本文提出了一種基于高精度光譜共焦位移傳感技術(shù)的表面粗糙度集成在線測(cè)量方法，適用于一種特殊材料異型結(jié)構(gòu)零件內(nèi)曲面的表面粗糙度測(cè)量要求。該方法利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)對(duì)零件進(jìn)行輪廓掃描，并記錄測(cè)量掃描位置的空間橫坐標(biāo)，然后根據(jù)空間坐標(biāo)關(guān)系，將微觀高度信息和采樣點(diǎn)組合成微觀輪廓，通過高斯濾波和評(píng)價(jià)得到表面粗糙度信息。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有通用性強(qiáng)、精度可靠，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，這種方法可以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，提高測(cè)量效率和精度。 光譜共焦位移傳感器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性受到光源、光譜儀和探測(cè)器等因素的影響。國(guó)產(chǎn)光譜共焦量大從優(yōu)
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是加工現(xiàn)場(chǎng)常用的高精度產(chǎn)品尺寸及形位公差檢測(cè)設(shè)備，具有通用性強(qiáng)，精確可靠等優(yōu)點(diǎn)。本文面向一種特殊材料異型結(jié)構(gòu)零件內(nèi)曲面的表面粗糙度測(cè)量要求，提出一種基于高精度光譜共焦位移傳感技術(shù)的表面粗糙度集成在線測(cè)量方法，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)執(zhí)行輪廓掃描，并記錄測(cè)量掃描位置實(shí)時(shí)空間橫坐標(biāo)，根據(jù)空間坐標(biāo)關(guān)系，將測(cè)量掃描區(qū)域的微觀高度信息和掃描采樣點(diǎn)組織映射為微觀輪廓，經(jīng)高斯濾波處理和評(píng)價(jià)從而得到測(cè)量對(duì)象的表面粗糙度信息。國(guó)內(nèi)光譜共焦量大從優(yōu)光譜共焦技術(shù)具有軸向按層分析功能；
光譜共焦位移傳感器是一種用于測(cè)量物體表面形貌的高精度傳感器。在手機(jī)制造過程中，段差是一個(gè)重要的參數(shù)，它決定了手機(jī)鏡頭的質(zhì)量和性能。因此，測(cè)量手機(jī)段差的具體方法是手機(jī)制造過程中的關(guān)鍵步驟之一。光譜共焦位移傳感器測(cè)量手機(jī)段差的具體方法可以分為以下幾個(gè)步驟。首先，需要選擇合適的光源和光譜共焦位移傳感器。光源的選擇應(yīng)該考慮到手機(jī)鏡頭表面的反射特性，以確保能夠得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。光譜共焦位移傳感器的選擇應(yīng)該考慮到測(cè)量精度和測(cè)量范圍，以滿足手機(jī)段差測(cè)量的要求。其次，需要對(duì)手機(jī)鏡頭進(jìn)行準(zhǔn)備工作。這包括清潔手機(jī)鏡頭表面，以確保測(cè)量結(jié)果不受污染物的影響。同時(shí)，還需要對(duì)手機(jī)鏡頭進(jìn)行j校準(zhǔn)位置，以確保測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確性和一致性。接下來，進(jìn)行光譜共焦位移傳感器的測(cè)量。在測(cè)量過程中，需要確保光譜共焦位移傳感器與手機(jī)鏡頭表面保持一定的距離，并且保持穩(wěn)定。同時(shí)，還需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析和處理。通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，可以得到手機(jī)段差的具體數(shù)值。同時(shí)，還可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正和優(yōu)化，以提高手機(jī)鏡頭的質(zhì)量和性能。
