[实用新型]一种表面全场微观三维形貌自动检测仪

说明书

一种表面全场微观三维形貌自动检测仪，能实现接触式和非接触式测量的切换，扩大了测量范围；由步进电机滑台、底座、X/Y向步进电机导轨、接触式电感传感器、激光位移传感器、传感器连接件、CCD摄像头等组成；所述的CCD摄像头能进行检测前的路径规划及检测过程中的路径纠偏；通过对所述X/Y向步进电机导轨系统的控制来改变被测件相对于所述的电感传感器或激光位移传感器的位置，以按照规划的检测路径检测；测量时所述电感传感器或激光位移传感器输出被测件上被测点的垂直高度数据，将被测点的位置坐标与所述的高度数据一一对应起来，即可得到被测面上的三维形貌数据，进而可获得表面粗糙度、平面度等表面特征参数。

技术领域

本实用新型属于机械制造检测装置领域，涉及对零件表面全场微观三维形貌的高精度重建，具体涉及一种可获得零件表面粗糙度、平面度等表面特征参数的测量方法和实现装置。

背景技术

随着现代社会精密加工和制造业的发展，对零件表面的精度要求和质量要求越来越高。因此，能够对零件表面的三维形貌特征进行测量和评价就显得极其重要。目前被使用的表面形貌检测仪器的测量原理可分为接触式和非接触式的。机械触针式的测量方法因其分辨率的不断提高、较宽的测量范围、较多的应用场合，以及较高的经济性而得到广泛的应用。它将一个半径达到微米量级的金刚石针尖垂直放置在被测零件的表面并作横向的移动，触针随着被测表面的轮廓形状作垂直起伏运动，将这微小位移转换成电信号并加以放大和处理，由此可得到表面粗糙度参数值。但因为其在测量过程中与被测件直接接触并与之发生相对运动，容易引起触针磨损和被测件表面产生划痕的情况。同时，测量过程需要花费较多的时间。利用非接触式测量零件表面粗糙度的仪器则可以做到无损检测和较快的检测速度。但其一般价格高昂，而且其对具有高透明度或者表面反射率较强等物理特征的零件所测量的精度有限。因此在实际检测时，需要根据零件的材料、尺寸等特征选用接触式或非接触原理的测量仪器。

本装置可以很方便地实现接触式测量和非接触式测量的切换。利用高精度的接触式电感传感器测头或高精度的激光位移传感器得到被测零件上的垂直高度数据。通过数据采集和处理，将被测零件上被测点的位置坐标与高精度传感器测得的垂直高度数据一一对应起来，即可得到被测件被测表面上的三维形貌数据。依据目前使用频率较高的评定标准和方法，编写能够自动筛选和提取数据的程序，使之自动完成被测零件表面粗糙度、平面度等特征参数的评定。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：一方面，常用的表面粗糙度测量仪只能实现被测零件表面的单条直线测量，从而不能实现零件表面全场三维微观形貌特征的测量和评价；另一方面，考虑到对不同材料、尺寸等特征的零件需要采用不同的方法，本装置可很容易地实现接触式与非接触式测量方法的切换。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种表面全场微观三维形貌自动检测仪，可实现接触式和非接触式测量的切换；主要由底板、X/Y向步进电机导轨系统、电感传感器测头、激光位移传感器、CCD摄像头、步进电机滑台系统、调节件等组成，其特征在于：接触式测量系统的测量模块，由可带动被测零件在XY面内运动的X/Y向步进电机导轨系统和可测量被测零件表面某一点高度的电感传感器测头组成；非接触式测量系统的测量模块，由可带动被测零件在XY面内运动的X/Y向步进电机导轨系统和可测量被测零件表面某一点高度的激光位移传感器组成。

优选的，在接触式和非接触的测量系统中，都装有用于检测前的路径规划与检测过程中路径纠偏的CCD摄像头。

优选的，所述的X/Y向步进电机导轨系统包含能控制导轨沿X向移动的X 向导轨步进电机和使导轨沿Y向移动的Y向导轨步进电机。

优选的，接触式的测量装置中，接触式调节件上开有四条“键槽”型的通孔。