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• 万能工作台
• 为了保证工件的被测尺寸能正确地调整到测量轴线的延长线上，万能工作台 可作5个方位的运动，以使被测尺寸调整到正确测位上。
• （1）工作台升降手轮 18 用来调整工作台升降。升降范围为 0至 105 毫米。 升降数值可由刻度盘上读出。刻度盘上的分度值为 0.5 毫米，右侧旋手用以 限制工作台的下降，而左侧旋手则是用以限制工作台向上升高。要使工作台 固定在任意位置上，则可旋紧手轮的中央旋手。
误差的判别
为了确定轮廓边缘上各像素点与质心的相对位置关系,设 图像轮廓上有 N 个像素点,且第 n 个像素 点的坐标为( Xn , Y n),它与质心之间的欧氏距离为D( Xn, Yn)= ( Xn -X0) 2+( Yn -Y 0) 2 ( 3)该距离的大小可记为轮 廓上第 n 个像素点的力矩大小 。设内孔径轮廓上所有像 素点的质量均为1 个单位 , 且作用方向垂直于该点到质心 的连线 。 则第 n 个像素点对质心( X0 , Y 0) 的力矩为 Tn= ( Xn-X0) 2 +( Y n -Y 0) 2 ( 4) 所以 ,该轮廓上所有像素点对质心的复合力矩为 ∑T = ∑N k=1Tk ( 5) 最后 ,将复合力矩 ∑ T 与预先设定的最大绝对阈值Tmax 进行比较 。若 ∑T ≤Tmax ,则加工精度 满足要求 ,否则作为废品处理 。
光电显微 镜量测 量方法
表电面子反图射像 式测测量量的仪测 量方法
万能测长 仪原理与 结构
光电显微镜测量测量方法
• 在几何量的测量中 ,往往需要进行非接触式 定位和瞄准 ,光学显微镜由于受人眼鉴别率 的限制 ,其瞄准精度比较低 (最高可达 0. 2 ～ 0. 3μm )而且很难实现自动化 ,采用光电 显微镜 ,不仅提高了瞄准精度 ,而且为检测 自动化提供了可靠的基础。
设圆弧顶点距狭缝最近 边缘为 s,并偏离狭缝中 心线为 Δ,则 Δ为瞄准误 差的一半 ,则有(R+ s) L∫ L - 2 L2R2- L 2dx = HL2 ( 2)仪”、“汞分析 仪”等项目。“光谱检 定装置”除包括建议二 中“比色计” 和 “分光光度计”外 ,还 应包括: “发射光谱仪”、 “ X射线荧光光谱仪”、 “光焰光度计”等项目。
图像采集
图像采集是视觉检测系统的首要 环节, 采集到的图像质量好坏直 接影响到后续图像处理的精度 。 一幅图像通常用二维数组 f( x , y) 来表示 , x 和 y 是像素点( x , y) 在 XY 平面中的坐标 , f 则代表该 像素点的亮度值[ 5] 。将被测工 件水平放置在二维工作台上,确保 光轴垂直穿过工件的轴心 ,调节 摄像机直到获取最清晰的图像, 如图 2 所示面粗糙度检查仪的发 展趋势
• （2）旋转微分筒 16，可使工作台产生 0 至 25 毫米横向运动，微分筒分度 值为 0.01 毫米。
• （3）扳动工作台摆动手柄15，可使工作台有±3°倾斜运动。
• （4） 扳动工作台转动手柄13，可使工作台绕垂直轴线旋转±4°。
• （5）在测量轴线方向上，工作台能自由移动±5毫米。见（图-2）
• 光电显微镜分静态光电显微镜和动态光电 显微镜。 就其原理来说分为光度式光电显 微镜(单光电管光度式、双光电管差动光度 式 )和相位式光电显微镜 (相位示波式和相 位脉冲式 )。这里介绍的是相位式静态光电 显微镜在孔径测量方面的应用。
