡献。 　　作为国家质量监督检疫检验总局授权的技术机构，检测中心承担着国外进口和国内测绘仪器新产品的定型鉴定工作，自2002年以来共完成国内外各种测绘仪器新产品定型鉴定100多个系列和型号。这项代表技术水平与综合实力最高水准的工作，得到政府部门的大力支持和信任，为国内外测绘仪器新产品的市场准入起到了决定性作用。 　　经过20多年的不懈努力，检测中心不仅注重硬件设施的投入与建设，而且培养了一支专业技术能力强、综合素质高的检测队伍和具有创新意识的科研队伍，在为社会提供优质计量检定服务的同时，在测绘计量技术研究、计量标准建设和计量标准器具研制及应用等方面一直处于国内领先，部分项目达到国际先进水平，为保证国家测绘成果质量和全国测绘量值统一作出了贡献。

中国科学技术大学郭光灿院士团队在实用化量子传感研究中取得重要进展。孙方稳教授研究组利用微纳量子传感与电磁场在深亚波长的局域增强，研究微波信号的探测与无线电测距，实现10-4波长精度的定位。该成果于3月9日发表在国际知名期刊《自然通讯》上。 　　基于微波信号测量的雷达定位技术在自动驾驶、智能生产、健康检测、地质勘探等活动中得到广泛应用。尤其在当前智能化、信息化发展大趋势下，发展高性能雷达测距技术对国防安全和经济发展都方面有重要意义。 　　量子信息技术的发展为发展雷达技术提供了新的解决方案。量子传感和精密测量利用量子相干、关联等特性提升系统对物理量的测量灵敏度，有望超越传统测量手段的精度。孙方稳研究组面向量子信息技术实用化，长期研究固态自旋体系的量子传感技术。发展了电荷态耗尽纳米成像方法，实现基于金刚石氮-空位色心的超衍射极限分辨力电磁场矢量传感与成像(Phys. Rev. Applied 12, 044039(2019))，并利用超分辨量子传感探索了电磁场在10-6波长空间内局域增强的现象(Nat. Commun. 12, 6389(2021))。 　　在本研究中，研究组结合微纳米分辨力的固态体系量子传感与电磁场的深亚波长局域，发展高灵敏度微波探测和高精度微波定位技术。研究组设计了金刚石自旋量子传感器与金属纳米结构组成的复合微波天线，将自由空间传播的微波信号收集并汇聚到纳米空间，从而通过探测局域的固态量子探针状态对微波信号进行测量。该方法将自由空间弱信号的探测转换为对纳米尺度下电磁场与固态自旋相互作用的探测，提高了固态量子传感器的微波信号测量灵敏度3-4个量级。为了进一步利用高灵敏度的微波探测实现高精度微波定位，研究组搭建了基于金刚石量子传感器的微波干涉测量装置，通过固态自旋探测物体反射微波信号与参考信号的干涉结果，得到物体反射微波信号的相位以及物体的位置信息。同时，研究组利用固态自旋量子探针与微波光子多次相干相互作用，实现了量子增强的位置测量精度，达到10微米水平(约波长的万分之一)。审稿人认为该工作是金刚石量子传感器在量子测距中的首次应用(…To my knowledge, this is a first demonstration of quantum ranging platform, based on NV center…)。 　　与传统雷达系统相比，该量子测量方法无需检测端的放大器等有源器件，降低了电子噪声等因素对测量极限的影响。通过后续的研究，将可以进一步提高基于固态自旋量子传感的无线电定位精度、采样率等指标，发展实用化固态量子雷达定位技术，超过现有雷达的性能水平。 　　文章第一作者为中科院量子信息重点实验室陈向东副研究员，通讯作者为孙方稳教授。该工作得到了科技部、基金委、中国科学院和安徽省的资助。

德国“工业4.0”与”中国制造2025“发展战略，对高端装备中的超精密测量精度要求越来越高。激光因其高方向性、高单色性、高相干性等特点，具有高准确度、非接触、稳定性好等独特优点，在超精密加工和测量领域应用广泛。激光干涉仪以光波为载体，利用激光作为长度基准，是迄今公认的高精度、高灵敏度的测量仪器。激光束通过分光镜后，分成两束激光（参考光束和测量），分别经两个角锥反射镜反射后平行于出射光返回，通过分光镜后进行叠加（两束激光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，即满足干涉条件），产生相长或相消。反射镜每移动半个激光波长，将产生一次完整的明暗干涉现象，通过接收到的明暗条纹变化及电子细分，即可求得距离变化（距离=干涉条纹数*激光半波长）。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作。激光干涉仪原理构造激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器，根据测量原理分为脉冲法和相位法。脉冲激光测距法由于激光发散角小，激光脉冲持续时间极短，瞬时功率极大可达兆瓦以上，可以达到极远的测程，广泛应用在地形地貌测量、地质勘探、工程施工测量、飞行器高度测量、人造地球卫星相关测距、天体之间距离测量等方面。第二届精密测量技术与先进制造网络会议期间，清华大学与哈尔滨工业大学两位专家将分享激光精密测量技术、仪器及应用。部分报告预告如下，点击报名  》》》清华大学精密仪器系系副主任/副教授 谈宜东《激光干涉精密测量技术、仪器及应用》（点击报名）谈宜东，清华大学精密仪器系长聘副教授，博士生导师，副系主任；基金委优秀青年科学基金获得者，英国皇家学会牛顿高级学者，教育部创新团队负责人。中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事。