Методы пространственных измерений

Цвайка Ротем, Регула Алон (Zvika Rotem, Regula Alon), компания CogniTens 3D Vision Systems Ltd.

Измерения, проводившиеся с использованием ручных инструментов и заключавшиеся, как правило, в сравнении фактических размеров с шаблонными, в настоящее время практически полностью упразднены контактными средствами измерений (такими как координатно-измерительные машины). Теоретически контактные методы в состоянии обеспечить высокую точность в самых различных приложениях. Вместе с тем такие измерения славятся крайне низкой производительностью, поскольку требуют физического перемещения детали из одного замерного пункта в другой. Результирующий набор данных получается крайне ограниченным, многие критические параметры остаются неопределенными. Кроме того, координатно-измерительные машины для крупногабаритных объектов и сами отличаются немалыми размерами. К тому же такие машины необходимо устанавливать в специально оборудованных помещениях, где обеспечена стабильность температуры и защита от вибраций.

Традиционные оптические способы бесконтактных измерений основаны, как правило, на использовании муаровых картин, лазерных сканеров, лазерных следящих устройств и фотограмметрических методов. В целом оптические измерения характеризуются более высокой эффективностью (по сравнению с контактными), отличаясь при этом меньшей точностью и свойственными каждому конкретному методу специфическими недостатками, ограничивающими сферу его применения.

Для некоторых типов поверхностей управляемые оператором лазерные устройства с перемещающимися вокруг объекта отражающими полусферами позволяют добиться более высокой точности, однако оператор играет здесь существенную роль. Такие устройства требуют тщательной настройки, зависящей от типа измеряемого объекта, обеспечивают недостаточно полный объем данных и являются по сути контактными.

Лазерные сканеры, лазерные радары и технологии с использованием структурированного освещения (методы на основе муаровых картин и т.п.) требуют проведения нескольких последовательных съемок объекта, что ограничивает доступную таким методам область некритичными ко времени задачами. Это означает, что в местах с повышенным уровнем вибрации (в цехах или на производственных линиях) подобные технологии просто неприменимы.

Фотограмметрические способы, предполагающие установку специальных меток на различных частях объекта, позволяют достичь весьма высокой точности измерений, однако могут использоваться лишь для определения отдельных параметров. Для общего сканирования поверхности такие методы непригодны и обычно требуют деятельного участия оператора.