静态光电显微镜的工作原理
由光源发出的光线经聚 光镜照亮目标分划板 S, 分划板上的图案经由投 影物镜在测量面上形成 一缩小实像—— 光学像 点 ,该像点恰好位于显 微镜的物平面上。 此像点经显微物镜成像 , 该像被分光镜分为两路 , 一路成像于目镜分划板 上 ,用于目镜观测 ,另一 路成像于光电接收器的 狭缝上 ,用于光电瞄准。 狭缝的宽度与像点的像 的宽度大致相等。
• 底座下方有三个安平螺钉，用来调整底座的水平 位置。
测量座 测量座是测量过程中感应尺寸变化并进行读数的重要部件，主要有 测杆、读数显微镜、照明装置以及微动装置组成。它可通过滑座在 基座床面导轨上滑动，并能用手轮在任何位置固定。测座的壳体是 由内六角螺钉与滑座紧固成一体。 （一）测杆在壳体中的轴承上运动，它通过螺钉固定在其运动范围 内的任何位置上。测杆内装有一根刻划长度为100毫米的精密刻度 尺。 （二）读数显微镜装于测量座的壳体上，采用光学游标式读数原理。 目镜的视度，在测量时可旋转视度圈调整。手轮可带动分划板移动。 手轮可使整组目镜在测量轴线方向做少量移动，测量时可以用其迅 速对正零位。 （三）测量轴微动装置 在测长仪上检定测微表或用电眼装置测小孔时，需要使测量轴作微 量位移，这要靠微动装置来实现，其移动量可小至0.5um。 微动装置是一种摩擦传动机构，结构如图-4，使用微动装置时，可 通过离合手轮来操作。
光学灵敏杠杆
D=(n2 - n1) + d D – 待测孔径 d – 光学灵敏杠杆测头直径 n1、n2 – 工具显微镜上的两次读数
光电显微镜运用于孔径测量
• 在瞄准直线端面时 ,是以影像位于振动狭缝中心位 置为瞄准点 ;在瞄准内孔时 ,由于内孔的瞄准面不 是直线而是圆弧表面 ,在其反射时就会使目标像发 生变形 ,形成圆弧瞄准像。因光电倍增管仍是对振 动狭缝两边的光强度变化进行瞄准 ,故而会产生瞄 准误差。 当光电倍增管接收到目标像两边的光强 相等 ,也就是狭缝被目标像均分成两块相等的面积 时就认为目标被瞄准 ,有如下关系:设狭缝长为 L , 狭缝宽度为 H ,被测孔径半径为R ,要使圆弧两边面 积相等 ,则圆弧顶点一定会超过狭缝中心线
仪器结构
1-底座；2、11-微动手轮；3-读数显微镜；4-测量座；5-测量轴； 6-万能工作台；7-微调螺钉；8-尾管紧固手柄；9-尾座；10-尾管； 12-尾座紧固手柄；13-工作台转动手柄；14-平衡手轮；15-工作台摆动手 柄；16-微分筒；17-限位螺钉；18-工作台升降手轮；19-锁紧螺钉
检测系统的实现
在实验过程中 ,选用了 DH -HV1300FM 型 数字摄像机、MCP814b 型运动控制卡、 MSDA013A1A 型驱动器和 MSMAO12A1C 型交流伺服电机组成测量 系统。以标准环规为例, 用上述方法对其内 径进行了测量实验, 利用 Visual C ++ 6. 0 编写程序, 开发出的测量系统软件部分界面 如图 6 所示 。根据所设计工件的尺寸要求, 计算出内部圆形区域面积的大小 ,将其作为 判断标准。测量时 ,计算机先采集到清晰的 图像, 再按上述图像处理算法, 对图像进行 轮廓提取 ,并分别根据式( 2) 和式( 5) 计算 出中间圆形区域的质心坐标以及轮廓上所 有像素点对质心的复合力矩 ,最后,运用上 述判别准则将所得复合力矩的大小与标准 阈值进行比较, 即可得出工件的误差大小 , 从而判断工件是否合格 。测量结果可以实 时显示,也可以自动进行存储 。
