立体成像

考虑到您需要的大视野以及您想要的精度以及您想要的距离，我认为立体成像可能具有挑战性，因此您需要以某种方式放大您尝试测量的差异。

结构化照明

如果您实际上是在尝试测量物体的轮廓，您是否考虑过使用单个高分辨率相机和结构化照明？

^{感谢此图像的循环技术，未经许可使用，但希望归属就足够了。}

请注意，掠射角越浅，您可以测量的精度越高，但支持的景深越低，因此对于您的应用，您需要根据您的需要进行优化或使您的系统可调（一个激光角度为 0 -500um，另一个为 500-1500um 等等）。但在这种情况下，您可能必须在每次更改激光位置时进行校准。

顺便说一句，一个非常便宜的尝试方法是拿起一把激光剪刀，其中包括一个基本的线激光 LED。

最后，您可以通过多次采样、剔除异常值然后进行平均来消除振动问题。不过，更好的解决方案是将整个测试设备安装在一块花岗岩上。这对于我过去使用过的激光微加工工具非常有效，即使在工厂中也需要微米级的位置和焦深精度。

一些粗略的计算。

让我们假设入射角与水平方向成 10 度，相机的分辨率为 640x480，视野为 87 x 65mm。如果我们将光束放置在没有样品的纵向框架的底部，然后将样品放置在光束穿过它的位置，这应该给我们提供大约 15 毫米的最大高度，因此未校正的分辨率约为 24 微米对于每个像素，这条线都会沿着屏幕向上走。使用此设置，0.1 毫米的变化应该可以作为 4 像素的位置变化可见。

类似地，如果我们使用与水平方向成 2 度的入射角，那么这应该给我们提供大约 3 毫米 (Tan(2deg)*87 毫米) 的最大高度，因此未校正的分辨率约为每像素 4.7 微米，对于更明显的 20像素跳跃。然而，这可能需要更精确的线激光器。

请注意，如果相机足够近，那么您可能需要使用相机高度进行第二次三角计算，以确定线相对于基线的真实位置。

另请注意，如果您不需要绝对精度，并且局部可重复性就足够了（例如，您正在分析样品的平面度以确保其在给定的公差范围内），那么只需能够看到激光线的相对位置就可以了足够的。

对于非常精细的分辨率，您最好的选择可能是 Keyence 提供的廉价且现成的激光深度计。它们可以工作，相对便宜，而且是行业标准。 http://www.keyence.com/products/measure/laser/laser.php

最便宜的 2D 光学技术可能是使用 Ronchi 规则创建“阴影云纹”系统。几年前，在一位光学工程师的指导下，我设计了一些手持设备来测量磨砂金属表面的微小变形。我们能够相当容易地检测到大约 100 微米（0.1 毫米）的深度变化，虽然我不记得确切地说，我们可能已经能够检测到大约 10 到 20 微米的深度差异。条纹图案易于解释，还提供了方便的高度图。

下面是对阴影云纹技术的合理解释： http ://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn787/idn787.htm

Ronchi 裁决的费用约为 100 美元： http ://www.edmundoptics.com/products/displayproduct.cfm?productid=1831

该设备本身包括一个 Ronchi 刻线（它是一块带有精确沉积线的玻璃板）、一个与刻线成固定角度安装的光源，以及一个相对于刻线也设置为精确角度的观察管。我们的设备与表面直接接触，但您也可以创建非接触式设备。

将设备拼凑在一起后，您将需要对其进行校准。根据数学计算，无论每毫米预期的条纹数量是多少，您仍然需要对其进行校准。对于校准，我们使用薄量块，最薄的是已知厚度为 1/2 密耳（0.0005 英寸，约 12.5 微米）的聚酯薄膜片。您将带有标尺的设备放在平坦的半反射表面上，量块塞在标尺的一个边缘下方。这会产生一系列条纹。您知道量块的高度和标尺的长度，因此使用一点三角函数您可以计算出每毫米的条纹数。

使用单个相机进行激光三角测量也是一种选择，但通常比最初出现的要复杂得多。使用激光三角测量要达到 0.1 毫米左右的深度精度可能需要做很多工作，并且涉及很多问题。

对于高精度表面扫描，您可以花费高达 10 万美元购买基于共聚焦显微镜的非常好的系统。他们很酷。 http://en.wikipedia.org/wiki/Confocal_microscopy

立体系统的精度受像素大小的限制。理论上高端相机应该有足够的像素密度来实现这种精度。当然，相机需要校准，物体必须合理地靠近相机。

这取决于几何形状，但原则上肯定是这样。

您的对象需要有足够的“纹理”，您可以将识别特征从一台相机匹配到另一台相机，然后您的相机需要有足够数量的像素，当投影到图像上时，0.01 毫米的深度差异对应于 > 1 像素飞机。

绘制出镜头畸变可能是一个比通常在这些尺度上更大的问题。