【doc】用光散射法测量表面粗糙度
实验二 表面粗糙度测量 表面粗糙度的测量方法常用
实验二 表面粗糙度测量表面粗糙度的测量方法常用的有光切法,光波干涉法及针触法等.工厂的车间中常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模，从而确定被测工件的表面粗糙度级别的印模法。
实验目的1. 建立对表面粗糙度评定的感性知识；2. 学习用双管显微镜（光切法）和干涉显微镜（干涉法）及电动式轮廓仪（针描法）测量表面粗糙度的方法。
实验2-1 用双管显微镜测量表面粗糙度Rz 值一、测量原理及计量器具说明参看图2-1，微观不平度十点高度Rz 是在取样长度l 内，从平行于轮廓中线m 的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均距离，即 135********Z (h +h +h +h +h )(h +h +h +h +h )R =5图2-1图2-2双管显微镜能检测1-80μm的表面粗糙度的Rz值。
双管显微镜的外形如图2-2所示。
它有1-光源；2-立柱；3-锁紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母； 7-底座；8-纵向千分尺9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-照相机安装孔等部分组成。
双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示，被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。
从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大象S1ˊ和S2ˊ。
同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S1ˊ和S2ˊ之间的距离h1ˊ。
通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。
图4为双管显微镜的光学系统图。
由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4，以45°方向投射到被测工件表面上。
调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到不平的光带（图5b）。
表面粗糙度和晶粒大小的关系
表面粗糙度和晶粒大小的关系引言表面粗糙度和晶粒大小是材料科学领域中重要的参数，对于材料的性能和应用具有重要影响。
表面粗糙度是指材料表面的不平整程度，而晶粒大小则是指材料内部晶体的尺寸。
本文将探讨表面粗糙度和晶粒大小之间的关系，并详细介绍相关概念、测量方法以及影响因素。
1. 表面粗糙度的定义与测量1.1 表面粗糙度定义表面粗糙度是指物体表面不规则性或不光滑性的程度，常用来描述物体表面的质量。
通常使用一些参数来描述表面粗糙度，如Ra、Rz等。
1.2 表面粗糙度测量方法目前常用的表面粗糙度测量方法有机械测量法、光学测量法和电子显微镜观察法等。
•机械测量法：利用机械仪器（如针尖、刀片等）在物体表面扫描，通过记录扫描路径的长度和高度变化来计算表面粗糙度参数。
•光学测量法：利用光学仪器（如激光干涉仪、白光干涉仪等）对物体表面进行扫描，通过分析反射或散射光的干涉图案来计算表面粗糙度参数。
•电子显微镜观察法：利用电子显微镜对物体表面进行观察，通过图像处理和分析来计算表面粗糙度参数。
2. 晶粒大小的定义与测量2.1 晶粒大小定义晶粒是指材料内部具有相同晶体结构和取向的区域，晶粒大小是指这些区域的尺寸。
晶粒大小对材料的力学性能、导电性能、热传导性能等具有重要影响。
2.2 晶粒大小测量方法常用的晶粒大小测量方法包括金相显微镜观察法、X射线衍射法和电子后散射衍射法等。
•金相显微镜观察法：将材料样品经过适当的切割、打磨和酸蚀处理后，利用金相显微镜观察样品表面的晶粒结构，并通过图像分析来测量晶粒大小。
•X射线衍射法：利用X射线通过材料样品时发生衍射现象，通过分析衍射图案来测量晶粒大小。
•电子后散射衍射法：利用电子束照射材料样品，通过分析电子后散射的强度和方向来测量晶粒大小。
3. 表面粗糙度与晶粒大小的关系3.1 表面粗糙度对晶粒大小的影响表面粗糙度可以影响材料内部晶体生长过程和晶界迁移速率，从而对晶粒大小产生影响。
一般情况下，表面越光滑，晶界迁移速率越快，晶粒长大的速度也越快；而表面越粗糙，则会限制晶界迁移速率和晶体生长速度，导致较小的晶粒形成。
桔皮仪测量中涂层和电泳漆层
桔皮仪测量中涂层和电泳漆层概述桔皮仪是一种常用的表面质量检测仪器，主要用于测量涂层和电泳漆层的表面质量。
本文档将介绍桔皮仪的工作原理、使用方法以及涂层和电泳漆层的评估标准。
桔皮仪工作原理桔皮仪通过计算涂层或电泳漆层表面的粗糙度来评估其表面质量，粗糙度可以反映表面的平整程度。
桔皮仪的工作原理基于光的散射现象，当光线照射到表面时，如果表面是平整的，光线会直接反射回来；而如果表面存在粗糙度，光线会散射并以不同的角度反射回来。
桔皮仪通过测量反射光线的散射角度来计算表面的粗糙度。
使用方法步骤一：准备工作在使用桔皮仪之前，需要做一些准备工作：1.将桔皮仪放在平稳的工作台上，并连接电源。
2.打开桔皮仪的开关，并等待其自检完成。
步骤二：测量1.将待测涂层或电泳漆层放在桔皮仪的测量台上。
2.调整桔皮仪的测量角度和距离，确保测量的区域符合要求。
3.按下桔皮仪上的测量按钮，开始测量。
4.等待桔皮仪完成测量，并记录测量结果。
步骤三：结果分析将桔皮仪的测量结果与涂层和电泳漆层的评估标准进行对比，以判断表面质量是否符合要求。
常用的评估标准有ISO 16610-21（涂层表面质量评估方法-第21部分：桔皮度）和ASTM D2649（标准试验方法，测量光泽涂料薄膜表面的桔皮度）。
涂层和电泳漆层的评估标准ISO 16610-21ISO 16610-21是一种国际标准，用于评估涂层表面的质量。
该标准通过测量涂层表面的粗糙度，以判断其平整程度。
根据ISO 16610-21，涂层表面的桔皮度可以分为六个等级：Class 1（极佳）、Class 2（优秀）、Class 3（良好）、Class 4（一般）、Class 5（粗糙）和Class 6（特别粗糙）。
ASTM D2649ASTM D2649是美国材料和试验协会（ASTM）制定的标准，用于测量光泽涂料薄膜表面的桔皮度。
