影像測(cè)量?jī)x測(cè)量原理及誤差

自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x是近年來發(fā)展迅速的幾何量光學(xué)檢測(cè)儀器，它是一種基于光學(xué)投影原理，結(jié)合現(xiàn)代光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，完成對(duì)試件邊緣輪廓瞄準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度和高度尺寸測(cè)量的三維光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量?jī)x。該儀器可以高效地檢測(cè)各種形狀復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置，特別是精密零部件的微觀檢測(cè)與質(zhì)量控制，適用于產(chǎn)品開發(fā)、品質(zhì)批量檢測(cè)等領(lǐng)域。
1、自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)組成及光學(xué)原理特點(diǎn)
自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x一般由機(jī)械、光學(xué)、圖像采集、計(jì)算機(jī)處理和測(cè)量軟件等六部分組成。自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x的光學(xué)原理與普通投影儀很類似，區(qū)別在于影像前者被測(cè)件的輪廓影像被CCD傳感器接收并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像采集和處理，后者則直接把影像投射到投影觀測(cè)屏，輪廓對(duì)準(zhǔn)有操作者的人眼完成，因而導(dǎo)致兩者測(cè)量精度和自動(dòng)化程度相差很大，另外還有高度測(cè)量的功能。
自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x一般具有較大的測(cè)量范圍，通常配備有變焦物鏡，照明光源除了常見的底光和頂光外，還有環(huán)形照明光，適合于底光和頂光都不能有效照明時(shí)應(yīng)用。
2、自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x的誤差來源
自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x的測(cè)量可以是單軸、二維平面的測(cè)量，也可以是三維空間坐標(biāo)的測(cè)量，測(cè)量時(shí)先對(duì)焦，取點(diǎn)，后計(jì)算處理。讀數(shù)來自于標(biāo)尺即光柵系統(tǒng)，對(duì)焦對(duì)準(zhǔn)依靠光學(xué)系統(tǒng)，還有一個(gè)直接影響測(cè)量效果和精度的照明光源， 因?yàn)椋?基于影像方法測(cè)量的儀器，如果被測(cè)件不能被有效正確的照明，則測(cè)量的結(jié)果顯然要偏離其真實(shí)尺寸。除前述因素外，環(huán)境條件也是制約測(cè)量精度不可忽視的因素?；谏鲜龇治?，可以歸納出以下幾個(gè)方面的誤差來源：
1)光柵計(jì)數(shù)尺的誤差；
3)工作臺(tái)兩測(cè)量軸垂直度帶來的誤差；
4)顯微鏡光軸與工作臺(tái)面不垂直帶來的誤差；
6)光源照明條件的變化帶來的對(duì)焦和對(duì)準(zhǔn)誤差；
2)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)存在的直線度、角擺帶來的誤差；
5)測(cè)量室溫度偏離校準(zhǔn)要求的參考溫度帶來的誤差；
在這幾種因素中，前四項(xiàng)誤差，是硬件誤差，在儀器制造過程中已經(jīng)形成并固定下來，一般無法改變；溫度影響帶來的誤差，必須通過控制測(cè)量室的溫度和等溫過程來減小其影響。
后一項(xiàng)則常被忽視，而在實(shí)際測(cè)量中，當(dāng)光源照明條件改變時(shí)，直接影響被測(cè)工件的照明效果和影像質(zhì)量，主要是因?yàn)樽詣?dòng)影像測(cè)量?jī)x的圖像是通過CCD 接收，盡管CCD具有自動(dòng)調(diào)節(jié)增益的功能，但當(dāng)亮度過大時(shí)即失去調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致被測(cè)工件影像在縮小，當(dāng)亮度過低時(shí)，工件影像反而變大。
這種影響，對(duì)于測(cè)量具有重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)之間的間距時(shí)，只要整個(gè)測(cè)量過程中照明條件保持不變，其影響可以忽略，因?yàn)槊總€(gè)重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)都同時(shí)在變大或變小，間距的測(cè)量計(jì)算直接消除了影像變形的影響，如測(cè)量玻璃尺、網(wǎng)格板刻線間距；除了這種情形外，如測(cè)量圓的直徑、工件的長(zhǎng)度和寬度，都將帶來明顯的誤差。
在以影像測(cè)量工件樣品結(jié)構(gòu)的幾何尺寸時(shí)，光照明條件的改變將會(huì)直接影像被測(cè)尺寸，如線寬、圓直徑及其他幾何形位公差，因次要確保取到的邊界點(diǎn)是產(chǎn)品需要檢測(cè)的邊界，在高精度測(cè)量中，這是導(dǎo)致測(cè)量不確定度增大的關(guān)鍵因素，應(yīng)引起足夠重視。