影像测量仪_机械/仪器_工程技术_专业信息的发展与评论
2011卷45、83影像测量仪发展与评论谢华坤成都工具研究所有限公司摘要：影像测量仪的发展历史简介，图像测量评估要素的分析和说明仪器，然后选择6种具有相同规格的代表性影像测量仪产品，并讨论了影像测量仪的发展趋势。关键字：图像测量中文图书馆分类号：TG806文档标记代码：A影像测量仪是一种基于光电耦合器件成像的光学成像系统（称为成像系统），由光电耦合器件收集并通过软件处理，以用于成像。它是一种非接触式测量仪器，显示在计算机屏幕上，并使用测量软件执行几何计算以获得最终结果。测量软件通过数字图像处理技术提取工件表面的坐标点，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，从而获得几何等参数。被测工件的尺寸和形状公差。放大倍率显微镜目镜的影像测量仪。 1影像测量仪发展概况在1970年代后期，尤其是David Marr教授建立了计算视觉的理论框架之后，图像处理技术和图像传感器得到了飞速发展。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更大的进步。
1977年，美国的View Engineering公司发明了世界上第一个RB-1图像测量系统，该系统由电动机驱动以驱动XYZ轴（请参见图1)，该控制终端集成了视频检测和软件测量功能）自动图像测量仪此外，Mechanical Technology的Boice Vista系统充分利用了坐标测量机的优势，在坐标测量机的探头上集成了视频图像测量系统，该系统可以将测量数据与预先设定的标称尺寸相结合比较两种仪器的公差，两种仪器通过不同的方式借鉴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，测量平台继承了坐标测量的形式机器，但探头类似于光学投影仪。这些仪器的出现建立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公司开发了光学成像探头（见图2)），它可以代替坐标测量机上的接触式探头进行非接触式测量。从那时起，这种光学附件已成为成像设备的基本组件之一。在1980年代中期，市场再次出现了高收集日期：2011年6月图1 VE的RB-1影像测量仪图2 ROI成像探头进入了1990年代，采用了CCD技术，计算机技术，数字图像处理技术，LED随着技术的发展和DC / AC伺服驱动技术的发展，影像测量仪产品取得了巨大的发展。
更多制造商已进入影像测量仪产品市场，并共同促进了影像测量仪产品的开发。 2000年以后，我国在该领域的技术水平不断提高，与图像测量技术研究有关的文件也不断出现。国内企业（如Wilburt，Zhitai，Yixin，Sec Digital，Xintian等）得到发展影像测量仪，生产规模，品种和质量也在不断提高和发展。 2009年，我国制定了国家标准GB / T24762-2009：《产品几何技术指标（GPS）图像测量仪的验收和复验》，适用于XY平面直角坐标系，包括垂直方向。到在Z方向影像测量仪上具有定位或测量功能的平面矩形Sit 4工具技术标准系统。值得一提的是，韦伯特精密技术有限公司是由一群怀有雄心和抱负的学生创立的，旨在振兴我国的精密测量行业。它在借鉴和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，威尔伯特于2007年在中国推出了首款具有完全自主知识产权的三维自动影像测量仪系列产品，填补了国内空白，并在国内影像测量仪技术领域处于领先地位。 2影像测量仪的评估本文尝试从仪器结构和关键技术指标的角度评估影像测量仪的乘积。由于缺乏有关作者成像探头的信息，因此未涉及。
