Измерение размеров детали видеосьемкой позволяет производителям убедиться, что процессы находятся под контролем и что детали соответствуют техническим требованиям. Системы измерения видеосьемкой используют специализированное программное обеспечение для измерения изображения детали, поэтому процесс полностью бесконтактный. Изображение обычно увеличивается многократно, поэтому система похожа на микроскоп с окуляром, замененным камерой. Основное преимущество измерения размеров детали при помощи видео состоит в том, что им можно управлять с помощью ЧПУ для полностью автоматической работы.
Что представляет собой система измерения деталей при помощи видеосъемки? Оптика хорошего качества должна точно представлять изображение на камеру, поскольку аберрации в оптике могут быть интерпретированы как ошибка измерения в детали. Зум-объектив позволяет видеоизмерительным системам изменять приближение, чтобы максимизировать детализацию для элементов различных размеров. Каждое изменение приближения должно быть откалибровано для достижения точности измерения - лучшие системы видеоизмерения делают это автоматически. Преобразование изображения полученного при измерении размеров детали в электрические сигналы выполняется путем считывания уровней сигналов от каждого из пикселей в цифровом датчике (камере). Изображение увеличивается до тех пор, пока интересующий объект не охватит много пикселей, поэтому отдельные детали могут быть определены очень точно. Хорошие системы измерения видеокамерой используют субпиксельные алгоритмы для увеличения разрешения измерений.
В случае трехмерного измерения размеров детали, необходимо знать положение изображения и детали по всему объему измерения системы, что требует определения положения на макро- и микроуровнях. Используя только движение по оси Z, необходимо переместить камеру / оптический узел так, чтобы исследуемая область находилась в пределах оптической глубины фокуса при конкретном используемом приближении (глубина фокуса обычно уменьшается при приближении). Вся камера / оптический узел должен сохранять свое четкое положение при движении. В системах ЧПУ движение по оси Z осуществляется с помощью подвижных линейных направляющих с уровнем для отслеживания положения.
На микроуровне измерения размеров детали используется автофокусировка, чтобы максимизировать резкость изображения. Системное программное обеспечение отмечает конечное положение сфокусированного изображения относительно исходного уровня. Для обеспечения максимального качества изображения в камере важно правильное освещение. Поскольку измеряемые элементы детали могут быть прямыми, изогнутыми или располагаться по периметру или поверхности детали, необходимы различные методы освещения. Освещение находящееся за деталью лучше всего подходит для измерения размеров сквозных отверстий и периметра детали. Освещение под косым углом полезно для выделения тонких элементов поверхности. Например, кольцевой светильник, состоящий из концентрических колец светодиодов, позволяет настраивать углы освещения, когда подсвечиваются различные кольца. Сегментирование колец позволяет свету быть направленным. Это особенно полезно для геометрии детали, которая находится в определенной ориентации в пространстве. Малая часть детали попадает в оптическое поле зрения. Это означает, что деталь должна перемещаться под объективом до тех пор, пока каждая измеряемая характеристика не будет считана видеокамерой и передана в компьютер.
Так как это машина для измерения размеров детали, любое движение в плоскости XY должно быть определено количественно. Перемещения в плоскости видеорегистраторов могут быть на один метр и более. Важные параметры включают в себя прямолинейность хода, скорость прохождения расстояния и разрешение видеофиксации. Движение в незамкнутом контуре использует счетчики с известным приращением и предполагает, что конечный результат будет достигнут на основе накопления заданного количества счетчиков. Движение в замкнутом контуре добавляет устройство обратной связи, такое как линейная шкала, для фактического измерения местонахождения.
Точность измерения размеров детали зависит от структурной целостности системы. Три оси должны быть ортогональны. Это требует точного проектирования и точной сборки оборудования. Ни одна часть машины не должна двигаться независимо от других, иначе это смещение повлияет на измерения. Для этого требуется стабильная, демпфирующая механическая конструкция, поэтому видеоизмерительные системы изготавливаются из таких материалов, как сталь и гранит, для их стабильности. Измерение видео состоит из последовательного движения по уровням осей XYZ, изменений увеличения, установки типа освещения, интенсивности и угла, а также сбора и обработки данных камеры, это в конечном итоге приводит к оцифрованной модели, которая содержит размерные и угловые отношения тестируемой детали. Там много чего происходит, но взаимодействие оператора с машиной не должно быть сложным.
За последние 20 лет технология измерения размеров детали видеосъемкой значительно продвинулась. Компьютеры стали быстрее. Камеры имеют более высокое разрешение и лучшее соотношение сигнал / шум. Программное обеспечение для обработки изображений лучше игнорирует фоновые шумы и артефакты. Оборудование на сервоприводах. Детали для крепления видеоизмерительного оборудования обеспечивают повышенную скорость, низкий уровень шума и меньшее потребление энергии. В видеосистемы добавляются другие сенсорные технологии для расширения их функциональности. Эти мультисенсорные измерительные системы могут использовать сенсорные датчики, предоставляя доступ к функциям, которые находятся за пределами оптического диапазона; лазерные датчики для автофокуса и сканирования поверхности; микрозонды для миниатюрных или хрупких деталей. Метрологическое программное обеспечение развилось, чтобы реализовать измерение размеров детали с несколькими датчиками.