Ограничения поля зрения оптических систем
Параметры оптических проекторов
Выигрывая в скорости измерения деталей и минимизируя субъективное влияние оператора на результаты, мы сталкиваемся с существенным недостатком видеоизмерительных машин — ограниченным полем зрения. Это участок изображения, доступный для наблюдения через оптическую систему. Тут всё ясно.
Для оптических проекторов параметр определяется увеличением объектива. При 10-кратном увеличении получаем около 30 мм, при 5-кратном — порядка 60 мм. Вроде бы неплохо, но...
Цифровые средства визуализации
Цифровые системы имеют прямоугольный форм-фактор. При использовании матрицы 1/3" поле зрения сокращается в 4 раза — до 6,4×4,8 мм. Это существенно усложняет поиск и идентификацию измеряемых параметров для деталей со сложной структурой.
А таких деталей становится всё больше по мере усложнения выпускаемых изделий и их узлов. Имеет смысл, правда?
| Тип системы | Увеличение | Поле зрения |
|---|---|---|
| Оптический проектор | 10× | ~30 мм |
| Оптический проектор | 5× | ~60 мм |
| Оптический микроскоп | 1× | 24–30 мм |
| Цифровая система (1/3") | — | 6,4×4,8 мм |
Проблема глубины резкости изображения
Что такое глубина резкости
Глубина резкости — расстояние вдоль оптической оси, которое изображается безусловно резко. Важный параметр, без сомнения.
Современные оптические микроскопы имеют максимальную глубину резкости до ±0,45 мм. Если элементы детали расположены на разной высоте и перепад превышает 1 мм, приходится перефокусировать систему для каждого элемента отдельно.
Не всё так просто, как хотелось бы.
Сложности измерения
Для деталей со сложной топологией вдоль оптической оси и большим количеством элементов применение классических оптических средств, даже оснащённых цифровыми средствами визуализации, не всегда удобно и практично. Это факт.
Телецентрические оптические системы
Принцип работы
Решением служат современные видеоизмерительные машины с двойной телецентрической оптической системой. Такие системы обладают широким полем зрения и большой глубиной резкости. Звучит убедительно.
Рис. 1. Видеоизмерительная машина Mitutoyo серии Quick Image
Сравнение полей зрения
Рис. 2. Поле зрения: а) ВИМ Mitutoyo серии Quick Image; б) классический оптический микроскоп с цифровой визуализацией
Преимущества видеоизмерительных машин
Mitutoyo Quick Image: технические характеристики
При использовании подобных машин размер поля зрения достигает 32×24 мм, а глубина резкости — до 11 мм. Это превышает показатели классических оптических микроскопов с цифровыми средствами визуализации в 5 и 11 раз соответственно.
Впечатляет, не правда ли?
| Параметр | ВИМ с телецентрикой | Классический микроскоп | Превышение |
|---|---|---|---|
| Поле зрения | 32×24 мм | 6,4×4,8 мм | в 5 раз |
| Глубина резкости | 11 мм | ±0,45 мм | в 11 раз |
| Точность (в поле) | ±1,5 мкм | — | — |
| Точность (полный диапазон) | ±3,5 мкм | — | — |
Программное обеспечение для измерений
Специальное программное обеспечение работает в упрощённом режиме с интеллектуальными подсказками. Даже новички проводят простые измерения без обращения к инструкции. Это работает.
Режим измерения одним нажатием кнопки мыши позволяет:
✔ Распознавать детали в поле зрения
✔ Выравнивать систему координат
✔ Измерять все желаемые размеры
✔ Проставлять результаты на экране
✔ Давать цветовую оценку допусков
Удобно, согласитесь.
Точность измерений в разных диапазонах
Высокая точность
Обеспечивается высокая точность измерений: от ±1,5 мкм при измерении в поле зрения (без перемещения измерительного стола) и от ±3,5 мкм при измерении во всём диапазоне перемещений.
Диапазон может достигать 400×200 мм. Серьёзный показатель.
Надёжность результатов
По совокупным значениям параметров подобные ВИМ являются цифровым аналогом оптических проекторов, отличаясь от них повышенной производительностью, надёжностью и точностью измерений. Без вариантов.
Сравнение с классическими микроскопами
Визуализация ступенчатых деталей
Рис. 3. Изображение ступенчатой детали: а) телецентрическая оптическая система ВИМ Mitutoyo серии Quick Image; б) классическая оптическая система
Разница очевидна. Телецентрическая система даёт чёткое изображение всех элементов ступенчатой детали одновременно, без перефокусировки.
Применение для сложных деталей
Расширение функционала
Всё это позволяет применять подобные ВИМ для быстрого, удобного и точного измерения ступенчатых и сложных деталей. Сохраняются все преимущества классических оптических средств измерения плюс расширяется функционал за счёт цифровой визуализации и обработки получаемых изображений.
Получается, мы убиваем сразу нескольких зайцев: скорость, точность, удобство. И это только начало.
| Возможность | Классический микроскоп | ВИМ с телецентрикой |
|---|---|---|
| Широкое поле зрения | ✖ | ✔ |
| Большая глубина резкости | ✖ | ✔ |
| Цифровая обработка | Ограничена | Полная |
| Автоматизация измерений | Минимальная | Высокая |
| Измерение ступенчатых деталей | С перефокусировкой | Без перефокусировки |
Латонов И.В., к.т.н.
инженер по технической поддержке и продажам, ООО «Митутойо РУС»
Официальный представитель Mitutoyo Corporation
на территории Российской Федерации
ООО «Митутойо РУС»
115088, г. Москва, ул. Шарикоподшипниковская, 13, стр. 2
Тел/Факс +7 (495) 745-07-52
info@mitutoyo.ru
www.mitutoyo.ru
