影像儀測量誤差的產(chǎn)生

影像測量儀是近十年來發(fā)展快速的幾何光學測量儀器,它是一種基于光學投影原理,結合應用現(xiàn)代光電技術和計算機處理技術, 

完成對試件邊緣輪廓進行瞄準來實現(xiàn)長度尺寸測量的二維平面坐標位置測量儀。

該儀器能檢測各種形狀復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與質量控制,

適用于產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、品質檢測等領域。比起傳統(tǒng)的工具顯微鏡和投影儀,

在硬件上增加了CCD攝像傳感器、數(shù)顯化光柵位置輸出裝置及自動定位伺服控制系統(tǒng),在測量或軟件功能上,

具有自動對焦、自動瞄準及各種復雜自動計算處理特點。電子和圖像處理技術的發(fā)展應用,

為影像測量儀的多功能、高精度和自動化程度提供了關鍵的技術支撐作用。

應用于工廠現(xiàn)場測量的影像測量儀,通常其分辨力為0.001mm,測量不確定度一般為(3+L/200)μm左右,

其中L為測量長度(mm),應用于精密計量、量值傳遞等高精度測量領域的影像測量儀,測量不確定度一般優(yōu)于(1.0+L/300)μm。

影像測量儀的結構組成及光學原理特點

影像測量儀一般由機械、照明、測長、圖像采集、計算機和測量軟件等六部分組成。

影像測量儀的光學原理與普通投影儀很類似,區(qū)別在于影像前者被測件的輪廓影像被CCD傳感器接收并由計算機進行圖像采集和處理,

后者則直接把影像投射到投影觀測屏,輪廓對準有操作者的人眼完成,因而導致兩者測量精度和自動化程度相差很大。

影像測量儀一般具有較大的測量范圍,通常配備有(0.7x~4.5x)的變焦物鏡,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應用。

影像測量儀的誤差來源

在影像測量儀上的測量均是單軸或二維平面坐標的測量,測量時先對焦,后對準,再讀數(shù)(計數(shù)),最后計算處理。

讀數(shù)來自于標尺即光柵系統(tǒng),對焦對準依靠顯微鏡光學系統(tǒng),還有一個直接影響測量效果和精度的照明光源,

因為,基于影像方法測量的儀器,如果被測件不能被有效正確的照明,則測量的結果顯然要偏離其真實尺寸。

除前述因素外,環(huán)境條件也是制約測量精度不可忽視的因素。

基于上述分析,可以歸納出以下幾個方面的誤差來源:

a、光柵計數(shù)尺的誤差;

b、工作臺移動時存在的直線度、角擺帶來的誤差;

c、工作臺兩測量軸垂直度帶了的誤差;

d、顯微鏡光軸與工作臺面不垂直帶了的誤差;

e、測量室溫度帶來的誤差;

f、光源照明條件的變化帶來的對焦和對準誤差。

在這幾種因素中,前四項誤差,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,通過控制測量室的溫度和等溫過程來減小其影響。