เทคโนโลยีการวัดด้วยระบบภาพอัตโนมัติและแนวโน้มการพัฒนา

เทคโนโลยีการวัดภาพเป็นเทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยสายตา จึงจำเป็นต้องทำการวัดเชิงปริมาณ ความแม่นยำในการวัดเป็นดัชนีสำคัญที่เทคโนโลยีนี้มุ่งหวังมาโดยตลอด ระบบการวัดภาพมักใช้อุปกรณ์เซ็นเซอร์ภาพ เช่น CCD เพื่อรับข้อมูลภาพ แปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล และรวบรวมไว้ในคอมพิวเตอร์ จากนั้นใช้เทคโนโลยีการประมวลผลภาพเพื่อประมวลผลสัญญาณภาพดิจิทัลเพื่อให้ได้ภาพต่างๆ ตามต้องการ การคำนวณข้อผิดพลาดด้านขนาด รูปร่าง และตำแหน่ง ทำได้โดยใช้เทคนิคการสอบเทียบเพื่อแปลงข้อมูลขนาดภาพในระบบพิกัดภาพให้เป็นข้อมูลขนาดจริง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของกำลังการผลิตภาคอุตสาหกรรมและการปรับปรุงเทคโนโลยีการประมวลผล ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จำนวนมากที่มีขนาดสุดขั้วสองขนาด คือ ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น การวัดขนาดภายนอกของเครื่องบิน การวัดส่วนประกอบสำคัญของเครื่องจักรขนาดใหญ่ การวัด EMU การวัดขนาดวิกฤตของส่วนประกอบขนาดเล็ก แนวโน้มของการย่อขนาดอุปกรณ์ต่างๆ การวัดขนาดไมโครที่สำคัญในไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีชีวภาพ ฯลฯ ล้วนนำมาซึ่งภารกิจใหม่ๆ สำหรับเทคโนโลยีการทดสอบ เทคโนโลยีการวัดด้วยภาพมีช่วงการวัดที่กว้างกว่า การใช้การวัดเชิงกลแบบดั้งเดิมนั้นค่อนข้างยากที่จะวัดได้ทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก เทคโนโลยีการวัดด้วยภาพสามารถสร้างสัดส่วนที่แน่นอนของวัตถุที่วัดได้ตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำ สามารถซูมออกหรือซูมเข้าเพื่อทำงานวัดที่ไม่สามารถทำได้ด้วยการวัดเชิงกล ดังนั้น ไม่ว่าจะเป็นการวัดขนาดใหญ่หรือการวัดขนาดเล็ก บทบาทสำคัญของเทคโนโลยีการวัดด้วยภาพจึงเห็นได้ชัด

โดยทั่วไป เราเรียกชิ้นส่วนที่มีขนาดตั้งแต่ 0.1 มม. ถึง 10 มม. ว่าชิ้นส่วนไมโคร และในระดับสากลเรียกว่าชิ้นส่วนเมโซสเกล ความแม่นยำของชิ้นส่วนเหล่านี้ค่อนข้างสูง โดยทั่วไปอยู่ในระดับไมครอน และโครงสร้างมีความซับซ้อน ทำให้วิธีการตรวจวัดแบบดั้งเดิมยากที่จะตอบสนองความต้องการในการวัด ระบบการวัดด้วยภาพจึงกลายเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการวัดชิ้นส่วนไมโคร ขั้นแรก เราต้องถ่ายภาพชิ้นส่วนที่ต้องการทดสอบ (หรือคุณลักษณะสำคัญของชิ้นส่วนที่ต้องการทดสอบ) ผ่านเลนส์ออปติคอลที่มีกำลังขยายเพียงพอไปยังเซ็นเซอร์รับภาพที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ภาพที่มีข้อมูลของเป้าหมายการวัดที่ตรงตามข้อกำหนด จากนั้นจึงนำภาพเข้าสู่คอมพิวเตอร์ผ่านการ์ดรับภาพ และทำการประมวลผลและคำนวณภาพผ่านคอมพิวเตอร์เพื่อให้ได้ผลการวัด

เทคโนโลยีการวัดภาพในด้านชิ้นส่วนขนาดเล็กมีแนวโน้มการพัฒนาหลักๆ ดังนี้: 1. ปรับปรุงความแม่นยำในการวัดให้ดียิ่งขึ้น ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระดับอุตสาหกรรม ความต้องการความแม่นยำสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กจะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น ส่งผลให้ความแม่นยำในการวัดของเทคโนโลยีการวัดภาพดีขึ้น ในขณะเดียวกัน ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์เซ็นเซอร์ภาพ อุปกรณ์ความละเอียดสูงก็สร้างเงื่อนไขสำหรับการปรับปรุงความแม่นยำของระบบ นอกจากนี้ การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีระดับซับพิกเซลและเทคโนโลยีความละเอียดสูงพิเศษจะช่วยสนับสนุนทางเทคนิคในการปรับปรุงความแม่นยำของระบบด้วย
2. ปรับปรุงประสิทธิภาพการวัด การใช้ชิ้นส่วนขนาดเล็กในอุตสาหกรรมกำลังเติบโตในระดับเรขาคณิต งานวัดที่ซับซ้อน เช่น การวัดแบบอินไลน์ 100% และแบบจำลองการผลิต จำเป็นต้องมีการวัดที่มีประสิทธิภาพสูง ด้วยการพัฒนาความสามารถของฮาร์ดแวร์ เช่น คอมพิวเตอร์ และการปรับปรุงอัลกอริธึมการประมวลผลภาพอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพของระบบเครื่องมือวัดภาพจะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น
3. พัฒนาการเปลี่ยนวิธีการวัดไมโครคอมโพเนนต์จากโหมดการวัดเฉพาะจุดไปเป็นโหมดการวัดโดยรวม เทคโนโลยีเครื่องมือวัดภาพที่มีอยู่เดิมนั้นมีข้อจำกัดด้านความแม่นยำในการวัด โดยพื้นฐานแล้วจะถ่ายภาพเฉพาะบริเวณคุณลักษณะสำคัญในชิ้นส่วนขนาดเล็ก เพื่อให้สามารถวัดเฉพาะจุดคุณลักษณะสำคัญได้เท่านั้น และยากที่จะวัดเส้นขอบทั้งหมดหรือจุดคุณลักษณะทั้งหมดได้

ด้วยการพัฒนาความแม่นยำในการวัด การได้ภาพที่สมบูรณ์ของชิ้นส่วนและการวัดความคลาดเคลื่อนของรูปทรงโดยรวมด้วยความแม่นยำสูง จะถูกนำไปใช้ในหลากหลายสาขามากขึ้นเรื่อยๆ
กล่าวโดยสรุป ในด้านการวัดไมโครคอมโพเนนต์ ประสิทธิภาพสูงของเทคโนโลยีการวัดภาพที่มีความแม่นยำสูงจะกลายเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญของเทคโนโลยีการวัดความแม่นยำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น ระบบฮาร์ดแวร์การเก็บภาพจึงมีความต้องการที่สูงขึ้นในด้านคุณภาพของภาพ การกำหนดตำแหน่งขอบภาพ การสอบเทียบระบบ ฯลฯ และมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวางและมีความสำคัญต่อการวิจัยอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีนี้จึงกลายเป็นประเด็นวิจัยที่ได้รับความสนใจทั้งในและต่างประเทศ และกลายเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่สำคัญที่สุดในเทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยภาพ