[实用新型]一种基于激光散射法的表面粗糙度测量仪

说明书

本实用新型涉及一种基于激光散射法的表面粗糙度测量仪。原理为：将激光束垂直通过与水平面成45°角的分光镜后入射到被测物体表面，光束经过散射后回到45°分光镜，经过反射后进入采集屏上形成光斑，再由数据采集系统拍摄采集屏上光斑图像；由于被测物体表面粗糙度不同，光的散射程度不同，就直接影响了光斑图像的特征参数、亮点比和亮点灰度比三个特征参数，利用特征参数和表面粗糙度之间的关系曲线，计算被测物体的粗糙度数值。本实用新型能够实现加工工件表面粗糙度的在线测量，保证产品的质量，提高产品的良品率。

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域、光电技术领域，尤其涉及一种基于激光散射法，适用于对产品成品率的检测，提高检测客观性、精度高、自动化、效率高的表面粗糙度测量仪。

背景技术

在工业生产中，表面粗糙度是衡量工件表面质量以及工件良品率的一个关键指标。目前工业中常用的表面粗糙度测量方法大概可分为接触式和非接触式两种。接触式的测量方法在测量过程中测量装置会与被测表面接触，容易对测量表面造成损伤。非接触式的测量方法大致可分为超声波、声发射和光学方法等，不会对被测表面产生二次损伤，而且测量精度比接触式高。在众多非接触式方法中，光学技术表现出了良好的测量能力。针对表面粗糙度测量的光学技术大概有干涉法、散射法、激光三角法、机器视觉法等。

在现有的散射法运用中，采用激光束斜射的方式射到被测物体的表面，这种方式使激光在物体表面发生漫反射丢失的光能较多，所采集到的光斑图像不能准确的反映出被测物体表面的粗糙度。

光电技术的不断发展，已经能很好的应用于工业生产制造中，具有测量精度高、结构简单、稳定性好等优点，对提高加工精度以及确定产品质量起着很大的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的粗糙度测量技术存在的问题，激光斜射到被测物体的表面，这种方式使激光在物体表面发生漫反射丢失的光能较多，所采集到的光斑图像不能准确的反映出被测物体表面的粗糙度；为解决上述问题，本实用新型提供了一种采用垂直激光散射法的表面粗糙度测量仪，能够实现非接触式测量以及流水线作业，且增加对产品粗糙度检测的准确性，从而提高整体产品的产品质量，提高生产效率。

为了实现上述功能，本实用新型提供的技术方案为：

一种基于激光散射法的表面粗糙度测量仪，包括激光器、采集屏、数据采集系统和被测物体，还包括分光镜，

激光器与被测物体在一条直线上，该直线与水平面呈90°角垂直，在激光器与被测物体之间的存在一个与水平面成45°角放置的分光镜，采集屏和分光镜高度一致，且采集屏垂直于水平面方向，数据采集系统位于沿着激光束射入采集屏方向采集屏的后方，数据采集系统的高度与采集屏的高度相等；

激光器发出的准直激光束的方向为垂直于水平面竖直向下，经由分光镜折射后激光束方向呈90°垂直射到被测物体表面，由被测物体表面散射后呈与分光镜45°角回到分光镜，再由分光镜水平反射后激光束进入到采集屏中。

进一步地，所述分光镜选用对激光束同时具有透过特性和反射特性的分光镜。

进一步地，所述数据采集系统包括：

拍摄成像单元，用于拍摄采集屏上的光斑图像；

图像处理单元，用于对光斑图像进行处理并提取散射特征参数、亮点比或亮点灰度比中的任意一种；

粗糙度计算单元，用于将提取的散射特征参数、亮点比或亮点灰度比中的任意一种代入相应标准粗糙度数值关系曲线，计算出实测物体的表面粗糙度数值并显示出来。

进一步地，数据采集系统用于拍摄采集屏上的光斑图像，对光斑图像进行处理提取散射特征参数、亮点比或亮点灰度比三个特征参数中的至少一个，并基于每个特征参数分别与相对应的粗糙度数值关系，计算拍摄的散射图像对应的粗糙度数值。