根据ASTM D2649，桔皮度可以分为五个等级：Excellent（极佳）、Good（良好）、Fair（一般）、Poor（较差）和Very Poor（非常差）。
表面粗糙度对光学性能的影响及其测量方法
表面粗糙度对光学性能的影响及其测量方法光学元件的表面粗糙度是一个重要参数，对光的反射、折射以及透射都有影响。
粗糙的表面会导致光线的扩散、反射、散射和吸收，从而影响光学元件的性能。
因此，对表面粗糙度的测量和控制非常重要，特别是在高精度光学器件设计和制造过程中。
影响光学性能的表面粗糙度光学元件的表面粗糙度主要影响反射、折射和透射几个方面。
首先，表面粗糙度会导致光线的散射和吸收，特别是在高频段。
其次，表面粗糙度会导致光的反射、折射和透射的方向和程度不同，从而影响光学元件的性能。
特别是在高精度应用中，如激光成像、干涉测量、光学传感器、照明和光学通信等领域，表面粗糙度的控制非常关键。
测量表面粗糙度的方法为了控制光学元件的表面粗糙度，需要对其进行测量。
目前常用的表面粗糙度测量方法有接触式和非接触式两种方法。
接触式表面粗糙度测量方法包括拉伸法、微观测量方法和机械针头等方法。
非接触式表面粗糙度测量方法包括光学方法、电学方法和力学方法等。
下面让我们就其中一些常用的方法进行介绍。
1. 拉伸法拉伸法是一种接触式测量方法，它是通过钢丝或橡胶刮子等测量仪器刮过样品的表面，然后通过测量刮痕的深度来确定表面粗糙度的大小。
这种方法适用于较大的表面、强度较高的材料以及较贵的样品。
但是，它的缺点就是不能测量较小的表面粗糙度。
2. 微观测量法微观测量法是一种比较准确的接触式表面粗糙度测量方法，常用的方法包括扫描探针显微镜和电子显微镜等。
这种方法可以测量很小的表面比如纳米级别的表面，但是需要专业的设备和技能。
3. 光学方法光学方法是一种非接触式表面粗糙度测量方法，包括干涉法、反射法和透射法等。
其中，干涉法是一种测量表面形貌的方法，反射法和透射法是测量表面粗糙度的方法。
干涉法是通过双波长干涉仪和相位移方法来测量表面高度差的方法，适用于比较平坦的表面。
反射法是通过测量光在表面反射时的角度差以及光线的强度来确定表面粗糙度的大小。
透射法是通过测量光在样品上透过和反射的光强的变化来确定表面粗糙度的大小。
激光散射表面粗糙度测量技术
目录第一章引言 (1)1.1 研究激光散射表面粗糙度测量技术的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 激光散射斑测量表面粗糙度的应用 (4)1.3.1 激光散射斑测量表面粗糙度在钢铁工业中的应用 (4)1.3.2 激光散射斑在机械加工业的应用 (5)1.4 研究方法及特点 (6)1.4.1 散射光强一维分布的粗糙度测量方法 (6)1.4.2散射光强二维分布的粗糙度测量方法 (8)1.5 论文主要内容及工作 (9)1.5.1论文进行的主要工作 (9)1.5.2 论文的主要内容 (10)第二章CCD和CMOS图像传感器的工作原理和外围电路 (11)2.1 CCD与CMOS图像传感器的工作原理介绍 (11)2.1.1 CCD和CMOS图像传感器的工作原理 (11)2.1.2 TCD1501C型CCD图像传感器和MT9M413 CMOS数字图像传感器的性能参数介绍 (13)2.2 CCD和CMOS图像传感器的外围电路 (15)2.2.1 CCD图像传感器的驱动电路 (15)2.2.2 CMOS的驱动电路 (17)2.3 本章总结 (19)第三章CCD和CMOS的比较 (20)3.1 CCD和CMOS结构上的比较 (20)3.1.1灵敏度 (20)3.1.2电子一电压转换率 (20)3.1.3动态范围 (20)3.1.4响应均匀性 (21)3.2 CCD和CMOS工艺设计上的比较 (21)3.2.1暗电流 (21)3.2.2电子快门 (21)3.3 CCD和CMOS驱动方式的比较 (22)3.3.1速度 (22)3.3.2 窗口 (22)3.4 本章总结 (22)第四章光路仿真 (24)4.1 ZEMAX光学设计软件的介绍 (24)4.2测试光路的设计 (25)4.3 本章总结 (30)第五章表面粗糙度测量 (31)5.1 表面粗糙度定性测量 (31)5.1.1 图像预处理 (31)5.1.2 特征提取 (32)5.2 表面粗糙度定量测量 (32)5.3 图像处理 (34)5.4 本章总结 (35)第六章结论 (36)参考文献： (37)致谢 (39)第一章引言非接触表面粗糙度快速检测在现代工业许多领域有着广泛的应用前景。
基于激光散射原理的表面粗糙度方法研究
１．１ 光在粗糙表面的散射现象 当～束光以一定的角度入射到粗糙物体表面
时，根据光的几何原理，光线会被物体散射和反射， 散射光和反射光的强弱与物体的表面粗糙程度有 关。反射光集中在一个很小的面积上，形成一个光 斑；散射光分布在反射光斑的周围，形成由许多光点 组成的光带。若物体表面比较光滑，反射光斑的光能 比较强，散射光带比较窄；反之，若物体表面比较粗 糙，反射光斑的光能比较弱，散射光带则比较宽。这 一现象定性地说明了散射光能的强弱和物体表面的 粗糙程度有关１３ｌ。本文通过研究散射光的光能分布定 量地得到物体表面粗糙度的信息。
ＡｂＳｔｒａＣｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｏｎ—Ｉ｜ｎｅ ｎｌｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｂａｓｅｄ
ｏｎ Ｂｅｃｋｍａｎｎ’ｓ ｔｈｅｏｒｙ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅ ｒ．ｎｇ ｏｆ Ｉｉｇｈｔ．Ｗｅ ｕｓｅ ａ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｔｅＩｅｃｅｎｔ ｒ．ｃ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｒａ ａｎｄ Ｓｎ ｉｎ ａ Ｉａｒｇｅｒ ｍｅａｓｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ。Ｔｈｊｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈＯｄ ０ｆ ｓｉｍｐ Ｊｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｊｓｊｏｎ，ｆａｓｔ ｓｐｅｅｄ，ｗｈｊｃｈ ｃａｎ ｒｅａＩｉｚｅ ｎｏｎ—ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｄ ０ｎ—Ｉｉｎｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔＯ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｎｌｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ９００ｄ ｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒＯｓｐｅｃｔ Ｏｎ ｌｉｎｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗＯｒｋｐｉｅｃｅ． ＫｅｙｗＯｒｄｓ： ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ： ｓｃａｔｔｅｒ： ＯｐｔｉｃａＩ ｓｃａｔｔｅ ｒ．ｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｖａｌｕｅ： ｏｎ ＩＩｎｅ ｍｅａＳＵｒｅｍｅｎｔ
表面粗糙度光学测量方法研究进展_王政平
传感器与微系统(T ransducer and M i c rosyste m T echno l og i es)2007年第26卷第9期表面粗糙度光学测量方法研究进展王政平,张锡芳,张艳娥(哈尔滨工程大学理学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:表面粗糙度对工件的性能有很大的影响,由于机械、电子及光学工业的飞速发展,对精密机械加工表面的质量及结构小型化的要求日益提高,使得表面粗糙度测量显现出越来越重要的地位。
采用光学方法测量表面粗糙度具有非接触、无损伤、测量精度高等优点。
介绍了用光散射法、像散法、散斑法、光干涉法、光学触针法测量表面粗糙度的原理及研究进展,讨论了上述方法各自的优缺点,对表面粗糙度测量的发展方向进行了预测。
关键词:表面粗糙度测量;光学测量;非接触测量中图分类号:TG84文献标识码:A文章编号:1000-9787(2007)09-0004-03 Progress on opticalm easure ment of surface roughnessWANG Zheng-ping,Z HANG X-i fang,Z HANG Y an-e(Sc i ence Schoo,l H arb i n En gi neer i ng Un i versity,H arb i n150001,Ch ina)Abstract:T he function of the wo rkp iece i s h i ghly influenced by its surface roughness.W it h the rapi d deve l op m ento f t he m echanica,l electron ic and optica l i ndustries,the qua lity o f surface and m i ni m ized-structure o f prec isi onm echanis m are h i ghly dem anded,wh i ch m akes surface roughness m easure m en t take on mo re and m ore i m po rtant positi on.O ptica l me t hods of m easuri ng surface roughness have m any advantages such as non-con tact,non-da m ag eand h i gh prec i s i on etc.T he pr i nciples and advances of scatte ri ng m ethod,speckle m e t hod,i nterfero m e tric m ethod, optical sty l us m et hod w i dely used for roughness m eas u re m ent are rev i ewed,the me rits and shortcom ings o f themare d i scussed,the ir deve l oping trends are forecasted.K ey word s:surface roughness m easurement;optical m easure m ent;non-contact m easure m ent0引言表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始就受到关注。
表面粗糙度测试方法
表面粗糙度测试方法表面粗糙度测试方法一、背景介绍表面粗糙度是指物体表面的不平整程度，其大小决定了物体的摩擦、光泽、涂层附着力等性能。
因此，表面粗糙度的测试对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
二、测试原理常用的表面粗糙度测试方法包括触针式、光学式和电子式三种。
触针式是通过机械触针在被测物体表面上移动，记录其运动过程中产生的力量变化来判断其表面粗糙度；光学式则是利用光线反射或透射的方式对物体表面进行扫描和测量；电子式则是通过电子束对物体进行扫描和测量。
三、触针式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的形貌仪），根据被测物体的材质选择相应材料制成的触针，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）将触针轻轻地放在被测物体表面上，开始测试。
（3）观察仪器显示的数据，记录下表面粗糙度的数值。
（4）根据需要，可对同一物体进行多次测试，并取平均值作为最终结果。
四、光学式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的三维扫描仪），根据被测物体的材质选择相应光源和相机，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）启动扫描仪进行扫描，获得被测物体表面的三维数据。
（3）通过软件分析处理得出表面粗糙度的数值，并进行记录和保存。
