Основной принцип работы видеоизмерительной машины (ВИММ) заключается в получении изображения заготовки с помощью оптической системы визуализации, а затем использовании программного обеспечения для извлечения контуров краев из изображения и расчета размеров на основе положения краев. Таким образом, точность обнаружения краев напрямую определяет надежность результатов измерения. На протяжении всей измерительной цепочки метод освещения является одним из наиболее значимых факторов, влияющих на обнаружение краев.
1. Основные принципы обнаружения границ
«Граница», измеряемая VMM, по сути, представляет собой положение на изображении, где контраст между светом и тенью резко меняется. Программное обеспечение с помощью алгоритмов определяет точку перегиба этого изменения контраста и определяет ее как физическую границу элемента. Однако положение этой точки перегиба не фиксировано — оно зависит от распределения яркости, образующегося при попадании света на заготовку, и различные методы освещения дают существенно различное распределение яркости, в результате чего один и тот же элемент будет иметь разные измеренные размеры.
2. Применимость и ограничения различных методов освещения
В измерительных приборах с вертикальной разверткой обычно используются следующие методы освещения: кольцевая подсветка, подсветка сзади (контурная подсветка) и поверхностная подсветка, каждый из которых подходит для различных сценариев измерений.
Кольцевая подсветка освещает поверхность заготовки под определенным углом вокруг линзы, что подходит для общего измерения размеров плоских элементов и наблюдения за дефектами поверхности. Однако для элементов со скосами или фасками косые лучи кольцевой подсветки вызывают отражения на скошенной поверхности, что приводит к смещению положения края. Рассмотрим в качестве примера измерение диаметра скошенного отверстия: когда кольцевая подсветка освещает поверхность сверху, отражения от скошенной грани приводят к расширению края отверстия наружу, и положение края, определяемое программным обеспечением, оказывается больше истинного диаметра отверстия.
Контурная подсветка (подсветка снизу вверх) освещает заготовку снизу вверх, и линза фиксирует проецируемый силуэт заготовки. Край в данном случае представляет собой истинную физическую проекционную границу детали, что обеспечивает более точные результаты измерений — особенно подходит для сквозных отверстий, внешних контуров и подобных элементов. Однако подсветка не может зафиксировать информацию о верхней поверхности заготовки, что делает ее непригодной для глухих отверстий, углублений и других элементов, требующих визуализации поверхности.
Поверхностный свет (низкоугловое освещение) освещает поверхность заготовки под малым углом, что подходит для повышения контраста мелких деталей поверхности, таких как гравированные линии и микротекст. Для сильно отражающих полированных поверхностей кольцевой свет создает большие яркие пятна на поверхности, препятствуя выделению кромок; в таких случаях низкоугловое поверхностное освещение или поляризационные фильтры для подавления зеркального отражения могут эффективно улучшить контраст кромок.
3. Влияние состояния модуля освещения на стабильность.
Помимо выбора метода освещения, на согласованность измерений влияет и рабочее состояние самого модуля освещения. В измерительных приборах с вертикальной разверткой обычно используются светодиодные источники света, и по мере накопления времени работы отдельные светодиоды могут испытывать снижение яркости или выходить из строя, что приводит к неравномерному распределению яркости по полю зрения. Эта неравномерность приводит к тому, что один и тот же элемент дает разные результаты измерений при разных ориентациях, и ее часто трудно обнаружить напрямую — ее легко ошибочно приписать к прямолинейности направляющей или проблемам оптической системы.
Некоторые модели имеют специальные конструктивные решения для управления источником света. Например, модель JATEN JTDIM оснащена встроенным датчиком яркости, который отслеживает яркость источника света в реальном времени и выполняет автоматическую компенсацию, в определенной степени уменьшая дрейф яркости, вызванный старением светодиодов. Кроме того,JATEN JTDIM включает в себя разработанную нами программируемую систему управления светодиодным источником света, позволяющую предварительно устанавливать и регулировать параметры освещения, такие как яркость, для различных сценариев измерения, что помогает поддерживать стабильные условия обнаружения кромок на разных заготовках. Модель JTDIM-200 использует многоугловую светодиодную подсветку, применяя многоугловые лучи для уменьшения отражения от поверхности и улучшения видимости контуров, что подходит для заготовок из различных материалов и с разной степенью обработки поверхности.
4. Рекомендации по использованию
На практике метод освещения следует выбирать в зависимости от типа измеряемого элемента: для сквозных отверстий и внешних контуров предпочтительнее использовать подсветку сзади; для поверхностных элементов и плоских размеров — кольцевую подсветку; для сильно отражающих поверхностей — низкоугловое освещение или поляризационные фильтры. Кроме того, необходимо регулярно проверять рабочее состояние модуля источника света, а изношенные или вышедшие из строя светодиоды следует своевременно заменять, чтобы избежать скрытых отклонений в измерениях, вызванных неравномерным освещением. Стандартизированная регистрация параметров освещения также способствует повышению сопоставимости результатов измерений в разных партиях и за разные периоды времени.
Для получения более подробной информации посетите: https://www.jatentech.com/products/video-measuring-machine