Was ist ein Bildmessgerät?
Bildmessgeräte sind Geräte, die das Bild eines Objekts analysieren und dessen Form, Abmessungen und Position mit hoher Präzision messen.
Bildsensoren wie CCD-Kameras und Laser-Wegsensoren werden verwendet, um Bilder des Objekts zu erfassen, und die von einer speziellen Bildverarbeitungssoftware gewonnenen Bilddaten werden zur Dimensionsmessung und Formprüfung verwendet. Die Messgenauigkeit ist hoch und eine berührungslose Messung ist möglich, wodurch sich das System für die Messung kleinster Formen von Kleinteilen eignet.
Eine spezielle Anwendung ist die Qualitätskontrolle in Produktionslinien für Automobile, elektrische und elektronische Geräte usw. Die Fortschritte in der Bildverarbeitungstechnologie haben die Messgeschwindigkeit und die Bedienbarkeit verbessert, so dass sowohl Genauigkeit als auch Effizienz erreicht werden können.
Anwendungen von Bildmessgeräten
Da Bildmessgeräte in der Lage sind, berührungslos und mit hoher Präzision zu messen, erweitert sich ihr Einsatzbereich als Reaktion auf den wachsenden Bedarf an Automatisierung in der Qualitätskontrolle und bei Inspektionsprozessen. Konkrete Anwendungen sind folgende:
1. Feindimensionale Messung von Elektronik- und Automobilkomponenten
Die berührungslose Dimensionsmessung von Produkten, auch von solchen mit komplexen Formen, ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Dimensionskontrolle von winzigen elektronischen Bauteilen und Einzelteilen von Automotoren. Hochgenaue Messungen sind in kritischen Prozessen erforderlich, bei denen Messfehler zu Produktionsausfällen führen können.
2. Sichtprüfung von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten
Form, Farbe und Fehler von Produkten werden durch Bildverarbeitung bestimmt, was eine automatische Sortierung ermöglicht, ohne sich auf das menschliche Auge zu verlassen. Die Inspektion mit Bildmessgeräten ist für die Aufrechterhaltung einer einheitlichen Qualität dieser Massenprodukte unerlässlich.
3. Halbleiterindustrie
Bildmessgeräte werden auch in der Halbleiterfertigung zur Messung feiner Muster und Linienbreiten eingesetzt. Da die Fertigungsprozesse immer komplexer werden, ist eine genaue Messung ein wesentliches Element.
Funktionsweise von Bildmessgeräten
Bildmessgeräte analysieren die von einem Objekt gewonnenen Bilddaten und messen dessen Abmessungen, Form und Position mit hoher Präzision. Das System basiert auf den folgenden Prozessen:
1. Erfassung von hochauflösenden Bildern
Grundlage der Bildmessung ist die Erfassung von hochauflösenden Bilddaten des Objekts. Mit Hochleistungskameras wie CCD- und CMOS-Sensoren werden Bilder des Objekts mit einer Auflösung in der Größenordnung von Mikrometern aufgenommen.
Außerdem wird das Objekt gedreht und aus mehreren Richtungen fotografiert, um 3D-Formdaten zu erstellen.
2. Merkmalsextraktion durch Bildverarbeitung
Der nächste Prozess ist die Merkmalsextraktion durch Bildverarbeitung. Bildverarbeitungstechniken wie Kantenerkennung und Schattenanalyse werden eingesetzt, um Merkmale wie Umrisse, Ecken und Löcher des Objekts aus dem Bild zu lesen. Die Bildverarbeitungsalgorithmen werden ständig weiterentwickelt, so dass die Merkmale auch aus komplexen Formen genau extrahiert werden können.
3. Messberechnung und Ergebnisausgabe
Die extrahierten Merkmale werden gemäß den festgelegten Algorithmen zur Messberechnung verarbeitet, wobei die extrahierten Merkmale als Eingabedaten verwendet werden. Bei der Berechnung werden dimensionale Berechnungen und geometrische Analysen durchgeführt und die Messergebnisse ausgegeben. Die Berechnungsalgorithmen werden im Hinblick auf eine höhere Genauigkeit weiterentwickelt.
4. Verbesserte Genauigkeit
Die Genauigkeit von Bildmessgeräten wird durch die Verbesserung der Bildsensoren und der Bildverarbeitungstechnologie von Tag zu Tag besser. Es ist jetzt möglich, Bilddaten mit höherer Auflösung einzugeben und sie mit Hilfe hochentwickelter Algorithmen zu analysieren, um eine berührungslose Messung mikroskopischer Abmessungen zu ermöglichen.
Diese Verfahren ermöglichen eine berührungslose, hochpräzise Messung im Mikrometerbereich, die früher nur schwer zu erreichen war. Bildmessgeräte sind ein Bereich, in dem weitere Verbesserungen der Genauigkeit zu erwarten sind.
Arten von Bildmessgeräten
Es gibt verschiedene Arten von Bildmessgeräten, je nach Anwendung und Eigenschaften. Da jedes Gerät seine eigene geeignete Anwendung hat, ist es wichtig, das für den jeweiligen Zweck am besten geeignete Messgerät auszuwählen.
1. Optische Bildmessgeräte
Optische Messgeräte verwenden Linsen, um Abweichungen zwischen einem Referenzmuster und einem Objekt zu erkennen. Sie werden hauptsächlich zur Messung von MEMS und Halbleiterfertigungsprozessen eingesetzt.
2. Zweidimensionale Bildmessgeräte
Hierbei handelt es sich um Allzweckmessgeräte, die Bilder des Objekts mit einer CCD-Kamera aufnehmen und mit einer speziellen Bildanalysesoftware eine Dimensionsanalyse durchführen. Sie haben ein breites Anwendungsspektrum, das von der Formmessung bis zur Fehlerprüfung reicht.
3. Dreidimensionale Bildmessgeräte
Messgeräte, die Laser- oder Spaltlicht verwenden, um dreidimensionale Formen zu messen. Sie eignen sich für die Messung dreidimensionaler Formen, z. B. von Automobilteilen.
4. Mikroskopartige Messgeräte
Hochpräzise Messgeräte, die ein Mikroskop und eine CCD-Kamera kombinieren, um dimensionale Messungen von kleinsten Teilen durchzuführen. Sie werden für die Maßkontrolle von Präzisionsteilen verwendet.
5. Maschine zur Prüfung von Oberflächenfehlern
Es handelt sich um ein Gerät zur Fehlerprüfung, das mit Hilfe der Bildverarbeitung Oberflächenfehler und Verunreinigungen erkennt. Es wird für die Prüfung von Dünnschichtelementen und Wafern verwendet.