五、电子式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的扫描电镜），根据被测物体的材质选择相应电子束和检测器，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）启动扫描电镜进行扫描，获得被测物体表面的图像数据。
（3）通过软件分析处理得出表面粗糙度的数值，并进行记录和保存。
六、注意事项1. 不同的测试方法适用于不同类型的被测物体，需要根据实际情况选择合适的测试方法。
2. 在进行测试前需要对仪器进行校准，以保证测试结果的准确性。
3. 测试过程中应注意避免对被测物体造成损伤或污染。
4. 测试结果应及时记录和保存，以便后续分析和比较。
表面粗糙度参数值的选用原则
表面粗糙度参数值的选用原则1. 引言表面粗糙度是指物体表面的凹凸不平程度，对于许多工程应用来说，表面粗糙度是一个重要的质量指标。
通过选择合适的表面粗糙度参数值，可以确保产品的性能、功能和使用寿命。
本文将介绍表面粗糙度参数值的选用原则，包括定义和计算表面粗糙度的方法、常用的表面粗糙度参数以及选用参数值的考虑因素。
2. 表面粗糙度的定义和计算方法表面粗糙度是指物体表面在微观尺寸上存在的凹凸不平程度。
常见的表面粗糙度计算方法包括光学法、机械法和电子扫描法等。
光学法是通过光线反射来测量物体表面的凹凸不平程度，常用的光学仪器有显微镜和投影仪等。
机械法是利用机械探针或测头来测量物体表面的高低起伏，常见的仪器有激光干涉仪和形貌仪等。
电子扫描法是利用电子束或激光束扫描物体表面，通过探测器接收反射或散射的信号来测量表面粗糙度，常见的仪器有原子力显微镜和扫描电子显微镜等。
3. 常用的表面粗糙度参数表面粗糙度参数是用来描述表面粗糙度特征的数值指标。
常用的表面粗糙度参数包括以下几种：3.1 平均粗糙度（Ra）平均粗糙度是指在一定测量长度内，物体表面所有凹凸不平程度的平均值。
Ra是最常用的表面粗糙度参数之一，通常以微米（μm）为单位。
3.2 最大峰高（Ry）最大峰高是指物体表面上最高峰与最低谷之间的距离。
Ry可以用来评估物体表面的极端不平程度，通常以微米（μm）为单位。
3.3 峰谷高差（Rz）峰谷高差是指物体表面上相邻峰和谷之间的距离差异。
Rz可以用来评估物体表面的起伏程度，通常以微米（μm）为单位。
3.4 峰谷平均高差（RzJIS）峰谷平均高差是指在一定测量长度内，物体表面相邻峰和谷之间距离差异的平均值。
RzJIS是日本工业标准（JIS）中定义的表面粗糙度参数，通常以微米（μm）为单位。
3.5 峰值密度（S）峰值密度是指在一定测量长度内，物体表面上峰和谷的数量。
S可以用来评估物体表面的密集程度。
4. 表面粗糙度参数值的选用原则选择合适的表面粗糙度参数值需要考虑多个因素，包括产品功能要求、制造成本、加工工艺和材料特性等。
在使用过程中的光散射测量表面粗糙度
在使用过程中的光散射UIF佩尔森测量表面粗糙度电光实验室，信息技术部，瑞典中部大学摘要：本文介绍了适用它的仪器在加工过程中测量表面粗糙度。
在这个过程中用到了磨削机。
在粗糙度0.09/μm～0.016/μm的表面进行第一次实验，在粗糙度0.30/μm～0.34/μm的表面进行第二次实验。
该仪器是基于光散射和表面的粗糙度被分类在相同的顺序使用触笔仪器时。
这里介绍的方法是普遍适用的，即更粗糙的表面可以自己测量的激光，如果适当波长和检测器那敏感的波长选择。
1引言现代加工技术已增加了需要在加工过程中测量表面粗糙度。
鉴于事实是进程运行无需人员的任何监督。
自动系统相对表面的测量粗糙度是必需的。
这样的系统的任务是提供一个信号时，工件的表面粗糙度已经减少到令人满意的水平。
另一项任务是预示当加工刀具被磨损。
表面纹理的控制是工程行业的高度关注，该行业的粗糙度密切相关的表面的功能。
在自动化生产强大的流程更复杂的表面粗糙度测量，简明地介绍了表面结构和表面粗糙度的表征和测量可以在达格纳尔的工作中找到。
更详细介绍由托马斯·J·提出谁处理过的表面地形，手写笔仪器，光学仪器以及表面形貌和应用程序的特性。
河畔花边计量由非同时处理在更一般的术语房子。
格雷森提交经修订的典范在转动中，实验预测表面粗糙度证据表明，短路方法论主办的结果 估计或比现有理论的解决方案更好的表面粗糙度。
常用的表面粗糙度参数弧, aR 被定义为：01|()|La R z x dx L =⎰q R 被定义为：201()Lq R z x dx L =⎰其中，z （x ）是从平均线的轮廓和出发L 为取样长度R =最大峰 - 谷 L 之内的高度。
手写笔工具，最常见于表面粗糙度测量。
并不适用于在加工过程中测量表面粗糙度在振动是不可避免的，许多光学方法有哪些适用于表面粗糙内斯测量：聚焦光散射。
斑点和干涉。
光散射的各种应用已经表明承诺在仪器的发展过程中的测量表面粗糙度。
表面粗糙度测量原理和方法综述
表面粗糙度测量原理和方法综述摘要:表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌非常重要的一个参数，表面粗糙度测量技术是现代精密测试计量技术的一个重要组成部分。
综述了接触式和非接触式两类测量方法，着重介绍了非接触式测量中的几种测量方法的测量原理及其优缺点。
关键词:表面粗糙度;接触式测量;非接触式测量Survey of measurement methods for surface roughnessAbstract Surface roughness is an important parameter to reflect the micro-geometry in machine process and also an important part of modern precise measurement technique Contact measurement and non contact measurement was summarized in this paper, and the advantages and disadvantages are discussed .Some ideas about its trend are given in the end.Keywords surface roughness contact measurement non contact measurement》1 引言表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数，它反映的是机械零件表面的微观几何形状误差，随着机械加工行业的发展表面粗糙度测量技术也得到长足进步，特别是70年代中后期，随着微电子计算机应用的逐步普及和现代光学技术、激光应用技术的发展，使粗糙度测量技术在机械加工、光学加工、电子加工等精密加工行业中的地位显得愈发重要。
