影像測量儀在檢測中的應(yīng)用

韓 梅（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

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影像測量儀在檢測中的應(yīng)用

韓 梅
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

汽車設(shè)計(jì)過程中一定要注重質(zhì)量問題，不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)就是汽車零部件的檢測。文章主要針對(duì)影像測量儀的應(yīng)用來簡要論述汽車零部件檢測的各個(gè)環(huán)節(jié)。簡單的論述了影像測量儀的特點(diǎn)、功能，組成及應(yīng)用。并通過影像測量儀的工作原理及零部件檢測的概念簡要論述來說明影像測量儀在汽車零部件檢測中的應(yīng)用意義。重點(diǎn)探討了運(yùn)用影像測量儀的測量技術(shù)對(duì)一把鑰匙進(jìn)行精密測量，為設(shè)計(jì)開發(fā)提供更精確的數(shù)據(jù)。

影像測量儀；應(yīng)用；汽車設(shè)計(jì)；零部件；檢測

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.056

CLC NO.: U461Document Code: BArticle ID: 1671-7988(2016)08-176-04

引言

傳統(tǒng)的接觸式三坐標(biāo)測量機(jī)、五大量具等儀器在汽車測量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是在面臨結(jié)構(gòu)精細(xì)、薄壁類工件、微小注塑件、批量快速測量等問題時(shí)，都沒有好的解決方案，影像測量儀借助CCD面陣式傳感器、非接觸式測量的特點(diǎn)，可以高效地完成對(duì)無法進(jìn)行接觸、易變性、形貌微小的工件，有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于結(jié)構(gòu)精細(xì)、尺寸較小的零部件，傳統(tǒng)接觸式三作標(biāo)受側(cè)頭尺寸的限制，測量操作困難，影像測量儀可使用放大倍率，可清晰觀察到零部件的細(xì)微之處，方便的實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測量。

該儀器還能滿足批量檢測，通過高速的圖像處理法，可以瞬間完成對(duì)該區(qū)域內(nèi)所有幾何量的測量，其以其非接觸、高效率、高性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)，日益成為汽車零部件行業(yè)的重要測量工具，逐步得到了廣大汽車行業(yè)以及五金等其他行業(yè)廠商的認(rèn)可，在整個(gè)汽車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

1、影像測量儀軟件簡介

影像測量儀，普遍具有高精度、高速度、很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力，尤其是豐富的、不斷擴(kuò)展的軟件功能，目前愈來愈多的應(yīng)用于零部件檢測中。根據(jù)不同的測量需要，影響投影儀可以配置各種合適的測量軟件，中心質(zhì)量管理部影像測量儀主要配置MEGA 2D軟件。

1.1MEGA 2D軟件簡介

MEGA 2D軟件是開發(fā)人員結(jié)合十余年計(jì)量行業(yè)及軟件工作經(jīng)驗(yàn)，精心研發(fā)的專業(yè)的二維測量軟件。其設(shè)計(jì)原則是：操作簡單，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便。它主要借鑒了國外知名軟件并結(jié)合國內(nèi)的情況，博采眾長，優(yōu)化組合。精心研制而成。

該軟件高度集成了測量、圖像對(duì)比、缺陷分析、及多軸運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)，及光源調(diào)節(jié)。與同行業(yè)的軟件相比具有高度集成、自動(dòng)控制、人性化操作等方面的優(yōu)勢(shì)。

1.2MEGA 2D測量軟件的主要功能

能測量點(diǎn)、直線、圓、圓弧、橢圓、矩形、槽形、○形環(huán)、距離、角度、開云線,閉云線。能測量閉合云線的周長，面積及重心，可以進(jìn)行框選測量多圓，快速，準(zhǔn)確的一次測量多個(gè)圓。自動(dòng)捕捉測量，元素構(gòu)造功能，可根據(jù)圖紙建立多重工件座標(biāo)系。輔助調(diào)光，帶有系統(tǒng)誤差修正功能。

1.3影像測量儀的工作原理

全自動(dòng)影像測量儀是一種高解析度 CCD彩色攝像機(jī)、連續(xù)變倍物鏡、PC電腦顯示器、轉(zhuǎn)接盒、2D資料測量軟件與高精度工作臺(tái)等精密機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的高精度、高效率光電測量儀器，以二維測量為主，也能做三維高度測量。

影響測量儀使用本身的硬件 CCD,鏡頭、程控光源和視頻數(shù)據(jù)線將所能捕捉到的圖像通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X的數(shù)據(jù)采集卡中，之后軟件在電腦顯示器上建立成像測量系統(tǒng)界面，由操作員用鼠標(biāo)在電腦上進(jìn)行快速的測量，因工件大小而議，工作臺(tái)可以選擇不同行程。光源亮度可調(diào)，可以在各種測量零件需要光線條件下選擇最合適的光源亮度。

