表面粗糙度光纤传感器检测装置的研究

一、引言在CIMS 中,表面粗糙度是监控加工过程和工件质量的最重要的参数之一。虽然目前的轮廓仪可以精确地检测表面粗糙度,但它不适用于自动制造中的在线测量和控制,而且对于超精加工而言,往往不允许进行具有破坏性的接触式测量。为此,人们一直试图开发非接触式的光电方法和装置来检测表面粗糙度。虽然强度型光纤传感器具有结构简单和价格低廉等优点,但光源光强的漂移以及某些干扰光对传感器的信号稳定性有极大的影响。如果能够有效消除这种影响,使测量信号足够稳定,则这种传感器应用的前景将是十分广阔的。采用强度型光纤传感器检测表面粗糙度是基于散射的原理,所以测量结果不仅与工件的加工质量有关,而且也与工件表面的清洁程度直接有关。因此,在采用光电法检测表面粗糙度时,工件表面的清洁处理必须规范化,这对于确保测量重复性至关重要。     

基于模板匹配的表面粗糙度比较测量

针对细长孔、狭缝内壁等表面粗糙度难测量的问题,提出利用图像处理技术,用模板匹配的原理,对工件表面粗糙度进行比较测量的方法.在图像预处理的基础上,把各种加工方法的表面粗糙度标准块的图像作为模板匹配的模板库,与待测量工件表面图像进行匹配,利用求得的最大相关系数确定工件表面粗糙度.结果表明,这种办法快速方便,可以较好地比较测量工件的表面粗糙度.     

外圆纵向磨削表面粗糙度的在线检测研究

现代机械制造工艺对机械加工过程中的表面粗糙度的测量要求日益提高,不仅要保证测量精度,而且要提高测量效率。表面粗糙度测量有接触式和非接触式两种方法。接触式测量仪器稳定性好,示值客观、可靠,使用方便。但是,触针式表面粗糙度测量仪存在着易划伤软性材料表面、易使薄壁试件变形、测量速度低、测量范围小及不易实现自动化在线检测等弊端。而在表面粗糙度的非接触式测量中,光学法是测量的主体,其测量精度高,适合对软材料、易损工件以及某些带有有用信息的表面进行测量,可以较好地弥补触针式表面粗糙度测量仪的不足。目前光学法测量表面粗糙度的仪器有许多种,它们各有特点,但多数只限于在实验室良好环境下使用,能够在现场恶劣环境中对精加工后工件的表面粗糙度值进行在线测量的仪器并不是很多。     

三维表面粗糙度的表征和应用

表面粗糙度会直接影响零部件的耐磨性、密封性以及抗腐蚀性等,是评定机械加工和产品质量的重要指标。现代科技水平的不断提高对零件表面性能的要求也日益严苛。传统的二维表面粗糙度的测量和表征已经不再能够满足技术发展的要求,三维表面粗糙度由于能够更加全面、真实地反映工件表面的状态而受到人们的重视,成为研究热点。本文回顾了三维表面粗糙度的发展历史,系统地介绍了三维表面粗糙度参数及标准的发展现状,分析了表面形貌与功能特性的联系,概述了三维粗糙度参数在制造业、生物医疗、摩擦学与材料科学等领域的广泛应用,并进一步指出了三维表面粗糙度表征和应用的发展方向。未来随着相关研究(比如,三维测量的溯源性、重复性、参数表征体系等问题)的深入以及三维表面测量手段的发展,三维表面粗糙度参数也将不断完善和推广,并更多地与实际功能相结合来预测并指导生产,确保工件的表面质量。     

西德Perthen厂非接触式表面粗糙度检查仪简介

<正> 传统机械式表面粗糙度检测仪在测量软材料工件,如橡胶、塑料、铝等工件时,易造成表面的局部变形或损伤;而测量特别硬的工件时,则易造成测头磨损。因此,近十年来,非接触式表面粗糙度检测方法在国内外得到了重视和发展。德国Perthen厂最近推出的FOCODYN就是一个代表产品。它采用激光二极管光源及微型光学元件组成的光学检测系统等构成光学测量头,对工件的轮廓粗糙度作非接触的检测,具有特色、现简介如下。八十年代,由于微型半导体激光器、微型光学元件及系统以及光电传感元件的日趋成熟,     

测量形状和表面粗糙度的新仪器

<正> 通常,要进行工件形状、表面粗糙度和尺寸的测量,至少需要两个不同的测量仪。而RANK精密工程厂生产的这种新测量仪,能单线同时进行工件形状、表面粗糙度、半径和表面倾斜角度的测量. 这种量仪垂直测程为4mm,分辨率为0.4μm。     

三维显微光切法表面粗糙度的非接触测量技术

基于三维视觉检测原理对三维显微光切法表面粗糙度非接触测量技术进行研究。使激光光线与被测工件表面相切,利用工业相机采集获取表面微观轮廓,采用图像处理技术恢复出微观轮廓的几何形貌。根据设计算法,由表面粗糙度评定算法得到表面粗糙度的R_a、R_z等评定指标。这种测量方法效率高,适用范围广,且非接触式测量可避免对工件表面的损坏。     

车削工件表面粗糙度在机视觉测量装置的设计

为了解决传统触针式测量粗糙度仪器的不足,设计了一种车削工件表面粗糙度的在机测量装置,通过一套装夹机构,实现了视觉系统与机床的结合.为了获得高品质的图像,进行了光照实验,结果表明,采用红光60°角照射比白色背景光效果更好.此视觉测量装置,将为最终实现数控车床工件表面粗糙度在线监测,提供有效的手段.     

