[發明專利]表面粗糙度測量裝置

在審

• 申請號: 201480023764.0
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN105378427A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 謝廣平;賈明;翟梓融;保羅·查勞瑞;凱文·G·哈丁;宋桂菊
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30;G01B11/24;G01N21/47
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本公開的實施例大體上涉及表面粗糙度測量裝置，并且更具體地涉及可在難以接近的區域和惡劣環境中進行測量的表面粗糙度測量裝置。

背景技術

表面質量和拋光在如機械、光和醫療的領域中以及在制成品和電子裝置中起到重要作用。由于粗糙度是構件的此類重要特征，故其典型地經受質量保證過程。在某些實例中，表面粗糙度控制指示了制造過程的類型，并且甚至可影響構件的功能性能。因此，本行業中已經開發出了一定數量的表面粗糙度測量方法。這些方法可大體上歸類為兩個種類，即，接觸測量方法和非接觸測量方法。典型地，大部分表面粗糙度測量方法用于外表面，并且本行業中存在一定數量的已知技術。

內表面粗糙度測量趨于更困難，尤其是對于較小尺寸的構件或具有窄槽口或開口的構件。除內表面測量之外，存在并未良好適合于粗糙度測量的其它情形。例如，構件可具有帶使表面測量困難的非平面表面的復雜幾何形狀。

用于不同的表面粗糙度測量的常規技術趨于具有缺陷，如為破壞性的，具有高成本并且在制造環境中耗時。此外，常規粗糙度測量技術典型地不可容易地區分待測量的物體的加工標記方向，并且常規粗糙度測量技術不可消除一些參數變化影響，如，材料反射率變化、車間中的振動等。

出于這些及其它原因，存在對提供特別用于測量難以接近區域中的表面和提供精確的表面粗糙度值的表面粗糙度測量裝置的需要。

發明內容

根據本裝置的實施例，提供了一種表面粗糙度測量裝置。一個實施例中的表面粗糙度測量裝置包括纖維束(其包括主發射纖維、多個收集纖維、輔助發射纖維)、光學殼體、主反射鏡、輔助反射鏡，以及外部電路。光學殼體包括纖維束和輔助發射纖維，并且限定了用于光學地接觸物體的表面的孔口。主反射鏡布置在光學殼體中，并且用于將從主發射纖維發射的光反射至孔口的檢測點，并且將由物體反射的光反射至多個收集纖維。輔助反射鏡布置在光學殼體中，并且用于將從輔助發射纖維發射的光反射至孔口的檢測點。外部電路用于生成激光束至主發射纖維和輔助發射纖維，收集來自多個收集纖維的反射光，并且基于收集的反射光來計算物體的表面粗糙度。

根據另一個實施例，提供了一種表面粗糙度測量裝置。表面粗糙度測量裝置包括纖維束(其包括主發射纖維、多個收集纖維、多個輔助發射纖維)、光學殼體、主反射鏡、多個輔助反射鏡，以及外部電路。光學殼體包括纖維束和輔助發射纖維，并且限定了用于光學地接觸物體的表面的孔口。主反射鏡布置在光學殼體中，并且用于將從主發射纖維發射的光反射至孔口的檢測點，并且將由物體反射的光反射至多個收集纖維。輔助反射鏡布置在光學殼體中，并且用于分別將從輔助發射纖維發射的光反射至孔口的檢測點。外部電路用于生成激光束至主發射纖維和輔助發射纖維，收集來自多個收集纖維的反射光，并且基于收集的反射光來計算物體的表面粗糙度。

附圖說明

當參考附圖閱讀下列詳細描述時，將更好地理解本發明的這些和其它的特征、方面和優點，其中，同樣的標記在所有附圖中表示同樣的部件，其中：

圖1為根據一個實施例的表面粗糙度測量裝置的示意性透視圖。

圖2為結合待測量的物體的圖1的表面粗糙度測量裝置的示意性局部視圖。

圖3為根據一個實施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的纖維束的截面視圖。

圖4a為示出來自圖1的表面粗糙度測量裝置的纖維束的主發射纖維的反射光的示意圖。

圖4b為示出來自圖1的表面粗糙度測量裝置的輔助發射纖維的反射光的示意圖。

圖5a為根據一個實施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的框圖。

圖5b為根據另一個實施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的框圖。

圖6a為示出物體的粗糙度和具有物體的兩種不同材料反射率的來自主發射纖維的檢測的反射光的強度的相關性的比較的圖表。

圖6b為示出物體的粗糙度和具有物體的兩種不同材料反射率的來自輔助發射纖維的檢測的反射光的強度的相關性的比較的圖表。

圖6c為示出物體的粗糙度和由具有物體的兩種不同材料反射率的來自主發射纖維和輔助發射纖維的檢測的反射光的強度計算的比率的相關性的比較的圖表。

圖7a為示出表面粗糙度測量裝置的分離距離與基于來自主反射纖維的檢測的反射光的強度計算的電壓值的相關性的圖表。

圖7b為示出表面粗糙度測量裝置的分離距離與基于來自輔助反射纖維的檢測的反射光的強度計算的電壓值的相關性的圖表。