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三坐标测量机测量方法
激光轮廓测量仪介绍
激光轮廓测量仪介绍
2020-12-11 21:20
影像仪发展概述
20世纪70年代后期，尤其是在DavidMarr教授建立“计算视觉（ComputationalVision）"理论框架以来，图像处理新技术和图像传感器获得了快速发展。随着座标量测新技术的日趋发展与成熟，在以光电比较为基础的光电量测领域里，座标测量方法的发展应用有了更进一步的实质性进展。
1977年，美国ViewEngineering企业创造发明了全世界首台由电机驱动XYZ轴的RB-1影象测量仪器（见图1），它是一台操纵终端资源整合了视频量测和软件量测的自动影像仪。除此之外，MechanicalTechnology企业的BoiceVista系统则充分借鉴了座标测量仪的优势，在座标测量仪的测头上集成了一个视频图像测量仪器，该系统能够将量测数据与事先编制好的标称尺寸和公差完成比较。
这两台仪器根据不同途径借鉴了座标测量仪的座标量测原理，将被量测物体的图像投影到坐标系中。其量测平台承继了座标测量仪的模式，但其测头与光学投影仪类似。这些仪器的出現开辟了一个重要的测量工具行业，即影像仪行业。
上世纪80年代初，影象量测新技术有了重要的发展。1981年，ROI企业开发出光电影象探针（见图2），能够替代座标量测机上的接触式探针完成非接触式量测，从此这个光电配件就成了影象设备的基础部件之一。在80年代中后期，销售市场上又出現了带高放大倍率显微镜目镜的影像仪。
进入上世纪90年代，随着CCD技术、计算机技术、数字图像处理技术、LED照明技术、直流/交流伺服驱动技术的发展，影像测量仪产品获得了巨大的发展。更多的厂商进入到影像测量仪产品市场，共同推进了影像测量仪产品的发展。
2000年以后，我国在该领域的技术水平不断提高，有关影像测量技术研究的文献也不断出现；国内企业所开发的影像测量仪在生产规模、品种和质量上也不断有所提升和发展。2009年我国制定了国家标准GB/T24762-2009：产品几何技术规范（GPS）影像测量仪的验收检测和复检检测，它适用于XY平面直角坐标系的影像测量仪，包括在垂直于平面直角坐标系Z方向上具有定位或测量功能的影像测量仪。
2：影像测量仪的评估
（1）外观与结构
精密测量仪器类产品的外观与结构是用户选择的重要依据。好的产品外观与结构，给人以稳重、可靠、精密的感觉，往往是决定一款产品在市场获得成败的重要因素。
目前影像测量仪的结构形式主要有立柱式结构、固定桥式结构与移动桥式结构。立柱式结构和固定桥式结构在小量程的影像测量仪中应用都很广泛，各有优势。移动桥式结构主要用在特大量程的影像测量仪中。立柱式结构的优势在于结构紧凑、占用场地小、装取工件方便；固定桥式结构的特点是产品稳重、大气，但占用场地较大，装取工件不太方便；移动桥式结构则容易实现大量程测量，测量过程中工件固定不动。
（2）光源系统
光源系统在影像测量仪中起着至关重要的作用，直接决定着一台影像仪性能的好坏、功能的强弱。好的光源系统可帮助影像测头获取清晰、锐利、均匀一致的正确图像，确保测量的精度与重复性。为实现对不同材质、不同形状、不同种类的工件提供有效的照明，完成复杂的测量任务，影像测量仪通常都会提供三种照明光源：表面光源、轮廓光源、同轴光源。
表面光源为工件上表面的测量提供照明。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，确保不同的工件获得一致的照明效果。轮廓光源为工件外轮廓、通孔等测量提供照明。轮廓光源通常安装在影像测量仪的底座上，在工作时，图像上被工件阻挡部分成像为黑色，无阻挡部分为白色，帮助影像测头获得黑白分明、对比度高、边界清晰的工件图像。在轮廓光源照明下，仪器往往能达到最高的测量精度。
