影像测量仪发展与评论.pdf
收稿日期：2011年成都工具研究所有限公司 摘要：影像测量仪的发展历程简介，影像测量仪的评价要素分析描述，然后精选六款模型审查具有相同规格和代表性的性 影像测量仪 产品并讨论 影像测量仪 趋势。关键词：影像测量 CLC 编号：TG806 文献编号：影像测量仪是一种基于光耦器件成像的光学成像系统（简称影像系统）。它是一种非接触式测量仪器，显示在计算机屏幕上，利用测量软件进行几何运算，得到最终结果。测量软件通过数字图像处理技术提取工件表面坐标点，然后利用坐标变换和数据处理技术，将其转换为坐标测量空间中的各种几何元素，从而得到被测工件的几何尺寸和形状、位置公差等参数。影像测量仪发展概况 1970年代后期，尤其是David Marr教授建立计算视觉（Computational Vision）时，图像处理技术和图像传感器发展迅速。随着坐标测量技术的发展和成熟，在基于光学比较的光学测量领域，坐标测量方法的开发和应用取得了进一步的实质性进展。1977年美国ViewEngineering公司发明了世界'
此外，机械科技的Boice Vista系统充分发挥三坐标测量机的优点，在三坐标测量机的探头上集成了视频图像测量系统，可以将测量数据与预先编程的标称尺寸和公差进行比较。比较的。两种仪器通过不同的方式借鉴三坐标测量机的坐标测量原理，将被测物体的图像投影到坐标系中。它的测量平台继承了三坐标测量机的形式，头部类似于光学投影仪。这些仪器的出现开辟了一个重要的测量仪器行业，即 影像测量仪 行业。在 1980 年代初期，图像测量技术有了重要的发展。1981 年 ROI 公司研制出一种光学图像探头（见图），可以代替三坐标测量机上的接触式探头进行非接触式测量，这种光学附件从此成为成像设备的基本部件之一。1980年代中期，市场上又出现了高倍显微镜目镜影像测量仪。VE的RB-ROI图像探头进入1990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、DC/交流伺服驱动技术的发展，影像测量仪产品取得了巨大的发展. 更多厂商进入影像测量仪产品市场，同时推动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，图像测量技术研究的文献也不断出现；规模、品种、质量也不断提高和发展。
2009年我国制定了国家标准GB/T24762-2009：适用于XY平面直角坐标影像测量仪的产品几何技术规范（GPS）影像测量仪的验收和复检系统，包括平面直角坐 2011 Vol 45 Orientation 影像测量仪 具有定位或测量功能。值得一提的是，微博精密科技有限公司是由一群百花齐放，怀揣着振兴我国精密测量行业的志向的学子创办的。他们在借鉴国外优秀产品的基础上发展创新，形成了自己的特色和优势。经过多年的不懈努力，威伯特公司推出了第一款三维自动< 2007年@影像测量仪系列产品在中国拥有完全自主知识产权，填补国内空白，技术领先国内影像测量仪地位。影像测量仪评测本文尝试从仪器结构和关键技术指标方面对产品影像测量仪进行评测。由于作者的图像探针数据不足，故不涉及。外观结构精密测量仪器产品的外观结构是用户选型的重要依据。良好的产品外观和结构，给人以稳定、可靠、精准的感觉，往往是决定一个产品在市场上成败的重要因素。目前影像测量仪的结构形式主要有列结构，固定桥结构和移动桥结构。立柱结构和固定桥结构在小范围影像测量仪中应用广泛，各有优势。
移动桥结构主要用于特大范围的影像测量仪。立柱式结构的优点是结构紧凑，占地面积小，装卸工件方便；固定桥式结构的特点是产品稳定大气，但占用空间大，移动式桥式结构容易实现大量工件。在测量过程中，工件是固定的。光源系统光源系统在影像测量仪中起着至关重要的作用，它直接决定了成像仪的性能和功能。一个好的光源系统可以帮助成像探头获得清晰、锐利、均匀和正确的图像，以保证测量的准确性和可重复性。为了对不同材质、形状和类型的工件提供有效的照明，完成复杂的测量任务，影像测量仪通常提供三种照明光源：面光源、轮廓光源和同轴光源。面光源为工件上表面的测量提供照明。一个好的面光源应该能够提供不同入射角和入射方向的照明，以保证对不同工件的照明效果一致。轮廓光源为工件外轮廓、通孔等的测量提供照明。轮廓光源通常安装在影像测量仪的底座上，被工件遮挡的部分成像为工作图像上的黑色，通畅部分为白色，有助于成像探头获得黑白清晰、对比度高、边界清晰的工件图像。仪器往往在轮廓光照明下达到最高的测量精度。同轴光源沿透镜光轴投射到工件表面，可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。有助于成像探头获得黑白清晰、对比度高、边界清晰的工件图像。