主要从事激光技术和精密测量应用等方面的研究工作。作为负责人承担国家自然科学基金，装发和科工局测试仪器领域关键技术攻关项目，科技部重点研发计划课题，军科委基础加强，重大科学仪器专项等多个项目。在Nature Communications, PhotoniX, Optica, Bioelectronics and Biosensors, IEEE Transactions on Industrial Electronics等期刊发表SCI论文100余篇，授权发明专利37项，在国际会议Keynote/Plenary/Invited报告60余次。先后获日内瓦国际发明展金奖，中国激光杂志社主编推荐奖，中国光学工程学会技术发明一等奖，中国电子学会技术发明一、二等奖多项。【报告摘要】 以传统激光干涉为引，介绍清华大学激光精密测量及应用团队在双频激光器、干涉仪及在光刻机中的精密测量应用，并拓展到空间引力波测量。针对传统干涉测量需要配合靶镜的局限性，提出激光回馈测量原理，实现了无靶镜纳米测量，攻克了航空航天、先进制造和国防安全领域的无靶镜测量难题，并开展了多种应用研究，包括：位移测量、激光侦听、高精度激光测距及雷达技术等。哈尔滨工业大学副研究员 杨睿韬《短脉冲光频梳激光测距技术》（点击报名）杨睿韬，哈尔滨工业大学副研究员，博士生导师。研究方向为超精密激光干涉测量，重点攻关短脉冲/光频梳生成与稳频、光梳激光测距等关键技术，承担国家重点研发计划课题/子课题、国自然面上等项目，参与国家科技重大专项、欧盟计量联合研究计划等项目。获中国计量测试学会科技进步一等奖(序4/6)、全国优秀博士学位论文提名等奖项。担任国际SCI期刊Photonics客座编辑。发表学术论文20余篇，申请发明专利10余项，出版专著1部。指导哈工大优秀本科/硕士毕业论文共5人，指导大学生光电设计竞赛国赛一等奖等2项。【报告摘要】 激光测距技术是大范围、高精度空间几何量测量的核心技术基础。短脉冲光频梳的诞生极大的推动了该技术领域的发展，其独特的时域短脉冲序列、频域等间隔梳状多光谱特征，不仅大幅提高了经典的飞行时间、调制波测相、多波长干涉等测距方法的性能，更引领了一系列新型激光测距方法的发展。本报告分析了短脉冲光频梳激光测距方法及趋势，介绍了项目组在短脉冲光频梳激光测距领域的最新进展。更多详细日程如下：第二届精密测量与先进制造主题网络研讨会报告时间报告题目报告嘉宾单位职称12月14日上午09:00-09:30纳米级微区形态性能参数激光差动共焦多谱联用测量技术及仪器赵维谦北京理工大学 光电学院院长09:30-10:00扫描白光干涉表面形貌测量技术：原理及应用苏榕中国科学院上海光学精密机械研究所研究员10:00-10:30先进封装工艺中三维几何尺寸监控的挑战与布鲁克白光干涉技术的计量解决方案黄鹤布鲁克（北京）科技有限公司应用经理10:30-11:00激光干涉精密测量技术、仪器及应用谈宜东清华大学 精密仪器系系副主任/副教授11:00-11:30关节类坐标测量技术于连栋中国石油大学（华东）教授12月14日下午14:00-14:30基于相位辅助的复杂属性表面全场三维测量技术张宗华河北工业大学教授14:30-15:00短脉冲光频梳激光测距技术杨睿韬哈尔滨工业大学副研究员15:00-15:30机器人精密减速器及关节测试技术程慧明北京工业大学 博士研究生15:30-16:00纳米尺度精密计量技术与国家量值体系施玉书中国计量科学研究院纳米计量研究室主任/副研究员16:00-16:30尺寸测量，从检验走向控制与孪生李明上海大学教授为促进精密测量技术发展和应用，助力制造业高质量发展，仪器信息网联合哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院，将于2023年12月14日举办第二届精密测量技术与先进制造网络会议，邀请业内资深专家及仪器企业技术专家分享主题报告，就制造中的精密测量技术等进行深入的交流探讨。报名页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/precisionmes2023/

以专业的硬件,软件技术团队,改造各种品牌的进口,国产工具显微镜,投影机. 升级改造内容: 1)通过独创的硬件,软件,使工具显微镜,投影机能测量复杂的图形,尺寸如下: 圆直径,圆周长,圆心距离,齿轮,凸轮,弧长,角度,双矩形、焊核双垂线、线心间距、偏差测定、中点间距、中点边距、线路间距、芯片位置偏、模具错位、SOPCF外形尺寸实用的内嵌式统计功能 .并可以根据用户需要定制测量功能. 2)大大提高数据处理的效率: 内嵌统计功能计算已测量参数的标准统计数据：最大值、最小值、平均值、极差、方差、标准差、离散系数等。 测量数据打印输出RS232C界面数据导出 通过RS232C标准界面和数据通讯处理软件CQCData，可以将测量结果上传到PC机，导入EXCEL表中，进行后续统计分析。 强大的数据统计 自动计算已测量参数的标准统计数据：最大值、最小值、平均值、极差、方差、标准差、离散系数等；同时处理多个管制项目。 智能化的数据报告输出 采用智能化选择性数据输出技术，实现“待测工件→测量参数→专用报告→品管统计”数据流自动化。

