尺寸测量仪 / 外径测量仪

目标物通过发射器和接收器之间时进行尺寸测量的测量仪。发射器和接收器采用高功能远心镜头,大幅抑制整体视野的失真,只接收无驱动部的长寿命高耐久性LED光源的平行光。因此,可实现长时间高精度的稳定测量。

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推荐项目

产品阵容

TM-X5000 系列 - 在线投影图像测量仪

TM-X5000 系列在线投影图像测量仪通过捕捉目标物的轮廓,实现快速、精准的测量。配备专属设计的远心光学系统,可清晰拍摄目标物边缘,并在目标物发生偏移时,仍能维持超高的测量精度,可以在±20 mm的景深范围内保持稳定性能。该系列采用低失真镜头,即便是边缘部位,拍摄图像变形也很小,通过进一步采用原创算法处理,在视野内可不易受目标物放置位置的影响进行测量,无需额外布设外部光源及目标物的位置调整和校正。TM-X5000系列操作设定便捷,仅需 3 个步骤即可完成配置,且内置 100 多种测量工具,除简单尺寸测量以外,还可实现几何公差测量、便于识别品种的标准轮廓比较、便于外观检测的缺陷距离测量等在线检测所需的多种测量内容。

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LS-9000 系列 - 超高速/高精度测微计

LS-9000 系列超高速/高精度光测微计配备“高速曝光 CMOS”和“高亮度绿色 LED”,采样速度可达16000 次 / 秒,通过自主研发的光学设计,在维持高亮度的同时,成功产生了平行的穿透光,实现了无驱动结构,因而能在长期使用过程中维持测量精度。其高速、高精度与高耐久度的特点,使其可在各类环境中实现稳定的在线及离线测量,且不易受目标物材质限制。利用“高速曝光 CMOS”,可对工件的振动等瞬间变动的测量物进行清晰识别并减少误差,利用“监控 CMOS”,监控工件的状态,可获取正确的测量值。凭借 IP67 防护等级的环境适应性设计及空气吹扫组件,实现在各类环境中长期且稳定的使用。

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TM-3000 系列 - 二维高速投影尺寸测量仪

TM-3000 系列二维高速投影尺寸测量仪可同时应用于在线与离线的场景,能同步完成 X 轴与 Y 轴方向的测量,例如外径、高度差等参数的检测。该系列配备高亮度InGaN绿色 LED 光源与W远心光学系统,使测量结果具备高重复性,且不易受外界光线干扰。由于采用只成像平行光的 W 远心镜头。即使对象物与镜头之间的位置发生变化,CMOS 上的影像大小也不会改变,所以可以实现高精度测量。此外,该系统具备 15 种基础测量模式与 8 种辅助测量模式,能为各类应用场景提供稳定可靠的测量解决方案。

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LS-7000 系列 - 高速度,高精度数字测微计

LS-7000 系列绿色LED数字测微计采用没有移动部件的CCD和长寿命的LED,打造兼具高速、高精度与高耐用性的测量解决方案。LS-7000 系列所特有的高亮度氮化镓(GaN)绿色 LED 光源、远心镜头及HL-CCD的光学系统,在传感器整个使用寿命周期内均可保持高性能运行,无需频繁维护或重新校准。此外,该系统内置监控 CMOS,可实时显示测量范围内目标物的位置,便于操作人员检查测量位置,或根据需要调整目标物的摆放位置,提高了使用方便性。

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IG 系列 - 多功能CCD激光测微仪

通过对射式LED光幕,实现外径、内径、宽度、位置等高速测量,透明体也可测量。

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IB 系列 - 穿透式激光辨别传感器

光轴校正容易,在容易变脏的环境中,也可以长期稳定检测。不止有高性能,还有高性价比。

光学测微计在目标物体通过发射器和接收器之间时捕捉其轮廓。与常规激光测微计不同,光学测微计采用高强度LED、远心透镜和高速CMOS,同时捕捉整个视野的图像。这有效避免了为保持高精度而需要的移动部件或重新校准。光学测微计有单轴/多轴单元,用于直径或边缘位置等一维测量,也有如远心测量系统这样的二维单元,提供更灵活的解决方案。

尺寸测量仪 / 外径测量仪的优点

高速远心测量系统能够在无需停止生产线的情况下,瞬间捕捉移动目标的投影图像,从而在多个位置进行尺寸测量,大大缩短了检测处理时间。

高强度绿色LED光源、远心光学系统和高灵敏度CMOS,使TM-X5000 系列能够在无需停止高速移动目标的情况下,从清晰的轮廓中准确测量尺寸。多样化的测量工具可以组合使用,支持多个测量点和多种检测项目。实现全检且不会影响处理时间,这是仅限离线测量系统难以实现的。

在在线使用远心测量系统时,由于移动目标的偏移,投影图像常常会变得模糊或失焦。大景深有效支持解决这一问题,使系统能够通过捕捉清晰的边缘图像实现稳定测量,无需对目标位置进行大幅调整。

