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影像測量儀技術及其發展趨勢

影像測量儀技術作爲視覺檢測技術中需要實現定量測量的一類,測量精度一直是該技術所追求的重要指標。影像測量儀系統通常采用CCD(Charge Coupled Device)等圖像傳感器件獲取圖像信息,將其轉化爲數字信號並采集到計算機,再利用圖像處理技術對數字圖像信號進行處理,得到所需要的各種圖像信息,最終利用標定技術將圖像坐標系中的圖像尺寸信息轉換成世界坐標系中的實際尺寸信息,從而實現尺寸和形位誤差的計算。


近年來,由于工業生産能力的快速發展和加工工藝水平的提升,兩個極端尺寸産品的大量湧現,即超大尺寸和微小尺寸。如飛機外形尺寸的測量、大型機械關鍵部件測量、動車組外形尺寸的測量以及各種設備在微型化的趨勢中大量使用的微型零件關鍵尺寸測量,微電子技術和生物技術中關鍵微小尺寸的測量等,都給測試技術帶來了新的任務。影像測量儀技術具有更廣的測量範圍,無論是較大還是較小的範圍內,采用傳統的機械式測量都相當的困難,而影像測量儀技術可以依據精度的要求對被測對象進行一定比例的縮小或放大,從而完成一些機械式測量所無法完成的測量任務。因而,無論是超大尺寸的測量還是微小尺寸的測量,影像測量儀技術的重要作用都是顯而易見的。

通常,我們將尺寸範圍在 0.1mm~10mm的零件稱爲微型零件,即在國際上定義爲 Meso 尺度的零件。這類零件的精度要求相對較高,一般在微米量級,且結構複雜,傳統的檢測手段已經難以滿足測量需求。影像測量儀系統已經成爲當前微型零件測量中常用的手段,首先我們要把被測零件(或被測零件的關鍵特征)通過具有足夠放大倍數的光學鏡頭成像在相匹配的圖像傳感器件上,以獲取滿足要求的包含被測目標信息的圖像,並由圖像采集卡將圖像采集到計算機中,最後再通過計算機進行圖像處理和計算,從而獲得測量結果。微型零件領域的影像測量儀技術主要有以下幾個發展趨勢:

1.  測量精度進一步提升。隨著工業水平的不斷進步,對微型零件的精度要求也將進一步提高,因而也對影像測量儀技術的測量精度提出了更高的要求。同時,隨著圖像傳感器件的快速發展,高分辨率器件也爲系統精度的提升創造了條件。另外,亞像素技術和超分辨率技術的進一步研究也將爲系統精度的提升提供技術保證。

2.  提高測量效率。微型零件在工業中的應用正在成幾何量級的增長,繁重的測量任務以及 100%在線測量的生産模式都需要高效率的測量手段。隨著計算機等硬件能力的提升以及圖像處理算法的不斷優化,都將提高影像測量儀系統的效率。

3.  實現微型零件由點測量模式向整體測量模式過渡。現有的影像測量儀技術受測量精度的制約,基本都是對微型零件中關鍵特征區域進行成像,從而實現關鍵特征點的測量,而難以對整個輪廓或整體特征點進行測量。

隨著測量精度的提升,獲取零件的完整圖像並實現整體形狀誤差的高精度測量將會在越來越多的領域獲得應用。

總之,在微型零件測量領域,影像測量儀技術實現高精度化、高效率化將必然成爲精密測量技術的重要發展方向。因而對圖像獲取的硬件系統、獲取圖像的質量、圖像邊緣的定位、系統標定等環節提出了更高的要求,具有廣泛的應用前景和重要的研究意義。因此,該技術已經成爲目前國內外的研究熱點,也成爲視覺檢測技術中最主要的應用之一。