“TESCAN电镜学堂”又跟大家见面了，利用扫描电镜观察样品时会关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性以及其他分析的需要等等，不同的关注点之间需要不同的拍摄条件，有时甚至相互矛盾。今天主要谈一谈电镜拍摄时工作距离的选择。 这里是TESCAN电镜学堂第11期，将继续为大家连载《扫描电子显微镜及微区分析技术》(本书简介请至文末查看)，帮助广大电镜工作者深入了解电镜相关技术的原理、结构以及最新发展状况，将电镜在材料研究中发挥出更加优秀的性能！ 第三节 常规拍摄需要注意的问题 平时电镜使用者都进行常规样品的观察，常规样品不像分辨率标准样品那么理想，样品比较复杂，而且有时候关注点并不相同。因此我们要根据样品类型以及所关注的问题选择合适的电镜条件。 关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性、其它分析的需要等等，不同的关注点之间需要不同的电镜条件，有时甚至相互矛盾。因此我们必须明确拍摄目的，寻找最适合的电镜条件，而不是贸然的追求大倍数。 电镜的工作条件包括很多，加速电压、束流束斑、工作距离、光阑大小、明暗对比度、探测器的选择等。本期将为大家介绍工作距离的影响。 §3. 工作距离的影响① 分辨率由前面的束斑尺寸公式我们就已经得知，不管任何电镜、任何电压束流条件，都是工作距离越近，分辨率越好。不过工作距离越近，操作越危险，需要操作者较为小心，避免试样碰撞极靴。而且工作距离越近，试样允许的倾转角度也受到更大的限制。② 景深除了分辨率外，有时候景深也是电镜图片非常重要的因素，特别是当倍数较大时，景深会大幅度缩小，试样稍有起伏则不能全部聚焦清楚。 景深有如下公式可以表示： 其中M为放大倍数、D为工作距离、d为电子束直径、α为光阑孔径。TESCAN所有的电镜都可以从软件中读取当前工作条件下的景深，如图5-27。 图5-27 TESCAN软件直接读取景深 从景深公式中我们可以知道，影响景深的几个工作参数： 工作距离越大，景深越大；加速电压越大，电子束直径越小，景深越大；束流越小，电子束直径越小，景深越大；光阑孔径越小，景深越大；放大倍数越小，景深越大。 另外，TESCAN电镜具有独特的景深模式，通过中间镜和物镜的聚焦配合，能够增加高倍数下的景深。此外，无磁场模式的景深要好于磁浸没式。 图5-28是不同距离下的景深效果，可以明显的看出长工作距离下的景深优于短工作距离，但是工作距离过长会导致分辨率的下降。 图5-28 工作距离对景深的影响③ 衬度与工作距离的影响 对背散射电子来说，工作距离还会引起衬度的不同。工作距离较远时，极靴下背散射电子探测器的接收立体角较小，相对接收更高角的背散射电子信号；距离较近时，立体角变大，可以接收更多的低角背散射电子信号。图5-29，试样是抛光的金属镍，测试了不同区域的灰度值，可以发现工作距离较近时，不同的晶粒的灰度值相差更大，通道衬度更好。 图5-29 工作距离与背散射电子衬度④ 物镜模式和附件的要求 采用半磁浸没式物镜时（MAIA的Depth或Resolution模式），需要较近的工作距离。半浸没式物镜的磁场仅在物镜附近，工作距离远了磁场不能将试样表面包住，使得电子束不能很好的聚焦到试样表面。因此在这种工作模式下，工作距离最好小于7mm。如果插入了极靴下背散射电子探测器，由于探测器本身具有一定的厚度，所以工作距离也不能太近，否则会撞上探测器。插入极靴下背散射探测器的情况下，工作距离要大于6mm。如果工作距离更近了，可以拔出极靴下背散射探测器，改用镜筒内背散射电子探测器进行观察。在使用减速模式或者镜筒内二次电子探测器时，也需要相对较小的工作距离。 电镜的其它附件，比如EDS/WDS，由于这些附件自带准直器，需要有特定的工作距离，不在此工作距离下，附件会因为没有信号而不能正常工作。 福利时间每期文章末尾小编都会设置1个问题，大家可以在留言区自由作答，每期在答对的朋友中我们会选出点赞数最高的两位送出本书的印刷版。【本期问题】工作距离对背散射电子成像会有怎样的影响？（快去留言区回答问题领取奖品吧↓）奖品公布上期获奖的两位用户@Yuki@Organometallics，请在3个工作日内后台私信小编邮寄地址，我们会在收到您的信息并核实后即刻寄出奖品。电镜学堂“有奖问答”奖品 (印刷版书籍1本)简介《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师（原上海交通大学扫描电镜专家，现任TESCAN技术专家）、焦汇胜博士（英国伯明翰大学材料科学博士，现任TESCAN技术专家）、李香庭教授（电子探针领域专家，兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事）编著，并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者，在科研领域工作多年，李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验，对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣，本教材从实战的角度出发编写，希望能够帮助到广大电镜工作者，特别是广泛的TESCAN客户。↓ 往期课程，请戳以下文字或点击阅读原文：电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(一) - 电子与试样的相互作用电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(二) - 像衬度形成原理电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(三) - 荷电效应电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(一) - 电子光学系统电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(二) - 探测器系统电镜学堂丨扫描电子显微镜样品要求及制备 (一) - 常规样品制备统电镜学堂丨扫描电子显微镜样品要求及制备 (二) - 特殊试样处理&试样放置 电镜学堂丨扫描电镜的基本操作 & 分辨率指标详解电镜学堂丨电镜操作之如何巧妙选择加速电压？电镜学堂丨电镜使用中，如何选择合适的束斑束流？ 更多详情内容请关注“TESCAN公司”微信公众号查看

