基于激光三角法的表面粗糙度測(cè)量.pdf

1、表面粗糙度測(cè)量是機(jī)械加工領(lǐng)域中一個(gè)重要課題，傳統(tǒng)的觸針?lè)ň哂薪佑|性及易劃傷被測(cè)表面等缺點(diǎn)，這限制了它的應(yīng)用場(chǎng)合。激光三角法由于其非接觸性、材料適應(yīng)性廣和測(cè)量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)從而具有很大的應(yīng)用潛力。論文研究一種以激光三角法為測(cè)量原理結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)的表面粗糙度測(cè)量方法，測(cè)量系統(tǒng)中使用線(xiàn)結(jié)構(gòu)光作光源、顯微物鏡及高精度CCD傳感器作位移傳感器。
　　論文根據(jù)直射式三角測(cè)量法的理論推導(dǎo)結(jié)果，分析了測(cè)量靈敏度的影響因素，并定性分析了測(cè)量深

2、度、光學(xué)放大倍率與工作角對(duì)測(cè)量靈敏度的獨(dú)立影響結(jié)果。同時(shí)，針對(duì)工作角對(duì)測(cè)量靈敏度的影響進(jìn)行重點(diǎn)分析，這對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要作用。結(jié)果表明，考慮到成像系統(tǒng)與激光器徑向物理尺寸，工作角不能太??；其次，當(dāng)工作角逐漸增大到較大角度時(shí)為保證清晰成像、需動(dòng)態(tài)調(diào)整工作距離和物鏡焦距，致使系統(tǒng)光學(xué)放大倍率降低，此時(shí)，光學(xué)放大倍率與工作角對(duì)測(cè)量靈敏度的綜合影響可能是負(fù)面的。對(duì)于論文中應(yīng)用的直射式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，最高靈敏度對(duì)應(yīng)的工作角約為70°。
　　激

3、光光帶圖像中心線(xiàn)的提取是論文所提方法的重要技術(shù)步驟?；诰€(xiàn)結(jié)構(gòu)光源特性與被測(cè)物體表面局部特征，產(chǎn)生的激光光帶會(huì)出現(xiàn)寬度不均勻，亮度不集中、離散性較大的現(xiàn)象，論文提出改進(jìn)灰度重心法提取光帶中心線(xiàn)。該算法基于自適應(yīng)二值化處理得到光帶各列法向?qū)挾戎狄约肮鈳У臏?zhǔn)確邊界，再利用光帶邊界與灰度數(shù)據(jù)計(jì)算灰度重心從而確定出光帶的中心位置。結(jié)果顯示，改進(jìn)算法中灰度重心的計(jì)算范圍與光帶寬度相一致，具有較高的提取精度和良好的適應(yīng)性。
　　將高斯濾波應(yīng)用

4、于光帶中心線(xiàn)提取結(jié)果，得到平滑后的表面粗糙度輪廓曲線(xiàn)。按照表面粗糙度評(píng)定原則計(jì)算出被測(cè)表面粗糙度結(jié)果。
　　為了驗(yàn)證方法的可行性，以刨床標(biāo)準(zhǔn)量具作為被測(cè)對(duì)象，分別使用本方法與觸針?lè)ǎ∕itutoyo SJ-410）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。兩種方法獲得的表面形貌輪廓圖在形狀和幅值上非常相似，粗糙度統(tǒng)計(jì)值也相近，由此說(shuō)明基于線(xiàn)結(jié)構(gòu)光的激光三角法可以應(yīng)用于表面粗糙度測(cè)量。該方法還具有測(cè)量速度快、直觀(guān)反映表面粗糙度輪廓的特點(diǎn)，因而具有很好的發(fā)展前景