祿凱帶你了解影像測量儀

生活中我們作為行外人很少聽說過影像測量儀，這是用來干嘛的呢？今天祿凱來告訴你：

影像測量儀是一種“基于成像在光電耦合器件上的光學影像系統（簡稱影像系統），通過光電耦合器件采集，經過軟件處理成像，顯示在計算機屏幕上，利用測量軟件進行幾何運算得出最終結果的非接觸式測量儀器”。測量軟件通過數字圖像處理技術提取工件表面的坐標點，再利用坐標變換和數據處理技術轉換成坐標測量空間中的各種幾何要素，從而得到被測工件幾何尺寸和形位公差等參數。

1、影像測量儀發展概述

20世紀70年代后期，尤其是在David Marr教授建立“計算視覺（Computational Vision）"理論框架以來，圖像處理技術和圖像傳感器獲得了快速發展。隨著坐標測量技術的日趨發展與成熟，在以光學比較為基礎的光學測量領域里，坐標測量方法的發展應用有了更進一步的實質性進展。

1977年，美國View Engineering公司發明了世界上第一臺由電機驅動XYZ軸的RB-1影像測量系統（見圖1），它是一臺控制終端整合了視頻檢測和軟件測量的自動影像測量儀。此外，Mechanical Technology公司的Boice Vista系統則充分借鑒了坐標測量機的優勢，在坐標測量機的測頭上集成了一個視頻圖像測量系統，該系統可以將測量數據與預先編制好的標稱尺寸和公差進行比較。

這兩臺儀器通過不同途徑借鑒了坐標測量機的坐標測量原理，將被測量物體的圖像投影到坐標系中。其測量平臺繼承了坐標測量機的形式，但其測頭與光學投影儀相似。這些儀器的出現開辟了一個重要的測量儀器行業，即影像測量儀行業。

上世紀80年代初，影像測量技術有了重要的發展。1981年，ROI公司開發出光學影像探針（見圖2），可以替代坐標測量機上的接觸式探針進行非接觸式測量，從此這個光學配件就成了影像設備的基礎部件之一。在80年代中期，市場上又出現了帶高放大倍率顯微鏡目鏡的影像測量儀。

進入上世紀90年代，隨著CCD技術、計算機技術、數字圖像處理技術、LED照明技術、直流/交流伺服驅動技術的發展，影像測量儀產品獲得了巨大的發展。更多的廠商進入到影像測量儀產品市場，共同推進了影像測量儀產品的發展。

2000年以后，我國在該領域的技術水平不斷提高，有關影像測量技術研究的文獻也不斷出現；國內企業所開發的影像測量儀在生產規模、品種和質量上也不斷有所提升和發展。2009年我國制定了國家標準GB/T24762-2009：產品幾何技術規范（GPS）影像測量儀的驗收檢測和復檢檢測，它適用于XY平面直角坐標系的影像測量儀，包括在垂直于平面直角坐標系Z方向上具有定位或測量功能的影像測量儀。

2、影像測量儀的評估

（1）外觀與結構

精密測量儀器類產品的外觀與結構是用戶選擇的重要依據。好的產品外觀與結構，給人以穩重、可靠、精密的感覺，往往是決定一款產品在市場獲得成敗的重要因素。

目前影像測量儀的結構形式主要有立柱式結構、固定橋式結構與移動橋式結構。立柱式結構和固定橋式結構在小量程的影像測量儀中應用都很廣泛，各有優勢。移動橋式結構主要用在特大量程的影像測量儀中。立柱式結構的優勢在于結構緊湊、占用場地小、裝取工件方便；固定橋式結構的特點是產品穩重、大氣，但占用場地較大，裝取工件不太方便；移動橋式結構則容易實現大量程測量，測量過程中工件固定不動。

（2）光源系統

光源系統在影像測量儀中起著至關重要的作用，直接決定著一臺影像儀性能的好壞、功能的強弱。好的光源系統可幫助影像測頭獲取清晰、銳利、均勻一致的正確圖像，確保測量的精度與重復性。為實現對不同材質、不同形狀、不同種類的工件提供有效的照明，完成復雜的測量任務，影像測量儀通常都會提供三種照明光源：表面光源、輪廓光源、同軸光源。

表面光源為工件上表面的測量提供照明。好的表面光源，要能提供不同入射角度和不同入射方向的照明，確保不同的工件獲得一致的照明效果。輪廓光源為工件外輪廓、通孔等測量提供照明。輪廓光源通常安裝在影像測量儀的底座上，在工作時，圖像上被工件阻擋部分成像為黑色，無阻擋部分為白色，幫助影像測頭獲得黑白分明、對比度高、邊界清晰的工件圖像。在輪廓光源照明下，儀器往往能達到最高的測量精度。

同軸光源沿著鏡頭光軸方向投射到工件表面，可為工件的高反射率表面和深孔部位的測量提供照明。

（3）多測頭集成

影像測頭在二維尺寸測量上具備無可比擬的速度優勢，但影像測頭也有其不擅長的地方，在三維測量中，測量效率不夠高、工件側面特征無法測量等。

由此就出現了多測頭集成的需求，綜合使用影像測頭、接觸式測頭、激光測頭和白光測頭等，可針對不同的工件及不同的測量需求，選擇最合適的測量方式，以便提供最佳的測量精度以及最好的測量效率。在二維尺寸的大批量檢測時，可使用影像測頭；在測量復雜工件側壁，而對效率要求又不高的情況下，可選擇接觸式測量：在復雜工件的三維測量中，如果對效率要求很高，可使用白光測頭或激光測頭。

