多測(cè)頭復(fù)合探測(cè)坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)

   一般情況下，測(cè)量可分為兩種類型：一類是以截面尺寸、空間交點(diǎn)及圓柱、圓錐等為對(duì)象，適合于接觸探測(cè)的測(cè)量工作，主要用傳統(tǒng)的接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)來完成；另一類是以大量細(xì)小的孔或槽為對(duì)象，或是以線路板、薄膜等柔軟或易碎工件為對(duì)象，適合于非接觸探測(cè)的測(cè)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(cè)量、計(jì)算機(jī)圖像處理、計(jì)算機(jī)可編程控制光學(xué)照明、激光掃描測(cè)量等高新技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使非接觸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在解決第二類測(cè)量問題時(shí)的適用性、準(zhǔn)確性和高效率足以與接觸式測(cè)量機(jī)在解決第一類測(cè)量問題時(shí)相媲美，并還使得非接觸式測(cè)量由原來的純二維測(cè)量發(fā)展為三維測(cè)量技術(shù)。有了這樣的條件，把非接觸式和接觸式探測(cè)過程組合在一起，構(gòu)成能同時(shí)解決兩類測(cè)量問題的光學(xué)機(jī)械測(cè)量中心的想法就顯得很自然。這種構(gòu)想在西安愛德華測(cè)量設(shè)備有限公司的復(fù)合式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)UCMS上已經(jīng)得到實(shí)現(xiàn)。

1．復(fù)合測(cè)頭的校準(zhǔn)

    坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量之間必須先進(jìn)行測(cè)頭的校準(zhǔn)，對(duì)于復(fù)合式測(cè)量機(jī)來說，校準(zhǔn)的基本概念是相同的，只是校準(zhǔn)包括兩種類型測(cè)頭——接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)頭的校準(zhǔn)是通過對(duì)一個(gè)已知直徑的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測(cè)量實(shí)現(xiàn)的，以此來確定每一測(cè)針的球徑和各測(cè)針球心的相對(duì)位置；而非接觸測(cè)頭的校準(zhǔn)則是通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板的測(cè)量實(shí)現(xiàn)的，所確定的是單位象素點(diǎn)的當(dāng)量值。復(fù)合式測(cè)量機(jī)上測(cè)頭的校準(zhǔn)還包括接觸式測(cè)頭和非接觸式測(cè)頭間位置關(guān)系的確定。其位置確定是，首先將非接觸測(cè)頭校正并做基準(zhǔn)，然后再校正接觸式測(cè)頭，則其相對(duì)位置即可確定。

2．復(fù)合探測(cè)方式

    復(fù)合探測(cè)的含義是在同一工件的測(cè)量中既使用接觸式也使用非接觸式測(cè)頭采集測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量過程中兩種測(cè)頭可按需要隨意切換，甚至可以在同一個(gè)被測(cè)要素中用兩種測(cè)頭采集測(cè)量點(diǎn)。當(dāng)然這樣做的前提是測(cè)量機(jī)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(cè)量、非接觸測(cè)量和復(fù)合測(cè)量的功能，無論是接觸式還是非接觸式測(cè)頭采集的測(cè)量數(shù)據(jù)，均可直接進(jìn)行運(yùn)算，全部測(cè)量及運(yùn)算函數(shù)都可以進(jìn)行自學(xué)習(xí)編程并可被自動(dòng)執(zhí)行。?

接觸式測(cè)頭的探測(cè)方法已為人們所熟悉，而對(duì)非接觸式測(cè)頭探測(cè)方法的介紹相對(duì)較少。AUTOMET軟件中非接觸測(cè)量的功能有手動(dòng)瞄準(zhǔn)和自動(dòng)瞄準(zhǔn)兩類。手動(dòng)瞄準(zhǔn)時(shí)可采取移動(dòng)工件使其影像對(duì)準(zhǔn)瞄準(zhǔn)標(biāo)志的方法或用鼠標(biāo)移動(dòng)瞄準(zhǔn)標(biāo)志對(duì)準(zhǔn)工件影像的方法。而自動(dòng)瞄準(zhǔn)的方式則多種多樣，可適應(yīng)不同的測(cè)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(biāo)、自動(dòng)測(cè)圓、邊增量/線增量/圓增量測(cè)量等。操作者只要設(shè)定測(cè)量窗的位置和大小，規(guī)定掃描方向，軟件系統(tǒng)即可在測(cè)量窗內(nèi)自動(dòng)搜索，找出所有的點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算或處理，如最佳擬合、濾波等，從而獲得所需的點(diǎn)坐標(biāo)、圓直徑、距離等測(cè)量數(shù)據(jù)。自動(dòng)聚焦功能(包括對(duì)邊緣的自動(dòng)聚焦和對(duì)表面的自動(dòng)聚焦)可以較手動(dòng)調(diào)焦高得多的重復(fù)性確定垂直于投影面的坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量。為了獲得良好的圖像質(zhì)量，非接觸測(cè)量機(jī)的照明系統(tǒng)(包括透射光照明、反射光照明和測(cè)光照明)是計(jì)算機(jī)可編程控制的，每一組光源的開與關(guān)、亮與暗均可編入測(cè)量程序，并由程序控制執(zhí)行。同時(shí)針對(duì)不同的影像邊緣狀況，可設(shè)定適當(dāng)?shù)闹祦砀淖冏詣?dòng)描準(zhǔn)時(shí)壓線的深淺。有了這些措施作為保障，才使測(cè)量具有很高的準(zhǔn)確性。UCMS及AUTOMET軟件即滿足了所有這些要求。?

3．復(fù)合測(cè)量方法的應(yīng)用領(lǐng)域

    由于多測(cè)頭復(fù)合式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在同一臺(tái)機(jī)器上將接觸式測(cè)頭和非接觸式測(cè)頭組合為統(tǒng)一的有機(jī)體，而且在非接觸測(cè)頭中還可集成激光掃描測(cè)頭，各種測(cè)頭又可隨時(shí)切換，因而展現(xiàn)出極高的靈活性，并使得坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。除了在傳統(tǒng)的機(jī)械制造中測(cè)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(cè)量電路板、薄膜、圖樣、小孔、狹縫、機(jī)芯等零件或要素。可以預(yù)測(cè)，此種測(cè)頭復(fù)合式測(cè)量機(jī)有廣闊的發(fā)展前景。