viz_kontrol_zachita

Существует также другие методы измерения геометрических элементов изображения и дефектов:

• стереоскопический;

• теневой;

• сопоставительный (метод сравнения).

Для этих методов измерений требуется ис% пользование специальных измерительных нако%

Каждый из методов обладает рядом преимуществ и недостатков (табл. 11). Выбор метода осуществляется в зависимости от конфигура% ции объекта контроля, возможности доступа к нему, требуемой точно% сти проведения контроля, вида контролируемого параметра (длина, ширина, высота и т. д.), наличия эталонов.

Таблица 11

Преимущества и недостатки эндоскопических методов измерений размеров дефектов

101

3.4.1. Стереоскопический метод

Стереонаблюдение – естественный метод дистанционного опре% деления размеров (рис. 47). Расстояние до объекта и его размеры опре% деляются по смещению изображений, проецируемых правым и левым объективами на матрицу ПЗС. Анализируя взаимное расположение проекций, система решает тригонометрическую задачу и определяет координаты объекта относительно эндоскопа.

Стереоизмерительная система не имеет жестких ограничений по расположению эндоскопа относительно объекта. В отличие от других методов, в которых при замере необходимо строго перпендикулярное

102

наблюдение, данная система работает при любом ракурсе наблюдения, под любым углом к объекту. Это позволяет существенно увеличить точ% ность и упростить процедуру измерений.

Рис. 47. Технология стереоизмерений

Система сама распознает координаты точек, видимых левым и правым объективами. Стереоизмерительная система позволяет опреде% лять расстояние между любыми двумя точками на видимой поверхно% сти объекта. Измерение глубины и высоты дефектов можно проводить как с боковым, так и с торцевым дистальными адаптерами. Для изме% рений глубины дефектов в трубах малого диаметра другие методы тре% буют использования адаптера бокового обзора, что не всегда удобно. Стереоизмерительная система более универсальна. Даже при исполь% зовании адаптера прямого обзора диапазон углов наблюдения позволит измерять глубину или высоту дефекта, сохраняя удобство ориентации внутри трубы. Другой особенностью обычных методов эндоскопиче% ских измерений является необходимость наложения различных шкал, сеток и штрихов на изображение дефекта. Эта процедура, требующая незаурядного мастерства и времени, исключена при использовании стереоизмерительной системы.

Для стереоскопических измерений требуется использование изме% рительных наконечников, с помощью которых получают стереоскопи% ческие изображения целей – двух изображений одной и той же цели под двумя разными углами. Для измерения цели процессор видеоэндо% скопа использует триангуляцию на основе двух таких расположенных друг возле друга изображений.

103

а б Рис. 48. Примеры стереоскопических измерений с помощью видеоэндоскопа:

а – измерение длины; б – измерение расстояния от точки до линии

Особенности системы стереоскопических измерений:

•точность измерений изогнутых и косых краев;

•высокая степень достоверности согласования в системе с помощью курсора «match strength» («коэффициент согласования, соответствия»);

•5 типов измерений: длина, глубина, кратчайшее расстояние от точки до линии, площадь, посегментное измерение длины.

3.4.2. Теневой метод

Принцип теневых измерений состоит в отбрасывании тени вытрав% ленной линии на измерительном наконечнике на исследуемую поверх% ность, и измерении расположения тени в поле зрения (рис. 49 и 50). При уменьшении расстояния от наконечника до объекта тень движется с права налево через изображение (при обычном размещении), и измере% ние поперечного расположения тени дает расстояние до объекта. Затем пользователь располагает два курсора поверх изображения для считыва% ния размеров несплошностей. Точность измерений составляет ±10 % и в идеальных условиях может быть ±2 %. Теневой метод может работать на перекошенных (несимметричных) изображениях, но при условии, что измерения делаются вдоль линии отбрасываемой тени.

Особенности системы теневых измерений:

•точная технология измерения для скривленных и скошенных краев;

•измерение любой точки при выполнении условия перпендикуляр% ности линии визирования зонда к поверхности;

•7 типов измерений: линейное (расстояние между двумя точками), в наклонной плоскости, глубина, кратчайшее расстояние от точки до линии, площадь, посегментное измерение длины, измерение с помощью эталонной окружности.

104

Рис. 49. Схема принципа теневого метода

Рис. 50. Технология теневых измерений

а б Рис. 51. Примеры теневых измерений с помощью видеоэндоскопа:

а – измерение в наклонной плоскости с помощью увеличения; б – измерение глубины

105

3.4.3. Метод сравнения

•измерение даже без наконечников для стерео% и теневых измере% ний;

•5 типов измерений: длина, посегментное измерение длины, пло% щадь, кратчайшее расстояние от точки до линии, измерение с по% мощью эталонной окружности [9].

3.5. Измерительные микроскопы

Микроскопы в измерительных приборах делятся на визирные, служащие для совмещения визирных сеток с заданными точками изме% ряемого объекта, расположенного на близком расстоянии (в предмет% ной плоскости), и отсчетные – для точного отсчета по линейным и кру% говым шкалам.

В качестве примера рассмотрим одну из простейших оптических измерительных схем. Длина элемента малого объекта измеряется при помощи визирного измерительного микроскопа (рис. 53).

Измерение есть процесс сравнения измеряемой физической вели% чины (в явной или неявной форме) с единицей этой величины, храни% мой применяемым средством измерения. В приведенной схеме изме% рительный микроскоп хранит единицу измеряемой величины (про% странственной протяженности или длины) в виде отградуированных делений точно изготовленной шкалы. Единицей длины в принятой у нас метрической системе является метр. Измерительная шкала за счет ее изготовления обеспечивает точное воспроизведение долей метра – миллиметров и их долей.

