QVI Tom Groff 在 Fusion 机器上进行测量。光学测量系统使用光而不是触摸，由于其速度更快、精度更高并且能够测量奇形零件，因此在制造业中的应用越来越广泛。
光学测量机用于制造的所有阶段——用于概念验证、批量生产和质量检查。在同时需要触觉和光学测量的时代，制造商正在提供更灵活的多传感器系统，包括激光、相机和触觉测量选项。
光学计量学正在证明其在航空航天、汽车、电子领域的价值和医疗行业，以及所有行业的精密工程，制造业领导者说。
“在我的世界里，微米很重要，”Jay Elepano 说，optZeiss Industrial Quality Solutions 的坐标测量机 (CMM)/表面形状和几何 (SFG) 经理。 “人的头发是 100 微米。我的世界是 2 到 20 微米。我们实际上是在分裂头发。”
固定解决方案产品经理 Ryan Toole 说：“光学计量学在概念验证或第一篇文章以及产品进入批量生产时都可以发挥作用” ，用于海克斯康制造智能。 “对于精密工程，您可以在零件上拥有非常小的特征，或者无法通过传统的触觉程序方法访问这些特征，或者由于零件的材料原因，您不想物理接触该零件。”
“每个人都希望以更高的吞吐量和相同的精度更快地测量事物，”QVI 的 OGP（光学测量产品）部门的销售副总裁 Tom Groff 说。 “手机的体积越来越小内容。甚至设备上的玻璃在不同层中也非常复杂。我们的传感器可以测量不同层的玻璃厚度，从 0.5 微米到 5 微米不等。”
随着印刷电路板和其他组件的小型化，尤其是在电子行业中，获得准确数据的能力Elepano 说，测量结果将决定成品是否有效。
此外，电子和注塑成型行业的产品通常具有触觉传感器无法触及的密集簇状小特征。他补充说，Optiv CMM 上的图像处理传感器同时测量相机视野内这些密集排列的特征，并且比传统的触觉探测速度快得多。
“你可以通过相机观察，采取一个图像并使用软件会立即告诉你那个部分发生了什么，例如印刷电路板，”Toole said. “在精密工程中，公差非常严格，并且需要从所测量的对象中获取大量数据。当您使用光学探头时，您会获得数以千计的数据点，您可以在软件中工作或导出数据进行分析。”
医疗领域尤其有前途
由于严格的 FDA 法规、对速度的需求、严格的精度要求、奇形怪状的部件以及测量部件无污染风险的必要性，医疗行业在光学测量方面具有很高的增长潜力。“几十年以前，测量零件的最佳方法是实际接触零件，”Elepano 说。 “如今，随着基于视频和摄像头的技术的发展，您越来越有可能通过非接触式方法测量零件来获得相同水平的精度。”
例如, 触觉测量系统可能会污染人工髋关节即使是几微米，臀部也不能偏离规格。
同时，如果汽车上的换档旋钮稍微偏离，后果并不可怕。用户可以选择精度水平符合其制造要求的机器。 Elepano 说，毫不奇怪，更高的准确性与更高的成本相关。
“当失败是灾难性的时，你需要精确度，”Elepano 说。
“由于严格的要求和所需的更严格的准确性，”格罗夫说。 “许多使用的可插入仪器具有非常严格的公差并且难以测量。这不像是在测量方形零件。我们提供三种不同的配置，可以测量某些类型的医疗设备。这一切都是为了最大限度地降低 FDA 的风险。这些是医疗公司在接受 FDA 审核时需要随时提供的文件。”
光学测量系统还可以更轻松地追踪审计线索。他说，管理人员可以轻松地添加电子签名来记录他们的输入，以便对其进行记录和追踪。
“FDA 对审计跟踪有要求，”Groff 说。 “当你执行和检查医疗设备时，整个过程的历史记录、谁做了什么、做了多少、任何问题、合规性和用户访问都需要被跟踪并记录在审计日志中。我们的软件能够为数据收集过程添加可追溯性，使 FDA 要求的审计日志更易于实施和执行。”
不仅可以实现 100% 检查，而且检查速度和吞吐量Starrett Kinemetric Engineering 总经理 Mark Arenal 表示，由于自动化系统测量程序以及根据应用、托盘化多部件夹具检查台，还可以显着增加。
“最终，任何 goo 的目标d 检查程序应该获得最大的量具重复性和再现性 (GR&R)，并在此过程中为统计过程控制和可追溯性提供全面的数据，”他说。
可靠的 GR&R 可以通过当今的非联系视频和多传感器系统及其先进的软件，他说。当前的显示读数和软件测量技术，例如 Metlogix M3，提供了完整的定性/定量轮廓分析功能，检查员可以在其中将零件轮廓与标称 CAD 模型进行比较，并获得与 CAD 文件的任何偏差的实际图形表示。
