运动工件的在线测量：35 微秒曝光能换来什么

测量搬不上产线，最常见的原因是运动模糊：产品在走，影像拖尾，需要定位的边缘不再是一条边。一种解法是每测一件停一次线，代价是节拍；另一种是把曝光缩短，短到产品在曝光期间相当于静止。普密斯 HM 系列在线图像测量头采用 35 微秒曝光，足以冻结产线速度下的产品，无需停线。本页说明这个数值的含义、它在光学上的代价，以及方案在哪些工况下不再成立。

35 微秒能冻结多少运动量

运动模糊量等于速度乘以曝光时间。35 微秒下，产品以 1 米/秒运动时，曝光期间移动 0.035 mm，即 35 微米；以 0.3 米/秒运动时约 10 微米。这个量该不该计较，完全取决于公差：35 微米的模糊量放在 50 微米公差里可以忽略，放在 2 微米公差里就是致命的。这是买仪器之前就该做的第一步计算，而且只是速度乘时间，不涉及任何厂商指标。

短曝光的代价

曝光越短，进光越少。若把曝光缩短一百倍而不改变其他条件，影像亮度同样下降一百倍，边缘对比度随之崩塌——这与模糊一样会毁掉测量。HM 系列的做法是自带光源：发射端用准直绿色 LED，与接收端匹配，因此曝光可以很短而阴影依然锐利。这也是为什么在线投影测头是成对供货、有确定的发射接收间距，而不是一台对着产线拍照的相机。

为什么准直光和快门速度同样重要

冻结产品解决了模糊，但没有解决第二个问题：普通镜头下物体前后移动会改变表观尺寸。产线上的走线总会漂移一点。HM 测头在发射侧与接收侧都采用远心光学，进入系统的光线平行于光轴，在景深范围内位置变化不影响表观尺寸，因此产品在光束里前后浮动一点，测出来还是同一个值。只有单侧远心的布置做不到这一点，因为仍有光线带倾角进入。相关光学原理见用远心镜头测量轴类外径与工业镜头畸变对测量的影响。

方案的边界

• 速度与公差的组合。先算速度乘曝光。超过某个组合后，短到能冻结产品的曝光已不足以获得可用边缘，这时诚实的结论是改在产线较慢段测量，或者改为抽检而不是全检。
• 只有轮廓。冻结影像让你读轮廓，不给你表面。平面度、垂直视线方向的台阶高度、内部几何需要别的原理，见非接触位移测量方法对比。
• 姿态仍然决定结果。把姿态不对的零件拍清楚，只是得到一张清晰的错图。夹具、走线稳定性和产品朝向，在多数安装中仍是主要误差来源。

全检还是抽检

能在运动中测量改变的是经济性，不是正确性。如果工艺稳定、失效模式是渐变（例如刀具磨损），在台式抽检可能以更低成本获得同样的控制效果，校准也更容易。如果失效模式是偶发、漏检代价高，全检在线才成立。判断依据见在线与离线光学测量如何选择；给定目标节拍需要几个工位的算法见节拍与工位数计算。

冻结只是稳定读数的一部分

锐利的阴影是必要条件，不是充分条件。产线上的长期稳定性更多取决于与快门速度无关的因素：光学窗污染、夹具热变形、标定漂移。用标准件按确定周期核查，才能把第一周的好结果变成第六个月仍然可信的结果，方法见校准与测量稳定性。

FAQ

怎么判断 35 微秒够不够？

用线速度乘曝光时间。35 微秒、1 米/秒时曝光期间移动 35 微米；0.3 米/秒时约 10 微米。把这个位移与需要保证的公差比较：远小于公差则够用，与公差相当则不够。

曝光越短测量越好吗？

不是。曝光越短进光越少，短到一定程度边缘对比度崩塌，测量反而变差。有用的曝光是「仍能获得锐利且曝光充分阴影」的最短值——这也是在线测头要配专用准直 LED 光源的原因。

还需要停线或分度吗？

拍摄本身不需要。普密斯 HM 系列的 35 微秒曝光在通过过程中冻结产品，产线连续运行。

为什么要用远心光学，而且两侧都要？

远心光学使表观尺寸不随物体沿轴移动而变化，消除走线漂移带来的误差。发射侧与接收侧都远心，才能让这一点在整个光束内成立；单侧远心仍有光线带倾角，尺寸仍会漂移。

产品速度超过计算允许值怎么办？

要么在产线较慢段测量，要么接受抽检而非全检。延长曝光来补光会重新引入模糊。没有任何设置能绕过这个算术。

冻结的轮廓能发现表面缺陷吗？

只能发现改变轮廓的缺陷——毛刺、崩边、边缘异物。轮廓内部的划痕或色差不改变阴影。

下一步

请提供线速度、需要保证的公差、材料以及一次视野内的最大尺寸。我们可以判断在运动中测量是否成立、适用哪个测头，或者台式抽检如IMAGE 3是否更匹配。也可先看在线测径方法选择。