p 　　3D传感器能够更好的创建真实世界物体的3D模型，但是消费级的设备通常只能处理小型设备，或者以较低的分辨率进行扫描。现在德国的科研机构Fraunhofer透露了全新的3D传感器，能够使用远红外光更清晰的捕捉对象和人物，每秒能够拍摄36张三维图片。 /p p style=" text-align: center " img title=" be0a50c8c076eef_meitu_1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/723ffa07-63fa-4a93-9bbb-8723b9e3d053.jpg" / p 　　相比较其他3D传感器，Fraunhofer的设备功能更像是微软的Kinect，能够在扫描区域投影出一个看不见的近红外图形，所开发的近红外投影仪能够在不同图形中进行切换，从而测量图形点到近红外投影仪的距离。然后通过软件能够对其进行分析从而创建三维图像，整个转换过程在毫秒时间完成。 /p p 　　捕捉的每张图片都有1000*1000像素，彩色相机拍摄的数张照片通过整合形成彩色的物体轮廓。每秒能够捕捉36张这种3D帧，这款设备能够迅速创建移动、彩色三维的图片，意味着设备能够很好的在扫描质量和速度上平衡。 /p /p

随着drupa 2024的临近，全球的视线再次聚焦于印刷技术和创新解决方案。在这个全球印刷业界盛事中，爱色丽以“提升色彩信心”为主题，诚邀行业专家、合作伙伴和业界同仁，共襄盛举，探索和体验最新的色彩管理技术。今年，我们特别荣幸地在8B展馆A12展台展出，将展示一系列创新的产品和技术，这些都是为了帮助商业印刷商在日益激烈的市场竞争中保持抢先地位。 在此次展会中，我们将重点展示一系列先进的设备和软件，这些产品旨在提升印刷效率和色彩准确性，帮助商业印刷商在竞争激烈的市场中稳居不败。爱色丽不断推进技术的极限，通过整合先进的数字化解决方案和自动化工具，提升了印刷效率以及产品质量。在drupa 2024的展示中，您将亲眼见证我们如何通过科技创新解决行业痛点，优化印刷流程，从而帮助客户实现无与伦比的印刷效果。【展台亮点产品介绍】①eXact 2便携式色差仪：这款色差仪坚固耐用的45/0°手持式分光光度仪是市场上的佼佼者，它配备了集成的数字环路和相机，可精确测量密度和网点增大。其高精度的测量功能确保印刷品色彩的一致性和准确性。②IntelliTrax2 Pro油墨扫描仪：作为一个领先的印刷机台扫描解决方案，IntelliTrax2 Pro扫描仪能自动化油墨预制和色彩管理过程，特别适合大中型商业和折叠纸盒印刷机。这款系统大幅提高了生产效率，减少了准备时间。③i1Basic Pro 3色彩校色仪：该系列设备专为打印机、显示器和投影仪设计，保证设备输出的色彩精确一致。i1Pro 3校色仪是提高跨多种设备色彩一致性的理想选择，无论是前期设计还是最终印刷，都能确保色彩准确性。④PantoneLIVE系统：这一云端生态系统能够在整个生产过程中数字化指定和沟通色彩标准。PantoneLIVE确保了不论在何种基材、印刷技术或油墨类型下，色彩的准确性和可重复性都得到了保证。⑤ColorCert套件：这套工具组合为印刷车间提供沟通色彩目标、印刷参数和印刷质量报告的一体化解决方案，同时还提供实际可执行的指导，帮助改进整体印刷表现。⑥InkFormulation软件：这款应用软件能够快速、准确且一致地完成油墨配方。它不仅满足了配方的创建、保存、审批和检索需求，还显著提升了生产过程中的效率和经济性。我们热切期待您的到来，亲自体验这些创新的产品。我们的专家团队将在现场为您演示这些先进设备和软件的操作，并解答您的任何疑问。在这个充满挑战与机遇的新时代，爱色丽承诺提供色彩解决方案，帮助您实现业务的持续成长和成功！想提前获取专属定制化色彩管理方案和产品折扣？请关注官方微信公众号：“爱色丽彩通”，我们将为你详细解答各种色彩问题，以及提供众多行业解决方案供你参考！我们期待在drupa 2024展会与您相见！关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。

