影像測量儀實戰技巧之角度測量

2021-01-20 新天光電


    如何提高角度測量精度，一直以來是二維測量儀器難以攻克的難關。現在市場上流行的二維測量儀器關於角度測量的方法基本有兩種，一種是切線法，一種是採點計算法。


切線法是指人工旋轉屏幕上或者鏡頭內刻線，分別對準工件兩條邊線，通過編碼器或者圓光柵計數來測量角度的方法。這種方法又分為兩種，投影切線法，如投影儀，工具顯微鏡等，和影像切線法，如影像儀，帶視頻功能的工具顯微鏡，依靠軟體自帶的米字線旋轉測量。


切線法操作方便簡單，但是測量精讀低，適合快速批量檢測，如果被測件角度精讀要求較高，用另一種方法，採點計算法就比較適合了。


所有的幾何元素都是有點組成的，包括基本元素直線，曲線和圓弧。二維平面角度由基本幾何元素兩條直線組成，直線由無數的點組成。所以角度測量準確與否，採點是最關鍵的。



角度測量技巧一：直線採集儘量長。


影像測量儀，由於屏幕顯示有限，加上放大倍率較大（一般在0.7檔～4.5檔  28X～180X)，屏幕顯示部分的工件尺寸實際只有幾毫米，很多測量人員在檢測的時候習慣只在屏幕顯示部分上採集點、線元素。如果採集的點有偏差，所採線段越短，那麼所測得的角度值偏差就會越大，線段越長，測得角度值偏差就會越小。如圖1所示，理論角度為30度，採點偏差0.25mm,，我們可以清楚的看到線段長短對測量值的影響。

                                        圖1

所以我們在測量角度的時候，儘量將角度兩邊的線採集長些，如果屏幕顯示範圍太小，可以移動工作檯，在角度所在直線的起點位置附件採一點，然後在終點位置採一點，這樣所測角度誤差將會大大減小。


角度測量技巧二：回歸直線偏差小。


    有很多檢測人員反應，在測量角度時，重複精度很差，同一個人同樣的方法，兩次測量重複誤差達到0.5度之多。


    很多影像測量軟體，包括三坐標測量軟體，直線採集都是默認為兩點。對於一些比較規則，直線性較好的零件來說，不會引起太大誤差，但對於直線性不好，毛刺較多的零件來說，兩點採集直線的方法會帶來很大的誤差，且重複精度很差，這樣的直線構成的角度，多次測量的重複性肯定不會好了。


    如果我們使用多點尋回歸直線的方法來確定角度的兩邊，所採直線會更貼近被測工件的實際邊線，直線偏差就會減少，同時，測量誤差也會減少許多，測值重複性大大改善。如圖2所示。

                                                圖2

角度測量技巧三：放大倍率儘量大。


    很多機械零件，被測角度邊線很短，只有2mm～3mm，例如，軸類零件倒角。如果我們還使用鏡頭最小檔0.7，或者1來採點測量的話，工件成像也只有48mm～120mm，採點偏差會給測量值帶來很大影響。如果我們換用放大倍率3或者4的話，工件成像能達到240mm～480mm，圖像邊緣的真實情況更容易觀察，採點偏差將會降到最低。不過，這種方法也帶來了很多不便，圖形過大，顯示窗口只能顯示很小一部分，但對於操作熟練的檢測人員和追求高精度的品管來說，這些應該都不是問題。


   影像測量儀是二維測量儀器裡功能最多，適用範圍最廣的儀器，其基本功能有限：點，線，圓，圓弧的採集。但是其組合計算的功能卻相當廣泛，只要開動腦筋，善於運用，很多測量上的問題都能得到很好的解決。



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