【光学知识】小螺丝的螺纹怎么才能看清?

  • 来源:光虎

在工业制造的链条里,螺丝虽小却扮演着至关重要的角色。作为机械装配的 “关节” 元件,其螺纹结构的精度直接决定着设备运行的稳定性与可靠性。尤其是在航空航天、电子仪器等对零部件精度要求苛刻的领域,小型螺丝的螺纹清晰度和测量精度更是成为影响产品性能的关键因素。如何突破微观尺度下的测量瓶颈,实现对小尺寸螺丝螺距的准确捕捉,已成为工业检测领域亟待攻克的技术难题。

一、小型螺丝螺纹测量的现实困境

螺纹作为螺丝的核心功能性结构,其几何参数的准确性直接关联着紧固性能与装配精度。螺距作为螺纹测量的核心指标之一,反映了相邻牙型在轴线方向的间距,其测量误差若超出公差范围,可能导致螺纹配合失效、应力分布不均等问题,甚至引发系统性故障。

常规光学镜头在面对微观尺度时暴露出显著局限性。由于普通物镜的景深较大且分辨率有限,在对小型螺丝进行成像时,难以在狭小视野内捕捉到螺纹牙型的细微特征,导致测量系统因图像信息缺失而无法完成特征点提取。此外,透视畸变效应在小尺寸成像中更为明显,边缘视场的几何失真会使螺纹轮廓发生形变,进一步加剧测量误差。

普通照明方案也成为制约测量精度的瓶颈。在传统背光源照射下,螺丝金属表面的镜面反射与螺纹沟槽的漫反射相互叠加,形成复杂的光强分布。


螺纹牙顶的强反光会掩盖边缘轮廓,而牙底的阴影区域则导致特征边界模糊,使得图像处理算法难以准确识别螺纹的起始与终止位置。这种因光学特性引发的检测盲区,使得人工目检效率低下,而自动化测量系统也常因信号噪声比不足而误判。

二、光虎光学解决方案的技术突破

针对微型螺丝测量的双重挑战,光虎光学推出了基于远心光学原理的创新解决方案,通过光学系统精心设计与照明策略的优化,实现了微观尺度下的高精度成像。

光虎五倍远心镜头采用物方远心光路设计,从光学原理上消除了传统镜头的透视畸变问题。多倍率选择机制进一步拓展了检测范围。除 5 倍标准配置外,光虎还提供 2 倍、10 倍远心镜头模组,通过更换镜头即可实现对不同规格螺丝的全覆盖检测。这种模块化设计不仅降低了企业的设备采购成本,更通过统一的光学接口实现了检测系统的快速切换,满足了柔性化生产的检测需求。

光虎自主研发的远心同轴光源采用环形光纤导光结构,通过准确控制光线入射角,实现了对金属表面反射光的定向调控,从而避免了传统斜射照明引发的漫反射干扰。


远心光源照射下,螺纹牙顶的反光被有效降低,牙侧轮廓的灰度梯度提升,使得图像处理算法能够准确识别边缘特征点。

在工业快速发展的智能化浪潮中,光虎光学的微型螺丝检测方案为制造领域提供了兼具创新性与实用性的技术范本。通过光学硬件的突破与算法软件的协同,该方案不仅破解了微观尺度下的测量难题,更展现了光学技术在智能制造中的赋能潜力。随着远心光学技术的持续迭代,未来有望在纳米级器件检测、生物医学显微等更多前沿领域实现突破性应用,推动测量技术向更高维度迈进。