В современном производстве, где всё более распространены миниатюризация, высокая точность и гибкость материалов, традиционные контактные методы измерения уже не могут полностью удовлетворить потребности любого применения. При работе с деформируемыми, микромасштабными или геометрически сложными компонентами достижение высокой точности измерений без физического контакта с объектом стало насущной необходимостью. Технология бесконтактных оптических измерений превратилась в мощное решение, став неотъемлемой частью многих промышленных систем контроля.

1. Что такое бесконтактное оптическое измерение?
Как следует из названия, бесконтактные оптические измерения предполагают получение и обработку данных о размерах, поверхности и положении с помощью оптических систем без физического контакта с измеряемым объектом. Этот подход объединяет такие технологии, как обработка изображений, управление источником света, прецизионная оптика и геометрические алгоритмы.

В типичном рабочем процессе источник света проецирует определённое освещение, например, контурное, коаксиальное или структурированное, на поверхность заготовки. Отражённый или прошедший свет улавливается оптическими линзами высокого разрешения (например, телецентрическими) и фокусируется на ПЗС- или КМОП-матрице. Система обработки изображений затем выполняет обнаружение кромок, анализ в оттенках серого и геометрические расчёты для извлечения характеристик и вывода размерных данных, включая длину, диаметр, угол и позиционное отклонение.

Одной из важнейших особенностей этого метода является его бесконтактность. Это исключает риск сжатия или деформации материала, что делает его особенно подходящим для чувствительных компонентов, таких как гибкие печатные платы, тонкие плёнки и формованные пластиковые детали.

2. Основные компоненты и принципы работы
Система источников света
Настройка освещения имеет решающее значение при оптических измерениях. Различные методы освещения напрямую влияют на чёткость изображения и выделение контуров.

Контурная подсветка (контурная подсветка) создает высококонтрастные черно-белые силуэты для точного профилирования кромок в формате 2D.

Коаксиальное освещение идеально подходит для отражающих или сложных поверхностей, таких как металлические или текстурированные компоненты.

Структурированный свет (например, лазерная полоса) используется для точных трехмерных измерений топографии поверхности.

Система формирования изображения (объектив)
Высококачественные объективы определяют как разрешение изображения, так и геометрическую точность. Телецентрические объективы поддерживают постоянное увеличение по всему полю зрения, исключая ошибки, вызванные изменением расстояния до объекта. Это крайне важно для высокоточных измерений размеров.

Блок захвата и обработки изображений
После захвата изображения ПЗС- или КМОП-сенсором оно подвергается обработке алгоритмами, которые обнаруживают контуры, извлекают координаты и анализируют геометрию. Современные системы часто поддерживают субпиксельное разрешение, что значительно повышает точность измерений.

Платформа движения и система управления
В автоматизированных системах платформы с осями X/Y/Z управляют перемещением датчика или объекта, обеспечивая многопозиционные и многоракурсные измерения. В сочетании с функциями автофокусировки и сканирования областей эти системы могут значительно повысить производительность и стабильность результатов.

3. Преимущества и ценность в отрасли
По сравнению с контактными методами бесконтактное оптическое измерение имеет ряд ключевых преимуществ:

Повышение эффективности
Нет необходимости в механическом зондировании, зажиме или очистке зондов между циклами. Это обеспечивает быструю проверку больших объёмов продукции и подходит для динамичных процессов контроля качества.

Адаптируемость к сложным и гибким материалам
Идеально подходит для измерения компонентов, которые легко деформируются, хрупкие или слишком малы для контактного измерения, например, резиновых деталей, тонких пленок или микроструктур.

Точность от микрона до субмикрона
Оптика высокого разрешения и передовые алгоритмы обработки изображений отвечают строгим требованиям современного прецизионного производства.

Сильная автоматизация и цифровая интеграция
Легко интегрируется с производственными линиями для поточного контроля, автоматизированной оценки и отслеживания данных. Решение поддерживает более широкие цели интеллектуального и цифрового производства.

4. Широкий спектр применения
Бесконтактное оптическое измерение в настоящее время широко используется в таких отраслях, как электроника, полупроводники, автомобильные компоненты, медицинские приборы и прецизионные инструменты.

В производстве гибких печатных плат (FPC) это помогает контролировать ширину дорожек и расстояние между ними.

При изготовлении пресс-форм проверяется соответствие размеров моделям САПР.

При точной литье пластмасс под давлением он обнаруживает такие дефекты, как облой, утяжины и коробление — и все это без прикосновения к детали.

Понимая принципы и компоненты бесконтактного оптического измерения, производители могут повысить контроль качества. В реальных условиях эта технология не только повышает точность и эффективность, но и отвечает потребностям гибкого и персонализированного производства. По мере развития алгоритмов машинного зрения и оптического оборудования роль оптических измерений в промышленном контроле будет только возрастать.