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應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)的表面粗糙度測量

Zahide Yilbasa， M.S.J. Hasmib*
a沙特阿拉伯達(dá)蘭市石油礦產(chǎn)大學(xué)郵政信箱1913號
b愛爾蘭都柏林市都柏林城市大學(xué)失效工程學(xué)院


摘要

由于光學(xué)方法相對于機械測量系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，所以在近年來已有多項關(guān)于光學(xué)表面粗糙度測量的研究。在本研究中引入了一種基于反射光束強度分布的光學(xué)方法。使用一束氦氖激光束掃描工件表面和用光纖探頭采集工件表面上的反射光束，近似呈高斯函數(shù)分布。由于數(shù)據(jù)收集采樣周期為1μs，收集到的工件表面每一點的采樣數(shù)量很大。一個已知的表面上只有一個算術(shù)平均表面粗糙度值。 因此，應(yīng)將對每個表面收集的采樣數(shù)據(jù)綜合為表征該處平均表面粗糙度值的采樣曲線數(shù)據(jù)。相應(yīng)的使用兩種不同方法對反射光束強度進(jìn)行處理： （I）不使用曲線擬合技術(shù)直接計算強度采樣曲線數(shù)據(jù)平均值（ II ）使用曲線擬合方法獲取每個平均表面粗糙度值的高斯函數(shù)常數(shù)，然后求該處所有采樣強度曲線的平均常數(shù)。表面粗糙度的輪廓和算術(shù)平均表面粗糙度（Ra）的測量，最初使用本迪克斯表面輪廓儀。后來對Ra值和高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差（標(biāo)準(zhǔn)差）之間的關(guān)系的解釋推動發(fā)展出基于不確定度分析和標(biāo)準(zhǔn)差估計的測量系統(tǒng)。這是發(fā)現(xiàn)的第一種改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)差估計的方法。進(jìn)一步的研究表明算術(shù)平均表面粗糙度值和反射光束強度的高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差之間存在線性關(guān)系，高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，表面粗糙度就越大。不過，測量范圍僅限于在一定的算術(shù)平均表面粗糙度范圍內(nèi);當(dāng)算術(shù)平均表面粗糙度值超出了1微米，測量精度下降相當(dāng)大。

關(guān)鍵詞：光學(xué)方法；表面粗糙度測量;高斯法; 高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差