106

Рис. 53. Схема визирного измерительного микроскопа:

1 – объект, 2 – объектив микроскопа, 3 – измерительная шкала, совмещенная с плоскостью изображения объекта, 4 – изображение объекта, 5 – окуляр,

6 – глаз оператора измерений

В измерительных микроскопах увеличе% ние больше нормального нецелесообразно. Это объясняется тем, что ошибка измерения величины объекта значительно больше, чем ошибка наводки микроскопа на точки объекта даже при малом увеличении.

Итак, пользуясь измерительной шкалой (окуляр – микрометром), совмещенной с изо% бражением объекта, мы считываем протяжен% ность между интересующими нас точками объекта (например, l1 и l2, рис. 54). Паспортной характеристикой микроскопа служит попереч% ное увеличение V в получаемом изображении объекта.

В данном примере можно проследить все указанные в обобщенной схеме этапы оптического измерения:

•объектив микроскопа 2 строит увеличенное изображение объек% та 1 (этап 1);

•координаты точек изображения, связанные с требуемыми точками объекта измеряются при помощи шкалы (этап 2);

•результаты измерения получают (этап 3) обработкой измеритель% ных отсчетов для определении протяженности объекта Lоб с учетом паспортной характеристики (увеличения V) объектива микроскопа:

Lоб = (l2 – l1)/V,

погрешности определяют обработкой серии измерительных отсчетов (данных) с применением аппарата математической статистики (этап 4).

Перед измерением с любым отсчетным устройством устанавлива% ется цена деления шкалы К, отнесенная к пространству предметов. Микроскоп фокусируют на резкое изображение объект%микрометра (очень мелкая шкала, состоящая из 100 делений с ценой деления

107

0,01 мм) и определяют, сколько делений m1, в изображении объект%ми% крометра соответствует определенному числу делений m2 окулярного микрометра

К= 0,01m1/m2.

3.5.1.Универсальный измерительный микроскоп УИМ

Универсальный измерительный микроскоп предназначен для из% мерения длин, углов и профилей изделий. Методы измерений – проек% ционный и осевого сечения.

108

Пример.

Миллиметровый штрих 46 (рис. 55) находится в зоне шкалы деся% тых долей миллиметра между цифрами 3 и 4. Отсчетный индекс нахо% дится в зоне круговой шкалы возле цифры 62.

Отсчет 46,362 мм.

3.5.2. Измерительные микроскопы серии MC

Современные модульные измерительные микроскопы серии MC состоят из высококачественных компонентов, точных двухкоордина% тных столиков и надежных и прочных штативов. Измерительные ми% кроскопы серии MC поставляются с электронными цифровыми ми% крометрами для измерения по двум или трем осям (опция).

Тринокулярная насадка – для подключения 35 мм фотокамер, ви% деокамер, цифровых камер и цифровых фотокамер для фото% и видео% документации.

Микрометры Mitutoyo Digimatic имеют серийный выход для пере% дачи данных статистического контроля технологических процессов на компьютер. Системы серии MC поставляются с осветителями падаю% щего или проходящего света. Предназначены для проведения визуаль% ного контроля и измерения мелких объектов. Не требуют сложной на% стройки системы.

Модель MC/50

Измерительный микроскоп отраженного света с тринокулярной насадкой с деполяризатором.

Окуляры: один фокусировочный HWF10x%F с перекрестием и уста% новочным винтом, один с вынесенным фокусом HWF10x.

Объективы: S Planachromat M5x, M10x,M20x, M40x «на бесконечность».

Фокусировочный блок с ко% аксиальными рукоятками грубой и точной фокусировки с револьве% ром на 4 объектива.

Столик для измерения в отра% женном свете 150)150 мм с двух% координатным перемещением 50)50 мм с держателями для ци%

109

3.6. Телескопы

Телескоп (от др. греч. – далеко + смотрю, наблюдаю) – астроно% мический прибор, который собирает и фокусирует световое излучение от астрономических объектов. Телескоп увеличивает видимый угловой размер и яркость наблюдаемых объектов.

В схему простейшего телескопа входят две положительные линзы (рис. 57). Лучи от удаленного предмета, параллельные оси телескопа (лучи a и c на рис. 57), собираются в заднем фокусе первой линзы (объектива). Вторая линза (окуляр) удалена от фокальной плоскости объектива на свое фокусное расстояние, и лучи a и c выходят из нее вновь параллельно оси системы. Некоторый луч b, исходящий не из тех точек предмета, откуда пришли лучи a и c, падает под углом к оси те% лескопа, проходит через передний фокус объектива и после него идет параллельно оси системы. Окуляр направляет его в свой задний фокус под углом .

Рис. 57. Простой телескоп (оптическая схема)

Вастрономических телескопах изображение перевернуто, в теле% скопах для наблюдений за наземными объектами применяют оборачи% вающую систему, чтобы рассматривать нормальные, а не перевернутые изображения. В оборачивающую систему могут входить дополнитель% ные линзы или, как в биноклях, призмы.

Зрительная труба Галилея, предназначенная для земных наблюде% ний, дающая увеличенные прямые изображения. Окуляром в трубе Га% лилея служит рассеивающая линза.

Вкачестве объектива в больших астрономических телескопах при% меняются не линзы, а сферические зеркала. Такие телескопы называ% ются рефлекторами. Хорошее зеркало проще изготовить, кроме того, зеркала в отличие от линз не обладают хроматической аберрацией.

110