模塊化處理影像測(cè)量?jī)x故障

邵振振，許巧巧，張 波

（鴻富錦精密電子（鄭州）有限公司，河南鄭州 450019）

0 引言

隨著多功能、全自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x的不斷更新?lián)Q代，影像測(cè)量?jī)x的維修也越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)于很多新手而言，往往一種型號(hào)的維修還沒(méi)有完全摸透，就要面臨著下一代新產(chǎn)品到來(lái)。

目前市場(chǎng)上影像測(cè)量?jī)x自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)大、種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但都是由通用影像測(cè)量?jī)x為基礎(chǔ)，搭載雙工位鏡頭、觸測(cè)探頭、激光探頭等。因此設(shè)備結(jié)構(gòu)雖然比較繁雜，但是維修理念基本相同。本文以通用影像測(cè)量?jī)x為例，將使用功能區(qū)域模塊化，根據(jù)故障點(diǎn)排查所屬功能模塊區(qū)域，達(dá)到迅速處理故障的目的。

1 影像測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介

1.1 基本組成

通用的影像測(cè)量?jī)x主要由計(jì)算機(jī)、電控柜、測(cè)量?jī)x本體三大部分組成，如圖1 所示[1]。計(jì)算機(jī)主機(jī)主要包含配套測(cè)量軟件、電氣部件的驅(qū)動(dòng)程序、串口卡、數(shù)據(jù)采集卡；測(cè)量?jī)x本體主要包含有各軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、光源及亮度控制卡、CCD 相機(jī)、操作手柄、外觀件、傳動(dòng)件、光柵尺讀數(shù)頭及電控元器件等；電控柜作為測(cè)量?jī)x控制主腦，包含有信號(hào)轉(zhuǎn)接板卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、穩(wěn)壓卡、直流電源等。

圖1 影像測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

測(cè)量時(shí)，操作員通過(guò)操作控制手柄控制測(cè)量?jī)x三軸運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操作測(cè)量軟件控制光源照射到產(chǎn)品的亮度，利用變倍鏡頭光學(xué)放大成像，CCD 相機(jī)將光學(xué)下觀測(cè)到的物體影像數(shù)字化，測(cè)量出所需求的點(diǎn)、線(xiàn)、面、圓、輪廓等基本元素，通過(guò)測(cè)量軟件中的尺寸評(píng)價(jià)功能輸出所需的距離、位置、直線(xiàn)度、平面度、輪廓度、位置度等幾何公差尺寸。對(duì)于大批量相同產(chǎn)品，也可通過(guò)將量測(cè)過(guò)程編程，達(dá)到程序化自動(dòng)測(cè)量的目的。

2 功能區(qū)域模塊化檢修故障

影像測(cè)量?jī)x作為精密測(cè)量?jī)x器，任何部件出現(xiàn)故障，其使用功能就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)使用功能將影像測(cè)量?jī)x分為以下5 個(gè)功能模塊。

2.1 運(yùn)動(dòng)控制功能模塊

運(yùn)動(dòng)控制功能模塊主要由操作手柄、電源、伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制板、三軸電機(jī)、絲杠絲桿、信號(hào)轉(zhuǎn)接板及連接線(xiàn)材等組成。當(dāng)出現(xiàn)影像測(cè)量?jī)x無(wú)法運(yùn)行的情況時(shí)，應(yīng)首先查看X/Y/Z 方向上哪個(gè)方向不能動(dòng)，若某一個(gè)方向不能動(dòng)，則排查故障方向的軸、光柵、信號(hào)控制等。若三個(gè)方向都不能動(dòng)，則進(jìn)行以下排查：

（1）確認(rèn)操作手柄是否正常，若通過(guò)測(cè)量軟件可使儀器運(yùn)行，而手柄操作不了，說(shuō)明手柄故障需更換；計(jì)算機(jī)、測(cè)量?jī)x本體、電控柜連接的線(xiàn)路接口是否有斷開(kāi)或接觸不良，如有則重新連接結(jié)實(shí)。

