【文章內(nèi)容簡介】 開工件表面。這種測量適用于曲率平滑的曲面，不適用曲率大的工件表面。這種探頭常用于 CNC工具機做 CNC和 CMM線上檢測。 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)接觸式測量機 工作方式 ：點觸發(fā)，連續(xù)或間斷式數(shù)據(jù)采集特點 ：不受物體表面顏色及光照的限制，對物體邊界也能產(chǎn)生準確的測量結(jié)果缺點 ：由于測頭的限制，可能丟失某些測頭不可到達的細節(jié)數(shù)據(jù)– 不能測量軟材料– 測量速度受到機構(gòu)運動的限制產(chǎn)品制造基礎(chǔ)三坐標測量機 CMM在接觸式測量方法中，三坐標測量機 (CMM)是應用最為廣泛的一種測量設備。三坐標測量機（ Coordinate Measuring Machine， CMM）是 20世紀 60年代發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器，是一種具有很強柔性的大型精密三坐標測量設備。它廣泛應用于制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中，是一類使用得最為廣泛和可靠的測量和檢測設備。三坐標測量機的原理將被測物體置于三坐標機的測量空間，采用觸式探頭感應物體表面，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀和位置。相對與光學測量，由于探頭直接接觸工件表面，與工件表面的反射特性、顏色及曲率關(guān)系不大。接觸式探頭發(fā)展相當成熟，有較高的準確性和可靠性。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)CMM系統(tǒng)組成計算機控制零件程序的執(zhí)行和進行結(jié)果處理，實現(xiàn)與外設的通訊數(shù)控設備計算機和測量機的接口，控制測量機運動測量機機體底座、工作臺、立柱、導軌、測頭、驅(qū)動電機產(chǎn)品制造基礎(chǔ)三坐標測量機（ CMM）一般工作臺面是花崗巖，測頭為寶石意大利 COORD3公司半橋式 CMM測量機產(chǎn)品制造基礎(chǔ)機械手式測量機 測量方法 ：操作者手持測量手臂，末端探針接觸被測量物體表面時按下按鈕，記錄坐標和探針手柄方向，通過串口線傳到各種軟件包上FaroARM手動式 精度低，范圍大Cimcore手動式產(chǎn)品制造基礎(chǔ)然而接觸式測量有一些缺點，如在對三維曲面的測量探頭與被測零件間的接觸點與球心不在一個位置，而CMM記錄為探頭的球心數(shù)據(jù)，必須沿法線負方向補正一個探頭半徑值。由于曲面每一點的法線方向多變而且曲面形狀未知，準確補償煩瑣并存在一定誤差?？偟膩碇v接觸測量方法具有精度高、重復性好等優(yōu)點，其缺點是：速度慢、效率低、不適于柔軟實物的測量，在曲面測量中補償還有待進一步研究。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) 光學測量方法隨著計算機及光電技術(shù)的發(fā)展，以計算機圖像處理為主要手段的無接觸式測量技術(shù)正在迅速發(fā)展，它們利用聲、光、電、磁等能與物體表面發(fā)生相互作用的物理現(xiàn)象來獲取其三維信息。其中光學方法應用最為廣泛。光學方法雖然對陡壁和透光模型數(shù)據(jù)采集困難，而且價格昂貴，但測量效率非常高，采集的數(shù)據(jù)就是實際的表面坐標值，不需要三維補償， 應用日益廣泛。特點：高速測量，短時間內(nèi)測量大量的點缺點：對表面粗糙和表面漫反射率敏感（如透明、高光）產(chǎn)品制造基礎(chǔ)三角法測量原理如圖所示 ,半導體激光器 LD發(fā)出的激光入射在基準參考平面上 0點 ,經(jīng)反射成像于 CMOS攝像機的靶面基準參考兩面的法線與成像透鏡光軸夾角 β ，與入射光軸夾角 θ ，成像透鏡 L2距 0點長度 a，距靶面長度 b?，F(xiàn)有一厚度為 h的平板置于基準參考平面上，入射光經(jīng)被測物體表面反射，通過成像透鏡，成像于 CMOS攝像機的靶面，產(chǎn)生位移 x。經(jīng)過幾何計算可得：上式說明，被測物體相對于探頭的位置變化 h，可由光斑位置 x唯一確定。光斑位置 x可通過 CMOS視頻輸出經(jīng)過硬件處理獲得。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)基于三角 測 量原理的 結(jié) 構(gòu)光法成 為 使用最為 廣泛的方法。 結(jié) 構(gòu)光法可分 為 點 結(jié) 構(gòu)光法、線結(jié) 構(gòu)光法、多 線結(jié) 構(gòu)光法和彩色 結(jié) 構(gòu)光法等等 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)點線面三角法測量原理這種測量方法根據(jù)光學三角型測量原理，以光作為光源，其結(jié)構(gòu)模式可以分為光點、單線條、多光條等，將其投射到被測物體表面，并采用光電敏感元件在另一位置接收激光的反射能量，根據(jù)光點或光條在物體上成象的偏移，通過被測物體基平面、象點、象距等之間的關(guān)系計算物體的深度信息。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)激光三角法位移測量的原理激光三角法位移 測 量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被 測 物體表面，然后從另一角度 對 物體表面上的激光光斑進 行成像，物體表面激光照射點的位置高度不同，所接受散射或反射光 線 的角度也不同，用 CCD光 電 探 測 器 測 出光斑像的位置，就可以 計 算出主光 線 的角度，從而 計 算出物體表面激光照射點的位置高度。當物體沿激光 線 方向 發(fā) 生移 動時 ， 測 量 結(jié) 果就將 發(fā) 生改 變 ，從而 實現(xiàn) 用激光 測 量物體的位移。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)彩色三維激光掃描測量方法產(chǎn)品制造基礎(chǔ)激光三角形法原理 ：激光帶投射到被測物體表面，反射光在圖象傳感器上成像，按照預設定的三角形光路原理的測到被測物體的坐標，物體的全輪廓是通過多軸可控機械運動輔助獲得 。laser stripe triangulation 23,000 points per second. 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)CyberWare測量機構(gòu)成：?