同轴光源沿着镜头光轴方向投射到工件表面，可为工件的高反射率表面和深孔部位的测量提供照明。
（3）多测头集成
影像测头在二维尺寸测量上具备无可比拟的速度优势，但影像测头也有其不擅长的地方，在三维测量中，测量效率不够高、工件侧面特征无法测量等。
由此就出现了多测头集成的需求，综合使用影像测头、接触式测头、激光测头和白光测头等，可针对不同的工件及不同的测量需求，选择最合适的测量方式，以便提供最佳的测量精度以及最好的测量效率。在二维尺寸的大批量检测时，可使用影像测头；在测量复杂工件侧壁，而对效率要求又不高的情况下，可选择接触式测量：在复杂工件的三维测量中，如果对效率要求很高，可使用白光测头或激光测头。
（4）测量性能
精度是测量仪器的根本，精度是用户选择仪器的最重要指标之一。影像测量仪的测量精度主要取决于影像测头的质量、照明光源系统性能、仪器运动及定位精度，数据处理测量软、硬件的质量和水平也是极其重要的影响因素。
作为自动化测量仪器，影像测量仪的测量效率是客户最为看重的要素之一。高测量效率可以减少设备投入、提高生产效率、降低人工费用等。
（5）测量软件功能
影像测量仪的基本测量功能通常包括：点、线、圆、弧等多种基本几何量的测量，在测量方式上，提供多种提取及构建方式；提供多种形状公差和位置公差的测量；提供多种坐标系建立方式；提供手动测量与自动批量测量；批量测量程序可记录测量基元、提取方式、机台操控、光源控制、自动聚焦等过程；可导入导出CAD图纸：测量数据输出到指定格式的报表中。
除了这些基本测量功能外，仪器厂商通常还会提供SPC、图纸比对、离线编程、定制输出报表等扩展功能。部分厂商还会针对特定用户行业的测量需求，开发相应的专用软件或硬件，增加仪器测量功能，如小模数齿轮测量、试验筛校准等。
（6）其他方面
产品易用性、对环境的适应性、操作界面是否人性化等方面，也是判别仪器性能的重要因素。是否能方便建立测量任务、制定及输出报表、机台操控等，影响用户对仪器的接受程度。
仪器的长期稳定性，测量方案的提供，客户服务的响应速度，交货周期、定制化开发能力及价格等等，都是影响客户选择影像测量仪产品的重要因素。
（7）影像仪新趋势-一键式影像测量仪
一键式影像测量仪又被称作影像测量标尺、闪测影像尺寸测量仪，是一种新型影像测量技术的代表。该技术由一些外企最先将此先进技术引进国内，并在2013年前后实现国产化。
一键式影像仪结构组成：
一键式影像测量仪的核心硬件是由上下光源、高像素CCD相机、大视角大景深远心镜头及固定载物台组成，结构相对简单。
一键式影像测量仪的原理
一键式影像测量仪是一种新型的影像测量技术。它和传统的二次元影像测量仪不同的是它不再需要光栅尺位移传感器作为精度标，也不经过大焦距的镜头经过放大产品影像来保障测量精度。一键式影像测量仪通过一个大视角大景深的远心镜头，将产品轮廓影像缩小数倍或数十倍后传递至几百万像素高分辨率CCD相机上做数字化处理，再由有着强大计算能力的后台绘图测量软件完成按照预先编程指令快速抓取产品轮廓图，最后和以高像素相机微小像素点形成的标尺进行对比后计算出产品尺寸，同时完成对尺寸公差的评价。一键式影像测量仪机身结构简单，不需要位移传感器光栅尺，仅需大视角大景深的远心倍率缩小镜头、高像素的CCD相机和计算能力强大的后台软件。
一键式影像的测量仪功能：
简单的结构特性决定了一键式影像测量仪的有限的测量功能。其功能如下：
1、绘图，按照预先编订的绘制出产品的轮廓鸟瞰图，
2、测量以载物台为基准的二维平面几何元素：点、线、圆、圆弧、R角等基本元素的尺寸及它们的几何尺寸关系，并自动对这些尺寸的公差做出评价。
3、将绘制出的鸟瞰图保存的CAD格式的图纸。
4、自动保存和输出测量的尺寸及公差评价的报表。
一键式影像测量仪的优缺点
一键式影像测量仪优点
（1).测量速度极快，能在2到5秒内完成100个以内的尺寸的绘图、测量及公差的评价，效率是传统二次元影像测量仪的数十倍。
