远心镜头测弹簧：线径、节距与自由高度

弹簧是最能说明「决定光学的是景深而不是分辨率」的例子。压缩弹簧是个三维螺旋：你想测的近侧钢丝，比远侧钢丝离镜头近几十毫米。如果两者不在同一个景深里，你测的就是一条发虚的边。

为什么景深是硬约束

弹簧中径为 D 时侧拍，近侧钢丝与远侧钢丝沿光轴相距约 D。一个 12 mm 中径的弹簧，就需要景深覆盖约 12 mm，否则近侧清晰时远侧已经失焦。

景深随倍率升高和光圈增大而变浅。这构成直接冲突：能解 0.02 mm 线径公差的倍率，恰恰是守不住整个弹簧合焦的倍率。下表按景深排序，正是这个原因。

单张侧视图能守住什么

• 自由高度 —— 两边距离，稳，也是最常见的弹簧检测项。
• 外径 —— 同样是两边距离，稳，前提是弹簧不歪。
• 节距 —— 在钢丝合焦的近侧可测。
• 线径 —— 只能测近侧钢丝；远侧因发虚而读大。
• 垂直度/弯曲 —— 可由剪影轴线推得。

按景深排序的螺旋件适用远心型号

倍率 0.2X–0.8X，按景深由大到小排序，因为螺旋件上近侧与远侧钢丝的间距（约等于中径）必须落在景深内。请注意这里的取舍：表中分辨率最高的型号，并不是景深最大的那些。

守不住什么

• 总圈数（远侧被近侧遮挡时）—— 密绕弹簧上很常见。
• 内径 —— 剪影的内边界是钢丝不是内孔，密绕时内孔根本看不见。
• 远侧线径 —— 发虚使其稳定偏大，很容易被误当成真实趋势。
• 刚度或载荷 —— 不是光学测量。
• 端面磨削的垂直度 —— 三维基准关系。

光圈：你实际做的取舍

收小光圈增大景深，代价是衍射限制的分辨率和进光量。弹簧几乎总是要收光圈，因为「半个弹簧清晰」不如「整个弹簧够用」。实际后果是：弹簧工位比同倍率的平面零件需要更多照明。

摆放与夹具

弹簧会滚。放在平板上的弹簧只在两个钢丝点接触，轴线很少与传感器平行。V 型块或穿入内孔的定位销能让摆放可重复，而可重复的摆放才是自由高度可测的前提。非常小的弹簧用销钉悬挂，可以完全避免接触变形。

照明

背光出剪影。弹簧通常是金属且带曲面，所以准平行背光很关键：漫射背光下曲面的钢丝边缘是渐变而不是阶跃，提取到的边缘位置会随阈值漂移。详见照明选型指南。

这类方案里工程师常问的问题

为什么线径前后读出来不一样？

因为远侧钢丝在景深外而发虚，发虚的剪影边读出来偏大。这个误差是系统性的而非随机的，因此很容易被误认为真实的尺寸趋势。只测近侧钢丝，或者收小光圈增大景深。

弹簧内径能测吗？

只有当内孔真的能从线圈之间看见才行。密绕弹簧上近侧钢丝会遮住它，而剪影的内边界是钢丝，不是内孔。

弹簧的倍率怎么选？

从景深出发，而不是分辨率。近侧与远侧钢丝沿光轴相距约一个中径，所以先让景深覆盖它，倍率和光圈随后定，分辨率是剩下的结果。

弹簧要收小光圈吗？

通常要。「半个弹簧清晰」不如「整个弹簧够用」。代价是衍射限制的分辨率和进光量，所以要按比同倍率平面零件更强的照明来配置。

自由高度测得稳吗？

稳，它是弹簧测量里最稳的一项 —— 一个两边距离。前提是摆放可重复：弹簧会滚，放在平板上的零件轴线很少与传感器平行。用 V 型块或定位销。

圈数能测吗？

只有当远侧线圈没被近侧遮挡时才能。密绕弹簧上通常被遮住，圈数得换一个视角，或者取自制造记录。

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发一件工件过来，我们告诉你这套测量能守住什么

规格核算只能把范围缩到候选清单，给不了结论。寄一件样品，附上图纸和你要守的公差，我们跑完把结果报给你 —— 包括哪些特征结论是「测不了」。一份书面的可行性说明比再多一份参数表有用。