表面粗糙度的测量方法基本上可分为接触式测量和非接触式测量两类:在接触式测量中主要有比较法、印模法、触针法等;非接触测量方式中常用的有光切法、散斑法、像散测定法、光外差法、AFM 、飞光学传感器法等。
粗糙度测试方法
粗糙度测试方法引言：在工程领域中，粗糙度测试是一种常见的质量控制方法。
它用于评估表面的平滑程度和纹理，以确保产品符合规定的标准。
本文将介绍几种常用的粗糙度测试方法，以帮助读者了解这些方法的原理和应用。
一、表面触感法表面触感法是一种简单直观的粗糙度测试方法。
测试者使用手指或触摸笔轻轻触摸待测表面，根据触感判断表面的粗糙度。
通常，触感越光滑，表面越平整；触感越粗糙，表面越不平整。
这种方法适用于一些简单的场景，如评估家具表面的光滑度。
二、目测法目测法是一种直接观察表面特征的粗糙度测试方法。
测试者使用肉眼观察待测表面，根据表面的外观判断表面的粗糙度。
通常，光滑的表面具有均匀的光泽，而粗糙的表面则呈现出不规则的纹理和光泽。
目测法适用于一些外观要求较高的产品，如汽车外壳、电器外观等。
三、直尺法直尺法是一种常用的粗糙度测试方法。
测试者使用直尺或卡尺测量待测表面上的凹凸高度差，以确定表面的粗糙度。
通常，凹凸高度差越小，表面越光滑；凹凸高度差越大，表面越粗糙。
直尺法适用于一些需要量化粗糙度的场景，如金属加工、建筑材料等。
四、激光扫描法激光扫描法是一种高精度的粗糙度测试方法。
测试者使用激光扫描仪将激光束投射到待测表面上，通过测量反射光的偏移量和散射情况来确定表面的粗糙度。
激光扫描法可以提供精确的粗糙度数据，适用于一些对粗糙度要求极高的场景，如光学元件、半导体加工等。
五、纹理分析法纹理分析法是一种基于图像处理的粗糙度测试方法。
测试者使用高分辨率相机拍摄待测表面的图像，通过图像处理算法分析表面的纹理特征，进而确定表面的粗糙度。
纹理分析法可以提供详细的粗糙度数据，并可用于对比不同样品之间的粗糙度差异。
它适用于一些需要精确测量和分析的场景，如纺织品、纸张等。
六、声音检测法声音检测法是一种非接触式的粗糙度测试方法。
测试者使用声音传感器将声波发送到待测表面，并测量反射声波的特征，以确定表面的粗糙度。
通常，光滑的表面会产生清晰而明亮的声音，而粗糙的表面则会产生低沉而模糊的声音。
【doc】用光散射法测量表面粗糙度
用光散射法测量表面粗糙度计量与检测用光散射法测量表面粗糙度一,导害上海交通女学严慎张鄂随着新材料,新工艺的不断涌现,人们对精密机械的质量及结构小型化提出了更严格的要求,从而也提高了对工作表面功能的要求.例如:录像机中用金刚石刀具加工的导轮和经过抛光的录像头,和用来贮存信息的磁盘及光盘的表面质量等,这些表面的表面粗糙度必须控翩在见=0,01m左右.由于在精密加工过程中,刀具的磨损及偶然现象的产生乃不可避免,单靠控制加工工艺参数很难得到所要求的表面质量.所以表面粗糙度的在线或生产现场的测量及控耕也成为一项重要要求.传统的方法是采用触针式仪器来进行表面粗糙度测量.然而,触针式仪器的不足之处在于;1)触针和被测面相接触,造成表面划伤,触针磨损,2)调整与测量时间较长,尤其是测量小曲率半径曲面;8)仪器昂贵(~Talysurf一6型),对环境要求高,无法在生产现场进行测量,所以.一般认为,采用触针式仪器的测量方法是一种实验室技术.要克服上述不足,就必须发展无损,非接触式的快速检测方法.常用的方法有气动法,电容法,电感法和光学法.针对表面粗糙度测量来说,目前,最引人注目的是光学方法.光波的波长比较短原则上可以实现高精度测量.有三种典型的光学方法干涉法激光触针法和光散射法.干涉法主要用于测量光学表面及其它高反射率表面的表面轮廓(面形), 但要应用于机加工表面是困难的.激光触针法目前国内尚处于研究阶段该方法结构复杂要求仪器剐性好,运动精度高,对环境要求也很苛刻.这两种方法都能获得表面的轮廓,实验室精度都可达到纳米级.激光散射法是通过对散射场的统计来表征表面性质的,这种方法的主要特点是;结构简单,对环境要求低,操作方便,精度能满足工业检测的需要,适台于在生产现场作质量控制,是一种提有实际应用前途的测量方法.=,光在租髓襄看散射的基奉原曩从六十年代开始,人们提出了多种理论来描述光在粗糙表面的散射,但是,至今还没有一种理论能适用于整个工程表面粗植度范围.其主要原因是被测表面种类繁多,性质各异,很难找到统一的边界条件.目前比较常用的有两种描述方法,即衍射模型和微小镜面模型.前者适用于描述光在中等或比较光-滑表面的散射. 后者适用于光在较粗糙表面的散射.1.衍射模型衍射模型的基本思想是:当一束光入射到被测表面的一个区域上.由于表面是粗糙的, 反射光向空间各个方向散射,形成一个散射场,场中某点的场强是被测面上各面元波睁衍射积分在该点的迭加.Beekmann首先从Helmholtz积分出发,在Kirehhoff衍射近似条件下,确定了在镜反射方向上和偏离镜反射方向上的散射光的平均强度.他的结论为测量远场散射光来估算表面粗糙度的方法提供了理论根据.如图l所示,当一束单位强度准直单色光束入射到粗糙表面时.散射光向空间各个方向2ij\///b\椭一一4"//'W//f/fw//}f|玎了X圈1散射,如果表面的自相关函数为归一化的高斯函数,表面高度变化符合高斯分布,对这样的一维随机表面,散射光的分布为:I(02)=e-I【8inc￡+警em】(1)——..Ju其中:T为表面相干长度￡为表面被测区域长度,;旱(sin0一sin0);为入射光波长;旱(删l+c):F;[1+co8(0l+0:)l/cos01[c0E+co8O2]}Rq=[圭J:Z2()d].为均方根,粗糙度Z()为表面轮廓.当考虑高精度表面时,(R)《1I(1)可简化为:I(0z)=e-I[8inc￡+e.㈤当考虑较租糙表面时,(R).》1;有Ⅲe(-V棚(3)上述三式给出了散射光分布与月和的关系.它是目前应用最广泛的一种理论描述.2.微小镜面模型微小镜面模型是适用于描述光在较租糙表面的散射.它是基于担糙表面由一系勋微小镜面组成,光在每个镜面上的反射遵守几何光学中的平面反射定律.这样就可以在轮廓角6的分布尸(6)与散射光的分布(0.)之间建立起紧密的关系.=…tfX+—一X图2为了简化描述,假设图2中的表面是一维随机表面.图中,6为轮廓角,Ax为一个小镜面在轴上投影的宽度.L为入射平行光的宽度,中为入射光的光通量.如图2所示,照射到轮廓角为b≤6≤6.-I-△6的轮廓上的光通量是t △中=芈∑Axf(4)_t轮廓角6的概率密度分布定义为;尸(6)=1_,∑△/△6(△6足够小,LL足够大)P(b)Ab;∑△L△中=中尸(6)Ab(6)如果材料的反射系数为月,那么在反射角0≤0≤0:十△0范围内的反射光通量为:△中=R?