光学测量技术实现样品垂直测量

垂直聚焦测量技术

迄今为止,在汽车工业中诸如喷射阀孔之类的几何形状和结构很难用光学方法测量。以前能够实现零部件垂直表面横向探测的解决方案有接触型测量系统,CT解决方案或复杂的定制解决方案。这个难点现在被“垂直聚焦测量”技术(自动变焦技术的扩展)攻克。 使用该技术,在表面测量中,系统可以对零部件的整个表面进行光学探测采样和测量。

采用不同的光学测量方法可以实现测量具有不同斜面的样品。迄今为止,在工业实践中,可测量的侧面或斜坡的光谱范围已覆盖0度到85度,其中自动变焦技术已经被证明是最适合测量具有陡峭斜面的测量技术。然而,该技术也有它的应用极限,可测量的样品斜面最多达到85度。幸运的是Bruker Alicona在过去的15年没有停止研究的脚步,而是持续不断的投入精力对自动变焦技术进行研发,并成功研发出黑科技垂直聚焦测量,突破光学测量的瓶颈,如今即使超过90度的斜面也可以实现完整三维光学测量。

研发专题报告:垂直聚焦测量软件

不同的测量技术可以测量拥有不同斜面的样品。图中样品的表面角度分别为0度,60度和90度

测量超过90度的倾斜表面

垂直聚焦测量技术的工作原理是基于捕捉并最佳使用局部光。这意味着在测量中,除了同轴光之外,还使用了来自不同方向的光,物镜可以再次捕获从垂直表面漫反射的单个光线,从而能够以高分辨率对90度以上的侧面进行可追溯和可重复的测量。

在测量过程中,能够捕捉的反射光线的比例有多高,取决于要测量表面的几何形状和粗糙度以及所使用的光源。于此同时,物镜也在此也起着关键性作用,根据物镜本身的直径不同,物镜还可以不同程度的捕获来自侧面超过90°的反射光。这是数值孔径(AN)起作用的地方,它由物镜直径和工作距离定义。它关乎于在超过90度后,表面可测量斜率的大小。

垂直聚焦测量技术

即使是超过90度斜面的反射光,也能被物镜捕捉到

自动变焦技术和垂直聚焦测量技术之间的区别

像自动变焦技术一样,垂直聚焦测量也基于要测量表面的垂直扫描。然后对每个位置评估焦点信息曲线。与自动变焦技术的区别在于,在垂直聚焦测量中,不仅为每个测量点(XY)计算一个Z值,而且还计算多个Z值。 这些Z值代表垂直表面。

通过ISO 10360认证

坐标测量仪器是通过EN ISO 10360标准来进行认证。在认证过程的一部分是测量双向长度测量误差,例如球杆。通常,接触式测量方法非常适合此应用,因为它们可以从两旁横向进行测量。对于光学方法,以前是不能实现这样的测量的。现在使用垂直聚焦探测,这种情况正在改变:垂直测量球棒的赤道两端即直径的两端,从而确定距离。

垂直聚焦测量技术的精度

优势和应用范围

垂直聚焦测量技术适用的范围很广泛,可适用于从制造工业到生产的所有领域中的尺寸计量应用。每当涉及垂直表面的零部件时,刀具行业,精密制造,汽车行业以及航空航天行业都将从新的测量可能性中获益匪浅。 因为,我们可以实现的是高精度,高分辨率和高效率的光学测量,实现了测量小孔,锥,基准面,轮廓,长度等关键参数。

刀片和喷射阀的三维测量数据组

和接触式测量系统工作方式类似,我们的测量设备可通过一个测量方向测量多个位置来实现包括尺寸和位置公差(GD&T特性)在内的PMI(产品和制造信息)验证。在测量过程中,不必松开或重新夹紧零件即可测量诸如直径,横向距离等参数。我们的工作原理基于面测量以及高密度测量,因此大量测量点云可用于评估及分析各种数据,例如形状偏差等,因此对体积特别小的几何形状进行可靠的测量和分析也成为我们的优势。

光学小孔测量

垂直聚焦测量的典型应用有测量小孔,喷嘴或冷却孔。孔的直径与深度之比为1:3至1:10,可测量的直径为0.1 mm至2 mm。利用该技术用户可以测量很多关键参数,例如外径和内径以及打开角度。

多小孔测量

通过加载与微米级三坐标测量仪配套的真实三维旋转台可实现全自动旋转,从而将微米级三坐标测量仪从三轴升级到五轴系统,实现测量多个小孔以及这些小孔彼此之间的定位。利用此系统可以测量喷油嘴,直径,K 值,喷射角度和侧角。

研发报告 垂直聚焦测量在几何计量学中的应用

此技术为自动变焦技术的拓展,也是一个纯光学的测量技术。凭此技术,无需在测量过程中接触样品,也能实现测量垂直表面或者微型小孔。请查阅我们最新发布的研发报告,您可获得更多关于此技术的测量原理介绍和它如何运用于测量倾斜表面,实现甚至超过90度斜面的小孔测量和真实三维测量。在此报告中的所有测量应用都是在我们的光学微米级三坐标测量仪 µCMM上实现的。

Alicona optical measurement of a calibrated pin

µCMM的问题?