1.4影像測量儀的組成

影像測量儀主要由以下部件構(gòu)成：

（1）基座：以高精度的00級(jí)花崗巖作為基座、鑄鐵和懸臂架，從而提高了整臺(tái)儀器的剛性、穩(wěn)定性和抗時(shí)效變形能力。

（2）工作臺(tái)：采用高精度、低折射率影響測量專用光學(xué)玻璃的工作臺(tái)，30kg工作臺(tái)采用高強(qiáng)度6060鋁合金，經(jīng)應(yīng)力消除處理后再經(jīng)攝氏-196度的超深冷處理，可保證長期使用仍有良好的精度，表面做陽極處理，可防止雷射擴(kuò)散反映，有較高使用安全性。

（3）傳動(dòng)：劃歸是兩個(gè)V型滑槽徑經(jīng)熱處理硬化后，施行高精度成型研磨加工，與轉(zhuǎn)動(dòng)滾柱軸承構(gòu)成，軸承相連，采用了高精度、高穩(wěn)定性THK直線導(dǎo)軌，使獲得了精準(zhǔn)平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)性能和穩(wěn)定的定位精度。

（4）光源：使用了LED冷光源，避免了一般熱光源帶來的使被測工件由于熱脹冷縮所產(chǎn)生的測量誤差。

（5）軟件：采用的是MEGA 2D軟件，集成了測量、圖像對(duì)比、缺陷分析、及多軸運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)，及光源調(diào)節(jié)。

（6）電氣控制硬件系統(tǒng)：是信號(hào)處理和測量驅(qū)動(dòng)的電氣系統(tǒng)。

2、影像測量儀在檢測中的應(yīng)用

每個(gè)零部件都有很多的尺寸，我們檢測時(shí)候嚴(yán)格按照?qǐng)D紙判斷，每個(gè)尺寸都在公差范圍內(nèi)才能視為合格，現(xiàn)在常用的檢測工具就是五種量具和三坐標(biāo)，它們方便快速，但是針對(duì)一些小件以及精準(zhǔn)要求高的件，比如說，軸承件，此類關(guān)鍵件的尺寸精度要求極高，使用影像測量儀就能滿足他的測量要求，得出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而保證質(zhì)量，性能。塑料件，CD面板、燈光開關(guān)等件，常規(guī)檢測就無法滿足其各別尺寸，或者是能測量到但是有些誤差，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，從而會(huì)影響到對(duì)此件合格與否的判斷，進(jìn)而影響此類件的密封性，以及其他件的匹配性，這些弊端影像測量儀就可以摒除掉，它可把件放大到你需要的倍數(shù)，通過影像，再進(jìn)行操作，從而獲得相關(guān)點(diǎn)線等，進(jìn)而精準(zhǔn)的算出你需要的尺寸，并把復(fù)雜的測量任務(wù)得以簡單、實(shí)效化。影像測量儀的功能是快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息，并且普遍具有高精度、高速度、很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力，尤其是豐富的、不斷擴(kuò)展的軟件功能，目前愈來愈多的應(yīng)用于汽車零部件檢測中。

2.1影像測量儀在檢測中的應(yīng)用原理

它是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)于一體的新型高精度、高科技測量儀器。由光學(xué)顯微鏡對(duì)待測物體進(jìn)行高倍率光學(xué)放大成像，經(jīng)過CCD攝像系統(tǒng)將放大后的物體影像送入計(jì)算機(jī)后，能高效檢測各種復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置，特別是精密零部件的微觀檢測與質(zhì)量控制。可將測量數(shù)據(jù)直接輸入到AUTOCAD中，成為完整的工程圖，圖形可生成DXF文檔，也可輸入到WORDEXECL中。

測量方法多樣，自動(dòng)判別測量、采點(diǎn)測量、對(duì)比測量、公差對(duì)比測量。預(yù)置元素，單點(diǎn)采集方法有多種，可鼠標(biāo)采點(diǎn),十字線尋邊采點(diǎn),放大采點(diǎn)比如:兩點(diǎn)構(gòu)造直線，可以將兩點(diǎn)連起來形成一條直線,也可以求這兩點(diǎn)的對(duì)稱線，所以有兩種構(gòu)造方法。可根據(jù)圖紙建立多重工件座標(biāo)系。實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)系的座標(biāo)變換；能方便地實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.2影像測量儀在檢測中的意義

零部件是汽車的主要部分，不但影響單獨(dú)零部件的性能，而且直接影響著與其相關(guān)聯(lián)配合的零部件的性能，從而影像整車的性能和質(zhì)量。抓好汽車質(zhì)量是我國汽車工業(yè)的一項(xiàng)重要工作。

