当心任何技术消亡的预测。如果说 1920 年代初看到了光学比较器的曙光，那么人们对其日落就有很多猜测。几年前视觉系统开始大步向前时尤其如此。许多人可以看出光学比较器对于视觉系统的使用是多余的。许多人认为光学比较器即将淘汰。许多人错了。为什么？
光学比较器，有时称为轮廓投影仪，仍然是计量学的基本工具，尽管其基础是在 1920 年代发明的。数字读数和边缘检测器等改进使它们保持相关性。“这是一种简单的工具，具有成本效益并且可以完成工作，”Inspec Inc. 服务副总裁 Tom Snyder 解释道（坎顿，马萨诸塞州）I)，一家提供全方位服务的校准、增值经销商和合约计量公司。
他说得有道理。对于用户来说，低端比较器本身就是简单的。一盏灯将零件的放大轮廓投射到屏幕上。然后用户从轮廓的边缘测量零件的尺寸和几何形状，因此它的另一个名称是轮廓投影仪。在最简单的模型中，玻璃屏幕上标记的精确刻度本身让用户可以进行简单的测量。
如今更常见的是简单的数字读数 (DRO)，它可以测量投射到屏幕上的十字线的距离。另一个增强功能是自动边缘检测，使用光电二极管来消除操作员在测量阴影边缘时的一些可变性。从一个特征移动到另一个特征可以提供比任何卡尺、千分尺或高度规更容易的精确测量。从一开始，特殊的 Mylar 覆盖层就被剪裁到屏幕上，并带有投影时零件外观的痕迹泰德公差。人们可以快速查看零件是否符合规格。 “无论哪种情况，都不需要大量培训。一个典型的商店用户可以在大约五分钟内开始有效地使用一个，”Snyder 说。典型用途是检查相对简单部件上的几个关键部件。
光学比较器也具有成本效益，最简单的价格不到 10,000 美元。现有装置通常会翻新，因为用光栅尺替换螺纹并添加 DRO 很简单。 “我们维修过的机器已有 50 年历史，”Snyder 说。
Inspec 处理三个不同的产品线：Mitutoyo、Starrett 和 Micro-Vu。虽然简单的阴影图仍有一席之地，但 Snyder 也看到了一个明显的趋势，即添加现代相机、远心镜头、PC 和软件来导入 CAD 数据以代替 Mylar 覆盖层。 “有一整套可变能力的机器可以满足许多应用程序和用户级别。许多业内人士认为阴影图是基本单位，我们必须向他们展示可用的更高水平的技术，”他说。
Inspec Inc. 的 John Kaminsky 展示了光学比较器。范围和适用性
光学比较器有两种基本样式，水平式和垂直式。 Mitutoyo America Corp.（伊利诺伊州奥罗拉）的主要仪器销售专家 Walter Wardzala 在强调这两种风格的简单性和易用性的同时指出，水平和垂直风格之间存在一些专业化。水平式，如 Mitutoyo 的 PH-A14 系列，它的镜头是水平安装的——如果你愿意的话，可以从侧面安装——并且要求部件“直立”。另一方面，立式机器“更 l就像一个巨大的显微镜，”他解释道。零件放置在垂直平台上，镜头俯视零件。 “它们对小零件特别有用，例如您在医疗设备制造中可能遇到的零件，”他说。
“在美国，垂直式比较器相对较少。当人们想到光学比较器时，这并不是他们的第一个思维过程，”他说。他认为，大多数美国客户只是习惯于考虑卧式机器，而倾向于打折立式机器。他将立式显微镜与较大版本的工具制造显微镜进行了比较，同时承认它们往往比同类卧式机器贵一点。
光学比较器中使用的光源往往是 w准直和专为所用镜头而设计。据该公司称，尼康采用透镜光源，可提供清晰锐利的图像。该公司的 PJ-H30 系列 303 投影仪就是一个很好的例子。据该公司称，该机器拥有 (3+0.02L) μm 的测量精度。它还具有各种可选配件，包括镜头、滤光片、读数刻度、固定装置和载物台。零件的尺寸范围从几毫米到 80 毫米不等，具体取决于附件。
他还将比较器与更广阔的计量设备领域进行了比较，尤其是视觉系统。他预计比较器将继续发展，包括 LED 照明和更好的测量以及自动 DRO。高级 DRO 的一个很好的例子是 Mitutoyo 的 QM-Data200 系列处理单元，一种类固醇的 DRO。在提供二维坐标测量的同时，它还提供自动特征检测、公差带测量以及以电子表格格式输出数据。
准直光源
Nikon Metrology Inc.（布赖顿，密歇根州）销售经理 Mike Wolfe 表示，如果要将光学比较器与视觉或视频测量系统进行比较，光学比较器还有其他明显的技术优势.他说，一切都与镜头和照明有关。
