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影像测量仪一般由计算机、机械、图像采集、照明、测长和测量软件等六部分组成。影像测量仪的光学原理与普通投影仪类似，然而影像被测件的轮廓影像被CCD传感器接收并由计算机进行图像采集和处理，投影仪是直接把影像投射到投影观测屏，轮廓对准有操作者的人眼完成，因而两者自动化程度和测量精度相差很大。
在影像测量仪上的测量都是单轴或二维平面坐标的测量，测量时先对焦，后对准，再读数，最后由计算处理。读数来自于标尺即光栅系统，对焦对准依靠显微镜光学系统。在以影像法测量工件样品的单一的非重复结构的几何尺寸时，光照明条件的改变将会直接影像被测尺寸，除非测量的是重复图形的间距，光强的变化才可以忽略。
还有一个直接影响测量效果和精度的照明光源，基于影像方法的测量仪器，如果被测件不能被有效正确的照明，那测量的结果会要偏离其真实尺寸。照明光源除了常见的底光和顶光外，还有环形照明光，适合于底光和顶光都不能有效照明时应用。
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