1 應用領域

五次元測量儀可廣泛應用于模具及精密機械制造行業(yè)如數(shù)控刀片、沖壓件、粉末金屬、精密機加件等，電子制造業(yè)如觸摸屏、手機電腦主板、電池、連接器等，特殊材料行業(yè)如磁性材料、陶瓷基片等。

主要實現(xiàn)產(chǎn)品的2D水平圓測量、矩形測量、線測量、距離測量，3D點面距離、面面具了、點點高度等，公差分析包括形狀公差分析、位置公差分析、尺寸公差分析等，以及產(chǎn)品的質量統(tǒng)計分析等。

 

2 產(chǎn)品簡介

五次元測量儀是集光學、精密機械、電子、計算機于一體的，用于測量三維幾何尺寸和形位公差的高精度測量儀器。它克服了傳統(tǒng)投影儀和二維測量的不足，是一種由高分辨率CCD像機、大視場遠心鏡頭、光譜共焦測量、精密光學尺、高精度工作臺和測量軟件等組成的高精度、高效率的影像測繪系統(tǒng)。作為三維測量系統(tǒng)，可輕易實現(xiàn)測量、檢驗、分析等目的，被廣泛應用于各種行業(yè)。此外，通過點選測量項目，可快速設定測量程序，實現(xiàn)自動化測量，對于大量復雜性測量可以節(jié)省龐大的操作時間。

3 產(chǎn)品優(yōu)勢

l 遠心平行鏡頭設計

    如圖1中三幅圖所示，遠心鏡頭消除段差影響，成像清晰，消除視野畸變，準確成像。

 

 

圖1 遠心鏡頭成像優(yōu)勢

l 快速測量

自動識別位置及原點，一次測量Zui多達99處，Zui多可同時測量100個。

l 應用簡單

主機內部保存了測量結果可在現(xiàn)場即可制作檢測結果報告書。

l 操作簡單

利用一只鼠標簡單操作中線或虛擬線也只需點擊一下即可，R測量和C面測量輕而易舉。

l 大視場

擁有自主知識產(chǎn)權的超大視場光學系統(tǒng)，對于大尺寸工件，可直接取圖，不用拼圖，以便獲得更高精度的測量數(shù)據(jù)。

l 性價比強

多種功能集于一體，一機可實現(xiàn)多功能測量，而且價格也很實惠。

l 精準無誤

輕松調整焦點，輕松再現(xiàn)相同的照明條件，自動識別邊緣部。

l 非接觸式光譜共焦測量法

通過測量反射光的波長，就可以得到被測物體到透鏡的距離。

4 技術參數(shù)

本產(chǎn)品的主要技術參數(shù)如表1所示：

表1 產(chǎn)品技術參數(shù)

型號

ZKM8080

ZKM140110

ZKM200200

ZKM240180

相機分辨率

500萬

500萬/

1200萬

1200萬

1200萬

光學鏡頭

雙側遠心鏡頭

圖像測量

可測量范圍

80*80

140*110

200*200

240*180

Zui小顯示單位

0.1μm

測量精度

2μm

2μm

4μm

5μm

重復精度

2μm

高度測量

可測量范圍

0~10mm（不移動）

Zui小顯示單位

0.1μm

測量精度

2μm

重復精度

2μm

耐環(huán)境性

使用環(huán)境溫度

10至35℃

使用環(huán)境濕度

20至80%RH（無凝結）

照明系統(tǒng)

透過

遠心透過照明

落射

環(huán)狀照明

同軸平行光

X坐標臺

移動范圍

265mm（電動）

360mm（電動）

Y坐標臺

移動范圍

125mm（電動）

220mm（電動）

Z坐標臺

移動范圍

140mm（電動）

電源

電壓

220V

消耗電流

5A以下

重量

整機重量

70KG

900KG

5 產(chǎn)品結構

五次元測量儀是通過遠心鏡頭、彩色CCD面陣芯片，通過輪廓背光照射或表面向光照明將被測工件放大后成像在顯示器上的影像放大測量系統(tǒng)。利用專業(yè)測量軟件對精密光學傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和實時影像畫面進行圖像數(shù)據(jù)處理，由操作者使用鼠標或鍵盤在電腦上進行測量設定，以完成自動檢測。

五次元測量儀主要有支撐部分、影像部分、運動部分、照明部分及光譜共焦測量部分，如圖2所示。

1）支撐部分包括機臺機架(1)、龍門立柱（5）等；

2）影像部分包括，遠心鏡頭（3），CCD感光芯片，傳輸信號線等，鏡頭固定安裝于Z軸立柱上；

3）運動部分包括X、Y軸移動組（2），總體控制工作臺的X、Y軸的空間運動，Z軸移動組（4）、光譜共焦測量儀的Z軸的空間運動。各個移動組包括線性導軌、光柵尺、V型導軌等結構。可采用鼠標、鍵盤、搖桿控制工作臺運動；

4）照明部分主要分為上光源和下光源（7），其中上光源采用LED表面光源，下光源采用平行光源，下光源位于玻璃面板下部，安裝于機架上，可始終保持位于鏡頭正下方的位置。

