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光學技術在精密測量中應用及進展 2019.07.05
目前,世界級公司以日本KEYENCE&MITUYO,德國ZEISS&WERTH,美國OGP&瑞典
HEXAGON為代表,已在20世紀50年開始從事光學坐標測量機的研制和制造。隨著新的設計理念(Ansys&QFD,虛擬化設計,F(xiàn)MEA等)對產品的設計測量設計制造有了更高的要求。隨著閉合X射線光源,精密的探測器技術的發(fā)展,以前僅在材料的探傷,零件失效分析領域的工業(yè)CT,開始作為新型檢測技術進入工業(yè)測量領域。主要制造以為德國為主,Werth,Zeiss,wenzel。

光學測量儀器作為非接觸測量代表,廣泛應用于機械制造的檢測過程,包括在線產品的幾何特征的高精度定位搜索測量,工件表面的質量與外觀缺陷的檢測,條形碼/二維碼讀取和360度全周圖像拍攝,OCR 單元的字符識別,借助藍色濾光鏡超高分辨率立體成像等。這些儀器拍攝的圖像,有充足的光量和對比信息,有助于大幅度簡化降低安裝作業(yè)工時。以及對顏色色度濃淡大小的比較,二值化耐明亮度變動的抽取,大幅增強了瑕疵的篩選能力。國內外用于測量領域的光學儀器,主要分為三類:
1.投影測量儀
這類測量儀器是把光學或物體本身放大直接或者倒立成像于屏幕的儀器,有著較大的視場角和工作臺行程,清晰明亮的輪廓圖像,光學輪廓放大精度為±0.1%以下,表面為±0.15%以下,分辨率0.5um,適合測量軸類零件,二維平面的輪廓對比,測量速度快,結構穩(wěn)定性高,操作簡單。缺點:體積大,工業(yè)集成化程度不高,不支持形位公差的測量,鏡頭放大倍數(shù)單一,需要人工更換??蓹z測長度,直徑,距離,角度,倒角,槽,直線度,平行度等。

2. 光學坐標測量儀
這類測量儀器是將被攝景物圖像成像在CCD/CMOS上,CCD/CMOS輸出反映物體大小或位置的脈沖信號,此信號經放大和二值化處理 傳送到計算機,再有計算機進行圖像采集和數(shù)據(jù)計算處理,最后顯示或輸出測量結果。這類儀器由圖像識別傳感器(以CCD/CMOS為技術為主),視覺圖像處理控制器,圖像處理的外圍設備(LED/熒光燈),顯示器/電源/XY平臺等硬件組成。
借助視覺圖像處理計算機技術的發(fā)展,這類儀器能進行強大的數(shù)據(jù)處理功能,先進的光學CCD/CMOS圖像傳感技術
,測量系統(tǒng)模塊化的設計,精密的傳動導軌系統(tǒng)賦予光學測量機活躍于工業(yè)領域。適合測量各種平面工件,IC封裝BGA/CSP凸點高度高共面性,較小工件的表面幾何特征。缺點:針對立體的工件測量高度需要調整焦距,金屬表面處理引起的壁面效應,結構件內部的測量需要調整工件,可測量工件長度,直徑,距離,角度,形位公差的評定:圓度,位置度,同心度,平行度,同軸度,輪廓度等。

3. X-CT X射線斷層掃描坐標測量儀
這類測量儀器將X 射線束對被測工件一定厚度層面進行掃描,由探測器將接收到X線轉變成可見光,經光電/數(shù)字信號發(fā)生器轉化是數(shù)字信號,輸入計算機處理。成像技術整合到坐標測量系統(tǒng),實現(xiàn)產品無損可視化準確測量,對工件內部所有結構幾何尺寸全面的高精密測量的同時,還可以實現(xiàn)工件材質的缺陷分析??蓪λ芰?,陶瓷,復合材料,金屬等多種材質制成的產品進行無損尺寸測量和裝配評估等。借助柵格斷層掃描技術,X射線傳感器技術,3D重構技術,精密的機械軸承及線性導軌系統(tǒng), X-CT 斷層掃描坐標測量儀開創(chuàng)了測量領域新的參考標準。適合測量工件內部外部工件尺寸,逆向工程3D模型的重構,工件裝配和結構分析,3D工件可視化測量,材質缺陷分析,零件失效分析。缺點:體積大,X射線輻射產品需要有安全連鎖裝置。
光學測量技術是光學技術,色彩處理技術,測量技術、數(shù)據(jù)處理技術、圖形處理技術和加工技術相結合,隨著計算機技術和上述相關技術的發(fā)展與成熟,近年來應用應用在新產品設計開發(fā)制造以及檢測過程中。 快速的點云數(shù)據(jù)的獲取,非接觸無損的進行圖像獲取,零件從內而外的完整3D模型的獲取,強大的圖像處理,級的測量精度滿足工業(yè)測量的需要。廣泛應用在汽車工程,材料,航空航天,軍工,國防等領域,為檢測IC微電路,材料分析,無紡布污點,機械產品質量的重要檢測手段。
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文章來源:百家號
圖片來自網絡