“与视觉系统相比，一个好的光学比较器的优点在于，光源可以完美准直，并针对所使用的镜头进行设计， ”他解释道。据 Wolfe 称，尼康仪器具有独特的透镜光源。 “使用我们的光学比较仪，您可以在圆形或车削零件（例如螺纹零件、轴或销钉）上获得锋利清晰的边缘。”相比之下，大多数其他比较器使用外部或倾斜照明进行表面照明。 “他们会用纤维束或其他外部光线照射光点来照亮样品。这会产生不需要的阴影，”他说。
比较器的定义在某些情况下，视觉系统是模糊的，例如 CCP（CVI 的一个品牌）的 c-vision lite 系统。它专为车间使用而设计，用户可以走上前并在一个平面上进行快速测量。数字系统，因为他们习惯于使用光学比较器。它通常归结为零件。“视觉系统可以很好地测量许多样品，例如平面零件和冲压件，并且可以提供高吞吐量。另一方面，比较器手，非常好地测量车削和圆形零件，”Wolfe 说。他还指出，测量样条等复杂特征的任务非常适合比较器。样条是一系列混合在一起的多个半径，因此很难测量所有这些半径一个复杂的 Mylar 覆盖层，用 CAD 系统设计，可用于创建一个快速的 Go/No Go 参考。标准叠加也可用于更常见的特征测量和比较。
尼康提供两种垂直光束光学比较仪，带 12 英寸屏幕的 V-12B 和带 20 英寸屏幕的 V-20B。每个都可以有三个不同的放大镜，安装在可移动的转台中，就像显微镜一样。尼康还提供水平光束型号，即带 14 英寸屏幕的 H-14L。
作为过去的镜子的进步
“技术进步有助于使光学比较仪更有效， Starrett Kinemetric Engineering（加利福尼亚州拉古纳山）总经理 Mark Arenal 说。这些进步包括从功能更强大的 DRO 到用更凉爽、更安静且使用寿命更长的 LED 取代卤素灯。 Starrett 提供范围广泛的比较器，包括卧式、立式、台式、落地式和落地式侧床型号。
虽然他指出进步是重要的是，涉及的不仅仅是技术——培训也是一个重要因素。技术人员、机械师和操作员已经知道如何使用现有的比较器。 “我们还发现人们的工作时间更长了，”阿雷纳尔说。 “这意味着几十年来一直使用这项技术的高级员工对它非常满意，并希望继续这样做。”同时，他指出，不能忽视子孙后代。该公司在社区学院设有光学比较器，他们甚至在当地一所高中就光学比较器的原理对未来的操作员进行培训。就是这么容易上手。
这就是为什么光学比较器在进化过程中会保持其外观和感觉的原因。 “我们的 HDV 模型比较器实际上是一个水平数字视频系统，”他解释道。 “从构建方式来看，它的结构非常像光学比较器，但它全是数字视频。您可以导入 DX例如，从 CAD 文件创建的 F 文件来创建电子覆盖层，而不是使用 Mylar 覆盖层。”这正在成为许多供应商的一组通用功能。
这引出了一个问题：它们仍然是比较对象吗？
随着新功能的启用，Arenal 将其视为一个不断发展的技术流通过支持技术的进步，通过不同世代用户熟悉的视频系统扩展功能。 “从 Mylar 覆盖层到数字格式的转变需要时间，”他说。 “还涉及预算；有些公司不想花钱从现有的 Mylar 覆盖层上转移——至少现在还没有。”
未来的一个很好的例子是 Starrett 提供的 HDV300 水平数字视频系统。配置类似于传统的水平比较器，它安装了高分辨率数字摄像机，并可选择快速更换远心镜头或 6.5:1 变焦微距n级分辨率。可以导入 DXF CAD 文件并创建 2D Go/No Go 量具，就像在比较器屏幕上使用 Mylar 覆盖图表一样。它还具有视频边缘检测功能，以消除操作员在视觉选择边缘时的一些可变性。该公司还重新推出了 HE400 卧式台式光学比较器型号。 Arenal 指出基本比较器是 Starrett 最畅销的产品之一，可选择 Quadra-Chek 或 MetLogix 软件控制系统。
保持 Mylar 相关性
Mylars 留下来的原因之一如此长时间的相关性可能是由于医疗器械许可程序中的一个怪癖。美国食品和药物管理局有一个复杂的程序来批准设备的制造过程。
