多測頭復(fù)合探測坐標測量技術(shù)

   一般情況下，測量可分為兩種類型：一類是以截面尺寸、空間交點及圓柱、圓錐等為對象，適合于接觸探測的測量工作，主要用傳統(tǒng)的接觸式坐標測量機來完成；另一類是以大量細小的孔或槽為對象，或是以線路板、薄膜等柔軟或易碎工件為對象，適合于非接觸探測的測量任務(wù)，主要用萬工顯、投影儀等影像式光學(xué)儀器來完成。近年來，隨著CCD攝像測量、計算機圖像處理、計算機可編程控制光學(xué)照明、激光掃描測量等高新技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使非接觸坐標測量機在解決第二類測量問題時的適用性、準確性和高效率足以與接觸式測量機在解決第一類測量問題時相媲美，并還使得非接觸式測量由原來的純二維測量發(fā)展為三維測量技術(shù)。有了這樣的條件，把非接觸式和接觸式探測過程組合在一起，構(gòu)成能同時解決兩類測量問題的光學(xué)機械測量中心的想法就顯得很自然。這種構(gòu)想在西安愛德華測量設(shè)備有限公司的復(fù)合式坐標測量機UCMS上已經(jīng)得到實現(xiàn)。

1．復(fù)合測頭的校準

    坐標測量機在測量之間必須先進行測頭的校準，對于復(fù)合式測量機來說，校準的基本概念是相同的，只是校準包括兩種類型測頭——接觸式和非接觸式。接觸式測頭的校準是通過對一個已知直徑的標準球進行測量實現(xiàn)的，以此來確定每一測針的球徑和各測針球心的相對位置；而非接觸測頭的校準則是通過對標準孔板的測量實現(xiàn)的，所確定的是單位象素點的當量值。復(fù)合式測量機上測頭的校準還包括接觸式測頭和非接觸式測頭間位置關(guān)系的確定。其位置確定是，首先將非接觸測頭校正并做基準，然后再校正接觸式測頭，則其相對位置即可確定。

2．復(fù)合探測方式

    復(fù)合探測的含義是在同一工件的測量中既使用接觸式也使用非接觸式測頭采集測量點，測量過程中兩種測頭可按需要隨意切換，甚至可以在同一個被測要素中用兩種測頭采集測量點。當然這樣做的前提是測量機的軟件操作系統(tǒng)能夠提供這方面的支持。愛德華公司AUTOMET軟件就提供了接觸式測量、非接觸測量和復(fù)合測量的功能，無論是接觸式還是非接觸式測頭采集的測量數(shù)據(jù)，均可直接進行運算，全部測量及運算函數(shù)都可以進行自學(xué)習(xí)編程并可被自動執(zhí)行。?

接觸式測頭的探測方法已為人們所熟悉，而對非接觸式測頭探測方法的介紹相對較少。AUTOMET軟件中非接觸測量的功能有手動瞄準和自動瞄準兩類。手動瞄準時可采取移動工件使其影像對準瞄準標志的方法或用鼠標移動瞄準標志對準工件影像的方法。而自動瞄準的方式則多種多樣，可適應(yīng)不同的測量要求。這些方式包括最大/最小掃描、X/Y方向距離、暗/亮底質(zhì)心坐標、自動測圓、邊增量/線增量/圓增量測量等。操作者只要設(shè)定測量窗的位置和大小，規(guī)定掃描方向，軟件系統(tǒng)即可在測量窗內(nèi)自動搜索，找出所有的點進行相應(yīng)的計算或處理，如最佳擬合、濾波等，從而獲得所需的點坐標、圓直徑、距離等測量數(shù)據(jù)。自動聚焦功能(包括對邊緣的自動聚焦和對表面的自動聚焦)可以較手動調(diào)焦高得多的重復(fù)性確定垂直于投影面的坐標，從而實現(xiàn)三維測量。為了獲得良好的圖像質(zhì)量，非接觸測量機的照明系統(tǒng)(包括透射光照明、反射光照明和測光照明)是計算機可編程控制的，每一組光源的開與關(guān)、亮與暗均可編入測量程序，并由程序控制執(zhí)行。同時針對不同的影像邊緣狀況，可設(shè)定適當?shù)闹祦砀淖冏詣用铚蕰r壓線的深淺。有了這些措施作為保障，才使測量具有很高的準確性。UCMS及AUTOMET軟件即滿足了所有這些要求。?

3．復(fù)合測量方法的應(yīng)用領(lǐng)域

    由于多測頭復(fù)合式坐標測量機在同一臺機器上將接觸式測頭和非接觸式測頭組合為統(tǒng)一的有機體，而且在非接觸測頭中還可集成激光掃描測頭，各種測頭又可隨時切換，因而展現(xiàn)出極高的靈活性，并使得坐標測量機的應(yīng)用范圍進一步擴大。除了在傳統(tǒng)的機械制造中測量箱體、軸類、齒輪、凸輪、葉片、螺旋、空間、曲線、曲面等零件外，更能在電子、光學(xué)、鐘表、模具等行業(yè)中測量電路板、薄膜、圖樣、小孔、狹縫、機芯等零件或要素。可以預(yù)測，此種測頭復(fù)合式測量機有廣闊的發(fā)展前景。