漫反射涂料/目标板蓝菲光学permaflect-标定无人驾驶激光雷达距离测试性能、无人机机载相机、基于激光扫描技术的食品分类处理设备Labsphere（蓝菲光学) 发布的“漫反射涂层Permaflect”，进一步扩展了公司的漫反射材料和涂层产品线。这条产品线包含性能优异的Spectralon材料，Spectraflect涂料和Infragold镀金涂料。在此基础上，蓝菲光学为用户提供了涵盖多个领域的创新性应用解决方案，包括无人驾驶激光雷达校准、发光二极管（LED）、固态（SSL）照明，遥感，成像、消费相机、汽车、国防安全、健康和生物医学光学等。图1 蓝菲光学漫反射涂层Permaflect　　蓝菲光学的Permaflect特有近朗伯特性的白色和灰色漫反射涂层，专门针对恶劣的环境、天气及其他可能影响典型漫反射涂层性能的场合而设计，其反射率范围在5%~94%。　　蓝菲光学首席技术专家Greg McKee指出：“从医疗仪器使用的一次性基准物到成像传感器的基准目标板，蓝菲光学可定制漫反射涂层的应用是极其丰富的，且其性能也是无可比拟的。”　　除了提供Permaflect涂层原材料，蓝菲光学也提供各种尺寸的Permaflect漫反射目标板。在野外各种苛刻的条件下，这些目标板无疑是比白纸或者白布更好的选择。 Permaflect提供了一种传统目标板无法比拟的替代方案，更轻、更均匀、更耐用。”Mckee评论说。漫反射涂层Permaflect推出后受到了客户的广泛赞誉。其被广泛应用于多个领域：（1）Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能Matthew Weed, Luminar 技术研发总监曾讲到：“为部署安全的自动驾驶车辆，Luminar 的客户要求激光雷达系统能够在200多米的距离内对低至10%反射率的目标物实现精确测距。我们通常在200多米的距离上使用蓝非光学的permaflect目标板，来验证我们的产品是否满足客户严苛需求。针对顾客严苛的技术要求条件，蓝菲光学仪器有限公司产品总是不断优化创新，生产出的Permaflect ® 目标板满足激光雷达关键性能因素。图2 Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能图3 无人驾驶激光雷达图4 典型8/H Permaflect漫反射板反射因子 （2）Permaflect产品用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备 由于其无可替代的优异性能，在食品加工和工业过程自动化行业的某国际知名企业已大批量订购了Permaflect产品，用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备。 图5 食物在线分检图6 基于激光扫描技术的食物分检设备　（3）Permaflect漫反射板应用于无人机机载相机的标定 漫反射涂层Permaflect进入中国市场后，其在恶劣环境下的高品质性能备受国内用户的瞩目。　　相对于柯达灰卡，漫反射涂层Permaflect在更宽广的谱段上提供平坦的反射率特性，而且具有良好的刚性和平面度，防潮防水性能优异，面幅选择多（标准品最小0.5m x 0.5m，最大1.2m x 2.4m，其他面幅可定制），又相对较轻，因此适用于各种环境。目前，漫反射涂层Permaflect已经被中科院某研究所用于野外环境下对无人机机载相机的标定。图7 无人机图8 无人机机载相机图9 Permaflect和柯达灰卡的反射光谱对比

激光跟踪仪技术及应用周维虎1，周培松2，石俊凯11. 中国科学院微电子研究所2. 海宁集成电路与先进制造研究院一、引言激光跟踪仪是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点，是大型高端装备制造的核心检测仪器。目前，国际上主要有瑞士Leica、美国API和美国FARO三家公司生产销售激光跟踪仪。其中Leica公司凭借自身百年光学仪器制造优势，全球市场占有率最高，目前该公司主推产品型号为AT960，该仪器最大测量距离为80m，空间坐标测量精度为15μm+6μm/m，数据输出速率为1000点/秒；API公司激光跟踪仪小型灵巧，安装和校准快捷，移动方便，便于携带，目前主推产品为Radian系列，其中Radian Pro最大测量距离可达80m，三维坐标测量精度为为10μm+5μm/m；FARO公司财力雄厚，研发投入高，销售网络强大，目前主推产品为Vantage系列，其中VantageS6最大工作范围为80m，角度测量精度为为20μm+5μm/m，数据输出速率为1000点/秒。自1997年开始，国内天津大学、清华大学、中国科学院光电研究院等科研院所先后对激光跟踪测量技术及设备进行了相关研究，其中天津大学最先对单站式结构跟踪仪坐标测量系统进行了研究，并开展了测量功能实验，为激光跟踪仪的后续开发奠定了基础；清华大学对组合式多自由度跟踪测量系统进行了研究，基于三组跟踪测量系统构建空间位置姿态测量系统；中国科学院光电研究院团队（该团队于2018年划转至中科院微电子研究所）自2009年开始研究激光跟踪仪，在中科院装备项目、国家重大仪器设备开发专项、国家重点研发计划、装备发展部、国防科工局等项目的支持下，经过10余年研发和技术积累，实现了激光跟踪仪的自主研制，打破了国外技术封锁和垄断。当前，激光跟踪仪技术正向高精度、小型化、多功能、智能化等方向发展。激光跟踪仪是机器人校准的理想仪器，可以配合机器人实现高精度智能制造。高端激光跟踪仪含有大范围超清摄像头，用于测量过程断光后靶标的自动寻找和测量续接。除此之外，激光跟踪仪结合不同的测量靶标还可以实现隐藏点测量、工件局部形貌高密度扫描测量以及六自由度测量。随着激光跟踪仪在航空航天、舰船、核工业等大型装备制造中的重要性日益凸显，国内用户对仪器国产化的要求越来越高，随着中美贸易战的加剧和发达国家对我国高技术产品的打压，激光跟踪仪国产化替代势在必行。二、激光跟踪仪测量原理激光跟踪仪基于球坐标测量系进行测量，主要用于大尺寸坐标测量以及大型构件尺寸及形位误差测量，亦可对运动部件进行动态跟踪测量。