[发明专利]工件轮廓的非接触式光学量测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量测方法，特别是涉及一种非破坏性的光学量测方法。

背景技术

随着工业技术的进步，业界对于各式工件的轮廓精密度要求也越来越严苛，而在加工技术不断进步的同时，足够精确的量测技术也必须同步发展，才能真正的提升工业技术。

对于轮廓外形复杂，同时轮廓精密度要求又极高的工件，例如滚珠螺杆来说，目前的轮廓量测方式，是利用轮廓仪的探针接触扫描待测工件的整体曲线形貌后，再反推还原出工件的轮廓，进而得知该工件的轮廓精确度是否满足规格要求。

但这样的量测方式，由于实施的方式主要是借着探针作接触量测，一来过于耗费时间(需以即细微的探针探行相对极巨大的工件轮廓)，二来会有探针贬行或是工件表面刮伤的疑虑，所以并非较佳的量测技术选择。

此外，为了确保工件的尺寸精度，目前的量测技术都只能采用离线量测的方式，也就是将被加工的工件拆离加工的生产线，将其移动至例如轮廓仪上进行量测，量测完毕后再重置回生产线上继续进行加工作业，而在拆出被加工的工件与加工刀具，以及重置被加工的工件与加工道具的过程中，两者的相对位置其实已经产生变化而必须重新进行方位校正，此时，为了提升被加工工件的精确度所进行的轮廓量测，反而被方位校正所抵销掉，并没有达到欲提升工件轮廓精密度的目的。

所以需要建立一套非接触式、可以快速进行精密量测、且可以同时于生产加工线上进行的量测方法，以提升工件加工技术。

发明内容

本发明的目的是在提供一种非接触式、可以快速进行精密量测、且可以同时于生产加工线上进行的工件轮廓的非接触式光学量测方法。

本发明所述的工件轮廓的非接触式光学量测方法，包括一个光学检测系统架设步骤、一个比对数据建立步骤、一个量测步骤，及一个数据比对分析步骤。

该光学检测系统架设步骤将一光源、一发散物镜、一准直透镜，及一成像屏幕间隔地沿一光轴依序设置，使该光源发出的光线经过该发散物镜发散，并继续通过该准直透镜后成平行于该光轴的平行光束至该成像屏幕。

该比对数据建立步骤将一标准工件置于该光轴上并位于该准直透镜与成像屏幕之间，让该光源发出光线使该平行光束经过该标准工件后，于该成像屏幕上形成一作为量测标准的比对绕射图像，再用电荷耦合元件摄像装置撷取该比对绕射图像，将该比对绕射图像转换成一比对绕射条纹数字数据。

该量测步骤将一待量测的工件置于该比对数据建立步骤中该标准工件放置的位置，以该光源发出光线使该平行光束经过该待量测的工件后，于该成像屏幕上形成一待测绕射图像，再用电荷耦合元件摄像装置撷取该待测绕射图像，将该待测绕射图像转换成一待测绕射条纹数字数据。

该数据比对分析步骤计算该待测绕射条纹数字数据与比对绕射条纹数字数据的差异，并进行将数字数据转换成影像的运算，而将该差异转换成该待量测工件的一轮廓瑕疵影像。

本发明所述的工件轮廓的非接触式光学量测方法，该光学检测系统架设步骤还将一可聚光且具有一焦距的凸透镜装置，设置在该准直透镜与该成像屏幕之间且位于该成像屏幕前方该焦距长度的光轴位置上，且该标准工件与该待量测的工件都是置放于该准直透镜与该凸透镜装置之间的光轴上。

本发明所述的工件轮廓的非接触式光学量测方法，是用个人计算机以傅利叶转换分析运算将电荷耦合元件摄像装置撷取的绕射图像转换成数字数据，同时以反傅利叶转换分析运算将数字数据的差异转换成该轮廓瑕疵影像。

本发明所述的工件轮廓的非接触式光学量测方法，该光学检测系统架设步骤架设的光源是一可发出激光光线的激光装置。

本发明的有益效果在于：提供一种用光学与影像处理方式对轮廓复杂的工件，进行快速、精确且为非接触式的量测方法。

附图说明

图1是一流程图，说明本发明一种工件轮廓的非接触式光学量测方法的一较佳实施例；

图2是一示意图，说明实施图1本发明时的一包括一光学检测系统架设的检测模块；

图3是一影像图，说明一实验例的一标准工件；

图4是一绕射影像图，说明图3的标准工件的比对绕射图像；

图5是一影像图，说明一实验例的一待量测工件；

图6是一绕射影像图，说明图5的待量测工件的待测绕射图像；

图7是一绕射影像图，说明图6待测绕射条纹数字数据与图4比对绕射条纹数字数据的差异；

图8是一影像图，说明由图7的数据差转换得到的实际轮廓瑕疵影像。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。