基于光学坐标测量机的放大图测量

　　1引 言

　　在进行微小尺寸测量时，传统的接触式坐标测量技术存在较大的问题：一是测量力较大;二是测头直径比较大，常见的最小球径为0.2～0.5mm，但测量误差会因塑性、弹性变形而大大增加。因此，对微小工件的测量一般难以实现[1]。近年来，光学坐标测量机在微小尺寸测量中的应用日益受到重视。

　　基于数字近景摄影视觉测量原理的光学数码柔性坐标测量机由于具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点，具有很重要的应用价值和研究意义[2]。

　　2 光学坐标测量机的工作原理及应用

　　光学坐标测量是采用高性能数字成像器件作为传感元件，结合图像处理及模式识别技术实现对目标物体(被测点)的自动识别、瞄准和角度测量，利用空间点在两相机像平面上的透视成像点坐标来求取空间点的三维坐标。光学坐标测量机主要由CCD摄像头、计算机系统、基准尺和靶标测头等组成[3，4]。

　　光学坐标测量机具有系统组成灵活、测量精度高、工作空间大、自动化程度高等特点，非常适合工业现场的在线测量与质量监控[2]。但其缺点是:实际测量时，受到一系列物理因素，如被测件材料、表面粗糙度、颜色、表面亮暗变化、反射性能、仪器的漂移等因素的影响。此外，边缘的确定很大程度上取决于算法和照明方式，并受到角和材料变形的影响。在一般情况下，光学方法只能测量大致垂直于光学轴的工件表面，但对于小孔和盲孔则难以测量[1]。

　　光学坐标测量机在许多领域都得到了应用，典型的如：代小林等[5]研究了光学坐标测量机在Stewart 机构标定中的应用，为提高大型Stewart 机构的定位精度，建立了误差模型，并提出了基于光学坐标测量机的标定方法，然后进行了仿真和试验。刘文等[6]研究了光学坐标测量机在目标捕获中的应用，利用 CCD 立靶坐标测量机进行了在 4m×4m 的立靶上千发实弹测试实验。

　　3 利用光学坐标测量机实现放大图测量

　　放大图是被测零件轮廓公差带经过一定倍数的放大得到的轮廓，通过投影仪把零件轮廓放大后，观察零件轮廓是否落在放大图所示的公差带内，以此来判断零件是否合格。既然放大图是零件的标准，那么保证放大图的合格才能保证零件的合格。所以定期对放大图进行检定是非常必要的，本文应用德国 Mahr OMS600 型光学三坐标测量机，对叶片放大图进行了测量。

　　3.1 测头标定

　　玛尔光学三坐标机有接触测头和光学测头(CCD 镜头)，可根据需要对相应的测头进行标定。如果在测量同一个工件时，同时使用接触测头和光学测头进行测量，由于不同的测头在 Z 轴上的位置不同，如果不统一，就会有很大的偏差，因此在此时有必要进行接触测头和光学测头的坐标系的统一，即进行关联。可用一个环规来完成，用光学测头和接触测头分别测量其位置，所得数据被储存并经过软件处理后可以得到光学探头和接触测头之间的位移偏移量。在仅仅使用单一测头进行测量时可以不考虑是否已经关联。