（2）確認(rèn)電控柜內(nèi)部電路及控制板是否異常。檢查控制柜是否通電，打開(kāi)電控柜柜門(mén)，查看直流電源與三軸伺服驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)顯示燈亮，如果亮則說(shuō)明通電，如果不亮則需查看控制柜開(kāi)關(guān)是否跳閘。如果未跳閘，則可借助多用表從電控柜三相插頭開(kāi)始，順著電路往下對(duì)電控柜內(nèi)部各板卡（信號(hào)轉(zhuǎn)接板、運(yùn)動(dòng)控制卡、穩(wěn)壓卡等）進(jìn)行排查。還有可能是運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)程序出現(xiàn)問(wèn)題，將在軟件驅(qū)動(dòng)功能模塊部分說(shuō)明。

（3）排查測(cè)量?jī)x本體部分上的三軸光電限位開(kāi)關(guān)有無(wú)損壞、三軸光柵尺是否有劃痕油污、三軸讀數(shù)頭信號(hào)是否正常、傳動(dòng)電機(jī)及導(dǎo)軌是否正常。如有損壞、異常，應(yīng)維修更換后重新確認(rèn)。

2.2 光源亮度功能模塊

光源亮度功能模塊主要由燈光控制卡、輪廓光源、同軸光源、環(huán)形光源及連接線(xiàn)路組成。使用時(shí)，通過(guò)測(cè)量軟件上光源控制選項(xiàng)的調(diào)節(jié)來(lái)控制不同類(lèi)型光源的開(kāi)啟及亮度的變化，得到所需要的燈光亮度。當(dāng)光源亮度功能出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行以下操作：

（1）當(dāng)某一個(gè)光源不亮?xí)r，排查光源供電線(xiàn)路或光源是否損壞，如損壞則更換。

（2）測(cè)量?jī)x運(yùn)行時(shí)光源亮度閃爍不穩(wěn)定主要是供電線(xiàn)路因長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)致線(xiàn)路內(nèi)部老化，無(wú)法提供穩(wěn)定的電流輸出，需更換新線(xiàn)材。

（3）當(dāng)光源亮度無(wú)法控制或3 個(gè)光源都不亮?xí)r，需排查燈光控制卡是否損壞，若損壞則需更換。另外需要檢查燈光通道設(shè)置是否錯(cuò)誤，若有錯(cuò)則更改回正確的設(shè)置。

2.3 視覺(jué)成像功能模塊

視覺(jué)成像功能模塊由高解析度CCD 相機(jī)、高精度光學(xué)變倍鏡頭、數(shù)據(jù)采集卡、視頻信號(hào)傳輸線(xiàn)及連接線(xiàn)材組成。使用時(shí)，通過(guò)變倍鏡頭將測(cè)試產(chǎn)品圖像調(diào)整清晰，用高解析度CCD 相機(jī)獲取圖像，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)傳回?cái)?shù)據(jù)采集卡。當(dāng)視覺(jué)成像功能出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行以下操作：

（1）當(dāng)圖像出現(xiàn)“雪花點(diǎn)”現(xiàn)象時(shí)，排查視頻信號(hào)傳輸線(xiàn)，查看視頻信號(hào)傳輸線(xiàn)接口處有無(wú)接觸不良或線(xiàn)材老化。

（2）當(dāng)軟件提示“數(shù)據(jù)采集卡錯(cuò)誤”時(shí)，排查數(shù)據(jù)采集卡，清理干凈采集卡金手指，重新插入卡槽，如故障現(xiàn)象還未解決，則需更換新數(shù)據(jù)采集卡測(cè)試。

