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影像测量仪技术及其发展趋势

影像测量仪技术作为视觉检测技术中需要实现定量测量的一类,测量精度一直是该技术所追求的重要指标。影像测量仪系统通常采用CCD(Charge Coupled Device)等图像传感器件获取图像信息,将其转化为数字信号并采集到计算机,再利用图像处理技术对数字图像信号进行处理,得到所需要的各种图像信息,最终利用标定技术将图像坐标系中的图像尺寸信息转换成世界坐标系中的实际尺寸信息,从而实现尺寸和形位误差的计算。


近年来,由于工业生产能力的快速发展和加工工艺水平的提升,两个极端尺寸产品的大量涌现,即超大尺寸和微小尺寸。如飞机外形尺寸的测量、大型机械关键部件测量、动车组外形尺寸的测量以及各种设备在微型化的趋势中大量使用的微型零件关键尺寸测量,微电子技术和生物技术中关键微小尺寸的测量等,都给测试技术带来了新的任务。影像测量仪技术具有更广的测量范围,无论是较大还是较小的范围内,采用传统的机械式测量都相当的困难,而影像测量仪技术可以依据精度的要求对被测对象进行一定比例的缩小或放大,从而完成一些机械式测量所无法完成的测量任务。因而,无论是超大尺寸的测量还是微小尺寸的测量,影像测量仪技术的重要作用都是显而易见的。

通常,我们将尺寸范围在 0.1mm~10mm的零件称为微型零件,即在国际上定义为 Meso 尺度的零件。这类零件的精度要求相对较高,一般在微米量级,且结构复杂,传统的检测手段已经难以满足测量需求。影像测量仪系统已经成为当前微型零件测量中常用的手段,首先我们要把被测零件(或被测零件的关键特征)通过具有足够放大倍数的光学镜头成像在相匹配的图像传感器件上,以获取满足要求的包含被测目标信息的图像,并由图像采集卡将图像采集到计算机中,最后再通过计算机进行图像处理和计算,从而获得测量结果。微型零件领域的影像测量仪技术主要有以下几个发展趋势:

1.  测量精度进一步提升。随着工业水平的不断进步,对微型零件的精度要求也将进一步提高,因而也对影像测量仪技术的测量精度提出了更高的要求。同时,随着图像传感器件的快速发展,高分辨率器件也为系统精度的提升创造了条件。另外,亚像素技术和超分辨率技术的进一步研究也将为系统精度的提升提供技术保证。

2.  提高测量效率。微型零件在工业中的应用正在成几何量级的增长,繁重的测量任务以及 100%在线测量的生产模式都需要高效率的测量手段。随着计算机等硬件能力的提升以及图像处理算法的不断优化,都将提高影像测量仪系统的效率。

3.  实现微型零件由点测量模式向整体测量模式过渡。现有的影像测量仪技术受测量精度的制约,基本都是对微型零件中关键特征区域进行成像,从而实现关键特征点的测量,而难以对整个轮廓或整体特征点进行测量。

随着测量精度的提升,获取零件的完整图像并实现整体形状误差的高精度测量将会在越来越多的领域获得应用。

总之,在微型零件测量领域,影像测量仪技术实现高精度化、高效率化将必然成为精密测量技术的重要发展方向。因而对图像获取的硬件系统、获取图像的质量、图像边缘的定位、系统标定等环节提出了更高的要求,具有广泛的应用前景和重要的研究意义。因此,该技术已经成为目前国内外的研究热点,也成为视觉检测技术中最主要的应用之一。