[发明专利]一种非接触平面粗糙度测量系统及方法

说明书

本发明属于表面粗糙度测量技术领域，具体涉及一种非接触平面粗糙度测量系统及方法。其技术方案为：一种非接触平面粗糙度测量系统，包括基座、二维运动轴系、运动控制器、光学测量传感器、光纤、光电信号处理器、计算机。一种非接触平面粗糙度测量方法，包括如下步骤：S1：将被测件置于基座上，二维运动轴系中竖直轴系向下移动；S2：光学测量传感器到达量程中点，停止竖直轴系运动；S3：水平轴系进行单向匀速运动，光学测量传感器进行工件表面粗糙度原始信息采集；S4：计算机通过处理光电信号返回的工件表面的粗糙度原始信息与水平轴系运动信息，得出工件表面粗糙度数值。本发明提供了一种根据光波长和位移变换原理进行非接触平面粗糙度测量系统及方法。

技术领域

本发明属于表面粗糙度测量技术领域，具体涉及一种非接触平面粗糙度测量系统及方法。

背景技术

表面粗糙度是反映工件表面微观形貌的重要指标，它是指加工表面具有的微小峰谷的不平整程度。表面粗糙度指标对提高工件质量具有重要指导作用。表面粗糙度越大，工件配合表面接触的有效面积就会减少，工件更易产生磨损还会影响工件配合的稳定性。

目前，国内外对表面粗糙度的检测主要为接触式检测方法：利用微型测针在工件表面进行单向运动，根据测针在工件表面峰谷位置产生不同的位移测得工件的表面粗糙度。测针接触式测粗糙度时容易受测针针头形状及大小影响，具有一定局限性，且接触式测粗糙度会对工件表面产生不可逆的物理划伤，容易损害工件。同时，由于测针的挤压容易使材料变形影响测量结果甚至将被测物表面划破，使得测针接触式测粗糙度也无法应用于软材质材料的检测。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种根据光波长和位移变换原理进行非接触平面粗糙度测量系统及方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种非接触平面粗糙度测量系统，包括用于放置被测件的基座，基座旁设置有二维运动轴系，二维运动轴系上连接有运动控制器，二维运动轴系上安装有光学测量传感器，光学测量传感器上连接有光纤，光纤的另一端连接有光电信号处理器，光电信号处理器电连接有计算机，运动控制器也与计算机电连接。

光学测量传感器发射波段固定的光信号，并将由被测件表面返回的光信号通过光纤传给光电信号处理器。光电信号处理器根据光波长和位移变换原理，由波长识别系统识别被感测到的焦点的波长，通过焦点波长得出被测件表面的粗糙度情况，并将其以数字电信号传回计算机，最后由计算机处理计算得出工件表面粗糙度。运动控制器控制二维运动轴系水平移动时，光学测量传感器相应移动，则光学测量传感器能采集被测物表面各位置的反射光信号。

光学测量传感器将发射光分解并将射出的光线聚拢在一条轴线上，由于波长不同，每一种单色光在轴线上具有不同的焦距，使得聚焦在被测物表面的单色光的波长与被测物表面到传感器的距离一一对应，通过光电信号处理器将反射光的波长信息转为距离信息，再结合水平运动轴系的运动状态，构建被测物表面粗糙度的二维表征数据，实现对平面粗糙度的非接触测量。

作为本发明的优选方案，所述二维运动轴系包括驱动光学测量传感器竖直移动的竖直轴系和驱动光学测量传感器水平移动的水平轴系。在放置被测物之前，计算机通过运动控制器控制二维运动轴系中竖直轴系向上方运动，使光学测量传感器远离基座。当放置好被测物后，计算机通过运动控制器控制二维运动轴系中竖直轴系向下方运动，以便光学测量传感器进入测量量程范围的中点。测量待测物粗糙度时，计算机通过运动控制器控制二维运动轴系中水平轴系在被测件表面进行单向匀速运动，使得光学测量传感器可对工件表面粗糙度原始信息进行采集。

作为本发明的优选方案，所述光学测量传感器位于基座的上方。

一种非接触平面粗糙度测量方法，包括如下步骤：

S1：将被测件置于基座上，计算机通过运动控制器控制二维运动轴系中竖直轴系向下移动；