2.1三自由度激光跟踪仪如图2.1所示，当激光跟踪仪工作时，激光测距系统获得靶球到仪器的精确距离r，方位编码器和俯仰编码器测角系统分别测出目标方位角A和俯仰角E，利用这三个原始测量值，就可以通过球坐标与直角坐标之间的转换关系获取空间三维直角坐标（X，Y，Z）。图2.1 三自由度激光跟踪仪原理图合作靶球在空间移动时，从合作靶球返回的一部分光会进入激光跟踪仪内部的位置检测器（PSD，Position Sensitive Detector），随着合作靶球的移动PSD将探测偏移值，跟踪控制系统根据这个偏移值控制方位和俯仰电机转动直到偏移值为零，从而达到跟踪的目的。测量组合参数(A，E，r) 经过坐标转换得到空间三维直角坐标（X，Y，Z）后，经过数据分析软件可以得到被测对象各种几何量参数。激光跟踪仪数据采集系统将测量数据发送至上位机以后，经上位机解析可以确定目标的三维尺寸、几何形貌等信息，并通过计算机实时显示并打印测量结果。2.2 六自由度激光跟踪仪图2.2 六自由度激光跟踪仪原理图六自由度激光跟踪仪为三自由激光跟踪仪的升级产品，在空间位置信息测量的基础上加入了视觉测量、光电测量和惯性测量等模块，用以获取目标空间姿态信息。首先需要建立激光跟踪仪坐标系与上述测量模块之间的转换关系，并通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角测量；在上述基础上，基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量，最后实现三个空间姿态角的测量；除此之外，还融入了惯性测量单元IMU的测量信息，用于动态条件下的辅助测量。三、激光跟踪仪产业和市场分析随着我国制造业产业升级和科技领域的迅猛发展，高端制造、精密制造、智能化制造成为我国未来工业和科技领域的主流方向，激光跟踪仪等精密测量仪器具有巨大的应用前景。在大尺寸精密测量领域，激光跟踪仪具有测量范围大、精度高、功能多、可现场测量等优点，取代了大型固定式三坐标测量机、经纬仪、全站仪等许多传统测量设备，在设备校准、部件检测、工装制造与调试、集成装配和逆向工程等应用领域显示出极高的测量精度和效率，激光跟踪仪已成为大尺寸精密测量的主要手段，激光跟踪仪应用领域主要包括航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、能源、科研、医疗等领域。根据国外市场研究机构，2017年全球激光跟踪仪市场规模为2.595亿美元，2020年全球激光跟踪仪市场规模为3.438亿美元，预计2023年有望达到5.216亿美元，2028年有望达到8.364亿美元，市场主要驱动力来自质量控制和检验、对准、逆向工程和跨行业校准的需求。按应用细分，质量控制和检验占据最大的市场份额。这是因为激光跟踪仪被越来越多地用于监控和测量跨行业的质量，如汽车、航空航天和国防。为确保客户的要求和规格，质量控制和检验是汽车、航空航天和国防工业的重要参数。为了做到这一点，这些行业主要依靠激光跟踪仪来检查和监测元器件、组装件和成品质量。激光跟踪仪在建筑产品测量、过程优化和通过快速精确测量提供解决方案方面具有精确度高和易便携等不可替代的优势。按行业细分，汽车、航空航天和国防有望引领整个激光跟踪仪市场。在航空航天和国防行业中，激光跟踪仪用于三维测量、逆向工程、武器系统、轴与导轨对准、雷达罩剖面图、飞行器传动装置，以及许多其他测量产品和服务。在航空航天行业中，激光跟踪仪最常应用于夹具部件检查和机翼部件装配。在汽车行业中，激光跟踪仪被用于自动化生产线校准、铰接线和车身部件对准、大型面板和装配主体面板测量、逆向工程、部件验证表面测量、工业机器人调整、变形和动态测量、质量控制和检验等。按地区细分，欧洲占据激光跟踪仪市场的最大份额。为了满足生产过程中的质量和安全要求，欧洲的原始设备制造商（OEMs）早已经开始使用激光跟踪仪。在汽车行业中，激光跟踪仪也得到了多种应用，例如质量检查、对准和校准。因此，日益增长的汽车行业对激光跟踪仪需求也在逐渐增加。德国、英国和法国有望成为欧洲激光跟踪仪市场的三大贡献国。亚太地区市场预计将获得最高的复合年增长率，该地区市场增长的关键驱动因素是市场参与者对新技术的日益关注和采用，这一地区已成为全球投资的焦点和业务拓展的机会。四、国产激光跟踪仪新成果及应用国内开展激光跟踪仪研发主要有中国科学院微电子研究所周维虎团队、深圳中图仪器公司、海宁集成电路与先进制造研究院等，近年来在国家和地方相关部门的支持下仪器研发取得了快速发展，主要体现在以下方面：1）与绝对测距技术相融合，提高仪器的测量精度和测量方便性。激光跟踪仪都是基于球坐标的测量系统，在没有绝对测距之前，没有测量信息冗余，测量过程中任意一个参数丢失，都直接影响测量数据的准确性。新一代激光跟踪仪都增加了激光绝对测距功能，这使得激光跟踪仪的测量信息有了冗余，保证了测量的精确性，在测量过程中丢失部分信息依然可以完成测量工作；同时，由于被挡光时不需要重回基准点复位，这也提高了使用方便性和测量效率。2）与视觉测量系统相结合，实现六自由度测量功能。激光跟踪仪与视觉测量系统相结合不仅能精确定位目标的三维位置，而且还能通过配合特定的靶镜对目标的空间三维姿态进行检测。不仅如此，视觉测量系统还可以识别目标靶镜，保证光路中断后可以通过视觉方式重建测量光路，且无需用户介入。3）测量靶镜多样化。针对三自由度、六自由度等测量需求需要提供不同的测量靶标，另外，仪器还配有隐藏点靶标、扫描测头等附件，使仪器具有隐藏点测量功能和局部区域扫描功能，不仅使仪器测量复杂结构的能力大大提高，还拓展了系统的通用性。