Выполнение требований к производству деталей необходимого качества в современной промышленности тесно связаны с проблемой применения средств измерений определенной точности и скоростью выполнения самих измерений. Кроме того, при производстве сложных деталей существует множество труднодоступных мест, для измерения которых приходится применять большое число нестандартных средств измерений, например, штангенинструментов (рис. 1).
Решение этих проблем требует от метрологической службы предприятия искать способы эффективного применения 3D-измерительных систем для сравнения результатов измерений с заданной идеальной 3D-моделью детали. В данной статье рассматриваются существующие средства измерений, создающие измеренные 3D-модели и сравнивающие их с идеальными, позволяющие решить проблему быстроты и точности измерений.
Задача создания D-измерительных систем связана с попытками разработки и использования машинного зрения. Можно сказать, что общий принцип работы систем машинного зрения заключается в том, что сигнал, полученный от аналоговой видеокамеры переводится в цифровую форму, которая представляет собой набор пикселей (точек), по перепадам яркости которых компьютер вычисляет границы измеряемого объекта на плоскости. Намного труднее определять высоту, а также координаты нахождения каждой точки в трехмерном моделируемом пространстве. Для определения высоты, а также других размеров, в большинстве оптических приборов используется метод оптической триангуляции. Применение метода триангуляции позволяет достигать точности в 0,001 доли измеряемого расстояния [1, 2].
Схема прибора, использующего метод триангуляции (рис. 2), состоит из трех частей: излучатель 1, измеряемый объект 2 и приемник 3.
Излучатель 1 формирует изображение светового пятна на измеряемом объекте 2. Затем рассеянный измеряемым объектом световой луч попадает в фотоприемник 3. Фотоприемник фиксирует изображение рассеянного светового луча. Перемещение измеряемого объекта ∆z создает смещение светового луча в фотоприемнике ∆x. Зависимость перемещения измеряемого объекта ∆z от смещения светового луча ∆x имеет следующий вид: