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當手機屏幕玻璃的邊緣弧度誤差需控制在 0.01 毫米內(nèi),當汽車零件的孔徑精度要精確到頭發(fā)絲直徑的 1/50,傳統(tǒng)卡尺反復測量不僅耗時,還可能因人為操作產(chǎn)生偏差。這時,一種能 “一鍵出結果" 的精密測量設備 —— 閃測儀,正悄然改變著制造業(yè)的檢測效率。它為何能在 0.1 秒內(nèi)完成數(shù)十個尺寸的精準測量?其背后的技術原理,藏著光學、軟件與機械的巧妙協(xié)同。
閃測儀的核心優(yōu)勢在于 “非接觸式快速測量",而實現(xiàn)這一功能的基礎,是它那雙高靈敏度的 “眼睛"—— 光學成像系統(tǒng)。與傳統(tǒng)卡尺、千分尺需要 “觸碰" 工件不同,閃測儀通過工業(yè)相機 + 遠心鏡頭的組合,將工件的二維輪廓轉化為數(shù)字圖像,再交由軟件分析計算。
首先,遠心鏡頭負責消除 “視覺誤差"。普通鏡頭拍攝物體時,會因拍攝角度不同導致 “近大遠小",比如同一根圓柱,從正面拍是正圓,從側面拍可能變成橢圓。而遠心鏡頭能保證 “無論工件與鏡頭距離如何變化,成像尺寸始終不變",這對精密測量至關重要。以測量一個直徑 5 毫米的軸承孔為例,遠心鏡頭可確保孔的成像直徑與實際尺寸一致,避免角度偏差帶來的測量誤差。
接著,工業(yè)相機將光學信號轉化為數(shù)字信號。這類相機的像素通常在 200 萬以上,部分高精度型號可達 1200 萬,能清晰捕捉工件邊緣的細微特征 —— 哪怕是 0.005 毫米的劃痕或凸起,也能在圖像中呈現(xiàn)。同時,相機的 “幀率"(每秒拍攝畫面數(shù))可達 30 幀以上,確??焖俨蹲竭\動中的工件(如生產(chǎn)線傳送帶上的零件),避免因工件移動導致的成像模糊。
最后,光源系統(tǒng)為成像 “保駕護航"。閃測儀通常配備環(huán)形光、同軸光等多種光源,可根據(jù)工件材質(金屬、塑料、玻璃)和表面特征(反光、啞光、透明)調(diào)整光線角度與強度。比如測量透明的手機玻璃時,用同軸光可避免反光干擾,讓玻璃邊緣的輪廓更清晰;測量金屬零件時,用環(huán)形光可突出零件的凹槽與凸起,確保成像細節(jié)完整。
獲取清晰的工件圖像后,閃測儀的 “大腦"—— 圖像分析軟件,會在瞬間完成 “像素換算成實際尺寸" 的復雜計算。這一過程看似簡單,實則包含三個關鍵步驟,也是閃測儀實現(xiàn) “秒測" 的核心技術。
第一步是 “圖像校準",建立像素與毫米的 “換算公式"。在測量前,需將一塊 “標準校準板" 放入閃測儀中 —— 校準板上有已知尺寸的刻度(如 1 毫米的線段、直徑 2 毫米的圓)。軟件會拍攝校準板圖像,計算出 “1 毫米對應多少像素"(即 “像素當量")。例如,若校準板上 1 毫米的線段在圖像中占 200 個像素,那么像素當量就是 0.005 毫米 / 像素。后續(xù)測量時,軟件只需統(tǒng)計工件特征(如邊緣、孔徑)對應的像素數(shù)量,再乘以像素當量,就能得出實際尺寸。
第二步是 “邊緣提取",精準定位工件的輪廓特征。軟件通過 “灰度值分析" 識別工件與背景的邊界 —— 工件區(qū)域的灰度值(明暗程度)與背景存在差異,軟件會找到灰度值突變的 “臨界點",這些臨界點連起來就是工件的輪廓。為了提高精度,部分閃測儀還會采用 “亞像素級提取" 技術:普通像素提取只能定位到單個像素點,而亞像素技術可通過計算灰度值的漸變規(guī)律,將邊緣定位到像素的 1/10 甚至 1/100,讓測量精度從 0.01 毫米提升至 0.001 毫米。
第三步是 “特征計算",一鍵輸出所有測量結果。軟件內(nèi)置了豐富的 “測量工具庫",能自動識別工件的常見特征:比如圓形(計算直徑、圓心坐標)、線段(計算長度、角度)、矩形(計算長、寬、對角線),甚至復雜的圓弧、倒角。以測量一個手機中框為例,軟件可在 0.1 秒內(nèi)同時計算出中框的長度、寬度、四個角的倒角半徑、側邊的孔徑等 20 多個尺寸,并自動與預設的 “合格范圍" 對比,用紅色標注超差尺寸,讓檢測結果一目了然。
除了 “快" 和 “準",閃測儀還需適應工業(yè)環(huán)境的復雜需求,這離不開機械結構與軟件功能的協(xié)同優(yōu)化。
在機械結構上,閃測儀的 “工作臺" 設計注重穩(wěn)定性與便捷性。部分型號采用 “大理石底座",利用大理石熱脹冷縮系數(shù)小、抗震性強的特點,避免環(huán)境溫度變化或地面震動對測量精度的影響。工作臺還配備 “精密導軌",可通過手動或自動調(diào)節(jié),將工件移動到鏡頭正下方,無需反復拆卸安裝 —— 對于批量檢測的零件,只需將多個工件放在工作臺上,軟件就能自動識別每個工件的位置,依次完成測量,效率比傳統(tǒng)設備提升 10 倍以上。
在軟件功能上,閃測儀支持 “數(shù)據(jù)聯(lián)動" 與 “追溯管理"。測量完成后,數(shù)據(jù)可直接上傳至工廠的 MES 系統(tǒng)(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)),無需人工記錄,避免數(shù)據(jù)錄入錯誤;同時,軟件會自動保存每個工件的測量報告(包含圖像、尺寸、檢測時間、操作人員),若后續(xù)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質量問題,可通過報告追溯到具體的生產(chǎn)批次與檢測環(huán)節(jié),為質量管控提供依據(jù)。
如今,閃測儀已廣泛應用于 3C 電子、汽車零部件、醫(yī)療器械等領域:在手機工廠,它可檢測屏幕玻璃的弧度、攝像頭模組的尺寸;在汽車零部件廠,它能測量齒輪的齒距、軸承的孔徑;在醫(yī)療器械廠,它可把控注射器針頭的精度。
相較于傳統(tǒng)測量設備,閃測儀的優(yōu)勢不僅在于 “快"(0.1 秒完成多尺寸測量)和 “準"(精度可達 0.001 毫米),更在于它讓 “全檢" 替代了 “抽檢"。過去,由于傳統(tǒng)設備測量速度慢,工廠通常只能對產(chǎn)品進行 “抽樣檢測"(如每 100 個零件測 10 個),可能遺漏不合格品;而閃測儀可實現(xiàn) “每個零件都檢測",確保出廠產(chǎn)品 100% 符合精度要求。
從 “肉眼判斷" 到 “光學測量",從 “抽樣檢測" 到 “全檢把控",閃測儀的出現(xiàn),不僅是測量技術的進步,更是制造業(yè)向 “高精度、高效率、高質量" 轉型的縮影。未來,隨著人工智能、機器視覺技術的不斷發(fā)展,閃測儀還將實現(xiàn)更智能的測量功能 —— 比如自動識別工件類型、自主調(diào)整測量參數(shù),進一步推動制造業(yè)的智能化升級。
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