中科蓝海-五次元测量仪

1 应用领域

五次元测量仪可广泛应用于模具及精密机械制造行业如数控刀片、冲压件、粉末金属、精密机加件等，电子制造业如触摸屏、手机电脑主板、电池、连接器等，特殊材料行业如磁性材料、陶瓷基片等。

主要实现产品的2D水平圆测量、矩形测量、线测量、距离测量，3D点面距离、面面具了、点点高度等，公差分析包括形状公差分析、位置公差分析、尺寸公差分析等，以及产品的质量统计分析等。

 

2 产品简介

五次元测量仪是集光学、精密机械、电子、计算机于一体的，用于测量三维几何尺寸和形位公差的高精度测量仪器。它克服了传统投影仪和二维测量的不足，是一种由高分辨率CCD像机、大视场远心镜头、光谱共焦测量、精密光学尺、高精度工作台和测量软件等组成的高精度、高效率的影像测绘系统。作为三维测量系统，可轻易实现测量、检验、分析等目的，被广泛应用于各种行业。此外，通过点选测量项目，可快速设定测量程序，实现自动化测量，对于大量复杂性测量可以节省庞大的操作时间。

3 产品优势

l 远心平行镜头设计

    如图1中三幅图所示，远心镜头消除段差影响，成像清晰，消除视野畸变，准确成像。

 

 

图1 远心镜头成像优势

l 快速测量

自动识别位置及原点，一次测量Zui多达99处，Zui多可同时测量100个。

l 应用简单

主机内部保存了测量结果可在现场即可制作检测结果报告书。

l 操作简单

利用一只鼠标简单操作中线或虚拟线也只需点击一下即可，R测量和C面测量轻而易举。

l 大视场

拥有自主知识产权的超大视场光学系统，对于大尺寸工件，可直接取图，不用拼图，以便获得更高精度的测量数据。

l 性价比强

多种功能集于一体，一机可实现多功能测量，而且价格也很实惠。

l 精准无误

轻松调整焦点，轻松再现相同的照明条件，自动识别边缘部。

l 非接触式光谱共焦测量法

通过测量反射光的波长，就可以得到被测物体到透镜的距离。

4 技术参数

本产品的主要技术参数如表1所示：

表1 产品技术参数

型号

ZKM8080

ZKM140110

ZKM200200

ZKM240180

相机分辨率

500万

500万/

1200万

1200万

1200万

光学镜头

双侧远心镜头

图像测量

可测量范围

80*80

140*110

200*200

240*180

Zui小显示单位

0.1μm

测量精度

2μm

2μm

4μm

5μm

重复精度

2μm

高度测量

可测量范围

0~10mm（不移动）

Zui小显示单位

0.1μm

测量精度

2μm

重复精度

2μm

耐环境性

使用环境温度

10至35℃

使用环境湿度

20至80%RH（无凝结）

照明系统

透过

远心透过照明

落射

环状照明

同轴平行光

X坐标台

移动范围

265mm（电动）

360mm（电动）

Y坐标台

移动范围

125mm（电动）

220mm（电动）

Z坐标台

移动范围

140mm（电动）

电源

电压

220V

消耗电流

5A以下

重量

整机重量

70KG

900KG

5 产品结构

五次元测量仪是通过远心镜头、彩色CCD面阵芯片，通过轮廓背光照射或表面向光照明将被测工件放大后成像在显示器上的影像放大测量系统。利用专业测量软件对精密光学传输的数据和实时影像画面进行图像数据处理，由操作者使用鼠标或键盘在电脑上进行测量设定，以完成自动检测。

五次元测量仪主要有支撑部分、影像部分、运动部分、照明部分及光谱共焦测量部分，如图2所示。

1）支撑部分包括机台机架(1)、龙门立柱（5）等；

2）影像部分包括，远心镜头（3），CCD感光芯片，传输信号线等，镜头固定安装于Z轴立柱上；

3）运动部分包括X、Y轴移动组（2），总体控制工作台的X、Y轴的空间运动，Z轴移动组（4）、光谱共焦测量仪的Z轴的空间运动。各个移动组包括线性导轨、光栅尺、V型导轨等结构。可采用鼠标、键盘、摇杆控制工作台运动；

4）照明部分主要分为上光源和下光源（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，安装于机架上，可始终保持位于镜头正下方的位置。

