影像测量仪测量误差是如何产生的?

2021-05-18
影像测量仪是近十年来发展快速的几何光学测量仪器,它是一种基于光学投影原理,结合应用现代光电技术和计算机处理技术,完成对试件边缘轮廓进行瞄准来实现长度尺寸测量的二维平面坐标位置测量仪。
该仪器能检测各种形状复杂工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置,特别是精密零部件的微观检测与质量控制,适用于产品开发、逆向工程、品质检测等领域。比起传统的工具显微镜和投影仪,在硬件上增加了CCD摄像传感器、数显化光栅位置输出装置及自动定位伺服控制系统,在测量或软件功能上,具有自动对焦、自动瞄准及各种复杂自动计算处理特点。电子和图像处理技术的发展应用,为影像测量仪的多功能、高精度和自动化程度提供了关键的技术支撑作用。
应用于工厂现场测量的影像测量仪,通常其分辨力为0.001mm,测量不确定度一般为(3+L/200)μm左右,其中L为测量长度(mm),应用于精密计量、量值传递等高精度测量领域的影像测量仪,测量不确定度一般优于(1.0+L/300)μm。
 
影像测量仪的结构组成及光学原理特点
影像测量仪一般由机械、照明、测长、图像采集、计算机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很类似,区别在于影像前者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,后者则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,因而导致两者测量精度和自动化程度相差很大。
影像测量仪一般具有较大的测量范围,通常配备有(0.7x~4.5x)的变焦物镜,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。
 
影像测量仪的误差来源
在影像测量仪上的测量均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(计数),最后计算处理。
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,还有一个直接影响测量效果和精度的照明光源,因为,基于影像方法测量的仪器,如果被测件不能被有效正确的照明,则测量的结果显然要偏离其真实尺寸。除前述因素外,环境条件也是制约测量精度不可忽视的因素。
 
基于上述分析,可以归纳出以下几个方面的误差来源:
a、光栅计数尺的误差;
b、工作台移动时存在的直线度、角摆带来的误差;
c、工作台两测量轴垂直度带了的误差;
d、显微镜光轴与工作台面不垂直带了的误差;
e、测量室温度带来的误差;
f、光源照明条件的变化带来的对焦和对准误差。
 
在这几种因素中,前四项误差,是硬件误差,在仪器制造过程中已经形成并固定下来,一般无法改变;温度影响带来的误差,通过控制测量室的温度和等温过程来减小其影响。
 
最后一项则常被忽视,而在实际测量中,当光源照明条件改变时,直接影响被测工件的照明效果和影像质量,主要是因为影像测量仪的图像是通过CCD接收,尽管CCD具有自动调节增益的功能,但当亮度过大时即失去调节功能,导致被测工件影像在缩小,当亮度过低时,工件影像反而变大。
 
 
这种影响,对于测量具有重复图形结构之间的间距时,只要整个测量过程中照明条件保持不变,其影响可以忽略,因为每个重复图形结构都同时在变大或变小,间距的测量计算直接消除了影像变形的影响,如测量玻璃尺、网格板刻线间距;除了这种特殊情形外,如测量圆的直径、工件的长度和宽度,都将带来明显的误差。
 
 
 
产品名称 快速测量仪
型号 Q100M
图像传感器 2000万像素
显示器 22英寸LED显示器
受光镜头 远心镜头
照明系统 远心平行光
测量视野 100MM*80MM
图像测量精度 ±0.005
图像测量重复精度 ±0.002
测量软件 QCQICK一键测量仪专用软件
外形尺寸(L×W×H) mm 450*500*650mm
重量 35KG
工作电源 AC220V/50Hz
工作环境 温度10℃~35℃,湿度30~80%,振动<0.002g,低于15Hz
 
 
 
 
 
 
软件功能简介
1、一键秒测,批量检测
A)随意摆放产品,无需夹具定位,软件自动识别匹配;
B)尺寸测量数量无限制,常规测量任务可在1s内完成;
C)支持CAD图纸导入直接测量,减少人工设定工作量;
D)支持同类型零件多个一次测量。
2、计算精准,重复性高
A)边缘提取及镜头畸变矫正具有独有专利技术;
B)自动打光,排除人为干扰,可大大提高重复性;
C)可媲美传统影像仪的测量精度与重复性。
3、操作简单,无需培训
A)任何人都可快速上手,无需培训
B)界面简洁,测量智能,操作步骤进行优化,有实时操作提示
C)测完即可自动记录所有测量数据,一键生成统计分析,可随意打印测量结果为多种文件格式或直接进行打印机打印。
4、功能丰富,自动报表
软件分为测量设定、连续测量、统计分析三大功能模块;其中连续测量可以进行实时测量,无需按键即可立即判断是否NG/OK,提供多达 80 种提取分析工具,包括【特征提取】工具(如最值点、中心线、圆弧、峰值圆等),【辅助工具】(如任意点线圆、拟合直线、拟合圆、切线、内切圆等),【智能标注】工具,【形位公差】工具,特殊【应用工具】(如R角等)。
 
思正利全自动一键式测量仪是在数字化一键式测量仪基础上发展起来的人工智能型现代光学非接触测量仪器,其承续了数字化仪器优异的运动精度与运动操控性能,融合机器视觉软件的设计灵性,属于当今最前沿的光学尺寸检测设备。本公司生产的全自动一键式测量仪能够便捷而快速进行坐标测量与SPC结果分类,满足现代制造业对尺寸检测日益突出的要求:更高速、更便捷、更精准的测量需要,解决制造业发展中的又一个瓶颈技术。
全自动一键式测量仪基于机器视觉的自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术,具有“点哪走哪”自动测量、CNC定位自动测量、自动学习批量测量,影像地图目标指引优异功能。同时,基于机器视觉与微米精确控制下的自动对焦过程,可以满足清晰造影下辅助测高需要(亦可加入触点测头完成坐标测高)。支持空间坐标旋转的优异软件性能,可在工件随意放置的情况下进行批量测量,亦可使用夹具进行大批量扫描测量与SPC结果分类。
全自动一键式测量仪是影像测量技术的高级阶段,具有高度智能化与自动化特点。其优异的软硬件性能让坐标尺寸测量变得便捷而惬意,拥有基于机器视觉与过程控制的自动学习功能,依托数字化仪器高速而精准的微米级走位,可将测量过程的路径,对焦、选点、功能切换、人工修正、灯光匹配等操作过程自学并记忆。全自动一键式测量仪可以轻松学会操作员的所有实操过程,结合其自动对焦和区域搜寻、目标锁定、边缘提取、理匹选点的模糊运算实现人工智能,可自动修正由工件差异和走位差别导致的偏移实现精确选点,具有高精度重复性。从而使操作人员从疲劳的精确目视对位,频繁选点、重复走位、功能切换等单调操作和日益繁重的待测任务中解脱出来,成百倍地提高工件批测效率,满足工业抽检与大批量检测需要。
 
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