基于光学坐标测量机的放大图测量.pdf

ww. xuetutu, com
SOLUTION工芝/工装/目/画断/槌/维修/改造
基于光学坐标测量机的放大图测量
杨彩娟
(中国航空工业南方航空工业(集团)公司计量所,湖南株洲412002)
摘要:放大图测量是对零件进行几何量精密测量的重要手段。介绍了光学坐标测量机的背景、工作原理及应用,说明
了光学坐标测量机具有系统组成灵活、测量精度高、工作空间大、自动化程度高等优点,重点对利用光学坐标测量机实
现放大图测量进行了讨论。结论是光学坐标測量机在放大图测量方面有着巨大的应用前景。
关键词;光学坐标测量机;CCD;放大图测量
中图分类号:TH703;TH72
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2010)11-0156-02
1引言
得到的轮廓,通过投影仪把零件轮廓放大后,观察零件轮
在进行微小尺寸测量时,传统的接触式坐标测量技是否落在放大图所示的公差带内,以此来判断零件是
术存在较大的问题:一是测量力较大;二是测头直径比较否合格。既然放大图是零件的标准,那么保证放大图的合
大,常见的最小球径为0.2-0.5mm,但测量误差会因塑性、格才能保证零件的合格。所以定期对放大图进行检定是
弹性变形而大大增加。因此,对微小工件的测量一般难以非常必要的,本文应用德国 Mahr OMS600型光学三坐标
实现。近年来,光学坐标测量机在微小尺寸测量中的应测量机,对叶片放大图进行了测量。
用日益受到重视。
3.1测头标定
基于数字近景摄影视觉测量原理的光学数码柔性坐
玛尔光学三坐标机有接触测头和光学测头(CCD镜
标测量机由于具有便携性好、精度高、测量范围大、受环头),可根据需要对相应的测头进行标定。如果在测量同
境干扰小等优点,具有很重要的应用价值和研究意义。一个工件时,同时使用接触测头和光学测头进行测量,由
2光学坐标测量机的工作原理及应用
于不同的测头在Z轴上的位置不同,如果不统一,就会有
光学坐标测量是采用高性能数字成像器件作为传感很大的偏差,因此在此时有必要进行接触测头和光学测
元件,结合图像处理及模式识别技术实现对目标物体(被头的坐标系的统一,即进行关联。可用一个环规来完成
测点)的自动识别、瞄准和角度测量,利用空间点在两相用光学测头和接触测头分别测量其位置,所得数据被储
机像平面上的透视成像点坐标来求取空间点的三维坐存并经过软件处理后可以得到光学探头和接触测头之间
标。光学坐标测量机主要由CCD摄像头、计算机系统、基的位移偏移量。在仅仅使用单一测头进行测量时可以不
准尺和靶标测头等组成4。
考虑是否已经关联。
光学坐标测量机具有系统组成灵活、测量精度高、工3.2测量过程
作空间大、自动化程度高等特点,非常适合工业现场的在
如图1所示,将放大
线测量与质量监控。但其缺点是:实际测量时,受到一系图放置于测量平台上,启
列物理因素,如被测件材料、表面粗糙度、颜色、表面亮暗动如图2所示的软件测
变化、反射性能、仪器的漂移等因素的影响。此外,边缘的量界面,中间部分为镜头
确定很大程度上取决于算法和照明方式,并受到角和材所对的部分的放大图像
料变形的影响。在一般情况下,光学方法只能测量大致垂可以根据需要选择采点图1用光学三坐标机进行
放大图测量
直于光学轴的工件表面,但对于小孔和盲孔则难以测量。的方式实现对放大图的
光学坐标测量机在许多领域都得到了应用,典型的
如:代小林等研究了光学坐标测量机在 Stewart机构标
定中的应用,为提高大型 Stewart机构的定位精度,建立
了误差模型,并提出了基于光学坐标测量机的标定方法,
然后进行了仿真和试验。刘文等研究了光学坐标测量
机在目标捕获中的应用,利用CCD立靶坐标测量机进行
了在4mx4m的立靶上千发实弹测试实验。
利用光学坐标测量机实现放大图测量
放大图是被测零件轮廓公差带经过一定倍数的放大
图2用光学三坐标机进行放大图测量的软件界面
156机械工程师2010年第11期
ww,ututu.com
决盲
工芝/工装/月/追画/越测/维修/改造 SOLUTION
测量。其中,每执行一个操作,生成一个元素,在编辑器里值时,由于在视场中有像素转换成距离,这个转换过程会
就有相应的程序段生成。
使锁定的值有偏差。为了很好地锁定要锁定的坐标值,要
为了测量放大图上的轮廓点,首先输入第一个被测使取样窗口始终与X/Y方向一致,来实现高精度的测量。
点的理论坐标值,使CCD镜头移到第一点的位置,然后4结语
选择合适的采点方式进行采点,生成该点元素,同时生成
光学坐标机测量放大图,通过编程便可实现全自动
相应的程序段。要实现所有点的自动测測量,首先把所有点测量,比以往的手动测量既方便又准确。光学坐标测量机
的理论坐标值输入文本文档,在编辑器中主程序里定义的灵活性、高精度性使其在精密测量中得到了广泛的应
变量,然后将测量第一点所生成的程序段的特定语句中用,由于其自动化程度高,所以非常适合工业现场的在线
的具体数值用变量代替,在主程序中编一段循环程序,就测量与质量监控。放大图测量作为微小尺寸测量的有效
可实现放大图的自动测量。为了使测量程序更加完善,可手段,借助于光学坐标測量机可以充分发挥其在精密测
以在主程序中加入判断语句,以判断序号的奇偶性。在放量中的作用,具有广阔的应用前景。
大图中,序号为奇数的点在一条轮廓线上,序号为偶数的
[参考文献]
点在另一条轮廓线上。
[1]裴丽梅.简述光学接触法坐标测量机「J现代计量仪器与技术,
为了使测量结果更加直观,可以在程序中加入公差
2006(2):53-54.
范围。这样,在最后的输出报告中、软件自动区分合格的(2王鑫光学数码坐标测量精度优化与误差补偿技术研究D.天
津:天津大学,2007:1-46.
点与不合格的点,并评定出每个不合格点的偏差大小。
[3]邾继贵,王鑫.光学坐标测量系统技术研究[J]传感技术学报,
3.3测量结果及其讨论
2007,4(20):778-779.
在用CCD測量放大图时,使用底光来使图像轮廓清[4)邾继贵,张国全.光学3D坐标测量技术研究」.中国计量学院
晰以便测量,但使用不同的光强会带来不同的测量误差,
学报,2005,2(16):100-102.
因此要特别注意选择光源的强度。光强太弱,程序可能无[5]代小林,丛大成基于光学坐标测量机的 STEWARI机构标定
法自动寻边,或者测量后值会偏小,光强太强,由于光辉
研究[J].机床与液压,2007,8(35):45-47
的干涉使边缘扩大,这样测量值会偏大。因此本文在标定[6?刘文,熊仁生CD立把坐标测量系统捕获率研究[J.光子学
CCD某一物镜时,选择恰当的光强,需要记录该数值,且
报,2008,2(37):413-416.
(编辑立明)
在测量工件时亦使用同一值。
作者简介:杨彩娟(1987-),女,技术员,研究方向为几何量精密测量。
另外,在锁定一个轴的坐标值测量另一个轴的坐标收稿日期:2010-09-26
30年办刊经验行业内权威媒体!
込B魯
MACHINBGCOOONYDRAULIES
LUBRICATION ENGINEERING
余志征河启事
机床与液压》和《润滑与密封》由中国机械工程学
会和广