仪器往往在轮廓光照明下达到最高的测量精度。同轴光源沿透镜光轴投射到工件表面，可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。有助于成像探头获得黑白清晰、对比度高、边界清晰的工件图像。仪器往往在轮廓光照明下达到最高的测量精度。同轴光源沿透镜光轴投射到工件表面，可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。仪器往往在轮廓光照明下达到最高的测量精度。同轴光源沿透镜光轴投射到工件表面，可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。仪器往往在轮廓光照明下达到最高的测量精度。同轴光源沿透镜光轴投射到工件表面，可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。可为工件高反射面和深孔的测量提供照明。多探头一体式图像探头在二维测量中具有无可比拟的速度优势。但图像探头也有不足之处，即3D测量和测量的效率不够高，无法测量工件的侧面特征。
因此，需要多探头集成，综合利用图像探头、接触探头、激光探头和白光探头等，实现最佳的测量精度和最佳的测量效率。在二维尺寸的大批量检测中，复杂工件的侧壁测量可以采用图像测量，效率要求不高可以选择接触测量；在复杂工件的三维测量中，如果效率要求高，可以使用白光探头或激光来测量性能精度是测量仪器的根本，而精度是最重要的之一指标供用户选择仪器。影像测量仪的测量精度主要取决于图像探头的质量，光源系统的性能、仪器的移动和定位精度、数据处理和测量软硬件的质量和水平也是极其重要的因素。影像测量仪作为自动化测量仪器，测量效率是客户最看重的因素之一。测量效率高可以减少设备投资，提高生产效率，降低人工成本。测量函数影像测量仪的基本测量函数通常包括：测量圆、圆弧等各种基本几何量，在测量方法上，针对各种提取和构造方法；提供各种形状公差和位置公差的测量；提供多种坐标系建立方式；提供手动测量和自动批量测量；批量测量程序可记录测量图元、提取方法、机器控制、光源控制、自动对焦等过程；导入和导出 CAD 图纸；测量数据输出到指定 除了这些基本的测量功能外，仪器制造商通常会提供扩展功能，如SPC、图纸比较、离线编程、定制输出报告等。
一些厂商还会针对特定用户行业的测量开发相应的专用软件或硬件，并在其他方面增加仪器的测量功能。因素。是否影响用户对仪器的接受。仪器的长期稳定性、测量方案的提供、客服的响应速度、交货周期、定制开发能力等，都是影响客户选择影像测量仪的重要因素产品。国内外典型产品的评论影像测量仪大致可分为科学级和工业级两大类。科学级的产品精度非常高，对工作环境和操作人员的要求非常高。目前，世界上只有少数几家厂商有这样的产品，市场容量很小。工业级产品占据了最大的市场份额。工业精度高、性能稳定、效率高、功能丰富的一线品牌主要有国外蔡司、三丰、尼康、OGP、海克斯康和国内威尔伯特精密科技等公司。他们研发的具有三维影像测量功能的品牌产品分别代表了当今工业级影像测量仪器的先进水平。本文拟以这几家公司同规格的领先产品为对象，进行简要介绍和比较。其他常见的进口品牌和大部分国产品牌的整体质量还是有一定差距的。
Nikon 日本尼康在光学测量仪器领域技术实力雄厚，产品众多。其典型产品VMR3020美观、精致、测量精度高、功能全面，如图6所示。尼康VMR3020 OGP美国OGP在2011年第45卷一直致力于影像测量仪产品的研发、生产和销售，拥有影像测量仪多项核心技术，其典型产品ZIP250如图所示。采用固定立柱结构，仪表技术水平高。OGP ZIP250于2010年初推出Optive系列影像测量仪，其中Performance222是其代表产品（见图8)）。本产品源自Mahr技术，采用立柱结构，结构稳定，精度高。
外观与结构对比QV-ELF202PRO VMU322Nikon VMR3020 OGP ZIP250 Performance222结构 固定柱式 柱式 柱式 柱式 导轨式 直线导轨 直线导轨 直线导轨 直线导轨 直线导轨传动系统 滚珠丝杠 滚珠丝杠 滚珠丝杠 从滚珠丝杠上可以看出柱式结构和固定桥式结构应用广泛，各厂家各有考虑。小型产品一般采用直线导轨，大型产品一般采用气浮结构。在传动方面，广泛使用滚珠丝杠和无齿丝杠。滚珠丝杠具有传动效率高、刚性好、寿命长等优点，而无齿丝杠具有传动平稳、振动小、过载保护等优点。测量性能（精度和速度） 各厂家产品测量性能对比见表2，其中测量性能对比项目Zeiss QV-ELF202PRO VMU322 Nikon VMR3020 OGP ZIP250 Performance222 测量精度150 机速200100 200 150 150 150 和测量效率。在测量精度方面，这些产品都达到了极高的测量精度。