（4）測量性能

精度是測量儀器的根本，精度是用戶選擇儀器的最重要指標之一。影像測量儀的測量精度主要取決于影像測頭的質量、照明光源系統性能、儀器運動及定位精度，數據處理測量軟、硬件的質量和水平也是極其重要的影響因素。

作為自動化測量儀器，影像測量儀的測量效率是客戶最為看重的要素之一。高測量效率可以減少設備投入、提高生產效率、降低人工費用等。

（5）測量軟件功能

影像測量儀的基本測量功能通常包括：點、線、圓、弧等多種基本幾何量的測量，在測量方式上，提供多種提取及構建方式；提供多種形狀公差和位置公差的測量；提供多種坐標系建立方式；提供手動測量與自動批量測量；批量測量程序可記錄測量基元、提取方式、機臺操控、光源控制、自動聚焦等過程；可導入導出CAD圖紙：測量數據輸出到指定格式的報表中。

除了這些基本測量功能外，儀器廠商通常還會提供SPC、圖紙比對、離線編程、定制輸出報表等擴展功能。部分廠商還會針對特定用戶行業的測量需求，開發相應的專用軟件或硬件，增加儀器測量功能，如小模數齒輪測量、試驗篩校準等。

（6）其他方面

產品易用性、對環境的適應性、操作界面是否人性化等方面，也是判別儀器性能的重要因素。是否能方便建立測量任務、制定及輸出報表、機臺操控等，影響用戶對儀器的接受程度。

儀器的長期穩定性，測量方案的提供，客戶服務的響應速度，交貨周期、定制化開發能力及價格等等，都是影響客戶選擇影像測量儀產品的重要因素。

（7）影像儀新趨勢-一鍵式影像測量儀

一鍵式影像測量儀又被稱作影像測量標尺、閃測影像尺寸測量儀，是一種新型影像測量技術的代表。該技術由一些外企最先將此先進技術引進國內，并在2013年前后實現國產化。

一鍵式影像儀結構組成：一鍵式影像測量儀的核心硬件是由上下光源、高像素CCD相機、大視角大景深遠心鏡頭及固定載物臺組成，結構相對簡單。

一鍵式影像測量儀的原理：一鍵式影像測量儀是一種新型的影像測量技術。它和傳統的二次元影像測量儀不同的是它不再需要光柵尺位移傳感器作為精度標，也不經過大焦距的鏡頭經過放大產品影像來保障測量精度。一鍵式影像測量儀通過一個大視角大景深的遠心鏡頭，將產品輪廓影像縮小數倍或數十倍后傳遞至幾百萬像素高分辨率CCD相機上做數字化處理，再由有著強大計算能力的后臺繪圖測量軟件完成按照預先編程指令快速抓取產品輪廓圖，最后和以高像素相機微小像素點形成的標尺進行對比后計算出產品尺寸，同時完成對尺寸公差的評價。一鍵式影像測量儀機身結構簡單，不需要位移傳感器光柵尺，僅需大視角大景深的遠心倍率縮小鏡頭、高像素的CCD相機和計算能力強大的后臺軟件。

一鍵式影像的測量儀功能：

簡單的結構特性決定了一鍵式影像測量儀的有限的測量功能。其功能如下：

1、繪圖，按照預先編訂的繪制出產品的輪廓鳥瞰圖，

2、測量以載物臺為基準的二維平面幾何元素：點、線、圓、圓弧、R角等基本元素的尺寸及它們的幾何尺寸關系，并自動對這些尺寸的公差做出評價。

3、將繪制出的鳥瞰圖保存的CAD格式的圖紙。

4、自動保存和輸出測量的尺寸及公差評價的報表。

 一鍵式影像測量儀的優缺點

一鍵式影像測量儀優點：

（1).測量速度極快，能在2到5秒內完成100個以內的尺寸的繪圖、測量及公差的評價，效率是傳統二次元影像測量儀的數十倍。

(2). 避免了因測量行程增大而受到影響阿貝誤差。重復測量精度高，解決了同一個產品反復測量數據一致性差的現象。

(3).儀器結構簡單，不需要位移標尺光柵尺，在測量過程中也不需要移動工作臺，所以儀器的穩定性能很好。

(4). 由于精度標尺是CCD相機的像素點，而像素點是不會隨時間變化，也不會受到溫濕度的影響，所以儀器的精度比較穩定，且可以通過軟件實現測量精度自動校準。

一鍵式影像測量儀缺點

(1).測量的量程范圍較小，它的測量量程在保證高精度的情況下不大于130毫米。

(2).測量功能比較窄，僅適合平面基本幾何尺寸的測量和公差的評價。

(3).對產品要求比較高，對于產品輪廓不光滑、不精細的產品測量的誤差比較大。(4).價格比較昂貴。

應用領域：一鍵式影像測量儀被廣泛的應用在精密螺絲、精密彈簧、齒輪、手機外殼、手機玻璃、精密五金配件等尺寸較小的產品及零部件的批量快速測量上。

以上就是今天的主要內容，了解更多內容點擊影像測量儀