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光學和視頻測量儀器的技術進展
作者：m.zgyzsfw.com 發布時間：2020-10-12 22:55
在過去的幾十年里，很少有其它檢測儀器像光學投影比較儀那樣測量快捷、使用方便。光學投影比較測量是將投射到投影屏上的工件放大輪廓與繪制有按比例放大的工件正確外形及公差帶的透明膠片進行對比，以直接判定工件合格與否。雖然隨著采用電子技術、精度更高的幾何形貌測量技術的發展，光學比較測量這種簡單的檢測方式已顯得有些過時，但投影比較儀仍然是生產車間最常用的視覺檢測儀器。
與此同時，其它高技術測量儀器的測量能力在不斷提高，如基于視頻攝像機的視覺檢測系統能夠降低操作者的人為誤差，使微小的工件形貌可見和可測。雖然并非在所有加工場合都需要使用這些儀器的全部功能，但在需要檢測工件的細微結構或進行三維測量時，這些測量功能的價值就顯示出來。當采用基本型投影比較儀或視覺檢測系統無法對被測工件形貌進行充分照明時，儀器開發商就開始著手增加儀器的測量功能，將其檢測能力升級到更高水平。
關于光學投影比較儀將被淘汰的說法不僅言過其實，而且是完全錯誤的。事實上，近年來出現了購買和使用投影比較儀的熱潮，擁有十幾臺以上投影比較儀的生產廠家在不斷增加。投影比較儀的流行基于一個簡單而為大家所熟知的事實：使用方便，非常適合在生產車間現場使用。目前，投影比較儀的銷售量并不遜于甚至超過了視覺測量系統的銷售量（雖然年輕一代的工人可能更欣賞視頻攝像機和監視器）。
投影比較儀的優點是經久耐用，而且屬于低技術產品，結構相當簡單（僅包括一個工作臺、一組透鏡、一個光源、一個投影屏和一面反射鏡）。今后，投影比較儀在車間的作用或許會被視頻攝像測量系統所取代（目前視頻測量系統通常安放在計量室，主要用于終檢工序）。既然視頻測量系統的檢測功能與投影比較儀有相似之處，為什么不能將兩種儀器合而為一呢？為此，Starrett公司在它的臥式投影比較儀上重新設計了OV2光學/視頻轉接器，以增強其易用性。該公司自幾年前首次開發出OV2系統后，現在對于在投影比較儀上使用視頻測量系統的效益抱有更高的預期。為此，公司更換了系統原有的硬件聯接方式，將視頻圖像輸出與投影比較儀的讀數器組合到QC300觸摸顯示屏上。該系統可通過切換安裝在HD400投影比較儀滑軌上的兩組透鏡，實現光學測量方式與視頻測量方式的相互轉換。
在必須將工件從投影比較儀再送到其它儀器（如視頻測量系統或萬工顯）上作進一步檢測的情況下，就可以充分體現出組合測量方式的潛在價值。用戶或許可以用投影比較儀的低倍放大鏡完成大部分測量工作，但OV2系統卻能完成用投影比較儀難以完成的檢測任務。
QC300觸摸顯示屏的應用可使投影比較儀用途更廣泛、讀數更精確，它能顯示X-Y讀數和測量數據，同時內置的視頻卡可支持視頻攝像機的實時圖像。此外，它還具有CNC視頻系統普遍具有的視頻邊緣檢測功能，即可通過掃描在顯示器十字瞄準線周圍圓形區內的圖像，對工件的邊緣點進行自動檢測和定標，從而可消除操作者用十字線肉眼瞄準工件邊緣造成的主觀人為誤差。
視頻攝像機還能突破光學測量基本放大倍數的局限。投影比較儀透鏡組的放大倍數通常為25～100倍，如果需要更高的放大倍數以測量微小零件或看清零件的微細結構，就必須采用更小的透鏡組，而這意味著通過透鏡的光量更少，視場更暗，以致無法看清圖像。而視頻攝像機具有更強的照明功能，利用視場透鏡，可以達到250倍的放大倍數，且不會減弱視場亮度，因此可以檢測更小的工件形貌。
與此類似，也可以在視頻測量系統上配置其它測頭系統，使其能測量更多不同的工件形貌，而不必移至不同的測量機上再進行檢測。這種在基于視頻測量的系統中加裝觸發式測頭和其它測頭的多傳感器測量機前些年即已出現。目前，高端測量系統開始逐漸演變為綜合了坐標測量機與激光掃描多維測量系統各自優勢的“全合一”型測量機。
OGP（Optical Gaging Products）公司的專家指出，在視頻測量機上加裝觸發式測頭和/或激光測頭后，可以大大增強測量機的測量能力。視頻系統在邊緣測量上具有優勢，而觸發式測頭、掃描測頭和激光測頭能提供表面輪廓測量，采用一套測量軟件對不同測頭獲得的測量信息進行綜合處理后，就可以方便地將加工后工件的檢測結果與CAD文件進行比較。
OGP公司的SmartScope系列視頻測量機就集成了多種傳感測頭系統。例如，SmartScope Flash 500是一種小型多測頭測量系統，可以配備用于非接觸輪廓測量的TTL激光測頭。該系統的測量范圍為500mm×450mm×200mm（Z軸可擴展至300mm）。SmartScope Quest 600的可選測頭還包括一個觸測力為毫克級的微測頭，可用于測量易碎或敏感工件的微小形貌，該系統X、Y、Z工作臺的移動范圍為450mm×610mm×200mm。
軟件升級是管理多傳感測頭測量能力的關鍵。事實上，基于工件的CAD文件來編制測頭的測量路徑是可以實現的。目前已開發出了用于OGP測量系統的CAD軟件，利用該軟件可高效、簡便地創建和處理測頭路徑。
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