测量速度对于大批量检测非常重要，而测量速度很大程度上取决于机器的移动速度。威尔伯特的产品在保证高测量精度的同时，提供高测量速度，具有一定的优势。光源系统 在精密测量仪器领域，LED光源日益成为照明的最佳选择。LED光源具有寿命长、发热量低、可组合成任意形状、光源波长选择范围广等优点。它已经在许多领域取代了传统的光源。卤素光源。各厂商产品的光源系统对比见表3。
测量功能对比项目 Zeiss QV-ELF202PRO VMU322 Nikon VMR3020 OGP ZIP250 Performance222 几何测量 可选 SPC 可选 可选 可选 上述仪器均具有常规几何测量、自动批量测量、报告输出等功能。对于SPC等高级功能和图纸对比，大部分厂商以可选附加功能包的形式提供，用户需要支付一定的费用。这些功能带来的便利，只有付出额外的代价才能享受。Wibert产品提供如表所示的全套测量功能，同时也为用户提供定制开发和独特的专用测量软件模块，如小模数齿轮测量、
表6 其他方面性能对比 Zeiss QV-ELF202PRO VMU322 Nikon VMR3020 OGP ZIP250 Performance222 操作手柄软件控制机器模式随机起始位置定制报告可选机器功能影像测量仪，Wilbert的VUM322提供了多种软件控制方式机，大大增加了仪器的可操作性。此外，仪器的长期稳定性、提供测量方案的能力、客服的响应速度、交货周期、定制开发能力也是影响客户选择的重要因素影像测量仪@ >产品。用户需要根据自己的需要和实际情况做出最佳选择。结语本文选取了6个国内外知名品牌< @影像测量仪 产品供评论。这些产品测量精度高、测量速度快、测量功能齐全，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。这些产品测量精度高、测量速度快、测量功能齐全，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。这些产品测量精度高、测量速度快、测量功能齐全，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。测量速度快，测量功能齐全，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。测量速度快，测量功能齐全，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司影像测量仪，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。我们欣喜地看到，作为国内影像测量仪产品的领先品牌威伯特精密科技有限公司，其领先产品在测量精度、测量速度、软件功能等方面均与国际一流品牌相媲美等指标，在高端工业级影像测量仪器领域占有一席之地，国外品牌领先并具有优势；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。在高端工业级影像测量仪器领域，以国外领先和优势品牌占据一席之地；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。在高端工业级影像测量仪器领域，以国外领先和优势品牌占据一席之地；在为用户提供优质快捷的服务、开发定制化专用软件等方面，威伯特优势明显，具有很强的竞争力。
随着技术的进步和客户测量需求的不断提高，图像测量技术正朝着多探头进一步融合、测量数据共享、在线测量、信息联网的方向发展，测量精度更高、测量速度更快、测量功能。更强的多坐标影像测量仪器和行业专用影像测量仪器将进一步发布GB/T24762-2009，产品几何规范（GPS）影像测量仪验收和复检[CarlZeiss. OInpsec，光学接触扫描 EB/OL] com/oinspect。2010. Mitutoyo.Quick Vision ELF[EB/OL] com/TerminalMerchandisingGroup.aspx? 组=1024.2011.2011年45卷 威尔伯特精密.VM自动< @影像测量仪[ EB/ OL] com/ en/ ProductDetail. aspx？216390045.2011. NEXIVVMR Series EB/OL com/ Products/ Measuring- Systems/ Vision- Systems/ NEXIV- VMR- 3020. 2010. OGP.Smartscope Zip 250数据表[EB/OL] pnet. com/ ogpVidZIP250. jsp? 