表面粗糙度是指零件表面在加工過程中由于不同的加工方法、機(jī)床與刀具的精度、振動(dòng)及磨損等因素形成的微觀水平狀況，其間距和峰谷較小。表面粗糙度是表面質(zhì)量的一個(gè)重要衡量指標(biāo)，關(guān)系到零件的磨損、密封、潤(rùn)滑、疲勞等機(jī)械性能。表面粗糙度的測(cè)量可以通過接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量進(jìn)行，前者存在劃傷測(cè)量表面、針尖易磨損、測(cè)量效率低等問題，而后者可以實(shí)現(xiàn)非接觸、高效、在線實(shí)時(shí)測(cè)量，并成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。目前常用的非接觸法包括干涉法、散射法、散斑法和聚焦法等，其中聚焦法較為簡(jiǎn)單實(shí)用。使用光譜共焦位移傳感器搭建非接觸測(cè)量裝置，可以對(duì)表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量，例如可以判斷膜式燃?xì)獗淼拈y蓋密封性是否合格。基于光譜共焦傳感器，可以使用二維納米測(cè)量定位裝置進(jìn)行表面粗糙度的非接觸測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定性評(píng)估，例如可以使用U95評(píng)定結(jié)果的不確定度為13.9％。未來，光譜共焦位移傳感器將繼續(xù)發(fā)展和完善，成為微納尺度位移測(cè)量領(lǐng)域的重要技術(shù)手段之一。
該研究主要針對(duì)光譜共焦傳感器在校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了研究。研究者使用激光干涉儀和高精度測(cè)長(zhǎng)機(jī)分別對(duì)光譜共焦傳感器進(jìn)行了測(cè)量，并使用球面測(cè)頭來保證光譜共焦傳感器的光路位于測(cè)頭中心，以確保安裝精度。然后更換平面?zhèn)阮^進(jìn)行校準(zhǔn)，并利用小二乘法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出測(cè)量數(shù)據(jù)的非線性誤差。研究結(jié)果表明：高精度測(cè)長(zhǎng)機(jī)校準(zhǔn)時(shí)的非線性誤差為0.030%，激光干涉儀校準(zhǔn)時(shí)的分析線性誤差為0.038%。利用小二乘法處理數(shù)據(jù)及計(jì)算非線性誤差，可以減小校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的同軸度誤差和光譜共焦傳感器的系統(tǒng)誤差，提高對(duì)光譜共焦傳感器的校準(zhǔn)精度。光譜共焦位移傳感器具有非接觸式測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，可以在微觀尺度下進(jìn)行精確的位移測(cè)量；在線管道壁厚檢測(cè)光譜共焦原理
它通過對(duì)物體表面反射光的光譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面位移變化的測(cè)量。國(guó)產(chǎn)光譜共焦量大從優(yōu)
共焦位移傳感器是一種共焦位移傳感器,其包括:頭單元，其包括共焦光學(xué)系統(tǒng)；約束裝置，其包括投光用光源，所述投光用光源被構(gòu)造為產(chǎn)生具有多個(gè)波長(zhǎng)的光；以及光纖線纜，其包括用于將從所述投光用光源出射的光傳送到所述頭單元的光纖。所述頭單元包括光學(xué)構(gòu)件，所述光學(xué)構(gòu)件被構(gòu)造為在經(jīng)由所述光纖的端面出射的檢測(cè)光中引起軸向色像差并且使所述檢測(cè)光朝向測(cè)量對(duì)象會(huì)聚。所述約束裝置包括：分光器，其被構(gòu)造為在經(jīng)由所述光學(xué)構(gòu)件照射于所述測(cè)量對(duì)象的所述檢測(cè)光中使通過在聚焦于所述測(cè)量對(duì)象的同時(shí)被反射而穿過所述光纖的端面的檢測(cè)光光譜分散，并且產(chǎn)生受光信號(hào)；以及測(cè)量約束部，其被構(gòu)造為基于所述受光信號(hào)計(jì)算所述測(cè)量對(duì)象的位移。所述頭單元包括顯示部。所述測(cè)量約束部基于以所述約束裝置的至少一個(gè)操作狀態(tài)、表征各波長(zhǎng)的受光強(qiáng)度的受光波形和所述位移的測(cè)量值為基礎(chǔ)的演算結(jié)果約束所述顯示部的顯示。國(guó)產(chǎn)光譜共焦量大從優(yōu)