（1)外观和结构精密测量仪器产品的外观和结构是用户选择的重要依据。良好的产品外观和结构给人以稳定，可靠和精确的感觉，这通常是决定因素。产品的结构是市场成败的重要因素，目前影像测量仪的结构形式主要包括柱结构，固定桥结构和活动桥结构，柱结构和固定桥结构都在小范围内使用影像测量仪。范围广，各有千秋，活动桥结构主要用于很大的范围影像测量仪，立柱结构的优点是结构紧凑，占用空间小，工件安装拆卸方便。固定桥结构具有产品稳定，大气的特点，但占用空间大，不方便装卸工件；移动桥结构容易实现大范围的测量，并且在测量期间将工件固定。 （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，其直接决定成像器的性能和功能。好的光源系统可以帮助图像探测器获得清晰，清晰，均匀的图像。为确保对不同材料，不同形状和不同类型的工件进行有效照明以完成复杂的测量任务，影像测量仪通常提供三种类型的照明光源：面光源，轮廓光源和同轴光源。面光源是工件的上表面测量提供照明。好的面光源应能够在不同的入射角度和不同的入射方向上提供照明，以确保不同的工件获得一致的照明效果。
轮廓光源为测量工件和通孔的外轮廓提供照明。轮廓光源通常安装在影像测量仪的底座上。工作时，被工件遮挡的部分被成像为黑色，无遮挡的部分被成像为白色，这有助于成像探头获得具有清晰的黑白，高对比度和清晰边界的工件图像。在轮廓光源照明下，仪器通常可以达到最高的测量精度。同轴光源沿着透镜的光轴投射到工件的表面，这可以为测量高反射率表面和工件的深孔提供照明。 （3)多探头集成式图像探头在二维尺寸测量中具有无与伦比的速度优势，但是图像探头也有其缺点。在三维测量中，测量效率不够高且工件的侧面特征因此，需要多探针集成，图像探针，接触探针，激光探针和白光探针等的综合使用可以针对不同的工件和不同的测量选择最合适的测量。需求为了提供最佳的测量精度和最佳的测量效率，在二维尺寸的大规模检查中，可以使用成像探头；当测量复杂工件的侧壁时，对效率的要求不高，可以选择接触测量；在复杂工件的三维测量中，如果效率很高，可以使用白光探头或激光探头。 （4)测量性能的准确度是测量仪器的基础，而准确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图像探头的质量，照明光源系统的性能，仪器的移动以及定位精度。数据处理和测量软件及硬件的质量和水平也是极为重要的因素。作为自动测量仪器，影像测量仪的测量效率是客户最重要的要素之一。高测量效率可以减少设备投资，提高生产效率并减少人工成本。 （5)测量功能影像测量仪基本测量功能通常包括：点，线，圆，圆弧等基本几何测量，在测量方法上，提供了多种提取和构造方法；提供了各种形状公差和位置公差测量；提供多种坐标系建立方法；提供手动测量和自动批量测量；批量测量程序可以记录测量原语，提取方法，机器控制，光源控制，自动聚焦等过程；可以导入和导出CAD工程图；测量数据以指定格式输出到报告中，除了这些基本测量功能外，仪器制造商通常还提供扩展功能，例如SPC，图纸比较，离线编程和定制输出报告，一些制造商还将提供特定的用户行业为满足测量需求，开发相应的专用软件在硬件上，增加仪器的测量功能，例如小模块齿轮测量，测试筛校准等。（6)产品易用性，环境适应性以及操作界面是否人性化的其他方面，这也是一个重要因素判断仪器的性能。
2011年是否45 85可以促进测量任务的建立，报告的编制和输出，机器控制等，这会影响用户对仪器的接受程度。仪器的长期稳定性，测量解决方案的提供，客户服务的响应速度，交付周期，定制开发的能力等都是影响客户选择影像测量仪产品的重要因素。 3国内外对典型产品的评论影像测量仪可以大致分为两类：科学级和工业级。科学级产品具有很高的精度，并且对工作环境和操作人员有很高的要求。目前，世界上只有少数制造商拥有这种产品，并且它们的市场容量很小。工业级产品占据最大的市场份额。在工业级产品中，精度高，性能稳定，效率高，功能丰富的一线品牌主要是蔡司，三丰，尼康，OGP，Hexagon和国内威伯特精密技术等外国公司。他们开发的具有三维图像测量功能的品牌产品分别代表了当今工业级图像测量仪器的先进水平。本文打算使用与这些公司规格相同的领先产品作为对象进行粗略介绍和比较。与其他常见的进口品牌和大多数国产品牌的产品相比，整体质量仍然存在一些差距。 （1) Zeiss蔡司德国是工业测量领域的知名企业，拥有丰富的产品线，其CMM曾经是高端CMM的代名词。蔡司最具代表性的影像测量仪产品是OINSPECT（参见图[k13）]。