影像測量儀技術(shù)可以使測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，測量結(jié)果更直觀，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。減少廢品率，在同時(shí)檢測的幾個(gè)零部件中，可以一次把幾個(gè)件的結(jié)果一起檢測出來，從而可以分析數(shù)據(jù)，看看數(shù)據(jù)的一致性，從而可以看出廠家的能力，也為后續(xù)選擇供應(yīng)商作為參考，優(yōu)勝劣汰，保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。零部件的質(zhì)量是汽車質(zhì)量的重要組成部分，零部件質(zhì)量的提高對(duì)我國汽車整體質(zhì)量的提高有重要影響，本項(xiàng)目的成功對(duì)我國汽車產(chǎn)品占領(lǐng)國內(nèi)市場并走向國際市場都有重要意義。產(chǎn)品質(zhì)量的提高對(duì)汽車的使用壽命和使用安全性都有直接的作用，對(duì)消費(fèi)者和全杜會(huì)帶來巨大的效益。

3、以一把鑰匙項(xiàng)目的檢測為例簡介影像測量儀的測量應(yīng)用

我們以前檢測鑰匙就是對(duì)整個(gè)鑰匙進(jìn)行外形檢測，尺寸太過于少，它只能詮釋外形尺寸的合格與否，對(duì)其內(nèi)部尺寸一概不得知，內(nèi)部尺寸也是很重要的，它關(guān)系到內(nèi)部各個(gè)小件之間的裝配，進(jìn)而影響到裝好后的整個(gè)鑰匙按鍵的靈活度和外觀形狀，進(jìn)而影響到消費(fèi)者的心理落差。

3.1一把鑰匙普通檢測偏差的來源

此項(xiàng)目是應(yīng)用在瑞風(fēng) S5項(xiàng)目上的，在此之前從未把鑰匙細(xì)拆下來進(jìn)行檢測，如果把它拆開，對(duì)于里面的各個(gè)小件就必須要使用影像測量儀，因?yàn)椴灰?guī)則，常規(guī)的卡尺無法對(duì)其進(jìn)行檢測，因?yàn)榧。銛y式三坐標(biāo)也無法將探頭深入其內(nèi)部進(jìn)行打點(diǎn)檢測，用卡尺可以測量個(gè)別尺寸，這樣的情況下就可能會(huì)放過一些我們認(rèn)為可能不重要對(duì)裝車和性能無影響的尺寸，這就是有偏差的，開發(fā)這個(gè)項(xiàng)目讓我們可以做到對(duì)其內(nèi)部的尺寸進(jìn)行檢測，這對(duì)于我們檢測來說是有重大意義的，我們可以在保證其外形尺寸合格的情況下保證它的內(nèi)部尺寸檢測合格才通過其OTS認(rèn)可。

3.2影像測量儀檢測一把鑰匙的方法

3.2.1MEGA 2D的像素校準(zhǔn)

像素校正就好比做房子要打好地基，彈鋼琴要調(diào)好音色，像素校正，就是在當(dāng)前的情況下，得到影像上的距離與實(shí)際距離之間的某種關(guān)系，一旦結(jié)果有絲毫的偏差，就有”失之毫厘，謬之千里”的危險(xiǎn)。第一次使用軟件或機(jī)器進(jìn)行測量時(shí)，或鏡頭的倍率變化后，一定要進(jìn)行像素校正。像素校正的目的是為了讓測量結(jié)果更準(zhǔn)確。像素校正必須符合以下條件：鏡頭的倍率不變;必須使用圓測量工具：校正的順序必須是；沿影像區(qū)的四個(gè)角落，順時(shí)針或逆時(shí)針校正；圓不能太大，也不太小，占屏幕的1/8最好。

像素校正的步驟如下：（校正順序以右下－右上－左上－左下為例）

首先將校正片放在工作臺(tái)上，對(duì)焦清晰后，移動(dòng)X,Y軸找到校正片上的某一圓，先將圓移到畫面的右下方，在影像窗口彈右鍵，在彈出的菜單中，選擇“像素校正”（狀態(tài)提示欄將顯示：像素校正，第1次）後，然后再選擇圓尋邊按鈕，用鼠標(biāo)在該圓的邊緣上點(diǎn)三下，會(huì)出現(xiàn)一大圓和一小圓，套住被測圓。按SPACE鍵，采集該圓，以此類推將剩下操作步驟完成校準(zhǔn)。

3.2.2測量前的準(zhǔn)備工作

像素校正后即可將一把鑰匙項(xiàng)目具體拆分的各個(gè)小零部件放到工作臺(tái)上，且件要放平放正，如有需要可用橡皮泥等輔具將工件固定牢，一切準(zhǔn)備就緒以后便可對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行測量了。