4）自我诊断功能。精密测量要求仪器在各种测量环境下保证稳定的工作状态，所以仪器在测量中对自身状态的检测和诊断显得特别重要，自我诊断能在系统工作时实时显示系统的状态，排除微振、升温、光强不足等因素带来的影响。5）飞秒激光频率梳测距技术。飞秒激光频率梳绝对测距技术能够实现大量程、高精度和快速测量三者的完美统一，是激光测距领域的重大突破，有望为大型零部件外形测量、大型设备装配对接，尤其是未来空间任务提供新的技术支撑，在激光跟踪测距、高精度激光雷达测距、卫星编队位置测量、导航星间链路测距、深空探测、引力波测距等领域具有广阔的应用前景。6）组网协同测量技术。针对大型复杂设备装配测量中被测目标尺寸较大或者存在遮挡，单测站难以完成测量任务的难题，通过激光跟踪仪多次设站或者利用多台跟踪仪组网可实现对于大型复杂装备的测量。组网测量技术基于空间多公共点约束，建立激光跟踪仪多测站平差模型，利用平差的权重、约束条件等进行多测站空间位置和姿态的解算，同时求解出所有被测点的三维坐标，得到空间被测物体关键尺寸和特征信息的最优解。7）功能强大的测量软件。激光跟踪仪软件是测量系统的重要组成部分之一，系统软件通过TCP/IP通讯与硬件进行实时数据交互，对硬件上传的数据进行处理和分析，并控制硬件系统执行相应的测量等控制指令。软件系统为用户操作提供人机交互接口，通过数据库管理可实现用户对测量数据的编辑和输入输出等操作，在此基础上通过三维显示操作可面向用户实现测量数据和拟合数据的直观显示和交互操作。为了进一步提升系统测量精度，激光跟踪仪软件系统利用误差补偿算法对激光跟踪仪测距、测角和几何误差进行实时修正，结合激光跟踪仪硬件系统实现大型复杂工件或设备的高精度测量。近年来由中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队（以下简称该团队）致力于实现激光跟踪仪国产化。该团队在激光跟踪仪领域取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，共申报发明专利45项（已授权32项），软件著作权5项，发表研究论文130余篇。 2020年激光跟踪仪成果通过了中国仪器仪表行业协会组织的成果鉴定，鉴定委员会认为：“本研究成果技术难度很大，创新性很强，取得了多项自主知识产权。整体达到国际先进水平，研制的激光跟踪仪填补国内空白，飞秒激光跟踪仪属国际首创，其中绝对测距精度、断光续接精度达到国际领先水平。”该成果于2020年分别荣获中国机械工业技术发明特等奖、中国计量测试学会科技进步一等奖。该团队目前主推三自由度激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF、六自由度激光跟踪仪ICAM-LT-6DOF如图4.1所示。图4.1(a) ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪图4.1(b) ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪与ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪的主要技术指标如表4.1和表4.2所示。表4.1 ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪主要技术指标指标参数最大测量范围（半径）80m空间坐标测量精度15μm+6μm/m水平角测量范围±320°垂直角测量范围-45°~+60°数据采集速度1000 点/秒跟踪速度＞4m/s表4.2 ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪主要技术指标指标参数空间坐标测量范围（半径）80m空间坐标测量精度15μm+6μm/m姿态测量范围（半径）25m姿态测量精度≤0.05°水平角测量范围±320°垂直角测量范围±145°角度测量误差≤1’’数据采集速度1000 点/秒跟踪速度＞4m/s截至目前，该团队研制的国产激光跟踪仪已在航天五院514所、航空304所、武船公司、中科院高能所、中科院国家空间科学中心、航天科工集团三院三十一所等多个科研院所和企业进行了应用。1）航天领域应用图4.2 激光跟踪仪在航天五院514所应用激光跟踪仪在航天五院514所进行了如下应用：① 紧缩场结构测试：完成紧缩场实验室结构测量，测得最大反射面尺寸10m×15m，最大测量距离35m，最高公差1mm；② 卫星壳体焊接工装结构测量：完成典型零件测量，测得工件尺寸1.5m-3m，测量距离：10m，最高公差0.2mm。在上述测量工作中，使用激光跟踪仪突破了传统测距在测程、精度和测量速度方面难以协调的瓶颈，提高了卫星和空间有效载荷的制造及组装精度。2）航空领域应用图4.3 激光跟踪仪在航空304所应用激光跟踪仪在航空304所进行了如下应用：① 航空工装测试：坐标不确定度达0.05mm，满足航空制造对精度溯源要求；② 飞机水平飞控部件姿态测量：位置传感器测量精度在线校准精度达0.018mm。在上述测量工作中，使用激光跟踪仪主要解决了两个问题：① 解决了大尺寸航空工装测量问题，提供了可供溯源的依据和测量基准，为数字化制造提供了可靠的计量保证；② 解决了飞机水平飞控部件姿态测量问题，实现了飞机部件姿态高精度高效率数字化测量，为航空制造安全提供了保障。