O-INSPECT采用固定桥式结构，产品美观稳定，并具有两种探测方式：图像探针和接触探针。图4 Mitutoyo QV-ELF202PRO（3)中国苏州韦伯特韦伯特精密技术有限公司多年来一直致力于精密测量仪器的研究与开发，它是中国图像测量仪器的领先品牌具有两个国家校准标准；起草单位。其代表产品VMU322具有测量精度高，测量速度快影像测量仪，功能丰富的优点（见图5)。图5 Wiebert VMU322（4) Nikon Japan Nikon）具有强大的技术实力如图6所示。图3蔡司O-INSPECT（2) Mitutoyo）的产品很多，其典型产品VMR3020美观，精致，测量精度高，功能全面。日本三丰株式会社是世界著名的精密测量仪器制造商，其影像测量仪产品线广泛且型号齐全，图4是其代表产品QV-ELF202PRO。T产品采用固定桥结构，产品外观稳定大气。图6尼康VMR3020（5) OGP）美国OGP公司致力于开发，生产和销售用于影像测量仪产品的六刀技术，该技术具有图像测量仪器的多种核心技术，其典型产品ZIP250如图所示。 7。
采用坚固的柱状结构，具有较高的仪器技术水平。图7 OGP公司ZIP250（6) Hexagon瑞典的Hexagon是世界知名的长度测量仪器制造商。2010年初，它推出了Optive系列影像测量仪，其中Performance222是其代表产品（见图8)）。该产品是从Mahr技术衍生而来的，采用圆柱结构，结构稳定，精度高，是一种出色的影像测量仪产品。图8六角性能2224影像测量仪注释（1)外观和结构表1外观和结构比较项目结构形式导轨驱动系统蔡司OINSPECT三丰QVELF202PRO韦伯特VMU322固定桥固定桥柱直线导轨直线导轨直线导轨直线导轨直线导轨滚珠丝杠滚珠丝杠无螺纹螺钉尼康VMR3020立柱直线导轨滚珠丝杠OGP ZIP250立柱型直线导轨无螺纹螺钉六角Perfor mance222立柱直线导轨滚珠丝杠从表1可以看出，使用圆柱结构和固定桥结构较为普遍，并且eac h制造商有自己的考虑。在小规模产品中，通常使用线性导轨，在大范围产品中通常使用气浮结构。在传动方面，滚珠丝杠和无齿螺钉被广泛使用，滚珠丝杠具有很高的传动效率和刚度。无齿螺杆具有质量好，使用寿命长的优点，传动平稳，振动小，过载保护。
（2)表2中比较了每个制造商的测量性能（精度和速度），其中L以毫米为单位。表2测量性能比较项Zeiss Mitutoyo O-QV-Wibert Nikon VMU322 VMR3020INSPECT ELF202PROOGP ZIP250 Hexagon Perfor mance222测量精度1.9+2.0+2.0+2.5+ 1.8+ 1.5+（m）L / 250 L / 333 L / 300 L / 250 L / 167 L / 150机器速度（mm / s）2150 150主要从测量精度和测量效率两个方面研究测量性能，这些产品在测量精度方面达到了极高的测量精度。对于质量检查非常重要。测量速度在很大程度上取决于机器的移动速度。在确保高测量精度的同时，威伯特的产品还提供了高测量速度，具有一定优势。（3)光源系统在精密测量仪器领域，LED光源正日益成为照明的最佳选择。 LED光源具有寿命长，发热量低，可以组合成任何形状以及光源波长选择的广泛范围以及许多其他优点已在许多领域取代了传统的卤素光源。表3中显示了各个制造商产品的光源系统的比较。