(2). 避免了因测量行程增大而受到影响阿贝误差。重复测量精度高，解决了同一个产品反复测量数据一致性差的现象。
(3).仪器结构简单，不需要位移标尺光栅尺，在测量过程中也不需要移动工作台，所以仪器的稳定性能很好。
(4). 由于精度标尺是CCD相机的像素点，而像素点是不会随时间变化，也不会受到温湿度的影响，所以仪器的精度比较稳定，且可以通过软件实现测量精度自动校准。
一键式影像测量仪缺点
(1).测量的量程范围较小，它的测量量程在保证高精度的情况下不大于130毫米。
(2).测量功能比较窄，仅适合平面基本几何尺寸的测量和公差的评价。
(3).对产品要求比较高，对于产品轮廓不光滑、不精细的产品测量的误差比较大。(4).价格比较昂贵。
应用领域
一键式影像测量仪被广泛的应用在精密螺丝、精密弹簧、齿轮、手机外壳、手机玻璃、精密五金配件等尺寸较小的产品及零部件的批量快速测量上。
常见的粗糙度等测量仪器有哪些？
常见的粗糙度等测量仪器有哪些？
2020-12-10 20:16
电子测量仪器具有独特的关联战略性产业，它自身的发展好坏，对整个国民经济特别是电子信息产业的发展有着十分明显的影响。我国的电子测量仪器市场庞大，需求量大，电子测量仪器对电子信息产业的发展起到至关重要的作用。
一般测量工具和3D测量工具(三坐标测量机又叫三次元) 三坐标测量机又叫三次元 ，它可以测量很多复杂的空间尺寸：如模具和汽车产品。
测量仪器是为了取得目标物某些属性值而进行衡量所需要的第三方标准，测量仪器一般都具有刻度，容积等单位。
测量仪器的概念其基本内容包括：精度、误差、测量标准器材、长度测量、角度测量、形状测量、传统光学仪器。在精密测量上的应用等等。
二次元
二次元又称影像仪，粗糙度仪，影像测量仪，二维影像测量仪等，自动影像测量仪。
三坐标测量仪
三坐标测量仪依操作方式分类有手动、马达驱动和CNC等三种型式。
如何降低三坐标测量仪的测量偏差？
如何降低三坐标测量仪的测量偏差？
2020-08-17 10:20
如何降低三坐标测量仪测量偏差？这也是许多 三坐标测量仪操作工所关注的问題。降低三坐标测量仪测量偏差并不是一件麻烦事，可是需看您对三坐标测量仪懂的技术工艺深不深。在三坐标测量仪运用的操作过程中，你很有可能会发觉其会出現一点误差值问題，如何对这些误差值开展检验？根据哪些的方法能够 降低误差值?这全部都是您在实际操作时很有可能要要考虑到的问題。下边我们精确测量带您一起来看一下详尽的讲解。
三坐标测量仪造成误差值不仅是由于设备自身出現故障造成 ，也是有很有可能是由于在运用的情况下沒有留意造成 ，下面小编为各位详尽的讲解。
第一、查验主机房溫度是否固定。主机房的溫度对精确测量数据信息的结果具备直接的干扰。它需要室温要固定，那样才可以确保精确测量结果的精准。
第二、查验补尝文件是否恰当。补尝文件最关键的作用便是对误差值开展补尝，要是其出現问題，那，必定会造成 精确测量结果出現误差值。因而，再出現测量偏差的情况下我们可以检验补尝文件是否恰当。这就需要实际操作人员熟知补尝文件的使用方法。
第三、查验侧头的安裝是否恰当。对三坐标测量仪而言，侧头是其重要构成部分。侧头的安裝是否恰当对精确测量结果尤为重要。因而，要想确保精确测量结果的精确，一定要确保侧头的安裝是恰当的。
更多三坐标测量仪器产品功能和报价问题，您可在线咨询或给我们来电：027-84391837 ，武汉斯玛特仪器有限公司将最快时间回复您。
三坐标测量仪光栅尺的清洁
三坐标测量仪光栅尺的清洁
2020-08-16 10:12
三坐标测量仪光栅尺一般怎样清理？
1、清理三坐标测量仪光栅尺，运用脱脂棉球蘸无水乙醇，手拿棉花球从光栅尺的一头擦向另一头，随后更换这个棉花球，用洁净棉花球继续擦，棉花球不可以循环使用，特别注意不可以来回擦。擦的过程中不可以碰读值头，不可以让棉花球的植物纤维粘在光栅尺上，读值头有静电感应会吸附植物纤维影响到读值。
