Als visuelle Inspektionstechnologie muss die Bildmesstechnik quantitative Messungen ermöglichen. Messgenauigkeit ist dabei seit jeher ein wichtiges Kriterium. Bildmesssysteme nutzen üblicherweise Bildsensoren wie CCDs, um Bildinformationen zu erfassen, diese in digitale Signale umzuwandeln und an einen Computer zu übertragen. Anschließend werden die digitalen Bildsignale mithilfe von Bildverarbeitungstechniken verarbeitet, um die benötigten Bilder zu erzeugen. Die Berechnung von Größen-, Form- und Positionsfehlern erfolgt durch Kalibrierungsverfahren, die die Bildgrößeninformationen im Bildkoordinatensystem in die tatsächlichen Größeninformationen umrechnen.
In den letzten Jahren ist aufgrund der rasanten Entwicklung der industriellen Produktionskapazitäten und der Verbesserung der Verarbeitungstechnologie eine Vielzahl von Produkten in extremen Größen entstanden: große und kleine. Beispiele hierfür sind die Messung der Außenabmessungen von Flugzeugen, die Vermessung von Schlüsselkomponenten großer Maschinen, die Messung von Elektrotriebzügen (EMU) und die Messung kritischer Abmessungen von Mikrobauteilen. Der Trend zur Miniaturisierung verschiedener Geräte sowie die Messung kritischer Mikroabmessungen in der Mikroelektronik und Biotechnologie stellen die Prüftechnik vor neue Herausforderungen. Bildmesstechnik bietet einen größeren Messbereich. Traditionelle mechanische Messverfahren sind bei großen und kleinen Dimensionen oft schwierig anzuwenden. Bildmesstechnik kann je nach Genauigkeitsanforderungen einen bestimmten Ausschnitt des Messobjekts erzeugen. Durch Vergrößern oder Verkleinern lassen sich Messaufgaben realisieren, die mit mechanischen Verfahren nicht möglich sind. Daher ist die wichtige Rolle der Bildmesstechnik sowohl bei der Messung von extrem großen als auch von kleinsten Dimensionen offensichtlich.
Im Allgemeinen bezeichnen wir Bauteile mit Abmessungen von 0,1 mm bis 10 mm als Mikrobauteile. International werden diese Bauteile als Mesoskalenbauteile definiert. Die Präzisionsanforderungen an diese Komponenten sind relativ hoch, liegen üblicherweise im Mikrometerbereich, und ihre Struktur ist komplex. Herkömmliche Prüfverfahren stoßen daher an ihre Grenzen. Bildmesssysteme haben sich als Standardverfahren zur Messung von Mikrobauteilen etabliert. Zunächst muss das Prüfobjekt (oder dessen charakteristische Merkmale) mithilfe eines ausreichend vergrößernden optischen Objektivs auf einem passenden Bildsensor abgebildet werden. Das so gewonnene Bild, das alle erforderlichen Informationen des Messobjekts enthält, wird über eine Bildaufnahmekarte an den Computer übertragen und dort anschließend verarbeitet und berechnet, um das Messergebnis zu erhalten.
Die Bildmesstechnik im Bereich der Mikrobauteile weist im Wesentlichen folgende Entwicklungstrends auf: 1. Kontinuierliche Verbesserung der Messgenauigkeit. Mit dem fortschreitenden industriellen Fortschritt steigen die Präzisionsanforderungen an kleinste Bauteile und damit auch die Anforderungen an die Messgenauigkeit der Bildmesstechnik. Gleichzeitig schaffen hochauflösende Bildsensoren die Voraussetzungen für eine höhere Systemgenauigkeit. Darüber hinaus trägt die weitere Forschung im Bereich der Subpixel- und Superauflösungstechnologie zur Verbesserung der Systemgenauigkeit bei.
2. Verbesserung der Messeffizienz. Der Einsatz von Mikrobauteilen in der Industrie nimmt geometrisch zu. Die anspruchsvollen Messaufgaben von 100% Inline-Mess- und Produktionsmodellen erfordern effiziente Messverfahren. Durch die Verbesserung der Hardware-Leistung, beispielsweise von Computern, und die kontinuierliche Optimierung von Bildverarbeitungsalgorithmen wird die Effizienz von Bildmesssystemen gesteigert.
3. Die Umstellung der Mikrokomponentenmessung vom Punkt- auf den Gesamtmessmodus soll realisiert werden. Die bestehende Bildmesstechnik ist in ihrer Messgenauigkeit begrenzt und bildet im Wesentlichen den wichtigsten Merkmalsbereich der winzigen Komponente ab, um die Messung des Merkmalspunktes zu realisieren. Die Messung der gesamten Kontur oder des gesamten Merkmalspunktes ist schwierig.
Mit der Verbesserung der Messgenauigkeit wird die Erfassung eines vollständigen Bildes des Bauteils und die Erzielung einer hochpräzisen Messung des gesamten Formfehlers in immer mehr Bereichen Anwendung finden.
Kurz gesagt, im Bereich der Mikrokomponentenmessung wird die hohe Effizienz hochpräziser Bildmesstechnik unweigerlich zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung der Präzisionsmesstechnik. Daher werden an Hardware-Systeme zur Bildaufnahme höhere Anforderungen hinsichtlich Bildqualität, Kantenerkennung, Systemkalibrierung usw. gestellt, was ein breites Anwendungsspektrum und eine hohe Forschungsrelevanz eröffnet. Aus diesem Grund hat sich diese Technologie im In- und Ausland zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt und zählt zu den wichtigsten Anwendungen in der visuellen Inspektionstechnik.
Veröffentlichungsdatum: 16. Mai 2022