“许多公司已经使用 Mylars 认证了他们的过程，但发现返回 FDA 并更换它们太麻烦了， ” Quality Vision International 旗下品牌 CCP 的销售副总裁 Tim Fantauzzo 说Inc.（QVI；纽约州罗切斯特）。如上所述，现代光学比较器通过投影 DXF 文件直接在屏幕上显示 CAD。 “这将允许医疗设备用户和其他人迁移到现代技术，同时仍然使用可接受的测量方法，”Fantauzzo 说。 “[我们公司] 的解决方案包括为基于 LED 的比较器提供屏幕 CAD 技术的 eCAD 和 vCAD。”
他还同意，有一些“老卫士”只是喜欢简单的方式轮廓投影仪工作。 “我们对客户的许多销售吸引力在于，我们仍然可以使用带夹子的玻璃屏幕以旧方式进行操作，您可以在其中夹住绘图 - 地板上的人喜欢这样，”Fantauzzo 说。工程部门更热衷于在与摄像机的全数字集成中使用 CAD。 “理想情况下，你需要两者，”他说。 “我们的很多模拟比较器也有数字视频；这是一个 hy如果你愿意的话。它是一个具有无人值守能力的完整 CNC。”
CCP 还翻新以旧换新的设备以进行转售。 Fantauzzo 说：“八年前我们刚开始提供这项服务时，这对我们来说有点像实验，但今天我们大约有一半的业务量是用翻新的设备完成的。”他们甚至翻新 1955 年的原装柯达，但用 21 世纪的光学器件、秤和 DRO 对其进行升级。
CCP 对这些翻新设备的准确性进行了认证。这并不像看起来那么简单。 “虽然操作简单，但该设备依赖于一系列复杂的组件，每个组件都必须准确，并且必须测量其精度，”他解释道。根据 Fantauzzo 的说法，比较器的一般标准规格是载物台运动、FOV 精度、放大精度和边缘检测精度。
此外，必须测量和表征这些功能的系统交互。他还指出，与其他计量设备不同与 CMM 一样，客户不会要求他提供符合 ISO 10360 等标准的规格。 .对于在无人值守模式下使用比较器的机械师来说，这个问题并不适用。 “他只想测量零件的单个关键尺寸。这是一种视觉比较，”Fantauzzo 说。
这方面的一个很好的例子是该公司的 c-vision 视频轮廓投影仪系列。 CCP 表示，他们将传统视频测量系统的速度和准确性与光学比较器的能力相结合，专为车间使用而设计。这些机器强调更大的 FOV、更好的光学器件和更亮的照明，以及坚固、重型的结构。 “我看到两个不同的市场在发展。一种用于标准、廉价、高质量但易于使用的系统，另一种用于高度 cFantauzzo 说。
新旧之间的桥梁
另一家模糊视觉系统和光学比较器技术定义的公司是 VisionX Inc.（蒙特利尔）。公司不提供基于阴影照明的标准轮廓投影仪；相反，它的旗舰产品是 VisionGauge 数字光学比较器。 VisionX 总裁兼首席执行官 Patrick Beauchemin 表示：“它可以说是新旧之间的桥梁，但我更进一步说它可以完全模仿光学比较器。”该设备甚至提供可选的 Z 轴激光测量模块，以将槽和孔的深度测量添加到 X-Y 尺寸。 “该系统还具有获得专利的自动 CAD 对齐和自动通过/失败，只需最少的操作员干预，”他说。
Beauchemin 指出，市场越来越接受设备的前提，这正在寻找它的方式进入制造业一般，包括航空航天、医疗和汽车。 “我们在生产非常小批量零件的应用中有更高的成功率，”他说。 “通常，这些零件具有复杂的几何形状、严格的公差、快速转换，并且在这些零件中，对 CMM 进行编程可能比制造全部零件花费的时间更长。” Beauchemin 补充说，这些设备也已进入大批量行业，例如汽车行业，但通常用于快速排除故障。 “典型的应用总结为，‘我有一个零件，一个 CAD 文件，花一分钟时间进行测量’，”他说。
当被问及这些设备的未来时，影子图表比较器或像 VisionGauge 这样的全数字比较器，Beauchemin 回应了其他人的说法。 “我看到更多的能量围绕着进化，而不是未来的设备保持不变，”他预测道。客户需要直观的界面。新一代在智能手机和平板电脑上长大的 ns 工程师需要他们。供应商将被迫提供易于使用且几乎不需要培训的设备。 VisionX 的最新产品是具有五轴运动和全自动选项的 700 系列——Beauchemin 完全承认这可能会限制光学比较器的定义，但似乎是公司基础技术的自然演变。
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