例如，Starrett HDV（水平数字视频）比较器提供自动查找和跟踪边缘的能力，持续将其与 2D 轮廓进行比较，并将边缘叠加到 CAD 模型上，Arenal 说。在这种情况下，操作员可以快速、轻松地自动收集大量数据，这些数据全部存档nd 记录日期、时间、批号、作业编号——消除等式中的操作员错误。
检查速度是关键
当必须检查所有部件时，速度也很重要。 Toole 说，如果没有必要的速度，检查过程就会成为制造过程中的瓶颈。他说，快速测量密集特征簇的能力也是对形状和真实位置进行精确和可重复评估的先决条件。
“我们认为 100% 检查对于医疗植入物来说是司空见惯的事，”他说. “当您寻求高吞吐量时，光学计量具有优势。”
自动化设置中的托盘测量，一次测量多个相似的工件，然后循环重复光学测量，也有助于加快吞吐量，Toole 说。
AM 将受到影响
Groff 说，增材制造 (AM) 是光学测量的另一个新兴领域。
“他们是到达3D 打印部件的公差水平要求像我们这样的检测系统，”他补充道。
光学测量机大约有一半时间用于生产，另一半时间用于质量检测，Groff 说.在生产车间，温度、湿度和振动会影响测量的准确性。
“如果在测量零件时温度发生剧烈变化，则测量机需要考虑到这一点，”他说。 “更重要的一个因素是振动。这就是为什么人们仍然将零件从生产车间送到质量实验室进行首次检查。”
过去，一个挑战是找到对测量和编程逻辑有很好了解的合格操作员，Groff 说.改进后的软件应对了这一挑战。
“任何自动测量机的最大挑战是创建检测程序，”他说。 “我们做了我们的软件更智能。我们有能力使用 CAD 模型来定义用户希望如何测量零件。 CAD 模型现在具有产品和制造信息知识。我们将这些知识导入到模型中，现在我们对如何测量该零件有了更多的了解。”
其他重要问题包括几何尺寸和公差，Groff 说。 “要应用这些公差，您必须正确地对机器进行编程。现在，公差已嵌入模型中，我们可以依靠我们的测量软件来报告正确的结果，”他说。 “该软件为您创建了整个程序，包括测量路径以及如何避免撞到零件和夹具。用户不必知道那么多。”
另一个挑战是需要测量同一部件的多个方向。他说，在典型的光学测量机中，视频和激光总是指向下方。 QVI 的 FlexPoint 允许用户定位不同方向的传感器，以便在不旋转零件的情况下测量零件的不同方向。
但有时，用户需要在制造过程中使用多种模式，光学和触觉。考虑到这一点，制造商正在使用光学测量机，通过触觉探头增加额外的尺寸。
最近，柔性测量机仅适用于测量适合台式机器的较小零件， Groff 说。
“但小特征现在存在于较大的部件上，”他说。 “想想一个大型涡轮发动机。这些是大型产品，但它们有复杂的零件。”
QVI 的 FlexPoint 和 Fusion 是能够对较大零件进行触觉、视频和激光测量的机器系列。
“而不是移动所有东西周围进行测量，你可以用摄像机的快照一次测量所有东西，”格罗夫说。“当你在其上结合一个多传感系统、激光和触觉时，它的速度可以提高数百倍。如果我在这四英寸的区域内有数千个特征，它的速度可以提高数千倍。”
Hexagon 的 Optiv 322 将光学计量（相机和彩色白光传感器）与接触计量（接触扫描）相结合和触摸触发探头）在一个框架上，Toole 说。 Hexagon 的 PC-DMIS 软件可以快速检测整套特征。最后，与其他新兴测量机一样，该台式系统占地面积小。
Optiv 322 还为用户提供了灵活性，Toole 说。 “你可以在第一天购买一台只做光学计量的机器，”他说。 “如果您的需求发生变化，如果您需要测量的部件发生变化，您可以轻松添加一个模拟扫描探头进行触觉扫描。您也可以稍后添加彩色白光传感器。你可以得到你今天需要的东西并升级稍后de系统。该系统可以根据需要的变化轻松调整。”
蔡司在过去五年中开发其 O-Inspect 光学测量机时，充分利用了其制造显微镜的悠久历史以及后来进入光学测量系统领域。
蔡司没有遵循在光学测量机上添加触觉测量探头的传统方法，而是在三个维度上校准 O-Inspect，就像其传统的坐标测量机一样，Elepano 说。
“许多制造商在他们的相机上添加了一个触觉探头偏移，这不会给你真正的 3D 补偿”他说。 “我们反其道而行之。我们已经在所有三个维度（X、Y 和 Z）中校准了整个体积中的扫描探头，并且相机对此进行了偏移。然后我们有一个通过整个 3D 体积校准的相机。这就是成为市场新手的好处。”挑战依然存在。一些制造商是 r不愿意尝试不熟悉的技术，或者他们根本不知道这些解决方案的存在。
“很多人都习惯了传统的 CMM，”Toole 说。 “他们熟悉触觉探头，不太熟悉光学探头。人们回避是因为他们不了解技术。但是学习曲线很低。用于光学探测的软件与用于触觉探测的软件相同。用户不必学习新的软件平台。”
