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分析自动影像测量仪器的测量的原理及误差

文章出处:未知 人气: 152 发表时间:2020-05-18 11:53:51

自动图像测量仪是近年来发展最快的几何光学测量仪器。它是一种基于光学投影原理的三维光学坐标测量仪,结合现代光电子技术和计算机处理技术,针对试样的边缘轮廓,测量长度和高度尺寸。该仪器能有效地检测各种形状和复杂工件的轮廓、表面形状、尺寸、角度和位置,特别是精密零件的微观检测和质量控制。适用于产品研发、质量批量检测等领域。


1.自动图像测量仪的结构、组成和光学原理。


自动图像测量仪一般由六部分组成:机械、光学、图像采集、计算机处理和测量软件。自动图像测量仪的光学原理与普通投影仪的光学原理非常相似。前者的图像由CCD传感器接收,计算机采集处理,后者将图像直接投影到投影观察屏幕,轮廓以操作者的人眼为目标,两者在测量精度和自动化以及测高功能上存在很大差异。


自动图像测量仪一般有很大的测量范围,通常配备变焦物镜、照明光源,除了常见的背景光和顶灯外,还有环形照明灯,适用于底灯和顶灯时不能有效照明的应用。


2.自动图像测量仪的误差源


自动图像测量仪的测量可以是单轴和二维平面的测量,也可以是三维空间坐标的测量。读数来自标尺、光栅系统、焦距对准取决于光学系统,而光源的存在直接影响到测量的效果和精度,因为如果图像法测量的仪器不能得到有效和正确的照明,测量结果就会明显偏离其真实尺寸。除上述因素外,环境条件也是制约测量精度不可忽视的因素。在以上分析的基础上,可以归纳出以下误差来源:"。


1)光栅计数尺的误差;


3)工作台的两根测量轴的垂直度引起的误差;


4)显微镜光轴不垂直于工作台造成的误差;


6)因照明条件的变化而引起的对焦和对准误差;


2)工作台移动时由直线度和角摆引起的误差;


(五)测量室温度与校准要求的基准温度偏差引起的误差;


在这些因素中,前四个误差是硬件误差,它们在仪器制造过程中已经形成和固定,不能普遍改变。温度影响引起的误差必须通过控制测量室的温度和等温线过程来减小。


最后一项往往被忽略,但在实际测量中,当光源的照明条件发生变化时,被测工件的照明效果和图像质量直接受到影响,主要是因为自动图像测量仪的图像是通过CCD接收到的。CCD虽然具有自动调节增益的功能,但在亮度过大时失去调整功能,导致被测工件图像减少,当亮度过低时,工件图像变大。


在测量重复图形结构之间的间距时,只要在整个测量过程中照明条件保持不变,这种影响就可以忽略不计,因为每个重复的图形结构同时变大或变小,而间距的测量和计算直接消除了测量玻璃尺和栅板线间距等图像变形的影响。除了这种特殊情况外,如测量圆的直径、工件的长度和宽度,都会带来明显的误差。


用图像测量工件样品结构的几何尺寸时,光照条件的变化将直接测量图像的尺寸,如线宽、圆直径等几何形状和位置公差,因为二次保证边界点是产品需要检测的边界,这是高精度测量中测量不确定度增加的关键因素,应引起足够的重视。




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