3）船舶领域应用图4.4 激光跟踪仪在武船公司应用在船舶领域中，激光跟踪仪在武船公司进行了如下应用：① 与API激光跟踪仪测试数据进行比对，验证本激光跟踪仪的准确性、可靠性、稳定性、可操作性等综合性能；② 对船台建造过程中的分段结构外形尺寸、装配尺寸、位置偏差等进行了测量，突破了大尺寸测量仪器三维坐标测量方法关键技术。根据应用结果，在船舶领域应用激光跟踪仪，建立了相应的应用方法/规程，可逐步推广到船舶建造其他阶段，为船舶建造精度控制提供新的方向。4）大科学装置应用在大科学装置方面，激光跟踪仪在中科院高能所进行了如下应用：① 对北京正负电子对撞机储存环部分设备进行了准直调整，调整精度达0.1mm；② 在中国散裂中子源建设过程中，对隧道控制网进行测量，相对点位测量精度0.08mm，绝对点位测量精度0.05mm。图4.5 激光跟踪仪在中科院高能所应用在上述测量测试工作中，使用激光跟踪仪主要解决了两个问题：① 利用标准杆进行空间测量，大跨度搭接测量控制网，提高了控制网测量精度和效率；② 采用边长法进行高精度设备标定，彻底消除了测角误差的影响，提升了大科学装置安装精度。此外，该团队研发的激光跟踪仪还广泛应用于机器人磨削、航天钻孔及铣削、机器人校准等场景中，如图4.6所示。图4.6 激光跟踪仪在机器人场景的应用机器人磨削（左），航天钻孔及铣削（中），机器人校准（右）随着现代工业技术的迅猛发展，高端制造业对设备尺寸及空间位置精度要求越来越严苛，激光跟踪仪作为最先进的三坐标精密测量仪器之一，将为工程技术及科学研究大尺寸精密测量提供有效的解决方案。（点击图片查看专题）

第十六届上海大学生电视节已经圆满落幕，以9月22日-23日接连两日的光影秀为预热，主持人大赛、视频广告大赛等专业比赛顺利举行。为记录这场三年来首次回归线下的大学生电视盛事，华东师范大学传播学院组建起多路摄影小队，展开多种形式的影像记录和成片摄制实践，除了普通常见的摄录设备，同学们还使用热成像设备、测温仪，深入探究散发着光与热的大学生电视节。传院学生正用测温仪和红外成像仪拍摄观察在成片正式与大家见面之前，让我们一起来看看来自学生摄影团队的“热成像回顾”：可见光-热成像拍摄对比图之一－樱桃河畔，桥边行人左侧的图片常见普通，而右侧的热成像对比图则是另一个光影世界。为了试验器材，拍摄一部校园热力学科普短片，我们将器材对准校园一角，果然是同一个场景不同的观感。红外热成像仪可以根据不同的场景，支持多种热图显示，包括多种伪彩色和热黑、热白模式；右图采用的成像模式就是伪彩色。类比摄像机镜头画面里明暗的对比，热成像视野的灰度差异表示热成像仪所接收物体发出红外线量的多少，即可反映物体的温差：颜色越深灰度越高说明相对温度越低，反之则越高；若要观察此时绝对温度还需要采用全画幅显示。镜头里，洒水车的扫帚旋转轴、后轮主轮轴温度最高，骑车的同学也呈现出高亮温感。试验成功，且让我们等待光影秀的搭建和开场吧。行驶中的货车的热成像-发动机和轮胎装载大视节光影秀器材的卡车从校门口缓缓驶入传播楼侧，开启热成像视频记录仪，货车发动机的热量扩散到了汽车车盖表面，画面中最亮的光点呈现亮黄色，温差对比非常明显；而因为导热性、摩擦情况、热传递情况差异，轮轴的温度可达到近50℃，而橡胶车胎表面温度只有约20.5℃。强温差下的伪彩红外视野十分瑰丽奇幻，是天然的视觉特效。可见光-热成像拍摄对比图之二－传播楼前，铺设调试团队和传播学院学生来到樱桃河畔大型投影仪的架设布线现场，我们的摄像团队正围绕工作人员拍摄。通过更近距离的红外拍摄，我们得到了更为清晰的人体热成像轮廓。需要声明的是，热成像仪画面呈现的只是传感器接收到的热辐射，而并非所谓“透视”，之所以能够在画面中辨别人的轮廓外形，是因为相对于现在的环境温度，人体散发的热量极为显著，若是在炎炎夏日，空气温度达到接近人体温度时，我们可能更难从一堆清晰度低、颜色相近的色块辨认画面。带队教师用热成像仪拍摄搭建器材的工作人员带队教师用热成像仪拍摄搭建器材的工作人员布置现场时，下起了淅沥小雨，我们的衣服上也淋上了斑驳的雨点，为探究此时人体的热成像图变化。得到工作人员同意后，我们近身靠前，边测温边拍摄了热成像照片。在观察的时候我们发现，集中淋在衣服上雨滴形成了一个个明显的“蓝点”，这是因为雨滴温度要比人体温度低，在短时间一直处于淋雨环境时，衣服表面温度会因并不均匀地沾上雨滴而出现温度差异，通过红外热成像视野能为人眼观测到。华师大物理系同学讲解上海大视节的光和热效应光影秀开始前（左）光影秀开始后20分钟（右）在进行多组热成像拍摄后，天色已晚，我们还想探究背后更多的物理原理。在22日光影秀正式公映第一天，我们特邀了物理与电子科学学院的夏冉同学一同在传播楼前拍摄观察。此前，我们在光影秀试投屏前后不同时刻拍摄了多张传院照片，但并没有见拍摄画面中有明显的变化。夏冉同学为我们解释，画面中两个热点分别是工作中的空调外机和投影仪，而打到传院外墙的灯光虽然有视觉震撼力，但相隔数十米的投映，并不能给墙体增热多少。在绵绵秋雨中，跨学科的“专业混搭”，对比强烈的差异化影像记录，配合着有趣的现场讲解，不仅为制作一部校园热力学科普短片打下基础，同时还是华师大传播学院“融媒体大传播”的小小探索。用热成像记录传院和大视节大视节主持人大赛现场的热成像拍摄23日下午，我们还参与了大视节主持人大赛的热力学摄影，透过热成像镜头，比赛正酣的音乐厅果然热力非凡。在上海大学生电视节开幕式各项活动结束后，我们为各摄制组团队拍摄了热力学头像，并制作成传播学院院标。关于大视节，关于传院，关于光和热，我们传院学子热力学影像实践还在继续，敬请期待！传播学院的学生拍摄团队热成像照片拼图