（3）當(dāng)CCD 無(wú)圖像時(shí)，排查CCD 相機(jī)，確認(rèn)相機(jī)供電及本身是否故障。

（4）當(dāng)圖像無(wú)法切換倍率大小時(shí)，排查電動(dòng)變倍鏡頭，看變倍倍率是否無(wú)法切換。首先排查測(cè)量?jī)x軟件中變倍鏡頭參數(shù)設(shè)置，若錯(cuò)誤則更改正確；其次檢查電動(dòng)變倍鏡頭倍率切換齒輪，拆開(kāi)Z 軸外殼查看齒輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)（正常情況下，點(diǎn)擊變倍按鈕時(shí)，齒輪會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到位），同時(shí)檢查電動(dòng)變倍鏡頭控制卡是否故障，如果不好排查，則更換相應(yīng)配件利用排除法進(jìn)行排查，若配件損壞則更換。

2.4 精度功能模塊

精度功能模塊主要由影像測(cè)量?jī)x的鏡頭探測(cè)精度和空間尺寸精度組成。影像測(cè)量?jī)x的精度好壞直接影響到產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。當(dāng)影像測(cè)量?jī)x出現(xiàn)精度不合格時(shí)，維護(hù)人員需及時(shí)參照J(rèn)JF 1318—2011《影像測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》[2]進(jìn)行以下操作：

（1）排查校驗(yàn)補(bǔ)償探測(cè)誤差。利用測(cè)量?jī)x自帶校準(zhǔn)補(bǔ)償程序，用標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行影像測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)補(bǔ)償，并驗(yàn)證探測(cè)誤差直到合格。

（2）排查校驗(yàn)補(bǔ)償尺寸誤差。利用測(cè)量?jī)x自帶校準(zhǔn)程序，用標(biāo)準(zhǔn)玻璃線(xiàn)紋尺對(duì)影像測(cè)量?jī)x進(jìn)行尺寸測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的差異，對(duì)測(cè)量?jī)x精度文件進(jìn)行修改達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康模詈篁?yàn)證校準(zhǔn)補(bǔ)償結(jié)果直到合格。

（3）如進(jìn)行以上校準(zhǔn)補(bǔ)償仍不能解決問(wèn)題，應(yīng)考慮是影像測(cè)量?jī)x導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)問(wèn)題，這種情況需專(zhuān)業(yè)人員對(duì)儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，激光干涉儀校準(zhǔn)后再進(jìn)行一遍精度校準(zhǔn)驗(yàn)證程序。

2.5 軟件驅(qū)動(dòng)功能模塊

軟件驅(qū)動(dòng)功能模塊主要包含各控制板卡（運(yùn)動(dòng)控制卡、串口驅(qū)動(dòng)卡、圖像采集卡）的驅(qū)動(dòng)程序。硬件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅需要其本身無(wú)故障，還需要正確安裝對(duì)應(yīng)版本的配套驅(qū)動(dòng)程序。所以當(dāng)儀器出現(xiàn)故障時(shí)，排查驅(qū)動(dòng)程序有無(wú)異常也至關(guān)重要。以顯示適配器驅(qū)動(dòng)程序?yàn)槔▓D2），查看設(shè)置管理器下顯示適配器驅(qū)動(dòng)程序，發(fā)現(xiàn)帶“黃色感嘆號(hào)”，這說(shuō)明驅(qū)動(dòng)程序異常，需更新正確的驅(qū)動(dòng)程序軟件。因此，當(dāng)影像測(cè)量?jī)x功能出現(xiàn)異常時(shí)，也應(yīng)排查相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序，確保驅(qū)動(dòng)程序正常。

圖2 顯示適配器驅(qū)動(dòng)程序異常

3 總結(jié)

通過(guò)將影像測(cè)量?jī)x各功能區(qū)域模塊化，在處理故障問(wèn)題時(shí)就可以避免繁雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，化繁為簡(jiǎn)，明確快速的檢修到故障根源，避免無(wú)謂的排查工作，提高工作效率。維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)影像測(cè)量?jī)x軟件、硬件專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，對(duì)于整個(gè)影像測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)系統(tǒng)了然于胸，才能在故障維修處理工作中做到得心應(yīng)手。