影像測量儀誤差是如何產(chǎn)生的？

影像測量儀誤差是如何產(chǎn)生的？

      影像測量儀是近十年來發(fā)展*為快速的幾何光學(xué)測量儀，它是一種基于光學(xué)投影原理，結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，完成對試件邊緣輪廓金相瞄準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)長度尺寸測量的二維平面坐標(biāo)位置測量儀。該儀器能高效地檢測各種形狀復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置，特別是精密零部件的微觀檢測與質(zhì)量控制。適用于產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、品質(zhì)檢測等領(lǐng)域。比起傳統(tǒng)的萬能工具顯微鏡和投影儀，在硬件上增加了CCD攝像傳感器、數(shù)顯化光柵位置輸出裝置及自動定位伺服控制系統(tǒng)，在測量或軟件功能上，具有自動對焦、自動瞄準(zhǔn)及各種復(fù)雜自動計(jì)算處理特點(diǎn)。電子和圖像處理技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該，為影像測量儀的多功能、高精度和自動化程度提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐作用。應(yīng)用于工程現(xiàn)場測量的影像測量儀，通常其分辨率為0.001mm，測量不確定一般為（3+L/200）um左右，其中L為測量長度（mm）。應(yīng)用于精密計(jì)量、量值傳遞等高精度測量領(lǐng)域的影像測量儀，測量不確定度一般優(yōu)于（1.0+L/300）um。

1.影像測量儀的結(jié)構(gòu)組成及光學(xué)原理特點(diǎn)

      影像測量儀一般由機(jī)械、照明、測長、圖像采集、計(jì)算機(jī)和測量軟件等六部分組成。
影像測量儀的光學(xué)原理與普通投影儀很類似，區(qū)別在于影像前者被測件的輪廓影像被CCD傳感器接收并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像采集和處理，后者則直接把影像投射到投射觀測屏，輪廓對準(zhǔn)有操作者的人眼完成，因而導(dǎo)致兩者測量精度和自動化程度相差很大。影像測量儀一般具有較大的測量范圍，通常配備有（0.7-4.5X）的變焦物鏡，照明光源除了常見的底光和頂光外，還有環(huán)形照明光，適合于底光和頂光都不能有效照明時應(yīng)用。

2.影像測量儀的誤差來源
     
     在影像測量儀上的測量均是單軸或二維平面坐標(biāo)的測量，測量時先對焦，后對準(zhǔn)，在讀數(shù)（計(jì)數(shù)），**計(jì)算處理。讀數(shù)來自于標(biāo)尺即光柵系統(tǒng)，對焦對準(zhǔn)依靠顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)，還有一個直接影響測量效果和精度的照明光源，因?yàn)?，基于影像方法測量的儀器，如果被測件不能被有效正確的照明，則測量的結(jié)果顯然要偏離其真實(shí)尺寸。除前述因素外，環(huán)境條件也是制約測量精度不可忽視的因素?；谏鲜龇治?，可以歸納一下幾個方面的誤差來源。

1）光柵計(jì)數(shù)尺的誤差；
2）工作臺移動時存在的直線度、角擺帶來的誤差；
3）工作臺兩測量軸垂直度帶了的誤差；
4）顯微鏡光軸與工作臺不垂直帶了的誤差；
5）測量室溫度帶來的誤差；
6）光源照明條件的變化帶來的對焦和對準(zhǔn)誤差。

在這幾種因素中，前四項(xiàng)誤差，是硬件誤差，在儀器制造過程中已經(jīng)形成并固定下來，一般無法改變，溫度影響帶來的誤差，必須通過控制測量室的溫度和等溫過程來減小其影響。

**一項(xiàng)則常被忽視，而在實(shí)際測量中，當(dāng)光源照明條件改變時，直接影響被測工件的照明效果和影像質(zhì)量，主要是因?yàn)橛跋駵y量儀的圖像是通過CCD接收，盡管CCD具有自動調(diào)節(jié)增益的功能，但當(dāng)亮度過大時即失去調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致被測工件影像在縮小，當(dāng)亮度過低時，工件影像反而變大。

這種影響，對于測量具有重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)之間的間距時，只要整個測量過程中照明條件保持不變，其影響可以忽略，因?yàn)槊總€重復(fù)圖形結(jié)構(gòu)都同時在變大或者變小，間距的測量計(jì)算直接消除了影像變形的影響，如測量玻璃尺、網(wǎng)格板刻線間距；除了這種特殊情形外，如測量圓的直徑、工件的長度和寬度，都將帶來明顯的誤差。