平臺?傳感器（光學系統(tǒng)）?計算機?處理軟件 Cyberware公司的三維掃描儀，在 80年代就被迪斯尼等動畫和特技公司采用，用于 終結(jié)者 II， 侏羅紀公園 ， 蝙蝠俠 II， 機械戰(zhàn)警 等影片。還用于快速雕塑系統(tǒng)。 90年代的掃描儀可對人體全身掃描，給出對象的多邊形、 NURBS曲面、點、Spline曲線方式描述，可進行彩色掃描。掃描速率可達 /秒。 3030RGB型掃描物體的尺寸在 30cm，深度方向測量精度100400μm，用于動畫、人類學研究、服裝設計等方面。 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)Cyberware產(chǎn)品制造基礎(chǔ)投影光柵法 采用普通白光將矩形光柵投影于物體表面，攝取變形光柵圖像，根據(jù)灰度值變化，算出空間坐標。光柵編碼法測量組成原理如圖所示，光源照射光柵，經(jīng)過投射系統(tǒng)將光柵條紋投射到被測物體上，經(jīng)過被測物體形面調(diào)制形成測量條紋，由雙目攝像機接受測量條紋，應用特征匹配技術(shù)、外極線約束準則和立體視覺技術(shù)獲得測量曲面的三維數(shù)據(jù)。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)ATOS流動光學三坐標測量系統(tǒng) 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)基于相位偏移測量原理的莫爾條紋法這種測量方法將光柵條紋投射到被測物體表面，光柵條紋受物體表面形狀的調(diào)制，其條紋間的相位關(guān)系會發(fā)生變化，數(shù)字圖像處理的方法解析出光柵條紋圖像的相位變化量來獲取被測物體表面的三維信息。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)貼標簽定位 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)產(chǎn)品制造基礎(chǔ)機器視覺機器視覺是研究用計算機來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學和技術(shù)。機器視覺系統(tǒng)的首要目標是用圖像創(chuàng)建或恢復現(xiàn)實世界模型，然后認知現(xiàn)實世界。機器視覺系統(tǒng)獲取的場景圖像一般是灰度圖像，即三維場景在二維平面上的投影。此時，場景三維信息只能通過灰度圖像或灰度圖像序列來恢復處理，這種恢復需要進行多點對一點的映射逆變換。在信息恢復過程中，還需要有關(guān)的場景知識和投影幾何知識。機器視覺是在 20 世紀 50 年代從統(tǒng)計模式識別開始的，當時的工作主要集中在二維圖像分析和識別上，如光學字符識別、工件表面、顯微圖片和航空圖片的分析和解釋等。 60 年代，Roberts (1965)通過計算機程序從數(shù)字圖像中提取出諸如立方體、楔形體、棱柱體等多面體的三維結(jié)構(gòu)，并對物體形狀及物體的空間關(guān)系進行描述。 Roberts 的研究工作開創(chuàng)了以理解三維場景為目的的三維機器視覺的研究。 Roberts對積木世界的創(chuàng)造性研究給人們以極大的啟發(fā)，許多人相信，一旦由白色積木玩具組成的三維世界可以被理解，則可以推廣到理解更復雜的三維場景。 產(chǎn)品制造基礎(chǔ)立體視覺測量是根據(jù)同一個三維空間點在不同空間位置的兩個（多個）攝象機拍攝的圖像中的視差，以及攝象機之間位置的空間幾何關(guān)系來獲取該點的三維坐標值。立體視覺測量方法可以對處于兩個（多個）攝象機共同視野內(nèi)的目標特征點進行測量，而無須伺服機構(gòu)等掃描裝置。立體視覺測量面臨的最大困難是空間特征點在多幅數(shù)字圖象中提取與匹配的精度與準確性等問題。近來出現(xiàn)了以將具有空間編碼的特征的結(jié)構(gòu)光投射到被測物體表面制造測量特征的方法有效解決了測量特征提取和匹配的問題，但在測量精度與測量點的數(shù)量上仍需改進。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)雙目立體視覺雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并由多幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。雙目立體視覺系統(tǒng)一般由雙攝像機從不同角度同時獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，或由單攝像機在不同時刻從不同角度獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，并基于視差原理恢復出物體的三維幾何信息，重建物體三維輪廓及位置。雙目立體視覺系統(tǒng)在機器視覺領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。產(chǎn)品制造基礎(chǔ) ICTCT(ComputeredTomography)是 Hounsfield　 1969年設計成功， 1972年公諸于世的。 CT不同于 X線成像，它是用 X線束對人體層面進行掃描，取得信息，經(jīng)計算機處理而獲得的重建圖像。所顯示的是斷面解剖圖像，其密度分辨力明顯優(yōu)于 X線圖像。從而顯著擴大了人體的檢查范圍，提高了病變的檢出率和診斷的準確率。 CT也大大促進了醫(yī)學影像學的發(fā)展。由于這一貢獻，Hounsfield獲得了 1979年的諾貝爾獎金。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)CT的成像基本原理CT是用 X線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的 X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體，稱之為體素。產(chǎn)品制造基礎(chǔ)掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的 X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣中的每個數(shù)字轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即象素，并按矩陣排列，即構(gòu)成 CT圖像。所以， CT圖像