5）光譜共焦測量部分主要是光譜共焦測量儀，安裝于Z軸移動組上，可隨移動組運動。

如圖3所示，為五次元影像測量儀外觀尺寸圖，Zui大長寬高分別是1140mm、1010mm、2010mm。

圖2 五次元測量儀結構說明

 

圖3五次元測量儀外形尺寸圖

6 操作軟件

程序設定的主要步驟包括基本操作和程序設定操作，基本操作包括開關系統(tǒng)，程序設定操作主要包括（1）建立程序文件；（2）添加圖樣模板；（3）設定測量項目；（4）保存設定。

7.1 基本操作

1）打開系統(tǒng)

打開系統(tǒng)之前，請檢查電源線是否已正確連接。打開系統(tǒng)步驟如下：

（1）保證測量機右側的電源旋鈕處于ON狀態(tài)。

（2）按下電腦主機電源按鈕。

（3）雙擊桌面上的圖標，打開五次元測量軟件。

顯示器上顯示五次元測量儀登陸界面，如圖4所示。

 

圖4 五次元測量儀登陸界面

2）關閉系統(tǒng)

關閉系統(tǒng)之前，先退出五次元測量儀主菜單界面。退出系統(tǒng)的方式：

（1）單擊測量儀顯示器上的關機按鈕，顯示器上顯示結束畫面后，便會關閉測量頭與控制器的電源。

（2）將測量機右側的旋鈕扭到OFF狀態(tài)。

7.2 程序界面基本介紹

程序設定的操作界面，系統(tǒng)的操作界面，如圖5。

 

圖5 測量設定模式的操作界面

其中，程序設定窗口各部分的名稱和功能如下表2所示：

表2 測量設定模式窗口各部分的名稱和功能

名稱

描述

（1）程序管理

用于創(chuàng)建程序和打開程序。

（2）模板設置區(qū)域

用于對模板的各種操作，如參數(shù)設定、添加模板區(qū)域等。

（3）工具欄

此欄包含常用功能的按鈕。

（4）測量操作區(qū)域

 

[基本測量]選項卡

用于此行對象的基本測量，如距離測量與角度測量。

[輔助線]選項卡

用于根據(jù)使用[基本測量]或[要素測量]選項卡中的選項所檢測到的點或線，來繪制中點或交點等輔助線/點。

[要素工具]選項卡

用于檢測測量元素，如點或線。將這些元素與輔助線配合使用，可以執(zhí)行多種測量。

（5） 公共控制區(qū)域

[模板編輯]按鈕

模板編輯區(qū)域。

[執(zhí)行測量]按鈕

用于開始測量。

[返回設定]按鈕

返回設定操作界面。

退出

用于退出程序，返回登陸界面。

7.3 建立程序文件

單擊程序管理的[新建]按鈕，出現(xiàn)如下圖6的對話框，輸入一個程序名后點擊確定按

鈕。

 

圖6 新建程序輸入對話框

7.4 圖樣模板設定

建立好一個程序后，公共管理區(qū)域會出現(xiàn)模板編輯選項區(qū)域。

單擊[添加模板區(qū)域]按鈕可以開始設定圖樣模板區(qū)域，在預覽畫面中繪制模板區(qū)域。單擊[清空當前模板]按鈕可以清除預覽畫面中的圖樣模板?？稍O定測量數(shù)目和Zui小分數(shù)（設定搜索圖樣圖像的Zui低相似值）。

點擊添加模板區(qū)域按鈕，在預覽畫面中框選一個矩形區(qū)域模板，如下圖7所示?？梢酝ㄟ^拖動、移動、旋轉來改變矩形區(qū)域的范圍，使所需模板在矩形區(qū)域內。Zui后單擊確定按鈕，模板建立完畢。

 

圖7 模板建立顯示圖

7.5 設定測量項目

測量項目包括基本測量、輔助線、要素測量三個。

1）基本測量

基本測量包括點線距離、點點距離、圓圓距離、點圓距離、線圓距離、圓直徑、圓弧半徑、平面與平面距離、點到平面距離、線線角度、點點高度、點厚度。

2）輔助線

輔助線包括中點、交點、中線、垂線、平行線、切線、點通過線、相切圓、近似圓、中間圓、弧上Zui大點、輪廓中心點、平面等

3）要素工具

要素工具包括Zui近邊緣點、直線點、矩形Zui大Zui小點、圓弧Zui大Zui小點、直線、峰值線、圓、圓弧、峰值圓、峰值圓弧、添加平面點。

7.6 光譜采集

點擊工具欄圖標，會出現(xiàn)如圖8所示的窗口（需在系統(tǒng)設定里面勾選光譜測高才會顯示此圖標）：

 

圖8 光譜采集數(shù)據(jù)

這個功能主要是和前面基本測量里面的平面與平面距離、點到平面距離、點點距離以及點厚度這四個聯(lián)合使用的。當光譜值Zui上端呈一條直線時，說明測量值飽和，需縮小積分時間，知道出現(xiàn)一個完美的波峰。