一键式影像测量仪校准方法研究

郭颂

摘要：一键式影像测量仪的准确度对判定零件合格与否影响重大，经过学习相应规程规范，对计量校准项目、计量标准器、校准条件控制的研究, 解决了一键式影像测量仪的校准难题。

关键词：一键式影像测量仪；计量；校准；标准器

1.引言

基于光学成像的尺寸测量仪器在制造领域应用广泛，传统的光学尺寸测量仪等，都存在检测效率低、人为操作误差、人员技能要求高、数据难以信息化等各种问题。一键式影像测量仪为新一代影像尺寸测量系统，通过远心光学系统、高速信号采集处理、高精度图像处理算法、机器学习智能算法、UI软件设计等技术，实现了对物体二维尺寸的快速成像测量，有效地解决了一次成像范围与测量精度的矛盾，大幅度提高了检测效率和测量精度，消除了人为误差，实现了精密测量的自动化和智能化。一键式影像测量仪仪适用于五金，电子制造，精密加工，钟表等行业。其特点是体积小，重量轻，无需定位工件，实现快速准确匹配，提高检测效率。可同时识别多个同类工件并进行检测输出检测结果，一键即可完成检测，可实现智能检测。

一键式影像测量仪的准确度直接影响着被测零件合格与否的判定。那么对一键式影像测量仪的计量校准就尤为重要。依据的计量校准文件是行业标准JB/T12639-2016《闪测影像测量仪》和校准规范JJF1318-2011《影像测量仪校准规范》。目前国家没有出台相应的校准规范，这就使得对校准项目和标准器的选择上产生困难。 如何有效对一键式影像测量仪本身的性能、准确度的校准，成为此次研究的重点内容。

2.计量校准项目和计量标准器的选取

一键式影像测量仪本质上是影像测量仪的演化和升级，可参照JB/T12639-2016《闪测影像测量仪》和JJF1318-2011《影像测量仪校准规范》中的校准项目进行确立。

2.1（测量平面内的）尺寸测量误差Exy

依据JB/T12639-2016《闪测影像规定测量仪》和JJF1318-2011《影像测量仪校准规范》中规定的仪器示值误差E_xy。标准器可选择不确定度不大于1/4MPEExy的一维标准器（量块、线纹尺、一维点阵掩模板）或二维标准器（二维点阵掩模板）。在工作台上选择4个位置进行测量。其中两个位置应是XY测量范围对角线方向，另两个位置应分别平行于X轴和Y轴方向。每个测量位置测量5个间隔，最小检测间隔不大于该检测位置测量行程的10%，最大检测间隔不小于该检测测量行程的66%，其他间隔大致相等。每个测量间隔测量3次，得到60个测量数据。测量值与标准器实际值的差值为尺寸测量误差，60个测量误差均不应超过对应的最大允许误差值。

2.2垂直尺寸测量误差Ez

Ez为在垂直于测量平面方向上尺寸测量的示值误差。标准器可选择不确定度不大于1/4MPEEz的量块或台阶规。测量起始位置可选择工作台面，也可选择适当尺寸的量块或台阶规的测量面。需调整影像探测系统，使目标成像清晰并设为“零点”。沿Z轴升降影像探测系统，依次使不同尺寸的标准器上表面成像清晰并读数。测得值与标准间隔实际值的差值为垂直尺寸测量误差。

2.3角度测量误差Es

根据一键式影像测量仪说明书中描述，仪器可以实现对角度的测量。标准器可选择不确定度不大于1/4MPEExy的角度块。选择角度间隔大致相等的5块角度块进行测量，每块角度块测量3次，得到15个测量数据。测量值与标准器实际值的差值为角度测量误差，15个测量误差均不应超过对应的最大允许误差值。

2.4仪器测量重复性S

选取不确定度不大于1/4MPEExy的一维标准器（量块、线纹尺、一维点阵掩模板）或二维标准器（二维点阵掩模板）任意一段标准尺寸，在相同工作模式下，重复测量10次，用贝塞尔公式计算出仪器重复性。贝塞尔公式如下：

其中s为仪器重复性

n=10

为测得值

为10次测量的平均值

3.校准条件的控制

3.1校准前的准备

应严格按照制造商所提供的仪器使用说明书操作，以下方面需特别注意：

1. 仪器启动/预热程序

2. 影像系统放大倍数设置

3. 照明条件设置

4. 仪器焦距调节

3.2环境条件

仪器测量室温度应为20℃±3℃，且温度变化小于1℃/h。一键式影像测量仪在室内平衡温度时间不少于12h，测量标准器在室内温度平衡时间不少于6h。相对湿度不大于75%。测量室内室内应无影像测量的灰尘、噪音、振动、腐蚀性气体和磁场干扰。

校准前应确认仪器的外观及相互作用无影响校准正确实施及校准结果的缺陷。

4.小结

通过对JB/T12639-2016《闪测影像测量仪》和JJF1318-2011《影像测量仪校准规范》的学习，结合测量仪使用说明书，研究出对一键式影像测量仪计量校准项目、计量标准器、校准条件的确立，解决了一键式影像测量仪的校准难题。

参考文献：

1. 国防科工委科技与质量司.几何量计量[M].北京：原子能出版社，2002.

2. 国家质量监督检验检疫总局.JJF1318-2011[S].北京：中国质量出版社，2012

3. 中华人民共和国工业和信息化部.JB/T12639-2016[S].北京：机械工业出版社，2016