发射器和接收器均采用远心光学系统,使TM-X5000 系列远心测量系统能够捕捉真实的边缘图像。即使目标物体偏移,也能以±15 mm(0.59英寸)的最大景深实现一致的高精度成像。低畸变镜头融合黄金城创新算法,大幅降低对目标位置调整和光照等因素校准的需求。因此,可以在误差发生前规避因偏移导致的测量误差和后续的良品率下降。

通过外径测量系统,可以对线状、棒状和带状目标(如电线、挤出成型产品和薄片)进行连续的在线尺寸测量。持续曝光实现了不间断测量,大幅降低漏检和不良品发生的状况。

外径测量系统可以实现连续测量。为了降低漏检和漏判缺陷风险,稳定的测量起着关键作用。采用激光扫描系统的穿透式光学测微计,在微小目标上可能会出现漏检,因为当目标离开扫描线路径时,变化无法被检测到。为了解决这个问题,LS-9000 系列和LS-7000 系列高速高精度数字测微计配备了高强度绿色LED光源,并在曝光时间内对整个视野进行测量。有效减少了临时数值变化或检查的遗漏,实现了更精确的测量。

一维光学测微计

绿色LED光以均匀的准直光束发射。当目标物体遮断该光束时,会在受光元件上形成阴影,测量该阴影即可准确反映目标物体的尺寸。

(A) 监控CMOS
监控CMOS跟踪工件的倾斜度,自动修正倾斜误差。

(B) 高速曝光CMOS
专有设计的测量CMOS集成了放大器,以提升性能和速度。

(C) 目标位置CMOS
CMOS测量发射器与接收器之间的位置。

(D) 高强度绿色LED
高强度绿色LED比常规LED光源寿命更长,同时提供高强度且均匀分布的照明。

(E) 高性能聚光镜
镜头单元高效聚焦LED光。

激光扫描测微计

激光照射到旋转的多面体反射镜上,光束以固定速度在传感器的测量范围内扫描。通过测量光被接收器遮挡的时间来确定外径等参数。

激光扫描法原理图

双远心轮廓测量系统

发射器通过绿色LED发出准直光,在接收器的CMOS传感器上投射出阴影。测量通过捕捉到的图像进行。TM-X5000 系列在发射器和接收器中都配备了远心镜头,助力实现稳定且高精度的测量。

(A) 发射器中的远心镜头

(B) 高亮度InGaN绿色LED

(C) 接收器中的远心镜头

(D) 高灵敏度、高分辨率CMOS

光学测微计是如何工作的?

与接触式测量仪器类似,光学测微计能够以高精度测量微小距离。然而,光学测微计(如黄金城的LS-9000 系列和TM-X5000 系列)是利用光进行非接触式尺寸测量的。
所用光的具体类型通常取决于激光测微计的型号和类型。多数系统通常由一个发射器(如LED)组成,发射一束光或扫描线穿过间隙到达光敏接收器。
当物体放置在光束路径中时,会阻挡全部或部分光线,从而产生阴影。光学测微计通过分析该阴影,以高精度计算出物体的尺寸。
这种非接触式微小距离测量方法,使光学测微计能够在不损伤或变形工件的情况下,测量精密、易碎和柔软的材料。此外,这一工作原理还使激光测微计能够实现高速高精度的测量。

哪些行业使用光学测微计?

半导体/电子

在半导体和电子行业,零部件的尺寸可以达到纳米级。光学测微计用于精确测量硅片、芯片特征以及电路元件之间的间距。

汽车

汽车行业依赖光学测微计进行质量控制和零部件(如轴、阀门和发动机活塞)的精确测量。非接触式测量设备确保零部件符合严格的规格和尺寸公差,通常精度达到微米级。

航空航天

精度对于航空航天行业至关重要,因此激光测微计被广泛应用于飞机零部件的生产。它们确保零部件在严格的尺寸公差范围内制造,并能按照设计要求精确装配。

医疗

医疗设备的生产需要严格遵守尺寸规范和各种安全标准,这凸显了非接触式测量在防止设备污染方面的重要性。光学测微计用于测量医疗植入物和仪器中使用的小型精密部件。

工程与制造

精密工程和制造需要生产公差非常小的零部件。该行业广泛使用光学测微计和非接触式测量技术,应用领域涵盖专用机械、电子产品,甚至乐器制造。

材料科学

最后,激光测微仪常用于材料科学、研发领域,用于研究材料的特性和行为。其高精度和高准确性使激光测微仪能够测量在不同条件下可能发生的微小尺寸变化。这促进了对材料膨胀、收缩和变形的研究。

尺寸测量仪 / 外径测量仪的导入案例

TIG焊接机器人钨电极尖端的轮廓检测

长时间连续运行焊接机器人会导致电极尖端的轮廓(角度或弯曲)发生变形,从而导致焊接失败。在焊接机器人工作间内安装TM-X5000 系列远心测量系统。考虑到电极尖端所承受的负载,每连续焊接50次时,增加一个动作,使电极尖端通过TM-X5000 系列的透射光。即使目标在移动,TM-X5000 系列也能以清晰的图像测量轮廓,因此能够准确捕捉电极轮廓的变化,防止焊接失败,同时有效减少对加工时间的影响。除了焊接设备外,该系统还可应用于各种机器人和自动化设备工具的轮廓检测。

