基于機(jī)器視覺的粗糙度檢測(cè)方案

在機(jī)械零件切削的過程中，刀具或砂輪遺留的刀痕，切屑分離時(shí)的塑性變形和機(jī)床振動(dòng)等因素，會(huì)使零件的表面形成微小的峰谷。這些微小峰谷的高低程度和間距狀況叫做表面粗糙度, 也稱為微觀不平度, 它是一種微觀幾何形狀誤差。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量，因而粗糙度是重要的工業(yè)參數(shù)。

粗糙度儀又叫表面粗糙度儀、表面光潔度儀、表面粗糙度檢測(cè)儀、粗糙度測(cè)量?jī)x、粗糙度計(jì)、粗糙度測(cè)試儀等多種名稱。由于表面粗糙度與機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、接觸剛度、振動(dòng)和噪聲等有密切關(guān)系，所以粗糙度儀做為測(cè)量設(shè)備在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。

粗糙度儀從測(cè)量原理上主要分為兩大類：接觸式和非接觸式，接觸式粗糙度儀主要是主機(jī)和傳感器的形式，非接觸式粗糙度儀主要是光學(xué)原理，例如激光表面粗糙度儀。

基本原理

非接觸式粗糙度檢測(cè)設(shè)備采用激光三角法原理對(duì)被測(cè)物體表面和激光器之間的距離變化進(jìn)行測(cè)量。該方法提供了通過一臺(tái)千兆網(wǎng)工業(yè)相機(jī)精確測(cè)量某一平面位移值的理論根據(jù)，從而將對(duì)工件表面高度變化值的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)相機(jī)成像面上光斑中心位置偏移值的測(cè)量。

激光三角法屬于無接觸測(cè)量，測(cè)量時(shí)，由光源發(fā)出的一束激光照射在待測(cè)物體平面上，通過反射最后在檢測(cè)器上成像。當(dāng)物體表面的位置發(fā)生改變時(shí)，其所成的像在檢測(cè)器上也發(fā)生相應(yīng)的位移。通過像移和實(shí)際位移之間的關(guān)系式，真實(shí)的物體位移可以由對(duì)像移的檢測(cè)和計(jì)算得到。

利用直射式三角法進(jìn)行微位移測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中必須滿足以下的條件：

1. 必須保證激光束始終和被測(cè)量物體表面垂直；

2. 要使得被測(cè)量物體的運(yùn)動(dòng)方向和測(cè)量面垂直；

3. 要使得測(cè)量點(diǎn)盡量在參考零點(diǎn)附近并且始終要在測(cè)量范圍之內(nèi)。

利用激光三角法測(cè)量原理測(cè)量工件表面高度變化的精確度很高， 理論精度可以達(dá)到±0.01mm 以下。我國(guó)目前將激光三角法應(yīng)用于粗糙度、平面度以及工件高度和三維形狀的檢測(cè)技術(shù)方面的研究工作還做的很少，相關(guān)的文獻(xiàn)資料基本上也沒有，無先例可以參考借鑒，而在其他的加工領(lǐng)域，激光三角法已有不少應(yīng)用的先例，如激光切割高度跟隨系統(tǒng)精度在 0.01mm，國(guó)產(chǎn)的錫膏測(cè)厚儀精度在 0.1μm，激光測(cè)厚儀精度在1μm。

方案優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的接觸式粗糙度度檢測(cè)設(shè)備相比，我們提供的激光非接觸粗糙度檢測(cè)設(shè)備具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

1. 接觸式粗糙度儀測(cè)量時(shí)需要探針接觸，測(cè)尖易磨損和損壞，同時(shí)也容易劃傷工件表面。而激光非接觸粗糙度儀避免了對(duì)被測(cè)物體造成劃痕和磨損，尤其適用于各種柔軟材料、易腐蝕材料和傳統(tǒng)方式無法檢測(cè)的表面形態(tài)測(cè)量和分析。

2. 接觸式粗糙度儀需要工作過程中多次校準(zhǔn)，而對(duì)于特定的測(cè)量環(huán)境，激光粗糙度測(cè)量?jī)x只需一次性設(shè)置和校準(zhǔn)，節(jié)約維護(hù)和再檢定的時(shí)間和金錢成本。

3. 傳統(tǒng)的粗糙度測(cè)量?jī)x不能安裝在生產(chǎn)線上進(jìn)行在線連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量。激光粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)量速度是傳統(tǒng)儀器的 10 到 100 倍，可以安裝在產(chǎn)品上進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。

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