精密光学影像测量仪的工作原理

2024.10.08

  精密光学影像测量仪是一种高精度、高效率、高可靠性的测量设备,它集光学、机械、电子于一体,通过光学放大系统对被测物体进行放大,再经过CCD摄像系统采集影像特征,并送入计算机进行处理,从而能够高效地检测各种复杂精密零部件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置。

精密光学影像测量仪(1)

  一、基本测量操作原理

  1.点测量操作

  对于测量点的操作,先通过操作X、Y方向的手柄使测量仪走位对准要测量的点(如点A),然后锁定平台,接着操作电脑并点击鼠标确定该点位置。此时,测量仪会将该点的光学尺位移数值读入计算机。在测量其他点(如点B)时,重复上述操作,即打开平台,手摇到点B,再锁定平台、操作电脑点击鼠标确定点B位置并读入数值。当所有需要测量的点的数值都被读入计算机后,就可以进行计算功能的操作,从而得出关于这些点的测量结果,例如点与点之间的距离等基本测量结果。

  2.两点距离测量原理示例

  在测量两点(如A、B两点)之间距离时,需要分别确定A、B两点的位置并读入其光学尺位移数值到计算机。这一过程涉及到操作手柄走位、锁定平台、操作电脑鼠标确定点的位置等步骤,通过多次这样的操作来获取足够的测量点信息,然后利用计算机软件基于空间几何运算来计算两点之间的距离。

  二、基于光学系统与计算机处理的原理

  1.光学放大与影像采集

  精密光学影像测量仪由光学放大系统对被测物体进行放大。这个光学放大系统是测量仪的重要组成部分,它能够将被测物体的微小特征放大,以便于后续的测量操作。然后经过CCD摄像系统采集经过放大后的影像特征,并将这些影像特征送入计算机。

  2.计算机的测量大脑作用

  计算机在安装上专用控制与图形测量软件后,就成为了整个设备的“测量大脑”。它可以快速读取由测量仪传来的位移数值,通过建立在空间上的软件模块运算,瞬间得出所要的测量结果。例如在测量物体的轮廓、表面形状尺寸、角度及位置等复杂测量任务时,计算机能够根据采集到的影像数据和读入的位移数值,利用软件中的空间几何运算功能,准确地计算出这些测量值。并且计算机还能在屏幕上产生图形,供操作员进行图影对照,从而能够直观地分辨测量结果可能存在的偏差。

  三、全自动精密光学影像测量仪的特殊原理

  1.自动边缘提取等人工智能技术

  全自动精密影像测量仪基于机器视觉具有自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术。例如在测量一个具有复杂形状的工件时,自动边缘提取技术能够准确地识别出工件影像的边缘,为后续的测量提供精确的边界信息。自动理匹技术可以将采集到的影像与预设的标准影像或模型进行匹配,从而更快速准确地确定测量对象的特征和位置。自动对焦技术确保在不同高度或表面起伏的工件上能够清晰地采集影像,提高测量的准确性。

  2.自动测量功能原理

  具有“点哪走哪”自动测量、CNC走位自动测量、自动学习批量测量等功能。“点哪走哪”自动测量是指操作员在软件界面上指定要测量的点或区域后,测量仪能够自动移动到相应位置进行测量。CNC走位自动测量则是按照预先设定的程序或路径,测量仪自动走位进行测量。自动学习批量测量功能可以让测量仪学习操作员的一次测量操作过程,然后自动对同类型的工件进行批量测量,大大提高了测量效率。

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