喷油器多点外径测量

喷油器由多个部件组装而成,因此检测时需要在多个位置测量外径。常规的外径测量系统安装成本高,并且由于需要安装多个设备或移动测量系统来测量所有点,导致检测处理时间增加。此外,为了保证测量系统的精度,要求对移动机构进行维护,这需要耗费时间和精力。远心测量系统可以在视野范围内瞬间测量多个点的外径,并且能够同时检测同轴度等多个项目。

玻璃基板(透明目标)的定位

玻璃基板的对准需要高精度,常规情况下需要由视觉系统来实现。然而,透明目标的定位较为困难,为了在保持高精度的同时提高处理速度,往往需要复杂的预对准和校准。LS-9000 系列高速光学测微仪除了具备两级边缘检测阈值设定外,还提供了透明目标的测量模式,即使在处理薄玻璃基板的边缘轮廓时,也能实现简单应用下的稳定测量和定位。

“测量传感器选择”网站介绍了在汽车、薄膜与片材以及电子元件等各行业中,激光轮廓仪及其他激光位移传感器和测量系统的成熟解决方案。还可以按测量类型(如厚度、宽度、高度、高差和三维检测)来查找应用案例。

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尺寸测量仪 / 外径测量仪相关的常见问题

TM-X5000 系列远心测量系统的曝光时间仅为100微秒(0.1毫秒),能够在无需停止高速生产线的情况下,快速捕捉清晰的二维投影图像,一次性同时测量多达100个项目。系统提供100多种多样化的工具。这些工具可以组合使用,实现复杂轮廓的外径、宽度、高度和半径的批量测量,以及例如通过在线捕获的投影图像,对多个螺纹的螺距、高度、角度等进行测量。

TM-X5000 系列远心测量系统操作直观,用户只需选择图标即可组合基本工具、元素工具、辅助工具、应用工具和GD&T工具,设置所需的测量项目。在GD&T工具中,可以选择以下项目,并与其他工具组合,用于对各种图纸指示进行在线检测:

- 形状公差:直线度和圆度
- 方向公差:垂直度和平行度
- 位置公差:同心度

支持在线检测所需的多种测量,包括用于产品识别的主件比对和用于外观检测的异物距离测量。

LS-9000 系列高速光学测微计标配有气体吹扫装置,具备符合IP67标准的耐环境设计。该产品对蒸汽、粉尘、油类、雾气等污染物、冲击和温度变化具有很高的耐受性,即使在恶劣环境下也能实现稳定的外径测量。安装在各种工序后,可持续进行持续稳定的曝光测量,实现实时识别和及时处理异常。由于可在工序中进行测量,有效避免大量不良品在后续检测中被发现,从而提升了各类环境下的良品率。

光学和激光测微计以高精度著称,LS-9000 系列可检测最小0.08毫米(80微米)的物体,精度达到±2微米。在大多数情况下,高级光学和激光测微计的精度通常在微米级,范围为0.1微米至10微米。这种高精度使光学和激光测微计在半导体制造、精密工程等对精确测量有严格要求的行业中颇具价值。

虽然这两种系统都用于精密测量,但它们在操作原理和应用上有根本性的不同。光学测微计使用激光光源来测量特定物体。光线被投射到被测物体上,物体的阴影或轮廓被投射到光接收器上;阴影的大小就是测量的依据。因此,光学和激光测微计能够提供快速且高度精确的测量。
另一方面,背光视觉系统依靠背光来照亮物体,从而形成清晰的轮廓。但与使用接收器收集数据并进行处理不同,背光视觉系统中的轮廓是由摄像头捕捉的,然后通过软件处理图像来测量物体。不可否认,这些系统非常适合测量复杂的二维尺寸或用于质量控制,但与光学测微计相比,它们的速度明显较慢,精度也较低。

这两种设备都属于激光测量产品系列,但各自有其独特的优势。激光测微计通常更快,因为它们可以在一次扫描或拍摄中测量物体的整个轮廓。这使得它们非常适合对速度要求高的在线工艺流程。而激光扫描测微计则依靠移动的激光束在物体上移动并进行扫描。这方面有一个优势,因为激光扫描能够提供详细的轮廓测量,特别是在扫描复杂几何形状和精细表面时。但与在线激光测微计相比,它们的速度明显较慢,并且由于有移动部件,需要维护和保养。

光学测微计具有很强的多功能性,能够测量各种各样的物体。这包括圆柱形物体,如电线、棒材和管材,也包括透明和不透明的物体,如玻璃或金属板。还可以测量电子元件、半导体材料、光纤以及其他需要采用非接触式测量方法以防止工件损坏或污染的材料。不过,尽管光学测微计可测量的材料种类繁多,仍需确保被测物体的尺寸在测微计的测量范围之内。