△中(6)一8一但定入射光是垂矗入射的,青=.dO=6.将(6)式写成微分形式:6d/do=.RP(b)夸:K={?K,』()=dr/d0z有.f∞'(7)L0:=…(7)式建立了散射光空间分布,(0)与表面轮廓角分布之间的关系它适用于当表面起伏量远远大于入射光波长,衍射效应可以忽略下的条件.三,裹薯瞿I蠢度光散射法测量方案的具体实现根据光在粗糙表面的散射原理,内外已经研究开发了多种测量表面粗糙度的仪器和装置,但是已经报道的商品化仪器只有两种.即国内根据程路.桉环比原理研制的仪器,及国外Brodmann等人研制的仪器(由Rodens~ock公司生产).本文分析介绍镜反射率法. 核一环比法及Brodmanni去三种比较典型的仪器和装置t.镜反射率法镜反射率法是基于Beckmann理论的多种方法中的一种.当考虑高精度表面时,前面所述的(1)式可简化为(2)式,对镜反射光来说:=0J,V=0.V=苹e0s0I,F:1,AL》,这样可以得到镜反射光,:,.:I(O2):e一(B1)(8)在上面推导中.入射光强度假设为单位强度.如果入射光强为,.在不考虑吸收的情况下(0.=0=0,垂直入射):x[一(睾)】(.)其他漫散射光——4——,^{1-exp[一(睾娜(16)定义P=,./I为镜反射率,0为镜反射光与漫反射光之比,'0:』/Id=』/(i一,,)=P/(1一P)I"图3图3是利用镜反射率法来溯量高精度平面和球面粗糙度的装置简图.图中,为入射激光柬;LJ,L2.厶,厶为透镜;BS为半透半反板,S1.S:为小孔光栏;D,D为光电探测器.在图8中.入射到被铡面的光线都和被测面垂直,镜反射光』,原路返回.经S.后由D-接收,而D是用来探测入射光强, 的.这样.很容易获得镜反射率P.本文作者利用该法则量钢球表面粗糙度巳取得了一定成效.这种方法结构简单,对环境要求低,适合于在生产现场附近作快速质量控制:不足之处是见>lOOnm后灵敏度迅速下降.2.核环比"法用.核环比参数来表征表面租糙度的方法适台于铡量高精度研磨型表面.图4为核如圈,(f=1,2,…)为第i个光敏元接收K到的光能(共有个光敏元).取Sv与执作为统计特征参数:图4环比法测量装置的简图.图中,I为入射激光束,在被测表面发生散射.光核"部分(I)在远场由D接收.散射光环部分(,)由D:接收,核环比K=I,L.在使用该方法时,既要根据程路模型结合具体情况确定合适的光核与光环的尺寸,同时必须保证D,D:的灵敏度和线性是一致的.最新的核环比测量装置以半导体激光器作为光源,并采用了经过补偿的对数放大器,这样可以使精度稳定在1小级以上.该方法的测量范围为R<0.01gm~0.32gm.8.Brodmann法由Brodmann等人研制的仪器是一种带有专用计算机的较复杂的系统.这类仪器已经成功地应用于多种在线检测领域.图5为该系统的简图.L宙5发光管(LED)发出的光经L2准直后,再经半透半度板BS和透镜L投射到设测表面上.散射光径厶后再由Bs反射揖射到光电二级管阵列上,所刊得的光散射分布经计算机处理后,求得表征表面粗糙度的特征参数.;K.∑(i—i)P.(11)B=K∑『f—i『Pf(12)其中:=∑iP.P.=Iig/∑,心是一个与几何结构有关的常数,是信号修正权系数.使用适当的g(f=1,2,…,)有利于提高系统的动态范围,这是Brodmann 法的一大特点.S在Ro<0.O1m～】gm时和月.有很好的相关关系.这种仪器也可应用于曲面粗糙度测量.由于每次铡量只需40ms. 所以可应用于一般的在线测量.另外,该系统采用了特殊设计的镜头,测量值对测头与被测面之间的相对移动(<±2mm)不敏感.因而大大提高了其实用性.四,结柬语光散射法测量表面粗糙度的优点是非接触,无损,快速和可以实现在线检测.已经发展的装置和仪器都是通过对散射场的测量来获得表征表面粗糙度的统计参数,故又可称之为是特征参数法.另外这些方法都要经过标定.目前光散射法需要解决的问题主要有以下几点:1,引入适当的统计参数和散射场信号的处理,补偿技术,以提高测量的动恋范围和灵敏度,2,用计算机进行综翕分析,实现对不同材料,不同加工工艺的表面进行谭4量,3.为减小体积,提高光源的稳定性.应采用半导体激光器,高强度发光管取代He-Ne激光器等传统光源.可以设想随{旨研究的深入,光散射法将成为表面粗糙度在线测量的一种主要方法.一p一激光定位光栅检拍机的应用上海市计量技术研究所徐惠琴激光定位光栅检拍机是国内第一台用于检测计量长光栅和拍摄计量长光栅的精密仪器. 1982年获国家计量科学技术进步四等奖, 1985年被国家计量局定为全国光栅认证仪器. 1988年通过国家技术监督机构的检定.其应用范日较广,可以检测O～10O0毫米内不屈规格. 不同形状的精密玻璃光栅尺及光栅传感器的线值精度,该检拍机除了拥有仪器本体和专用电子计算机外,还配有多种附加装置,能开展多种测试服务.如光栅信号直流电平和相位变动最的测试;拍摄高精度的光栅只,高精度的感应同步器及感应同步器的母板等.以下作一简要介绍.一.计量嗣试1.检测计量长光栅目前,对计量长光栅的检测有两种方法;一是采用检测线纹尺的方法,亦即用光电显微镜动态瞄准光栅刻线的中心作为定位.得到被检光栅线纹间隔的相邻误差和积累误差.这种方法虽然简单但与实际应用不相符合.二是采用莫尔条纹法,就是将二块光栅作相对运动丽产生的黑自条纹,即奠尔条纹,由光敏元件接收并把它转换成电信号.一般用面积为10毫米×10毫米四等分的普通硅光电池作为接收元件.如图1所示.图1_安装于仪器像温罩外的6伏16瓦的自炽灯发出的自光.经准直透镜成平行光束,再由反射镜四次反射照明被光栅尺和指示光栅.调整光栅之间的夹角和间隙.以获得选定的宽度和对比度良好的莫尔条绞,并为四相硅光电池接收,送八差分放大器,从而得到相位差为90.的两路信号输入剜专用计算机中,对激光测长干涉条纹进行开门计数.这种检测方法适用于栅线长的光栅尺,对于目前宴际使用的大多为5毫米左右的光栅栅线,其检测精度不能得到保证.为此,要采用裂相法.即:将面积为2毫米x5毫米的硅光助.感谢陶正苏等同志为本文的撰写提供的帮参考文献[1]P.Beckma,{n.eta1..TheScatteringofE1ectromgneticWavesfromRough一6一Surfaces.4Loadon,Pergamon).4l9e3)[2]程路,物程,2749),41978),85l～663[3]RBrodmann,AnnalsoftheCIRP,33(1).(193j).j03一Oe[I]严礁,陶正苏,张鄂I全国机靖量诗试技术及仪器学术讨论会.论文集,最都,1钾8年9月.。