5）光谱共焦测量部分主要是光谱共焦测量仪，安装于Z轴移动组上，可随移动组运动。

如图3所示，为五次元影像测量仪外观尺寸图，Zui大长宽高分别是1140mm、1010mm、2010mm。

图2 五次元测量仪结构说明

 

图3 五次元测量仪外形尺寸图

6 操作软件

程序设定的主要步骤包括基本操作和程序设定操作，基本操作包括开关系统，程序设定操作主要包括（1）建立程序文件；（2）添加图样模板；（3）设定测量项目；（4）保存设定。

7.1 基本操作

1）打开系统

打开系统之前，请检查电源线是否已正确连接。打开系统步骤如下：

（1）保证测量机右侧的电源旋钮处于ON状态。

（2）按下电脑主机电源按钮。

（3）双击桌面上的图标，打开五次元测量软件。

显示器上显示五次元测量仪登陆界面，如图4所示。

 

图4 五次元测量仪登陆界面

2）关闭系统

关闭系统之前，先退出五次元测量仪主菜单界面。退出系统的方式：

（1）单击测量仪显示器 上的关机按钮，显示器上显示结束画面后，便会关闭测量头与控制器的电源。

（2）将测量机右侧的旋钮扭到OFF状态。

7.2 程序界面基本介绍

程序设定的操作界面，系统的操作界面，如图5。

 

图5 测量设定模式的操作界面

其中，程序设定窗口各部分的名称和功能如下表2所示：

表2 测量设定模式窗口各部分的名称和功能

名称

描述

（1）程序管理

用于创建程序和打开程序。

（2）模板设置区域

用于对模板的各种操作，如参数设定、添加模板区域等。

（3）工具栏

此栏包含常用功能的按钮。

（4）测量操作区域

 

[基本测量]选项卡

用于此行对象的基本测量，如距离测量与角度测量。

[辅助线]选项卡

用于根据使用[基本测量]或[要素测量]选项卡中的选项所检测到的点或线，来绘制中点或交点等辅助线/点。

[要素工具]选项卡

用于检测测量元素，如点或线。将这些元素与辅助线配合使用，可以执行多种测量。

（5） 公共控制区域

[模板编辑]按钮

模板编辑区域。

[执行测量]按钮

用于开始测量。

[返回设定]按钮

返回设定操作界面。

退出

用于退出程序，返回登陆界面。

7.3 建立程序文件

单击程序管理的[新建]按钮，出现如下图6的对话框，输入一个程序名后点击确定按

钮。

 

图6 新建程序输入对话框

7.4 图样模板设定

建立好一个程序后，公共管理区域会出现模板编辑选项区域。

单击[添加模板区域]按钮可以开始设定图样模板区域，在预览画面中绘制模板区域。单击[清空当前模板]按钮可以清除预览画面中的图样模板。可设定测量数目和Zui小分数（设定搜索图样图像的Zui低相似值）。

点击添加模板区域按钮，在预览画面中框选一个矩形区域模板，如下图7所示。可以通过拖动、移动、旋转来改变矩形区域的范围，使所需模板在矩形区域内。Zui后单击确定按钮，模板建立完毕。

 

图7 模板建立显示图

7.5 设定测量项目

测量项目包括基本测量、辅助线、要素测量三个。

1）基本测量

基本测量包括点线距离、点点距离、圆圆距离、点圆距离、线圆距离、圆直径、圆弧半径、平面与平面距离、点到平面距离、线线角度、点点高度、点厚度。

2）辅助线

辅助线包括中点、交点、中线、垂线、平行线、切线、点通过线、相切圆、近似圆、中间圆、弧上Zui大点、轮廓中心点、平面等

3）要素工具

要素工具包括Zui近边缘点、直线点、矩形Zui大Zui小点、圆弧Zui大Zui小点、直线、峰值线、圆、圆弧、峰值圆、峰值圆弧、添加平面点。

7.6 光谱采集

点击工具栏图标，会出现如图8所示的窗口（需在系统设定里面勾选光谱测高才会显示此图标）：

 

图8 光谱采集数据

这个功能主要是和前面基本测量里面的平面与平面距离、点到平面距离、点点距离以及点厚度这四个联合使用的。当光谱值Zui上端呈一条直线时，说明测量值饱和，需缩小积分时间，知道出现一个完美的波峰。