[发明专利]一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量系统及方法

权利要求书

1.一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量系统，其特征在于，包括：激光器，透明窗模拟系统，采集屏，数据采集和处理系统；所述激光器用于发出准直激光束，所述透明窗模拟系统用于模拟冷却液环境下的透明窗测量方法，包括：冷却液储液罐、冷却液泵、冷却液流量计、冷却液接头、冷却液连接管、透明液体储液罐、透明液体泵、透明液体流量计、透明液体接头、透明液体连接管和透明窗模拟装置，所述冷却液储液罐、冷却液泵、冷却液流量计和冷却液接头通过冷却液连接管依次串联，冷却液接头设置于透明窗模拟装置的端板；透明液体储液罐、透明液体泵、透明液体流量计和透明液体接头通过透明液体连接管依次串联，透明液体接头设置于透明窗模拟装置的底板；待测工件位于透明窗模拟装置的底部；所述采集屏用于采集携带有金属表面粗糙度信息的散射图像，所述数据采集和处理系统用于拍摄采集屏上的散射图像并计算得到粗糙度数值。

2.根据权利要求1所述的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量系统，其特征在于，所述透明窗模拟装置由端板、侧板、底板和透明顶板构成一个相对封闭的腔体，所述冷却液填充在透明顶板和底板之间的空间内，通过调整冷却液和透明液体的流量使得待测工件表面上方至透明窗模拟装置顶板之间形成透明区域；使用后的冷却液和透明液体从透明窗模拟装置的出水口排出。

3.根据权利要求1所述的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量系统，其特征在于，所述数据采集和处理系统包括：拍摄成像单元和数据处理单元，所述拍摄成像单元用于拍摄采集屏上的散射图像并输出至数据处理单元；所述数据处理单元用于对图像进行处理提取特征参数，得出标定曲线以及粗糙度数值。

4.使用根据权利要求1-3任一项所述的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量系统的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，激光器发出的准直光束通过透明窗模拟系统产生的透明测量区域，以一定角度入射到待测工件表面；

第二步，使用数据采集和处理系统的拍摄成像单元采集表面散射图像，进行处理，提取出特征参数；

第三步，将特征参数代入标定曲线，计算待测工件表面粗糙度数值。

5.根据权利要求4所述的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量方法，其特征在于，所述透明窗模拟系统产生的透明测量区域是指借助透明液体冲开冷却液，在待测工件表面上方冲出一个透明区域，使得测量激光束能够通过冷却液覆盖层到达待测工件表面实现测量。

6.根据权利要求4所述的一种在线测量工件表面粗糙度的光学测量方法，其特征在于，采集的表面散射图像是激光器发出的准直光束通过透明测量区域入射到待测表面发生反射和散射，反射和散射光通过透明测量区域后在空间所形成的呈带状分布的散射图像。