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影像测量仪的误差来源探索

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发表于 2019-7-17 13:47:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  影像测量仪的测量可以是单轴、二维平面的测量,也可以是三维空间坐标的测量, 测量时先对焦,取点,最后计算处理。读数来自于标尺即光栅系统, 对焦对准依靠光学系统, 还有一个直接影响测量效果和精度的照明光源。
  因为, 基于影像方法测量的仪器, 如果被测件不能被有效正确的照明, 则测量的结果显然要偏离其真实尺寸。除前述因素外, 环境条件也是制约测量精度不可忽视的因素。基于上述分析, 可以归纳出以下几个方面的误差来源:
  1)光栅计数尺的误差;
  2)工作台移动时存在的直线度、角摆带来的误差;
  3)工作台两测量轴垂直度带来的误差;
  4)显微镜光轴与工作台面不垂直带来的误差;
  5)测量室温度偏离校准要求的参考温度带来的误差;
  6)光源照明条件的变化带来的对焦和对准误差。
  在这几种因素中, 前四项误差, 是硬件误差, 在仪器制造过程中已经形成并固定下来, 一般无法改变; 温度影响带来的误差, 必须通过控制测量室的温度和等温过程来减小其影响。最后一项则常被忽视, 而在实际测量中, 当光源照明条件改变时, 直接影响被测工件的照明效果和影像质量, 主要是因为影像测量仪的图像是通过CCD 接收, 尽管CCD具有自动调节增益的功能。
  但当亮度过大时即失去调节功能, 导致被测工件影像在缩小, 当亮度过低时, 工件影像反而变大。这种影响, 对于测量具有重复图形结构之间的间距时, 只要整个测量过程中照明条件保持不变, 其影响可以忽略, 因为每个重复图形结构都同时在变大或变小, 间距的测量计算直接消除了影像变形的影响, 如测量玻璃尺、网格板刻线间距;除了这种特殊情形外, 如测量圆的直径、工件的长度和宽度, 都将带来明显的误差。
  在以影像测量工件样品结构的几何尺寸时, 光照明条件的改变将会直接影像被测尺寸, 如线宽、圆直径及其他几何形位公差, 因次要确保取到的边界点是产品需要检测的边界 , 在高精度测量中, 这是导致测量不确定度增大的关键因素, 应引起足够重视。

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