基于激光三角法的表面粗糙度測量.pdf

1、表面粗糙度測量是機械加工領(lǐng)域中一個重要課題，傳統(tǒng)的觸針法具有接觸性及易劃傷被測表面等缺點，這限制了它的應(yīng)用場合。激光三角法由于其非接觸性、材料適應(yīng)性廣和測量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點從而具有很大的應(yīng)用潛力。論文研究一種以激光三角法為測量原理結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)的表面粗糙度測量方法，測量系統(tǒng)中使用線結(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)直射式三角測量法的理論推導(dǎo)結(jié)果，分析了測量靈敏度的影響因素，并定性分析了測量深

2、度、光學(xué)放大倍率與工作角對測量靈敏度的獨立影響結(jié)果。同時，針對工作角對測量靈敏度的影響進(jìn)行重點分析，這對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要作用。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為保證清晰成像、需動態(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，光學(xué)放大倍率與工作角對測量靈敏度的綜合影響可能是負(fù)面的。對于論文中應(yīng)用的直射式實驗系統(tǒng)，最高靈敏度對應(yīng)的工作角約為70°。
　　激

3、光光帶圖像中心線的提取是論文所提方法的重要技術(shù)步驟?；诰€結(jié)構(gòu)光源特性與被測物體表面局部特征，產(chǎn)生的激光光帶會出現(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。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、于光帶中心線提取結(jié)果，得到平滑后的表面粗糙度輪廓曲線。按照表面粗糙度評定原則計算出被測表面粗糙度結(jié)果。
　　為了驗證方法的可行性，以刨床標(biāo)準(zhǔn)量具作為被測對象，分別使用本方法與觸針法（Mitutoyo SJ-410）進(jìn)行實驗測試。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)計值也相近，由此說明基于線結(jié)構(gòu)光的激光三角法可以應(yīng)用于表面粗糙度測量。該方法還具有測量速度快、直觀反映表面粗糙度輪廓的特點，因而具有很好的發(fā)展前景