集成多测量技术的自动检测系统

　　我国刚刚加入WTO,高速发展的经济和科学技术确保了一个十分广阔的市场前景。各国企业、尤其是发达国家的大企业正在瞄准中国市场。如何提高我国企业的国际同能力和国际竞争能力,是当前我国面临的重大挑战。提高我国产品检测的手段,进而提高我国产品的质量,则是赢得这一挑战所需的至为重要的前提之一。

　　目前,工业上常用的测量技术可分为接触式测量和非接触式测量2大类。在工业生产中,接触式测量方法采用的主要仪器是三坐标测量机,它已广泛地用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测,并可与柔性制造系统相连接。三坐标测量机的测量精度很高,其单轴测量精度可达1μm以内,并可方便地进行数据处理和程序控制[1]。但是传统的三坐标测量机在实际测量中也存在着一些局限:

　　(1)传统的三坐标测量机无法测量柔软的、易变形的,或液体材料的物体。这是由于传统的三坐标测量机采用接触式方法进行测量,需要保证探头与被测物之间要有力的作用。

　　(2)传统的三坐标测量机的测量速度受到一定的限制。由于传统的三坐标测量机使用接触式测量方式,需要对工件进行逐点式探测,即探头以非常慢的速度接近被测表面,接触后停止进行测量,然后再抬起移至下一个测量位置。

　　随着技术的发展,出现了一种新型的扫描式探头,这种探头在测量过程中可以保持与被测表面的接触,因此可以在一定程度上提高测量速度。然而由于采用接触式测量,必须要保证探头与工件表面之间有一定的力的作用,考虑到工件表面可能具有的不光滑性及探头跳跃所带来的误差,必须要限制探头移动速度。此外,由于无法确定被测物的表面轮廓,因此必须限制探头移动速度以避免探头与被测表面的强烈摩擦。因此,接触式测量方法的工作效率较低,更适合于简单几何形状的物体。

　　光学非接触式测量方法,诸如基于三角法原理的光切法、结构光条纹投影法、全息法等以其无损伤、高分辨率、测量速度快、适用范围广等优点脱颖而出,已被广泛地用于复杂自由曲面的测量。尽管光学非接触式测量方法的精度相对于三坐标测量机要低,但其测量效率要远远高于接触式测量。根据光学测量方法的原理,已经开发出很多光学测量系统,其中使用最为广泛的是基于光切法的激光扫描装置以及基于结构光条纹投影法的视觉系统。目前,激光扫描装置的测量速度可以达到2500点/s,其分辨率为10μm左右;视觉系统可在一个很大的空间范围内同时获得这一区域内所有数据点的信息,但其精度较低,只有几十微米,而且在测量高深宽比的孔以及凹陷区域的过程中会出现非常大的误差。