3.2.3測量方法及結(jié)果分析

第一個(gè)件尾門解鎖鍵，用底光調(diào)好到能看到最清晰的輪廓，如圖1?？春脠D紙要求測量哪些尺寸，然后開始用電腦操作使用相對(duì)應(yīng)的按鈕將所需測量元素畫出來，這個(gè)件的元素就是線，顯示在屏幕左側(cè)，全部搞好后，再構(gòu)造點(diǎn)，如圖2。以線擺正，選取交點(diǎn)為中心點(diǎn)來建立坐標(biāo)系，再算距離，顯示在屏幕右上方，最后可導(dǎo)出報(bào)告如圖3。

圖紙中D2 13.7上公差0下公差-0.2，其實(shí)測值13.7764，超差0.0764；D3 24.1 上公差0下公差-0.06，其實(shí)測值24.438，超差0.438；D4 15.1 上公差0下公差-0.2，其實(shí)測值15.1655，超差0.0655；D5 22.2 上公差0下公差-0.06，其實(shí)測值22.4278.超差0.2278，所以樣件不合格。從以上數(shù)據(jù)來看，均是走的上偏差，實(shí)際件是做大了，如果不細(xì)分開來是無法知曉的。

第二個(gè)件遙控芯片總成，用同樣的方法畫出此件的元素，線，腰孔，圓孔和構(gòu)造方孔，以線擺正，以圓孔為中心點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，導(dǎo)出報(bào)告，如圖4。

從報(bào)告可以看出所測值均在公差范圍內(nèi)，此樣件合格。因?yàn)槲查T解鎖鍵不合格，所以一把鑰匙不合格，繼續(xù)整改檢測。

4、結(jié)束語

本文介紹了影像測量儀在汽車零部件檢測中的應(yīng)用原理及檢測方法。簡單論述了影像測量儀的功能及組成，并論述了影像測量儀的工作原理及其在零部件檢測中的應(yīng)用原理。重點(diǎn)以一把鑰匙項(xiàng)目的檢測為例介紹了影像測量儀在汽車零部件檢測中的應(yīng)用，以及檢測過程中坐標(biāo)系的建立、檢測方案的選取及檢測報(bào)告的輸出。同時(shí)簡要提出了一把鑰匙普通檢測偏差的來源和有效的控制方法。并對(duì)檢測數(shù)據(jù)的處理和分析作簡要論述。

汽車設(shè)計(jì)過程中，零部件的檢測起著至觀作用，在每次的檢測中嚴(yán)格把守，不放過，將不合格零部件整改到合格為止，保證了單一零部件的質(zhì)量，從而提高了整車的質(zhì)量。影像測量儀的應(yīng)用提高了零部件檢測的精度，保證了設(shè)計(jì)過程中各種步驟的正常進(jìn)行，提高了設(shè)計(jì)水平。通過此次課題的探討，我們對(duì)汽車零部件的檢測方法及流程更加熟悉，對(duì)影像測量儀的工作原理更進(jìn)一步了解，測量操作更加熟練，進(jìn)一步提高了檢測技術(shù)水平，對(duì)工作有很大幫助。

謝辭

在為期兩個(gè)月的專業(yè)論文寫作過程中使我更好的的了解了影像測量儀的功能、組成部件、工作原理及測量方法等，并將這些知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，在以后的檢測工作中有了很好的幫助和提升。本次論文的寫作首先要感謝指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)。其次要感謝公司讓我從事產(chǎn)品檢測工作，感謝領(lǐng)導(dǎo)給予的指點(diǎn)和支持，再次要感謝同事給予的幫助。謝謝你們！

[1]王望予.汽車設(shè)計(jì)(第4版)[Z].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004.8.

[2]廖念釗.互換性與技術(shù)測量(第4版).北京.中國計(jì)量出版社.2001.1.

[3]黃云清.公差配合與測量技術(shù).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2001.3.

[4]徐志生.汽車?yán)碚?第4版).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2006.5.

[5]關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造（第2版）.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004.10.

The application of image measuring instrument

Han Mei
(Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd.,Anhui Hefei 230601)

In the process of automobile design ,we must pay attention to quality problems，An indispensable link is the detection of auto parts.This article mainly aims at the application of the image measuring istrumeng.and discusses each link of the auto parts inspection.The characteristis,function,composition of the image measuring instrument are briefly discussed.And its working principle is used to explain the significance of its application in the testing of components.The key point is use the measuring technique to carry out the precision measurement of a key,provide more accurate data for design and development .

image measuring instrument; use; automotive design; parts; detection

U461

B

1671-7988（2016）08-176-04

韓梅（1987.5-） 二級(jí)工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，從事汽車零部件檢測。