表面粗糙度检测技术研究概况
表面粗糙度检测技术研究概况摘要：表面粗糙度是评价工件表面质量的重要指标之一，工件表面质量的好坏直接影响其使用寿命和使用性能。
介绍了表面粗糙度检测的两种方式：接触式测量和非接触式测量，重点阐述了基于计算机视觉技术的非接触式测量方法和研究现状。
关键词：表面粗糙度；非接触；光学测量中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）08-0050-02 引言随着科学技术的进步和社会的发展，人们对于机械产品表面质量的要求越来越高。
表面粗糙度是评价工件表面质量的一个重要指标，国内外很多学者在表面粗糙度检测方面做了大量研究工作。
目前测量表面粗糙度的主要方法有：接触式测量和非接触式测量。
1 接触式测量接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测表面，能够直观地反映被测表面的信息，接触式测量方法主要是触针法，该方法经过几十年的充分发展，以其稳定、可靠的特点被广泛应用。
但接触式测量存在很大的缺陷，具体表现在：①对高精度表面及软质金属表面有划伤破坏作用；②受触针尖端圆弧半径的限制，其测量精度有限；③因触针磨损及测量速度的限制，无法实现在线实时测量[1]。
2 非接触式测量为了克服接触式测量方法的不足，人们对非接触式测量方法进行了广泛研究。
研究表明，非接触式测量方法具有非接触、无损伤、快速、测量精度高、易于实现在线测量、响应速度快等优点。
目前已有的非接触式测量方法包括各种光学测量方法、超声法、扫描隧道显微镜法、基于计算机视觉技术的表面粗糙度检测方法等。
这里我们只对基于光学散射原理的测量方法、基于光学干涉原理的测量方法和基于计算机视觉技术的测量方法做简单介绍。
2.1 基于光学散射原理的测量方法当一束光以一定的角度照射到物体表面后，加工表面的粗糙不平将引起发生散射现象。
研究表明：表面粗糙度和散射光强度分布有一定的关系。
对于表面粗糙度数值较小的表面，散射光能较弱，反射光能较强；反之，表面粗糙度数值较大的表面，散射光能较强，反射光能较弱。
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用光散射法测量表面粗糙度计量与检测用光散射法测量表面粗糙度一,导害上海交通女学严慎张鄂随着新材料,新工艺的不断涌现,人们对精密机械的质量及结构小型化提出了更严格的要求,从而也提高了对工作表面功能的要求.例如:录像机中用金刚石刀具加工的导轮和经过抛光的录像头,和用来贮存信息的磁盘及光盘的表面质量等,这些表面的表面粗糙度必须控翩在见=0,01m左右.由于在精密加工过程中,刀具的磨损及偶然现象的产生乃不可避免,单靠控制加工工艺参数很难得到所要求的表面质量.所以表面粗糙度的在线或生产现场的测量及控耕也成为一项重要要求.传统的方法是采用触针式仪器来进行表面粗糙度测量.然而,触针式仪器的不足之处在于;1)触针和被测面相接触,造成表面划伤,触针磨损,2)调整与测量时间较长,尤其是测量小曲率半径曲面;8)仪器昂贵(~Talysurf一6型),对环境要求高,无法在生产现场进行测量,所以.一般认为,采用触针式仪器的测量方法是一种实验室技术.要克服上述不足,就必须发展无损,非接触式的快速检测方法.常用的方法有气动法,电容法,电感法和光学法.针对表面粗糙度测量来说,目前,最引人注目的是光学方法.光波的波长比较短原则上可以实现高精度测量.有三种典型的光学方法干涉法激光触针法和光散射法.干涉法主要用于测量光学表面及其它高反射率表面的表面轮廓(面形), 但要应用于机加工表面是困难的.激光触针法目前国内尚处于研究阶段该方法结构复杂要求仪器剐性好,运动精度高,对环境要求也很苛刻.这两种方法都能获得表面的轮廓,实验室精度都可达到纳米级.激光散射法是通过对散射场的统计来表征表面性质的,这种方法的主要特点是;结构简单,对环境要求低,操作方便,精度能满足工业检测的需要,适台于在生产现场作质量控制,是一种提有实际应用前途的测量方法.=,光在租髓襄看散射的基奉原曩从六十年代开始,人们提出了多种理论来描述光在粗糙表面的散射,但是,至今还没有一种理论能适用于整个工程表面粗植度范围.其主要原因是被测表面种类繁多,性质各异,很难找到统一的边界条件.目前比较常用的有两种描述方法,即衍射模型和微小镜面模型.前者适用于描述光在中等或比较光-滑表面的散射. 后者适用于光在较粗糙表面的散射.1.衍射模型衍射模型的基本思想是:当一束光入射到被测表面的一个区域上.由于表面是粗糙的, 反射光向空间各个方向散射,形成一个散射场,场中某点的场强是被测面上各面元波睁衍射积分在该点的迭加.Beekmann首先从Helmholtz积分出发,在Kirehhoff衍射近似条件下,确定了在镜反射方向上和偏离镜反射方向上的散射光的平均强度.他的结论为测量远场散射光来估算表面粗糙度的方法提供了理论根据.如图l所示,当一束单位强度准直单色光束入射到粗糙表面时.散射光向空间各个方向2ij\///b\椭一一4"//'W//f/fw//}f|玎了X圈1散射,如果表面的自相关函数为归一化的高斯函数,表面高度变化符合高斯分布,对这样的一维随机表面,散射光的分布为:I(02)=e-I【8inc￡+警em】(1)——..Ju其中:T为表面相干长度￡为表面被测区域长度,;旱(sin0一sin0);为入射光波长;旱(删l+c):F;[1+co8(0l+0:)l/cos01[c0E+co8O2]}Rq=[圭J:Z2()d].为均方根,粗糙度Z()为表面轮廓.当考虑高精度表面时,(R)《1I(1)可简化为:I(0z)=e-I[8inc￡+e.㈤当考虑较租糙表面时,(R).》1;有Ⅲe(-V棚(3)上述三式给出了散射光分布与月和的关系.它是目前应用最广泛的一种理论描述.2.微小镜面模型微小镜面模型是适用于描述光在较租糙表面的散射.它是基于担糙表面由一系勋微小镜面组成,光在每个镜面上的反射遵守几何光学中的平面反射定律.这样就可以在轮廓角6的分布尸(6)与散射光的分布(0.)之间建立起紧密的关系.=…tfX+—一X图2为了简化描述,假设图2中的表面是一维随机表面.图中,6为轮廓角,Ax为一个小镜面在轴上投影的宽度.L为入射平行光的宽度,中为入射光的光通量.如图2所示,照射到轮廓角为b≤6≤6.-I-△6的轮廓上的光通量是t △中=芈∑Axf(4)_t轮廓角6的概率密度分布定义为;尸(6)=1_,∑△/△6(△6足够小,LL足够大)P(b)Ab;∑△L△中=中尸(6)Ab(6)如果材料的反射系数为月,那么在反射角0≤0≤0:十△0范围内的反射光通量为:△中=R?