[发明专利]光栅影像复合自动测量方法

说明书

技术领域

本发明专利属于测量仪器，具体涉及一种光栅影像复合自动测量方法。

背景技术

在机械制造中，制造精度是产品质量的保证，在汽车零件等大批量生产的工件中，广泛使用光滑极限量规检测各种孔和螺纹的加工精度。光滑极限量规作为测量装置，精度要求很高。光滑极限量规在制造和使用过程中，一般采用光学计比较测量，由于比较测量是接触式测量，测头有磨损；比较法测量，要经常用量块校对，测量效率低；而且测量精度与操作人员的技术水平有很大关系。在精密测量中也常常使用光栅测量系统，如三坐标测量机等测量仪器就是采用光栅测量系统，光栅测量系统一般采用接触式测量，由于接触式测量会磨损测头，如光滑极限量规精度很高，测头磨损就会影响测量精度；同时接触式测量在测量时测头等部位受力，在力的作用下仪器的间隙会发生变化，仪器的受力部件也会产生变形，这些都是影响测量精度的因素。

由于图像传感器技术的快速发展，带动了影像测量技术的快速进步，近几年影像测量技术在机械量的机器视觉测量方面发展较快。影像测量是非接触测量，可以应用于生产现场和实验室等环境下的测量。采用影像测量时，被测工件经光学系统放大，放大的影像投影到图像传感器器件上，图像传感器实际上是一个A／D转换器件，由图像传感器将工件影像转变成数字电信号。转换的精度取决于图像传感器器件的像素尺寸。由影像测量的原理可以知道，被测工件尺寸越大，每个像素所代表的工件尺寸也就越大，测量精度就越低，反之，当测量对象是在很小的区域内，测量精度就可以很高；由于影像测量的这个特点，限制了影像测量在机械量视觉测量方面的应用范围。

在传统的工具显微镜中，为了解决人眼用目镜对准被测工件边缘容易疲劳、影像太小等问题，近几年来有将工具显微镜目镜换成图像传感器的趋势，更换后也便于将测量结果与计算机连接并进行数据处理。以类似的工作原理，出现了各种影像测量仪。而这些影像测量仪的基本工作原理都是用影像测量部分代替了一般光栅中的机械触头，起到一个对准被测对象边缘的作用。一般的测量方法是将工件的影像显示到计算机显示屏上，由人工判断工件边缘位置并通过鼠标进行选择，精度一般只能达到3-4μm，测量自动化程度不高。

发明内容

采用光栅系统进行测量，可以实现大尺寸工件的测量，测量精度可以通过选择光栅的不同精度来实现，但一般采用接触式测量，存在接触式测量的不足；影像测量是一种非接触测量技术，但测量范围与测量精度经常是一对矛盾，工件越大，测量精度越低；同时影响影像测量精度的环节较多，整体测量精度不高，因此实现高精度自动测量难度大；光栅测量系统可以在大范围实现高精度测量，但常常采用接触式测量方式；影像测量系统是非接触测量，如果将影像测量系统测量的区域限制在很小区域，并消除影响影像测量精度的因素，就可以将影像测量系统叠加到光栅测量系统上，使光栅测量系统与影像测量系统组成一个有机的测量系统，实现高精度测量。