利用激光二维散射特征的表面粗糙度测量方法

从分析激光散射表面粗糙度测量技术和激光在粗糙表面的二维散射特征出发,引入表征二维散射光能量分布的三个特征量,提出一种表面粗糙度测量方法,不仅可以测量表面粗糙度的统计参数,而且可以反映出表面纹理的形貌特征.     

基于CCD的中远距离位移测量方法的研究

自从非接触测量受关注以来,基于激光和超声波的测量技术是最常用的方法。但是基于激光和超声波的测量方法的测量精度在很大程度上依赖于被测物表面的反射能力,如果测量表面不理想,那么测量系统通常会表现很差。本文基于数字图像处理技术,提出了以图像像素数来计算被测目标位移的图像测量方法,并分别对测量距离与所选参考点间距对测量精度的影响进行了分析。     

表面粗糙度的激光非接触检测方法

表面粗糙度的测量一直面临着提高测量精度、抗干扰能力和测量速度的挑战,针对这 一问题,本文重点介绍了几种比较完善的激光非接触测量方法的原理和优缺点,并分析了表面粗糙度测量技术的发展趋势。     

超外差超光滑表面粗糙度的测量

本文用纵向塞曼双频稳频He-Ne激光器作光源,采用光学超外差技术与相位高精度测量相结合.测量超光滑光学表面粗糙度,测量灵敏度为0.1nm量级.实验结果与理论分析相符合,且与其他测量方法进行了比较.     

基于激光自混合干涉能判别转向的角度测量方法

针对现有激光自混合干涉(SMI)角度测量方法无法判别角度旋转方向的缺陷,提出一种基于SMI和表面等离子体共振(SPR)的、能判别旋转方向的角度测量方法.通过判断出射激光束的平均光强变化,确定被测物体旋转的方向;通过预先标定好的激光SMI输出光强和旋转角度间的对应关系,实现对被测物体旋转角度的测量.搭建了旋转平台微小旋转...     

激光辅助的大型回转类零件直径实时测量方法

针对工业现场中需要对大型回转类零件直径实现实时、非接触测量的需求,提出了一种基于相交激光光条的双目视觉测量方法。结合双目立体视觉测量技术与直径测量的几何约束,采用强度高、方向性强的线型激光构造直径重建的特征信息;通过向待测零件表面投射相交的激光光条构造用于测量的特征点,提出了一种大型回转体表面激光光条交点的精确提取方法;利用摄像机标定结果重建激光光条交点的空间坐标,进而建立符合直径测量的椭圆模型并计算直径。在实验室环境下进行圆柱件直径测量实验,实验结果表明,待测物体的直径测量误差为0.5%,直径重建时间为1.026 s,所提出的测量方法为大型回转体直径的实时非接触测量提供可靠的技术手段。     

微粒子测量机测量纳米级表面粗糙度

大阪电气通信大学和大阪大学的研究组用其研制的微粒子测量机测量出纳米级的硅片表面粗糙度,得到与用干涉显微镜测得的表面粗糙度的差.应用这微粒子测量机不仅可测量硅片表面的粗糙度,同时可以测量硅片的表面形状和表面微粒子分布. 这个装置是在硅片表面照射激光,一面扫描一面检测从单微粒子射出的瑞利散射光,从而测量粒径,测量精度达纳米级.     

激光剪切干涉三维形貌测量

针对物体表面的三维形貌测量问题,提出了一种基于激光剪切干涉条纹的三维形貌测量方法。该方法利用激光剪切干涉原理产生密集的干涉条纹,将干涉条纹阵列照射到待测表面。利用四步相移法和解包裹算法求解被测物体表面的连续相位,进而获取曲面表面高度信息,最后建立被测物体三维形貌。本文对楔形薄片和木块进行了测试,初步实验结果证明了该方法原理的可行性。该方法可以与显微镜相配合,进一步发展可用来测量微结构3D形貌,在微测量领域具有很大的应用前景。     

基于激光散射的表面粗糙度测量系统研究

为了测量金属和绝缘表面两种材料的粗糙度参量,采用了基于激光散射法的斜入射粗糙度测量系统。用半导体激光器作光源,用互补金属氧化物半导体工业相机拍摄粗糙度表面的散射光斑,分析光斑特征参量与粗糙度之间的对应关系,通过理论分析和实验验证了特征参量与粗糙度值之间存在单调性关系,利用MATLAB设计图形用户界面,实现粗糙度值的一键式测量功能。结果表明,该系统的系统结构简单,对金属样品和塑料绝缘表面进行测试,测量结果与触针式测量之间的误差小于8%(其中绝缘表面小于5%),能够实现不同材料表面的粗糙度值测量。这一结果对物体表面的粗糙度测量研究是有帮助的。     

激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制

在激光三角法位移测量系统中,激光的强弱、被测表面颜色、粗糙度等对测量精度有着显著的影响。提出了新的光强度模糊自适应控制方法,智能控制激光功率、光积分时间以及CCD 放大增益来调节系统光强度,达到最合适光强度;在被测表面形态变化的情况下能够实现光强度自适应控制,提高位移测量的精度;计算机仿真将不同的系统光强度调节到预设值3200,验证了控制策略的可行性。并经实验表明,通过控制上述三种要素,CCD 接收到的信号强度能够调节到预期范围,而且测量小位移时精度提高了5%。     

