基于機器視覺的粗糙度檢測方案

在機械零件切削的過程中，刀具或砂輪遺留的刀痕，切屑分離時的塑性變形和機床振動等因素，會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、表面粗糙度檢測儀、粗糙度測量儀、粗糙度計、粗糙度測試儀等多種名稱。由于表面粗糙度與機械零件的配合性質、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和噪聲等有密切關系，所以粗糙度儀做為測量設備在工業(yè)上有著廣泛的應用。

粗糙度儀從測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和傳感器的形式，非接觸式粗糙度儀主要是光學原理，例如激光表面粗糙度儀。

基本原理

非接觸式粗糙度檢測設備采用激光三角法原理對被測物體表面和激光器之間的距離變化進行測量。該方法提供了通過一臺千兆網(wǎng)工業(yè)相機精確測量某一平面位移值的理論根據(jù)，從而將對工件表面高度變化值的測量轉化為對相機成像面上光斑中心位置偏移值的測量。

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

利用直射式三角法進行微位移測量在實際應用中必須滿足以下的條件：

1. 必須保證激光束始終和被測量物體表面垂直；

2. 要使得被測量物體的運動方向和測量面垂直；

3. 要使得測量點盡量在參考零點附近并且始終要在測量范圍之內。

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

方案優(yōu)勢

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

1. 接觸式粗糙度儀測量時需要探針接觸，測尖易磨損和損壞，同時也容易劃傷工件表面。而激光非接觸粗糙度儀避免了對被測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)方式無法檢測的表面形態(tài)測量和分析。

2. 接觸式粗糙度儀需要工作過程中多次校準，而對于特定的測量環(huán)境，激光粗糙度測量儀只需一次性設置和校準，節(jié)約維護和再檢定的時間和金錢成本。

3. 傳統(tǒng)的粗糙度測量儀不能安裝在生產(chǎn)線上進行在線連續(xù)動態(tài)測量。激光粗糙度測量儀測量速度是傳統(tǒng)儀器的 10 到 100 倍，可以安裝在產(chǎn)品上進行動態(tài)測量。

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