表3蔡司光源系统比较项目O-INSPECT三丰QVELF202PRO威尔伯特尼康VMU322 VMR-3020OGP ZIP250六边形mance222面光源16段LED环形光源红色和蓝色4段LED环形光源6环形8区域环形灯光源2环形8区域环形光源6环形8区域环形光源4段式LED环形光源同轴光源高功率L ED卤素光源高亮度LED L ED高亮度LED LED轮廓光源高功率L ED卤素光源LED光源L ED高亮度LED面光源的功能非常重要。 Wilbert和OGP的产品配备6环8区面光源，可以提供48个分段的独立控制功能，并通过更多的子环提供更多的光源照明角度，通过更多的分区提供更多的光源照明方向，从而可以灵活地为各种类型的工件提供良好的视觉照明，并解决了传统光源无法为多个工件提供一致的照明的问题。 （4)大多数多探针检查仪器都配备了三种方法：成像探针，87种探针的接触式测量和激光探针。仅个别品牌产品的探针没有完全配备（请参阅表4)。表4多探针比较项蔡司O-Mitutoyo QV-Wibert尼康VMU322 VMR3020INSPECT ELF202PROOGP ZIP250六角Performan ce222成像探针接触探针激光探针影像测量仪，由此可见，多测量头集成是影像测量仪发展的必然趋势。除了配备这三种类型的探针的硬件之外，参与仪器的测量软件还支持这三种类型的探针，并为三种类型的探针的测量数据执行相同的坐标空间，即数据融合。
近年来，白光探针的配置已经开始出现，并且呈上升趋势。 （5)测量功能表5测量功能比较项蔡司O-Mitutoyo QV-威伯特·尼康VMU322 VMR3020INSPECT ELF202PROOGP ZIP250六边形Performan ce222几何量测量形状和位置公差3D测量多坐标系原语编辑离线编程图比较，匹配，匹配，SPC，匹配，匹配，匹配，匹配，匹配和匹配，上述仪器都具有常规几何测量，自动批量测量，报告输出等功能。对于SPC和工程图比较等高级功能，一些制造商以可选的附加功能包的形式提供它们，用户需要支付一定的额外费用才能享受这些功能带来的便利，如表5所示，威尔伯特产品提供了全套的测量功能，并针对用户并提供独特的特殊测量软件模块，例如小型模块lus齿轮测量，全景扫描测量，测试筛校准，半径模板校准，喷丝头测量和其他特殊软件，解决了或部分解决了这些行业中一些长期存在的关键问题。测量问题已受到用户的好评。 （6)其他方面表6显示了各个制造商产品性能的其他方面的比较。比较项操作手柄软件控制机器随机起始位置定制的报告表6性能比较的其他方面Zeiss Mitutoyo Wilbert Nikon O -QV-VMU322 VMR3020INSPECT ELF202PROOGP ZIP250六角性能2228种方式可选可选各种品牌产品提供操作手柄和软件功能来一起控制机器，Wilbur的VUM322提供多达8种软件控制方法，从而大大提高了操作性。仪器。
此外，仪器的长期稳定性，提供测量解决方案的能力，客户服务的响应速度，交付周期，定制开发的能力等，也是影响客户需求的重要因素。选择影像测量仪产品。用户需要根据自己的需求和实际情况做出最佳选择。 5结论本文从6个国内外知名品牌中选择影像测量仪产品进行评论。这些产品具有很高的测量精度，快速的测量速度和完善的测量功能，代表了当今工业影像测量仪行业的先进水平。我们很高兴地看到，威伯特精密技术有限公司作为国内影像测量仪产品的领先品牌，其领先产品在测量精度，测量速度和软件功能方面均具有相当于国际一流品牌的指标。 。它在高端工业级图像测量仪器领域中占据了外国品牌主导和优势的位置；在为用户提供高质量，快速的服务，开发定制的专用软件等方面，威尔伯特具有明显的优势，并且具有很强的竞争力。 。随着技术的进步和客户测量需求的不断提高，图像测量技术正在朝着进一步集成多探头，测量数据共享，在线测量，信息联网等方向发展，具有更高的测量精度，更快的测量速度，和测量。功能更强大的多坐标图像测量仪器和行业专用图像测量仪器将得到进一步开发。参考文献[1] GB / T 24762-2009，产品几何技术规格（GPS）图像测量仪器的验收和重新检验[S]。[2]卡尔·蔡司。 O英寸秒，光学接触扫描[EB / OL]。 http：//蔡司。 com / o检查。 2010.[3]三丰。快速视觉ELF [EB / OL]。 http：// mitutoyo。 com / T erminalMerchandisingGroup。 aspx？ group = 1024.201 1.8切削颤振研究的关键技术和发展概况唐颖，张大勇科技大学北京摘要：切削颤振是金属切削过程中非常复杂的机械振动现象，这会影响零件的质量并限制生产率的提高。