2、用酒精擦拭的时候一定要特别注意有些问題，一般光栅尺是贴在底座上的，乙醇也只能用一点点，由于乙醇是有机溶液，过多的话，光栅尺和底座之间的胶会失灵，长此以往光栅尺会凸起，这样更换光栅尺就因小失大了。
怎样擦拭测量仪光栅尺：
1、清理三坐标测量仪光栅尺，运用脱脂棉球蘸无水乙醇，手拿棉花球从光栅尺的一头擦向另一头，随后更换这个棉花球，用洁净棉花球继续擦，棉花球不可以循环使用，特别注意不可以来回擦。擦的过程中不可以碰读值头，不可以让棉花球的植物纤维粘在光栅尺上，读值头有静电感应会吸附植物纤维影响到读值。
2、用酒精擦拭的时候一定要特别注意有些问題，一般光栅尺是贴在底座上的，乙醇也只能用一点，由于乙醇是有机溶液，过多的话，光栅尺和底座之间的胶会失灵，长此以往光栅尺会凸起，这样更换光栅尺就因小失大了。
3、光栅尺不宜时常擦，季度或大半年一次！
更多三坐标测量仪器产品功能和报价问题，您可在线咨询或给我们来电：027-84391837 ，武汉斯玛特仪器有限公司将最快时间回复您。
英国LK全自动三坐标测量机的历史由来
英国LK全自动三坐标测量机的历史由来
2020-08-08 20:10
1963年 ，总部设在英国德比郡的 lk有限公司（lklimited）开始制造三坐标测量机，她是全世界第二家测量机专业制造商，是现存历史最悠久的三坐标测量机品牌，也是现代测量机的奠基人。
专业制造：
具有精密制造或计量经验等，并不代表具有测量机的制造经验。lk自成立起40多年的时间里，产品仅有一种，即三坐标测量机。他的专业经验不是泛泛的精密计量或精密制造，而是完全三坐标测量机的专业经验。
现代三坐标测量机技术的奠基人：
三坐标测量机脱胎于金属加工设备,因此早期的测量机与金属加工设备区别不大 ,直到1971年,lk制造出全球第一台cnc测量机。在这台测量机上， lk首先采用了全花岗岩材料和当时非常先进的ibm工业控制系统（下图）。用石头造机器，在当时不可思议。lk在全球首家采用的许多技术，都被同行业模仿或采用，有些一直沿用到现代测量机。例如：花岗岩材料、工业陶瓷材料、碳纤维复合材料、气浮导轨、电测头、pc控制系统、dims程序内核软件等。
1. lk测量机横梁（y轴）及测臂（z轴）均采用低膨胀系数的工业陶瓷，陶瓷材料热膨胀系数为6μm/℃/m；x导轨和基座采用法国阿尔卑斯花岗岩，含水率低、硬度高，热膨胀系数也接近为6μm/℃/m；主副立柱采用殷钢材料，热膨胀系数为1.2μm/℃/m。相比较铝合金材料（铝合金材料热膨胀系数为23μm/℃/m），陶瓷材料具有更小的热膨胀系数，因此陶瓷材料测量机具有更好的热稳定性。同时，lk三坐标测量机的三轴材料的热膨胀系数一致，更有利于机器精度的补偿，可以实现在宽温域环境下优良的稳定性。
2. 工业陶瓷具有极高的“刚度质量比”：lk测量机应用的工业陶瓷材料的“刚度质量比”是花岗岩的6倍和铝合金的5倍。使用工业陶瓷材料制造的横梁和测臂做为运动部件，使测量机具备非常好的动态响应性。测量机可以在长期、高速的连续运动中始终保持稳定和高精度，为进行高精度和高速扫描奠定了硬件基础。
3. 加强型中空工业陶瓷材料：lk通过对陶瓷材料的改进以及进一步加强机械本体刚性，使得测量机在数据测量及曲线曲面扫描时表现出出色的精度和稳定性。同时，相比花岗岩材料，具有更好的动态速度和加速度指标。
4. 三维热变形：采用矩形结构横梁和主轴，热应变呈对称分布，并且中空结构使结构件内外温度基本相同，不易产生三维热变形。
5. lk测量机应用的工业陶瓷几乎没有内应力释放问题，使其结构和精度的稳定性非常高(十年精度保证)，也易于补偿。而通过挤压成型和切削加工制造的铝合金等金属材料导轨，具有长达数年的内应力释放周期。其基体材料的内应力释放所导致的结构件变形大部分属于非线性变形，无法通过软件进行有效的补偿，设备投入使用后，其精度将会逐年下降，且存在无法校正的风险。
