模块化处理影像测量仪故障

邵振振，许巧巧，张 波

（鸿富锦精密电子（郑州）有限公司，河南郑州 450019）

0 引言

随着多功能、全自动影像测量仪的不断更新换代，影像测量仪的维修也越来越复杂。对于很多新手而言，往往一种型号的维修还没有完全摸透，就要面临着下一代新产品到来。

目前市场上影像测量仪自动化程度高、功能强大、种类繁多、结构复杂，但都是由通用影像测量仪为基础，搭载双工位镜头、触测探头、激光探头等。因此设备结构虽然比较繁杂，但是维修理念基本相同。本文以通用影像测量仪为例，将使用功能区域模块化，根据故障点排查所属功能模块区域，达到迅速处理故障的目的。

1 影像测量仪简介

1.1 基本组成

通用的影像测量仪主要由计算机、电控柜、测量仪本体三大部分组成，如图1 所示[1]。计算机主机主要包含配套测量软件、电气部件的驱动程序、串口卡、数据采集卡；测量仪本体主要包含有各轴运动平台、光源及亮度控制卡、CCD 相机、操作手柄、外观件、传动件、光栅尺读数头及电控元器件等；电控柜作为测量仪控制主脑，包含有信号转接板卡、运动控制卡、伺服驱动器、稳压卡、直流电源等。

图1 影像测量仪结构

1.2 工作原理

测量时，操作员通过操作控制手柄控制测量仪三轴运动，通过操作测量软件控制光源照射到产品的亮度，利用变倍镜头光学放大成像，CCD 相机将光学下观测到的物体影像数字化，测量出所需求的点、线、面、圆、轮廓等基本元素，通过测量软件中的尺寸评价功能输出所需的距离、位置、直线度、平面度、轮廓度、位置度等几何公差尺寸。对于大批量相同产品，也可通过将量测过程编程，达到程序化自动测量的目的。

2 功能区域模块化检修故障

影像测量仪作为精密测量仪器，任何部件出现故障，其使用功能就无法实现。根据使用功能将影像测量仪分为以下5 个功能模块。

2.1 运动控制功能模块

运动控制功能模块主要由操作手柄、电源、伺服驱动器、运动控制板、三轴电机、丝杠丝杆、信号转接板及连接线材等组成。当出现影像测量仪无法运行的情况时，应首先查看X/Y/Z 方向上哪个方向不能动，若某一个方向不能动，则排查故障方向的轴、光栅、信号控制等。若三个方向都不能动，则进行以下排查：

（1）确认操作手柄是否正常，若通过测量软件可使仪器运行，而手柄操作不了，说明手柄故障需更换；计算机、测量仪本体、电控柜连接的线路接口是否有断开或接触不良，如有则重新连接结实。

（2）确认电控柜内部电路及控制板是否异常。检查控制柜是否通电，打开电控柜柜门，查看直流电源与三轴伺服驱动器状态显示灯亮，如果亮则说明通电，如果不亮则需查看控制柜开关是否跳闸。如果未跳闸，则可借助多用表从电控柜三相插头开始，顺着电路往下对电控柜内部各板卡（信号转接板、运动控制卡、稳压卡等）进行排查。还有可能是运动控制卡驱动程序出现问题，将在软件驱动功能模块部分说明。

（3）排查测量仪本体部分上的三轴光电限位开关有无损坏、三轴光栅尺是否有划痕油污、三轴读数头信号是否正常、传动电机及导轨是否正常。如有损坏、异常，应维修更换后重新确认。

2.2 光源亮度功能模块

光源亮度功能模块主要由灯光控制卡、轮廓光源、同轴光源、环形光源及连接线路组成。使用时，通过测量软件上光源控制选项的调节来控制不同类型光源的开启及亮度的变化，得到所需要的灯光亮度。当光源亮度功能出现故障时，应进行以下操作：

（1）当某一个光源不亮时，排查光源供电线路或光源是否损坏，如损坏则更换。

（2）测量仪运行时光源亮度闪烁不稳定主要是供电线路因长时间使用，导致线路内部老化，无法提供稳定的电流输出，需更换新线材。

（3）当光源亮度无法控制或3 个光源都不亮时，需排查灯光控制卡是否损坏，若损坏则需更换。另外需要检查灯光通道设置是否错误，若有错则更改回正确的设置。

2.3 视觉成像功能模块

视觉成像功能模块由高解析度CCD 相机、高精度光学变倍镜头、数据采集卡、视频信号传输线及连接线材组成。使用时，通过变倍镜头将测试产品图像调整清晰，用高解析度CCD 相机获取图像，通过数字化技术传回数据采集卡。当视觉成像功能出现故障时，应进行以下操作：

（1）当图像出现“雪花点”现象时，排查视频信号传输线，查看视频信号传输线接口处有无接触不良或线材老化。

（2）当软件提示“数据采集卡错误”时，排查数据采集卡，清理干净采集卡金手指，重新插入卡槽，如故障现象还未解决，则需更换新数据采集卡测试。

（3）当CCD 无图像时，排查CCD 相机，确认相机供电及本身是否故障。

（4）当图像无法切换倍率大小时，排查电动变倍镜头，看变倍倍率是否无法切换。首先排查测量仪软件中变倍镜头参数设置，若错误则更改正确；其次检查电动变倍镜头倍率切换齿轮，拆开Z 轴外壳查看齿轮是否转动（正常情况下，点击变倍按钮时，齿轮会转动到位），同时检查电动变倍镜头控制卡是否故障，如果不好排查，则更换相应配件利用排除法进行排查，若配件损坏则更换。

2.4 精度功能模块

精度功能模块主要由影像测量仪的镜头探测精度和空间尺寸精度组成。影像测量仪的精度好坏直接影响到产品的装配质量。当影像测量仪出现精度不合格时，维护人员需及时参照JJF 1318—2011《影像测量仪校准规范》[2]进行以下操作：

（1）排查校验补偿探测误差。利用测量仪自带校准补偿程序，用标准板进行影像测量仪校准补偿，并验证探测误差直到合格。

（2）排查校验补偿尺寸误差。利用测量仪自带校准程序，用标准玻璃线纹尺对影像测量仪进行尺寸测量，根据测量结果与标准值的差异，对测量仪精度文件进行修改达到补偿的目的，最后验证校准补偿结果直到合格。

（3）如进行以上校准补偿仍不能解决问题，应考虑是影像测量仪导轨结构等出现问题，这种情况需专业人员对仪器进行结构调整，激光干涉仪校准后再进行一遍精度校准验证程序。

2.5 软件驱动功能模块

软件驱动功能模块主要包含各控制板卡（运动控制卡、串口驱动卡、图像采集卡）的驱动程序。硬件的正常运转，不仅需要其本身无故障，还需要正确安装对应版本的配套驱动程序。所以当仪器出现故障时，排查驱动程序有无异常也至关重要。以显示适配器驱动程序为例（图2），查看设置管理器下显示适配器驱动程序，发现带“黄色感叹号”，这说明驱动程序异常，需更新正确的驱动程序软件。因此，当影像测量仪功能出现异常时，也应排查相应驱动程序，确保驱动程序正常。

图2 显示适配器驱动程序异常

3 总结

通过将影像测量仪各功能区域模块化，在处理故障问题时就可以避免繁杂的系统结构，化繁为简，明确快速的检修到故障根源，避免无谓的排查工作，提高工作效率。维护人员应加强学习影像测量仪软件、硬件专业知识学习，对于整个影像测量仪结构系统了然于胸，才能在故障维修处理工作中做到得心应手。