自動影像測量儀器的測量原理及誤差分析

2022年06月13日 08:58北京品智創(chuàng)思精密儀器有限公司點擊量：397

　　自動影像測量儀是近年來發(fā)展迅速的幾何量光學(xué)檢測儀器，它是一種基于光學(xué)投影原理，結(jié)合現(xiàn)代光電技術(shù)和計算機處理技術(shù)，完成對試件邊緣輪廓瞄準并實現(xiàn)長度和高度尺寸測量的三維光學(xué)坐標測量儀。該儀器可以高效地檢測各種形狀復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置，特別是精密零部件的微觀檢測與質(zhì)量控制，適用于產(chǎn)品研制開發(fā)、品質(zhì)批量檢測等領(lǐng)域。

　　1、自動影像測量儀的結(jié)構(gòu)組成及光學(xué)原理特點

　　自動影像測量儀一般由機械、光學(xué)、圖像采集、計算機處理和測量軟件等六部分組成。自動影像測量儀的光學(xué)原理與普通投影儀很類似，區(qū)別在于影像前者被測件的輪廓影像被CCD傳感器接收并由計算機進行圖像采集和處理，后者則直接把影像投射到投影觀測屏，輪廓對準有操作者的人眼完成，因而導(dǎo)致兩者測量精度和自動化程度相差很大，另外還有高度測量的功能。

　　自動影像測量儀一般具有較大的測量范圍，通常配備有變焦物鏡，照明光源除了常見的底光和頂光外，還有環(huán)形照明光，適合于底光和頂光都不能有效照明時應(yīng)用。

　　2、自動影像測量儀的誤差來源

　　自動影像測量儀的測量可以是單軸、二維平面的測量，也可以是三維空間坐標的測量，測量時先對焦，取點，最后計算處理。讀數(shù)來自于標尺即光柵系統(tǒng)，對焦對準依靠光學(xué)系統(tǒng)，還有一個直接影響測量效果和精度的照明光源，因為，基于影像方法測量的儀器，如果被測件不能被有效正確的照明，則測量的結(jié)果顯然要偏離其真實尺寸。除前述因素外，環(huán)境條件也是制約測量精度不可忽視的因素。基于上述分析，可以歸納出以下幾個方面的誤差來源：

　　1)光柵計數(shù)尺的誤差；

　　3)工作臺兩測量軸垂直度帶來的誤差；

　　4)顯微鏡光軸與工作臺面不垂直帶來的誤差；

　　6)光源照明條件的變化帶來的對焦和對準誤差；

　　2)工作臺移動時存在的直線度、角擺帶來的誤差；

　　5)測量室溫度偏離校準要求的參考溫度帶來的誤差；

　　在這幾種因素中，前四項誤差，是硬件誤差，在儀器制造過程中已經(jīng)形成并固定下來，一般無法改變；溫度影響帶來的誤差，必須通過控制測量室的溫度和等溫過程來減小其影響。

　　項則常被忽視，而在實際測量中，當光源照明條件改變時，直接影響被測工件的照明效果和影像質(zhì)量，主要是因為自動影像測量儀的圖像是通過CCD 接收，盡管CCD具有自動調(diào)節(jié)增益的功能，但當亮度過大時即失去調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致被測工件影像在縮小，當亮度過低時，工件影像反而變大。

　　這種影響，對于測量具有重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)之間的間距時，只要整個測量過程中照明條件保持不變，其影響可以忽略，因為每個重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)都同時在變大或變小，間距的測量計算直接消除了影像變形的影響，如測量玻璃尺、網(wǎng)格板刻線間距；除了這種特殊情形外，如測量圓的直徑、工件的長度和寬度，都將帶來明顯的誤差。

　　在以影像測量工件樣品結(jié)構(gòu)的幾何尺寸時，光照明條件的改變將會直接影像被測尺寸，如線寬、圓直徑及其他幾何形位公差，因次要確保取到的邊界點是產(chǎn)品需要檢測的邊界，在高精度測量中，這是導(dǎo)致測量不確定度增大的關(guān)鍵因素，應(yīng)引起足夠重視。

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