6. lk测量机的x轴导轨与平台一体，采用整体的燕尾形式导轨，增加了“负压”，使桥架机构在高速运行时非常平稳，有效减小阿贝误差，提高精度稳定性。
7. 三轴采用气浮导轨特殊气浮设计：与常规机型的空气轴承相比，lk空气轴承具有更小的间隙（仅约5µm），有效减小了机器运动时的前后摆动误差，使设备成为“准刚性结构”。通过特殊设计的i型工字陶瓷横梁，尽量增加气浮块间距，尽量提高气浮控制刚性，大大提高了机器稳定性和动态响应性。测量机的导轨是保证机器平稳、高精度的关键，目前主要采用气浮导轨和直线滚珠导轨两种形式。气浮导轨利用气浮轴承小孔节流形成的高压，在导轨和气浮轴承间形成具有一定承载能力和刚性的薄膜，气浮导轨具有无摩擦和无磨损的特性，由于匀差效应，运动的局部直线度及角度摆动较小，精度较高的测量机一般都采用气浮导轨。
8. lk测量机各轴均采用“自纠偏滚动副摩擦”驱动系统，避免了常见的皮带和齿轮齿条传动方式所带来的冲击，移动无迟滞，具有平稳和重复性好的特性。
在中低档次测量机中，通常采用有齿传动结构，即采用齿条、齿型带等传动。虽然这种传动方式可以大幅提高“最大加速度”指标，但是安全性降低和传动平稳性降低。例如，采用“有齿传动”结构的测量机，使用tp200（高精度长寿命）测头时很容易误发信号、意外撞机时后果比较严重。
lk采用的“无齿传动”结构，即三轴滚动摩擦副传动，具有以下优点：
安全性：机构自保护性。意外事故发生时，只要瞬间外力大于摩擦力，摩擦副将打滑。这样就在第一时间产生保护，即机构具有自保护性。反之，齿条、齿型带等传动方式传动力很大，不具备机构自保护性，容易在其它保护措施生效之前的瞬间，造成不可恢复的破坏，而通常在这一瞬间撞击破坏性最大。
平稳性：齿条、齿型带等传动方式，因齿的影响易发生微小的震动和/或冲击，导致灵敏度较高的高精度测头误发信号。而滚动摩擦方式传动平稳得多。
自纠偏：传动系统采用“固定+微悬浮”的结构，以保障传动时与导轨平行。
9. lk测量机采用英国renishaw的贴附式光栅尺直接与三轴导轨贴合，其热膨胀特性跟随导轨材料的变化，无需为光栅和机械构架分别提供温度补偿，有效保证测量机的高精度和高重复性。
10.dpectm测头系统动态补偿（独家技术）（dynamicprobe extensioncorrection）：是基于lk公司与renishaw公司长达40余年的合作基础上，并且lk参与了renishaw大部分测头的研发过程，建立了包括海量数据的针对renishaw测头+传感器+测针的数据库。
dpectm可提供实时的、至测尖的几何精度补偿和温度补偿。例如：测头系统组合轴向热误差有时远大于设备本身的精度指标，而且具有不确定性。普通的温度补偿只能补偿到测头中心（例如大多数固定式测头），而dpec 可以补偿到测球（尖）中心。
11.较宽松的温度要求，真正在车间现场实现1.9µm的精度：使用dtectm动态温度补偿系统(dynamic temperature compensation)，每轴2个温度传感器，实时采集温度数据，对设备进行动态补偿。作 为evolution机型的标准配置提供，使得设备对环境温度的适应能力进一步得到增强。dtec是综合技术,包括热 应变对称分布的矩形结构、良好热导性中空设计、低热膨胀系数和三轴热匹配材料、贴附光栅等，首先使设备 具备良好的先天热稳定性。再综合适配温度传感器、dpec、温度基准（thermal datum）等技术，使热补偿剩 余误差（residual error）降到最低。采用dtec技术的设备,最大可在15℃-30℃保证实现精度指标。
12. 设备为英国原装进口设备
13.保证设备几何精度10年稳定质量承诺：在正常使用十年内，如因几何精度原因，设备精度不能恢复到出厂时的验收精度，lk将免费修理或更换相关零部件。
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