表面散射特性光学检测的多波长光纤传感器

论述了一种表面散射特性实时光学检测的光纤传感器。采用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源,对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明,采用多波长的复合光源激光光纤传感器能有效地减小测量的非系统误差,从而极大地提高了其测量精度;此外,波长越短,粗糙度越大,散射越复杂。     

电子调制的激光相干粗糙度测量技术研究

表面粗糙度对机械产品的使用性和可靠性有重要影响。为了实现远距离测量零件表面粗糙度,采用基于激光多普勒效应的电子直接调制激光的相干法进行了表面粗糙度测量。应用激光多普勒效应克服了工作距离的影响;使用电子直接调制提高了测量速率,降低了成本;采用相干法实现了交流锁相放大,有效控制了系统噪声。经过测量过程的统计误差控制、标定和比较可知,所设计的系统测量不确定度可达1‰。结果表明,该技术具有远距离测量且精度高的特点,对表面粗糙度的测量具有一定的指导意义。     

基于激光散斑角度相关法表面粗糙度测量

为了完成对精密机械表面粗糙度的精确测量,基于远场角度散斑强度的相关理论,采用激光散斑方法设计了表面粗糙度测量的实验光路。在实验光路中,将平面镜与待测粗糙表面固锁在一起,当转动待测粗糙表面时,平面镜与分束镜、接收屏组成了测量转动角度的光指针,提高了转动角度的测量准确度。在数据处理中,提出了基于MATLAB软件的角度散斑相关度峰值的计算方法,简化了测量步骤,提高了测量速度,进而利用相关度峰值计算求得表面粗糙度。利用设计和组建的系统对平铣表面粗糙度标准模块的表面粗糙度进行了实际测量,并对测量结果与标准样块的标称值进行比较,取得了较高的测量准确度。结果表明,此研究验证了激光散斑方法测量表面粗糙度的可行性,对进一步完善表面粗糙度的精密测量是有帮助的。     

表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器

材料表面的散射特性和表面粗糙度对产品的性能有十分重要的影响,基于激光散射原理设计了用于检测表面粗糙度和表面散射特性的多波长光纤传感器。光纤传感器的探头采用特殊的几何设计,用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源,选择2 mm的工作距离作为最佳测量距离,对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明:同一波长下,随着表面粗糙度的增大,以外磨样品为反射面测得的反射强度减小;同一粗糙度下,入射波长越长,反射强度越大。多波长光纤传感器可以精确地测量表面粗糙度,并能有效地减小系统误差。系统误差分析得到传感器的相对误差范围大约为3.56%~7.43%。     

一种激光散斑法实时测量表面粗糙度的新方法

本文根据激光散斑相干性原理与理论,提出了用双达夫棱镜产生两束间距和夹角连续可调的平面光波同时照射粗糙表面,由1-D CCD采集散射光场的相干度信号,经过计算机对对比度的处理,能实时测量物体表面粗糙度的新方法。结果表明,该方法较现行测试法提高了判读精度,扩大了测量范围。     

表面粗糙度测量显微系统的技术分析和不确定度评定

基于扫描共焦原理的激光显微系统因其容易定位、精确测量微型轮廓、高分辨率等优点,顺应了现代社会对机械精密加工领域提出了更高要求的发展趋势。本文全面分析了基于扫描共焦原理的激光显微系统测量表面粗糙度的工作原理,并进行了关键技术的技术分析。研究了测量重复性、仪器示值误差、标准量块校准不确定度、温度等因素对精密测量实验的影响,提出了选用特殊材料、仪器等措施改善实验测量条件的方法,对激光显微系统测量结果进行了不确定度评定。最终结果表明这一研究可以普遍用于机械精密加工行业精密测量,对表面粗糙度测量具有指导意义。     

激光投影成像中二次散斑传输特性分析及实验研究

为探究激光投影成像中二次散斑传输特性规律,搭 建了测试系统,采用半导体激光 器作为光源,对不同粗糙度散射屏幕表面产生的二次散射场散斑衬比度进行了测量。实验结 果发现,随着散射屏幕和观测平面距离的增加,散斑衬比度呈现出先减小后增大最后趋于平 稳不变的一个趋势。并在散斑形成及传播机理的基础上,理论分析了该种特定时间相干长度 光源产生的激光散斑在空间中的传输特性。分析表明,散斑图样衬比度最小值位置与散射表 面粗糙度相联系,该现象可为物体表面粗糙度的测量提供参考。     

一种无触点快速测量表面粗糙度的方法

提出一种使用激光束快速测量表面粗糙度的无触点光学方法。一束照射在样品表面的激光束随着表面粗糙度的增大反射光的密度分布将被扩展,可用PCD测出从铝制样品表面反射光的密度分布。被反射光的密度曲线可通过高斯函数近似地求出。密度分布曲线的宽度由高斯曲线系数的标准差计算出来,此标准差近似等于密度曲线的高斯函数的标准差,密度曲线的中线平均粗糙度随着高斯曲线系数的增加而增加。粗糙度Ra在0.1～0.5μm的范围内,可利用实验公式Ra=0.088GCP+0.032通过测量GCP得到。     

材料表面温度的激光喇曼测量法

用激光喇曼光谱仪测量样品的斯托克斯和反斯托克斯散射线的相对光强之比.可以得到样品表面的局部温度.温度数值直接由导出公式计算而得,无需定标.它特别适用于表面物理和集成电路新工艺开发研究.文中还就该方法的误差进行了讨论和实验修正.