页= 386. 200影像测量仪1@> OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。@5.2011. NEXIVVMR Series EB/OL com/ Products/ Measuring- Systems/ Vision- Systems/ NEXIV- VMR- 3020. 2010. OGP.Smartscope Zip 250 数据表[ EB/OL] pnet. com/ ogpVidZIP250. jsp? 页= 386. 200影像测量仪1@> OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。@5.2011. NEXIVVMR Series EB/OL com/ Products/ Measuring- Systems/ Vision- Systems/ NEXIV- VMR- 3020. 2010. OGP.Smartscope Zip 250 数据表[ EB/OL] pnet. com/ ogpVidZIP250. jsp? 页= 386. 200影像测量仪1@> OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。NEXIVVMR 系列 EB/OL com/ Products/ Measuring- Systems/ Vision- Systems/ NEXIV- VMR- 3020. 2010. OGP.Smartscope Zip 250 Datasheet[EB/OL] pnet. com/ ogpVidZIP250. jsp? 页= 386. 200影像测量仪1@> OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。NEXIVVMR 系列 EB/OL com/ Products/ Measuring- Systems/ Vision- Systems/ NEXIV- VMR- 3020. 2010. OGP.Smartscope Zip 250 Datasheet[EB/OL] pnet. com/ ogpVidZIP250. jsp? 页= 386. 200影像测量仪1@> OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。@9. OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。@9. OptivPerformance EB/OL com。cn/Product-view-274.aspx. 2011. 北京: 商务印书馆, 2010. 作者: 研究员级高级工程师, 成都工具研究所有限公司, 610051 成都 收稿时间: 2011 张大勇 北京科技大学 摘要：切削颤振是金属切削过程中一种非常复杂的机械振动现象，它影响零件的质量，限制了生产率。
颤振的原因、发生和发展规律与切削过程本身和切削机床的动态特性有着内在的联系，长期以来一直受到许多研究人员的关注。本文详细介绍了国内外在颤振机理、建模、稳定性分析、颤振识别与预测、颤振控制等领域的切削颤振研究成果。未来的研究方向。关键词：颤振机制；造型; 稳定性分析；颤振预测；颤振控制会降低加工精度，影响生产率。发生切削颤动，这是切削过程本身的动态特性机床，已被许多研究人员研究多年。主要成果论文。热点问题，未来切削颤振机理研究方向、建模、稳定性分析、切削颤振识别、预测分析等关键技术。造型; 稳定性分析；削减颤振识别预测；
切削颤振的产生原因、发生和发展规律与切削过程本身和金属切削机床的动态特性有着内在的联系。它是一种非常复杂的机械振动现象，是许多研究人员关注的热点问题。本文详细介绍了国内外在颤振机理、建模描述、稳定性分析、颤振识别与预测、颤振控制等领域的切削颤振研究成果。技术和未来的研究方向。在颤振机理的相关研究中主要认可三种颤振类型：再生颤振理论、模耦合颤振理论和摩擦型颤振理论。再生颤振理论认为，当刀具切削到前次切削在工件表面留下的颤振痕迹时，切削力会发生波动。当能量输入振动系统时，如果振动系统某一阶模态的振动响应保持这种现象，就会发生再生颤振。基于再生颤振理论，Altinas Bulak 分析了工件刀具系统的传递函数特性，得到了稳定铣削过程中的最大轴向切深。Altintasy提出了一种适用于钻孔的再生颤振力学模型，研究了切削力变化对系统稳定性的影响。由两个自然模式的接近引起的颤振（与运动方向相同，能量被提供给系统。当输入到系统的能量大于耗散的能量时，就会产生模式耦合型颤振。例如，气体