图-3 测量座结构图 1-左牵绳环；2-读数显微镜；3-毫米刻度尺；4-测量轴； 5-右牵绳环；6-滑座；7-照明光源；8-摩擦微动装置； 9-测
力重锤；10-限位杆
图-4微动装置结构 1-测量轴；2-转轴；3-摩擦盘；4、7-弹簧；5-传动轴；6-轴套；
8-微动手轮
尾座与尾管
尾座固定在底座右侧的导轨面上，尾管插在尾座的孔中。尾管的测 杆上可装不同的测帽，构成测量中的固定测点。（见图-2）。尾管测 头上可以装置各种需要的测帽，同时通过螺钉的调节，可使其测帽 平面与测座上的测帽平面平行。 在对尾管进行调整时，选择两平面测帽分别装在测轴和尾管的测杆 上（挂上测力重锤）并使测帽两平面轻轻接触, 再用螺丝刀缓慢调整 螺钉7从目镜视场中找转折点
• 测量横放圆柱形工件直径时，要使工件沿z轴上下移动找最大值，同时还要绕 z轴转动找最小值。只有找准这两个位置上的读数值, 才是被测圆柱形工件的
仪器附件 （一）电眼装置 电眼装置（如图-6所示）包括指示器、绝缘台、支持臂和球形测头四个部分。 它用来测量1－20mm的内孔，可使测量力接近于零。 （二）内测装置 内测装置（如图-7所示）由大测钩、小测钩、小测钩顶针轴和样圈四部分组成， 用来测量内尺寸。 测钩分为大小两种，分别用于不同内径以及不同深度测量。小测钩 66、67 可以 测量孔径由 10 至100 毫米，最大深度可至 15 毫米。一对测钩分别装于测头及 小测钩顶针轴 70 上后，可以用尾管螺钉固定。 样圈 65 是用于内尺寸测量时作为校正规用。在样圈上有刻线标记。 （三）内螺纹测量附件 内螺纹测定装置（如图-8所示）由带有 60°槽的测规、块规夹、浮动工作台、 球形测头和弹簧压板五部分组成，用来测量内螺纹中经。 带有 60°槽的测规 71 是供公制螺纹测定时使用，块规夹 72 用来装夹块规和测 规所组成的尺寸组合体。浮动工作台 74 的作用是使试件迅速处于两触头之间的 需要位置。球形测头 73 共有 11 对，以备在不同试件情况下分别选择使用。弹 簧压板 75 用于浮动工作台上固定试件用。 （四）其他附件 如顶针架、压板、球面测帽、平面测帽、刀刃形测帽、重锤等。
图-7内测装置构造图
图-8内螺纹测定装置构造图
• 在测量长方形工件宽度L时，工件要绕y轴摆动找读数的最小值，同时还要绕z 轴转动找读数的最小值。只有在此两最小值位置上的读数，才是被测尺寸L的 正确值。
• 测量竖放圆柱形工件直径时，工件要绕y轴前后移动找读数的最大值，同时 还要绕y轴转动找读数的最小值。只有找准这两个位置上的读数值, 才是被测 圆柱形工件的直径正确值。
光学灵敏杠杆的对准
测量线与工件的孔径重合的判断 方法
工件只可作x、y方向平移 找折转点
光学灵敏杠杆测量孔径
电子图像测量的测量方法
该测量系统由计算机、图像采 集卡 、摄像系统和驱动控制系 统等部分组成 。图像采 集卡和运动控制卡安装在计算 机内部, 分别与摄像头和伺服电 机进行数据交换 。摄像头竖直 安装在传送带的正上方,其光轴 垂直于传送带所在平面, 被测工 件水平放置在传送带上。为了 获取清晰的工件图像 ,采用 LED 环形光源照明, 让工件均匀受光 , 并使摄像头和环形光源的轴心 尽可能通过工件中心 。这样 ,工 件正好成像在摄像头的中心,拍 摄的图像不仅变形小 、没有阴 影 ,而且质量较高 。