△中(6)一8一但定入射光是垂矗入射的,青=.dO=6.将(6)式写成微分形式:6d/do=.RP(b)夸:K={?K,』()=dr/d0z有.f∞'(7)L0:=…(7)式建立了散射光空间分布,(0)与表面轮廓角分布之间的关系它适用于当表面起伏量远远大于入射光波长,衍射效应可以忽略下的条件.三,裹薯瞿I蠢度光散射法测量方案的具体实现根据光在粗糙表面的散射原理,内外已经研究开发了多种测量表面粗糙度的仪器和装置,但是已经报道的商品化仪器只有两种.即国内根据程路.桉环比原理研制的仪器,及国外Brodmann等人研制的仪器(由Rodens~ock公司生产).本文分析介绍镜反射率法. 核一环比法及Brodmanni去三种比较典型的仪器和装置t.镜反射率法镜反射率法是基于Beckmann理论的多种方法中的一种.当考虑高精度表面时,前面所述的(1)式可简化为(2)式,对镜反射光来说:=0J,V=0.V=苹e0s0I,F:1,AL》,这样可以得到镜反射光,:,.:I(O2):e一(B1)(8)在上面推导中.入射光强度假设为单位强度.如果入射光强为,.在不考虑吸收的情况下(0.=0=0,垂直入射):x[一(睾)】(.)其他漫散射光——4——,^{1-exp[一(睾娜(16)定义P=,./I为镜反射率,0为镜反射光与漫反射光之比,'0:』/Id=』/(i一,,)=P/(1一P)I"图3图3是利用镜反射率法来溯量高精度平面和球面粗糙度的装置简图.图中,为入射激光柬;LJ,L2.厶,厶为透镜;BS为半透半反板,S1.S:为小孔光栏;D,D为光电探测器.在图8中.入射到被铡面的光线都和被测面垂直,镜反射光』,原路返回.经S.后由D-接收,而D是用来探测入射光强, 的.这样.很容易获得镜反射率P.本文作者利用该法则量钢球表面粗糙度巳取得了一定成效.这种方法结构简单,对环境要求低,适合于在生产现场附近作快速质量控制:不足之处是见>lOOnm后灵敏度迅速下降.2.核环比"法用.核环比参数来表征表面租糙度的方法适台于铡量高精度研磨型表面.图4为核如圈,(f=1,2,…)为第i个光敏元接收K到的光能(共有个光敏元).取Sv与执作为统计特征参数:图4环比法测量装置的简图.图中,I为入射激光束,在被测表面发生散射.光核"部分(I)在远场由D接收.散射光环部分(,)由D:接收,核环比K=I,L.在使用该方法时,既要根据程路模型结合具体情况确定合适的光核与光环的尺寸,同时必须保证D,D:的灵敏度和线性是一致的.最新的核环比测量装置以半导体激光器作为光源,并采用了经过补偿的对数放大器,这样可以使精度稳定在1小级以上.该方法的测量范围为R<0.01gm~0.32gm.8.Brodmann法由Brodmann等人研制的仪器是一种带有专用计算机的较复杂的系统.这类仪器已经成功地应用于多种在线检测领域.图5为该系统的简图.L宙5发光管(LED)发出的光经L2准直后,再经半透半度板BS和透镜L投射到设测表面上.散射光径厶后再由Bs反射揖射到光电二级管阵列上,所刊得的光散射分布经计算机处理后,求得表征表面粗糙度的特征参数.;K.∑(i—i)P.(11)B=K∑『f—i『Pf(12)其中:=∑iP.P.=Iig/∑,心是一个与几何结构有关的常数,是信号修正权系数.使用适当的g(f=1,2,…,)有利于提高系统的动态范围,这是Brodmann 法的一大特点.S在Ro<0.O1m～】gm时和月.有很好的相关关系.这种仪器也可应用于曲面粗糙度测量.由于每次铡量只需40ms. 所以可应用于一般的在线测量.另外,该系统采用了特殊设计的镜头,测量值对测头与被测面之间的相对移动(<±2mm)不敏感.因而大大提高了其实用性.四,结柬语光散射法测量表面粗糙度的优点是非接触,无损,快速和可以实现在线检测.已经发展的装置和仪器都是通过对散射场的测量来获得表征表面粗糙度的统计参数,故又可称之为是特征参数法.另外这些方法都要经过标定.目前光散射法需要解决的问题主要有以下几点:1,引入适当的统计参数和散射场信号的处理,补偿技术,以提高测量的动恋范围和灵敏度,2,用计算机进行综翕分析,实现对不同材料,不同加工工艺的表面进行谭4量,3.为减小体积,提高光源的稳定性.应采用半导体激光器,高强度发光管取代He-Ne激光器等传统光源.可以设想随{旨研究的深入,光散射法将成为表面粗糙度在线测量的一种主要方法.一p一激光定位光栅检拍机的应用上海市计量技术研究所徐惠琴激光定位光栅检拍机是国内第一台用于检测计量长光栅和拍摄计量长光栅的精密仪器. 1982年获国家计量科学技术进步四等奖, 1985年被国家计量局定为全国光栅认证仪器. 1988年通过国家技术监督机构的检定.其应用范日较广,可以检测O～10O0毫米内不屈规格. 不同形状的精密玻璃光栅尺及光栅传感器的线值精度,该检拍机除了拥有仪器本体和专用电子计算机外,还配有多种附加装置,能开展多种测试服务.如光栅信号直流电平和相位变动最的测试;拍摄高精度的光栅只,高精度的感应同步器及感应同步器的母板等.以下作一简要介绍.一.计量嗣试1.检测计量长光栅目前,对计量长光栅的检测有两种方法;一是采用检测线纹尺的方法,亦即用光电显微镜动态瞄准光栅刻线的中心作为定位.得到被检光栅线纹间隔的相邻误差和积累误差.这种方法虽然简单但与实际应用不相符合.二是采用莫尔条纹法,就是将二块光栅作相对运动丽产生的黑自条纹,即奠尔条纹,由光敏元件接收并把它转换成电信号.一般用面积为10毫米×10毫米四等分的普通硅光电池作为接收元件.如图1所示.图1_安装于仪器像温罩外的6伏16瓦的自炽灯发出的自光.经准直透镜成平行光束,再由反射镜四次反射照明被光栅尺和指示光栅.调整光栅之间的夹角和间隙.以获得选定的宽度和对比度良好的莫尔条绞,并为四相硅光电池接收,送八差分放大器,从而得到相位差为90.的两路信号输入剜专用计算机中,对激光测长干涉条纹进行开门计数.这种检测方法适用于栅线长的光栅尺,对于目前宴际使用的大多为5毫米左右的光栅栅线,其检测精度不能得到保证.为此,要采用裂相法.即:将面积为2毫米x5毫米的硅光助.感谢陶正苏等同志为本文的撰写提供的帮参考文献[1]P.Beckma,{n.eta1..TheScatteringofE1ectromgneticWavesfromRough一6一Surfaces.4Loadon,Pergamon).4l9e3)[2]程路,物程,2749),41978),85l～663[3]RBrodmann,AnnalsoftheCIRP,33(1).(193j).j03一Oe[I]严礁,陶正苏,张鄂I全国机靖量诗试技术及仪器学术讨论会.论文集,最都,1钾8年9月.。