颤振的产生，发生，发展规律与切削过程本身以及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者的关注。本文详细介绍了在颤振机理，建模，稳定性分析，颤振的识别与预测，颤振控制领域国内外切削颤振的研究成果，并对热点问题，关键技术和研究进行了分析和分析。各个领域。未来的研究方向。关键词：颤振机理；造型;稳定性分析；颤动预测颤振控制图书馆分类号：TG502.14文件代码：切削颤振研究关键技术概述汤颖，张大勇摘要：切削颤振是切削过程中发生的不稳定的振动现象，降低了加工精度和生产率。 。切削颤振的发生和发展不仅与切削过程本身有关，而且与机床的动态特性有关，已经有许多研究者研究了数十年。本文总结了国内外的主要成果。对切削颤振的机理，建模和稳定性分析，切削颤振的识别，预测和控制等热点问题，关键技术和未来的研究方向进行了讨论和分析。造型;稳定性分析；减少颤动识别和预测；切削颤振控制1简介切削颤振是一种由机床工件组成的闭环切削系统的动态不稳定性现象，其根源在于切削力的异常变化，从而导致刀具与工件之间产生非常强烈且连续的相对振动。
切削颤动的原因，发生和发展规律与切削过程本身以及金属切削机床的动态特性有着内在的联系。这是一个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。本文详细介绍了在抖振机理，模型描述，稳定性分析，抖振识别与预测，抖振控制等领域，国内外对切振的研究成果，并讨论和分析了各方面的热点问题和关键研究。领域。技术和未来的研究方向。 2切削颤振研究中的热点问题和关键技术2.1颤振机理的相关研究研究认可了三种主要的颤振类型：再生颤振理论，接收日期：2011年3月模式耦合颤振理论，摩擦类型颤振理论。再生颤动理论认为，当刀具从上次切削到工件表面上留下的颤动痕迹时，会引起切削力的波动。前后两个颤动标记之间的相位差在一定值范围内，切削力将减小。如果将能量输入到振动系统，则如果振动系统的某种模式的振动响应可以保持这种现象，则会发生再生颤动。基于再生颤振理论，Altinas和Bulak分析了工件刀具系统的传递函数特性，并获得了稳定铣削过程中最大的轴向切削深度。 Altintasy [1]提出了一种适用于钻孔的再生颤振振动力学模型，并研究了切削力变化对系统稳定性的影响[2]。
模式耦合模式颤振理论是指由于振动系统在两个方向上的相似刚度而导致两个自然模式接近（即耦合）时引起的颤动。在颤动期间，振动体在空间中的振动轨迹是空间闭合曲线。前半段的切削力与运动方向相反，这消耗了系统的能量。后半段的力与运动方向相同，为系统提供能量。当输入到系统的能量大于耗散的能量时，会发生模式耦合颤动。例如，Gas [4] Wilburt Precision。 VM自动影像测量仪[EB / OL]。 Http：// tztek。 com / cn / ProductDetail。 aspx？ m = 216390045.201 1.[5] Nikon。 NEXIV VMR系列[EB / OL]。 Http：// nikoninstruments。 com /产品/测量系统/视觉系统/ NEXIV- VMR- 3020.2010.[6] OGP。 Smartscope Zip 250数据表[EB / OL]。 Http：// og pnet。 com / ogpVidZIP250.jsp？ page = 386.2009.[7]六边形。最佳性能[EB / OL]。 http：//十六进制几何。 com。 cn /产品视图9-274.aspx。 201 1.[8]王为农，徐义华。图像测量仪的技术基础[M]。北京：商务印书馆，2010.作者：谢华坤，成都工具研究所有限公司研究员级高级工程师，成都610051
