光强对比法测量表面粗糙度的研究.pdfVIP

第14卷聋 3期 哈 尔 游 科 学 技 术 大 学 学 报 I900正 9再 jOURNAL HARBI UN1Y ．SC1． ＆ TECH ． 光强对比法测量表面粗糙度的研究 于 助 刘国华 邹利君 柏小强 (技 术 物 理 茅) 摘 要 光强对比法是对镜反射光法测量表面粗糙度的一种改进．它的优越性在于 排 除了光源输 出功率不稳 的影 响，提 高 了测量 的准硫 陆，更适于实时、在线测 量．奉文利用光强对比法对磨加工 的粗糙度标 准样块系列进行测量，取 得 了太 量实验数据，描绘 出光 强比与粗糙度 枣数之问的关 系曲线．进而稚 得 了一 系列 表征粗糙度 的经验公式，其计算值与实际圳量值 的偏差在2 一20 ，讧 I经 验公式是可靠 的、准确 的． 关键词 激光I镜反射}遣反射，光强比；粗糙度 L0 一 N ¨ 一 0 随着科学技术的发展，对产品的质量，尤其对加工机械零件精度的要求越加严格． ’ 产品加工表面粗糙度直接影响机械零件质量，且与摩擦、磨损，接触刚度、配合性质、 以及密封性，粘台性、抗腐蚀性、抗疲劳性等使用性能有着密切关系．所 以对表面粗糙 ． 度 的研究，特别是对其测量方法 的研究，越来越受到人们的重视 ． 长期来，对表面粗糙度的测量是采用光切法，干涉法和触针法．这些方法只能序后 在实验室进行，测量时间长，还可能损伤工件表面，且不能用于实时在线测量}光散射 法是通过测量镜反射光强来确定被测表面粗髓度，但此法要求光源的输 出功率必须很稳 定，并且给仪器的轻便化及在线实时测量带来困难． 为此，我们采用了光强对比法，即不但接收试件表面的镜反射光，而 且接收漫反射 稿 日赫：00o— 3—08 盘爻寅丰三编辑：强守权 第3期 于 助等：光强对比法测量表面粗糙度的研究 圭亍9 光，最后用光强质比值来表征被测工件表面的粗糙度，此法排除了激光输出功率不稳定 所造成的影响，提高了测量的准确性，同时可使测量仪器更加轻便、价廉 。 l 理 论 如图l所示，当一束激光照射被测工件表面时，会产生镜反射和漫反射。假如忽略被测 L：件的材料吸收损失，则入射光束的强度 ， 等 于镜反射光强 ，s和浸反射光强 ，d之和，即有 职=I。+Id (1) zt 假定粗糙度表面的高度变化是符合高斯分布规 律的，则其付里叶变换也是高斯型的，故镜正 射光强 ，s应 与 exp一 (4 qcosO／2) 成正 ． 比，即 、 。 ： 』s=』 ·exp一(4 qcosO／2) (2) 图l 激光散 射示 意图 其中 为表面轮廓的均方根偏差： T1 (刚 (3