精密测量时的关键因素与应用要点
　　在机器视觉测量领域，精度高低取决于分辨率，而决定测量高精度与低不确定度的核心要素，是所获取图像的分辨率。这里的分辨率（即图像分辨率），指的是以实际单位衡量的单个像素大小。
　　举例来说，若一台相机传感器水平方向含1000个像素，且通过光学器件拍摄的图像覆盖现实场景中1英寸宽的区域，那么单个像素就代表0.001英寸。需注意，这一指标是相机制造商与分析软件均无法改变的基础参数。
　　01
　　像素数量的合理确定
　　机器视觉系统的最小测量单位为像素。和所有测量系统相同，要实现可重复、可靠的测量，测量仪器的最小测量单位（按一般经验法则）需达到所需测量公差带的十分之一。以之前的例子来讲，该系统可实现约±0.005英寸的精确测量（公差带为0.01英寸，对应十倍仪表单位）。
　　初次运用机器视觉进行测量的工程师，往往会严重低估实现理想测量精度与不确定度所需的像素数量。实际上，可能需要多台相机、专业相机（如线扫描成像仪），或是对单个部件从多个视角拍摄，才能达到指定检测公差要求的分辨率。
　　视觉检测的图像结果
　　有时，可通过数学算法在成像系统中挖掘额外分辨率，以实现亚像素级的特征重复性报告，常见方式包括灰度边缘分析，几何或相关搜索，圆形或线条拟合等回归分析，以及特定场景下的连通性分析。若借助这些工具获取亚像素结果，最小测量单位便能小于单个像素。但需注意，供应商提供的亚像素能力估值仅为参考，且通常基于最佳成像、光学条件与部件呈现状态。因此，切勿将任意亚像素期望值作为确定系统测量功能的关键依据，而应使用实际零件与图像测试系统，通过实践确定其亚像素能力。
　　02
　　光学元件的选择要点
　　高分辨率光学成像是光学与照明共同作用的结果。对于多数应用，唯一用到的光学元件是透镜组件，但选择合适的透镜对计量应用至关重要。除了要向传感器传递符合实际尺寸的图像，从计量角度出发，透镜还需尽可能精准地还原图像，避免失真。
　　此外，透镜也有分辨率指标，通常以每毫米或每英寸的线对（lp/mm、lp/in）来表示，进一步还可能提供调制转换函数（MTF）规格，或更简单地标注在高线对密度（高lp/mm）下产生高对比度的能力。相机像素数量越高，这些透镜指标的重要性就越突出。因此，务必选择专为机器视觉应用设计的高质量、高分辨率光学元件。
　　远心镜头的图像结果
　　在诸多测量场景中，远心镜头作用显著。它借助光学组合，能彻底消除图像中因视差导致的失真，使几乎所有图像都与传感器保持平行，完整保留图像平面内的平面几何关系，让测量更直接、准确。
　　针对视场极小（如小于几毫米）的应用，建议选用专为机器视觉打造的显微光学元件和/或高倍率光学元件，不推荐通过扩展器或附加倍率装置，将标准光学元件的倍率强行提升至更高水平。
　　03
　　照明选择的关键作用
　　在计量应用中，照明选择可能起到决定性作用。尽管在生产线上实现自动化背光照明的物理部署可能面临挑战，但许多计量场景都能从背光照明中获益。正面照明则有助于凸显需识别以进行测量的特征边缘，对于低对比度特征，可考虑采用低角度或结构化照明。
　　当需测量极小特征（如分辨率低于0.001毫米）时，可使用蓝色或紫色等长波长颜色光，以提升对比度。若零件处于运动状态（即便静止），建议采用LED频闪照明，以确保最佳光照强度并延长灯泡使用寿命。
　　04
　　零件特征
　　在特定照明技术下，相机光学系统可捕捉到的零件特征，往往与零件图纸标注的特征，或通过手动测量仪器测得的特征存在差异。
　　例如，测量直径小但深度较大的通孔直径时，若采用正面照明，仅能测量到孔的顶部边缘，若需模拟插入式量规的测量效果，这种方式便无法满足要求；若采用背光照明，由于孔的深度影响，光学系统难以“平均”捕捉到图像中整个孔的特征，更可能聚焦于钻孔的顶部、底部或中部某一深度处，导致测量结果不符合预期。
　　因此，需谨慎选择照明、光学元件与算法，确保测量的是约定的零件表面。要清楚，在很多情况下，基于上述原因，在线非接触式机器视觉测量无法完全复刻物理测量设备的测量结果。
　　进行精确测量时，被检测零件必须能重复稳定地呈现。在离线设置中，成像、光学、分辨率与算法或许都十分完美，但在线测量时，却可能出现重复性差、可靠性低的问题，这通常是零件呈现不稳定所致，有时甚至因零件呈现方式的限制，无法开展特定计量工作。
　　以之前提到的小而深的钻孔为例，当孔的表面与透镜垂直时，可拍摄到孔深处的清晰图像，从而实现成功测量；但若零件发生轻微倾斜，孔在图像中可能明显呈现为椭圆形，若采用背光照明，甚至可能被完全遮蔽。
　　对于非接触式测量成像，首先需尽可能消除所有可能导致零件呈现不稳定的因素，同时要明白，在任何情况下，零件呈现方式都会为测量结果带来一定的附加误差。因此，在确定和指定分辨率、光学元件与照明方案时，必须将这一因素纳入考量。