车削工件表面粗糙度在机视觉测量的照明技术

照明技术对车削工件表面粗糙度在机视觉测量具有重要意义,不同的照明方法会得到不同的测量结果。为寻求最合适的照明方法,分别用不同颜色和不同角度的光源为工件提供照明进行实验,并对获取的图像进行二值化处理。最后,通过对处理结果进行对比分析,得出较为合适的照明方法,为车削工件表面粗糙度在机视觉测量提供照明方案。     

光纤型表面粗糙度比较测量仪的研制

本文简单论述根据光散射理论研制的表面粗糙度测量光纤传感器的结构特点,介绍了利用这种新型传感器构成的表面粗糙度比较测量仪的结构原理和性能分析。仪器实际测量精度为±20%,重复精度为±5%。     

一种快速测量路面谱方法的研究

提出了一种快速测取路面谱的新方法，通过测量轮轴处的时域加速度来间接计算路面平度谱，从而大大简化了操作。在作功率谱估计时采用了参数模型法，可利用较小的数据快速算得结果，通过与传统的富氏谱分析结果的比较，验证了短序列数据分析的优势，为实时路面谱测量仪器提供了实用算法。     

A new optical technique for roughness measurement on moving surface

A new optical technique which allows the roughness of moving surfaces to be determined was developed. The new technique which is called the dark/bright ratio (DBR) method utilizes the combined effects of speckle and scattering phenomena. The roughness of surfaces is inferred from the dimensions of the recorded dark or bright area in the speckle pattern. Although it is a relative method, it has great potential to be used for in-process measurement and automation owing to the simplicity of both its principle and required optical set-up. The new technique has also been proved to have large measuring range and with high precision. The principle of this technique and the set-up of the measuring system are described. Experimental results for both static and dynamic conditions, which were compared to those obtained using the traditional stylus technique, were found to be in good agreement. The reliability of the new technique in obtaining roughness data of surfaces under various speed conditions (from 0 to 0.017 m/s) was validated.     

Roughness form and waviness measurement by means of light-scattering

This paper deals with a non-contact, optical measuring method which unites the assessment of roughness form and waviness in one single instrument. The     

表面粗糙度测量仪的微机改造

介绍了利用微机对表面粗糙度测量仪的改进设计 ,重点说明了系统的原理及软、硬件设计。     

用激光散射法非接触在线检测表面粗糙度

介绍了基于光散射原理的激光测量装置非接触在线检测表面粗糙度的测量原理及测量头设计方案。调制光源、双光束、与测量光路同轴的高压喷气流、窄带滤波电路等设计可提高信噪比 ,增强抗干扰能力 ,可实现Ra2～ 1 0 0nm的表面粗糙度在线检测     

表面粗糙度非接触式测量技术研究概况

表面粗糙度对工件表面质量有很大影响，采用非接触方法有利于实现表面粗糙度的快速、无损伤、在线检测。文中重点介绍了基于光学散射、光学干涉和图像处理技术的表面粗糙度非接触测量方法及其研究现状。     

T2000型表面粗糙度仪微机化改造

利用微机对HOMMEL T2000型表面粗糙度仪进行升级改造,软件部分采用VC++语言编写数据处理程序,硬件部分采用PCI接口的AC6112数据采集卡及AC6651I/O接口卡。     

Laser optical roughness measurement

A method for non-contacting profile assessment and roughness measurements of engineering surfaces is presented. The well known effect of focusing a light beam on the surface is used, at the same time compensating for the effect on the measuring results of varying material colours by appropriately processing the measuring signal. The sensor and the transducer are connected with the data-processing unit of a stylus instrument, which provides for a simple procedure of recording the roughness profile and calculating standard roughness parameters from it. The measuring results thus obtained agree well with the results of traditional stylus instruments.     

A digital system for surface roughness analysis of plane and cylindrical parts

This paper describes an on-line system for digital analysis of surfaces where the electrical signal from a surface roughness instrument is converted and input into a desk-top computer which also controls the traversing. Special fixtures integrated with the system and dedicated software permit two- and three-dimensional tracings to be carried out on plane as well as on cylindrical parts. The surface profiles can be plotted in different ways. Roughness parameters, frequency spectra etc, can be computed digitally and all results can be stored. Scratches and irregularities on the surface can be identified and processed separately from the rest of the surface. The desk-top computer is connected to the university mainframe computer through a modem, this being of advantage in connection with graphic data processing. The capability of the equipment has been investigated and results from calibration are presented.     

Scanning differential interference contrast microscope

An optical microscope has been developed based on the differential interference contrast method to evaluate the roughness of supersmooth surfaces. The instrument uses a Bragg cell and a translation stage driven by a DC motor to produce an image of an area of a sample. Its lateral resolution is 2 μm and its vertical resolution is subangstrom. It takes only 7 seconds to scan an area of 1 mm². Three different curve fits can be used to remove the tilt, the curvature, and the low spatial frequency features of the sample. A figure for surface roughness is produced that is repeatable to 0.01 Å. The instrument is described and the noise sources and repeatability are discussed. The results of measurements of ring laser gyroscope mirror substrates are shown.