4.5 Видиоизмерительные приборы и машины

 

Сравнительно недавно начали выпускать, так называемые, видиоизмерительные  приборы и машины для бесконтактного измерения деталей машиностроения и электроники.  По сути это усовершенствование измерительного микроскопа и проектора, в котором оператор не смотрит в тубус на увеличенное изображение, потому что  прибор снабжен цифровой ПЗС-камерой высокого разрешения. Камера передает изображение на цветной монитор, что делает процесс измерения чрезвычайно удобным и более точным. Кроме того, прибор имеет развитое программное обеспечение, позволяющее осуществлять измерения различных деталей и их фрагментов по заданным алгоритмам, проводить вычисления и сравнение с CAD-моделью.  Выпускают 2х и 3х координатные  видиоизмерительные приборы.

Видио Теза

Рис. 4.5.1.1    Видиоизмерительный прибор

Прибор (рис. 4.5.1 и 4.5.3) собран на гранитном овновании, что уменьшает температурную погрешность. На основании установлен столик на точных безлюфтовых шариковых направляющих. Столик перемещается по координатам Х и Y вручную с помощью точных микровинтовых передач или с помощью моторов. Для отсчета перемемещений по координатам устанолены линейные инкрементные оптоэлектронные энкодеры с дискретностью отсчета до 0,05 мкм.  Измерительное пространство прибора X=300 мм,  Y=200 мм,  Z=150 мм.

В изогнутой стойке установлен объектив с трансфокатором, обеспечивающий наведение на резкость и увеличение измеряемого объекта от 20х до 180х в зависимости от величины экрана компьютера. Объектив снабжен противовесом, позволяющим удерживать его на месте после настройки и мотором для автоматической настройки. Над объективом расположена ПЗС-камера.

Принцип действия прибора при работе в проходящем свете показан на рис. 4.5.2.

оптическая схема видио

Рис. 4.5.2  Принцип действия видиоизмерительного прибора при работе в проходящем свете

  Видиоизмерительный прибор имеет источник света и коллиматорную оптическую систему, образующую поток параллельного освещения измеряемой детали, оптическую систему, фокусирующую свето-теневое изображение детали на фотодиодной матрице, электронику, преобразующую сигналы фотодиодов в изображение детали на дисплее компьютера.  Таким образом, прибор работает    по принципу обработки теневого изображения силуета измеряемой  детали в проходящем параллельном свете. Переход от света к тени, т.е край детали автоматически регистрируется с помощью тысяч небольших фотодиодов микронного размера и трансформируется в выходной электрический сигнал.

разрез видиоскан

Рис. 4.5.3 Конструктивная схема  видиоизмерительного прибора прибора

Освещение измеряемой детали очень важная часть современных приборов и сильно и принцивиально усовершенствована по сравнению с измерительными микроскопами. Освещение  осуществляется тремя способами:

Диаскопическое освещение (освещение проходящим светом): источник света расположен под стеклянной пластиной, что позволяет отображать контур детали.

Кольцевое освещение для детализированного визуального отображения верхней (передней) поверхности измеряемой детали (измерение в отраженном свете).

Коаксиальный свет для отображения внутренней части глухого отверстия или полости либо измерения

цилиндрических деталей в вертикальном положении.

Кольцевое (эпископическое) освещение или падающий свет применяется в основном для измерения отдельных элементов детали, таких как пазы, отверстия, фаски и закругленные кромки. Этот тип освещения может варьироваться в зависимости от выбранной версии

прибора. Например, кольцевое освещение разделено на 4 сегмента по 900, в которых  расположены  24 холодных светодиода, раставленных по кругу в два ряда.

В другой версии освещение состоит из двух кольцевых

рядов. Внешний ряд разделен на 8 сегментов по 45°, в то время как внутренний имеет 4 сегмента по 90° . Каждый сегмент может программироваться отдельно.

Применение для освещения светодиодов исключает температурные погрешности от нагревания детали и прибора.

Применяемые методы освещения обеспечивают хорошую яркость освещения и повышают точность измерения.

Программное обеспечение и автоматика прибора обеспечивает много возможностей в процессе измерения.

– обнуление

– отображение на экране значений координат X, Y и Z;

– работа в декартовых и полярных координатах;

– автоматическое определение кромки;

– измерение по оси Z;

– возможность измерения погрешности формы по большому количеству точек;

– импорт CAD-файлов;

– обратный инженеринг;

Программное обеспечение позволяет также очень просто выполнять комплексные измерения геометрических элементов детали.

  • Диаметр
  • Угол
  • Длина
  • Фаска
  • Радиус
  • Резьба

При наличии оси вращения  с помощью этого устройства можно измерять:

  • Радиальное биение
  • Соосность
  • Параллельность граней.
  • Погрешность перемещения  по осям координат при ручном управлении:по осям X и Y      U = (2,4+4L/1000) мкм,

    по оси Z       U = (3+ L /100) мкм, где L в мм.

Основной недостаток прибора – небольшое поле зрения. В зависимости от увеличения оно составляет от 11х15 до 2х2 мм.