[發明專利]光學玻璃精密磨削加工的表面粗糙度檢測方法

有效

• 申請號: 201610986538.3
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN107036560B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 姜晨;王鵬;任鶴;張瑞;姚磊
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種光學玻璃精密磨削加工的表面粗糙度檢測方法，首先將數字光學相機安裝在機床加工區域，拍攝磨削后工件表面照片，然后通過數字圖像處理獲得光學玻璃的表面脆、塑形去除面積，并通過計算光學玻璃的表面脆性去除面積比；最后根據推導出表面粗糙度和光學玻璃表面塑性去除面積比的關系，計算光學玻璃的表面粗糙度。該方法有效簡化光學玻璃元件精密加工過程中的表面質量檢測流程，提高了制造效率，降低加工成本，改進光學元件精密制造工藝流程。

技術領域

本發明涉及一種表面粗糙度檢測方法，尤其涉及一種光學玻璃精密磨削加工的表面粗糙度檢測方法。

背景技術

光學玻璃是光電技術產業的基礎和重要組成部分。特別是在20世紀90年代以后，隨著光學與電子信息科學、新材料科學的不斷融合，作為光電子基礎材料的光學玻璃在光傳輸、光儲存和光電顯示三大領域的應用更是突飛猛進，成為社會信息化尤其是光電信息技術發展的基礎條件之一。由于光學玻璃的廣泛應用，傳統的制造技術越來越難以滿足高效、高精度的制造需要。目前的光學玻璃元件存在表面質量檢測效率低下的技術問題，制約了制造效率的持續提高，難以符合現代高科技裝配技術發展的要求。針對該技術瓶頸，本發明設計了一種高效、經濟的光學玻璃精密磨削加工過程的表面粗糙度檢測方法。

發明內容

本發明是針對光學玻璃磨削加工時表面粗糙度難以高效經濟測量這一技術問題，提出一種基于光學玻璃表面脆性去除面積比評估的表面粗糙度計算方法，該方法通過數字光學相機拍攝工件表面照片，計算光學玻璃的表面脆性去除面積比，來獲得制造過程中的工件的表面粗糙度。

本發明采用的技術方案為：一種光學玻璃精密磨削加工的表面粗糙度檢測方法，步驟包括：

1)建立表面脆性去除面積和表面粗糙度關系模型：

光學玻璃去除區域的凹坑由橫向裂紋擴展至表面形成，即脆性去除，橫向裂痕擴展軌跡為指數函數:

C_hi＝K_e·C_li² (1)

其中：

C_hi—凹坑深度

C_li—壓痕凹坑半徑

K_e—比例系數

根據表面粗糙度R_z的定義:

其中h_peaki為表面采樣輪廓區域內鄰近的5個峰值，h_valleyi為表面采樣輪廓區域內鄰近的5個谷值,每一個凹坑深度等同于相鄰峰值和谷值的和，將公式(2)變形并將(1)帶入公式(2)，則：

采樣區域的表面脆性去除面積S_B為5個鄰近凹坑的面積，可表示為：

將公式(4)代入公式(3)，得到關于表面粗糙度R_z和材料脆性去除面積S_B的關系：

2)圖像處理及表面脆性去除面積比r_B計算

第一步、獲取工件表面形貌：

用數字光學相機隨機采樣工件表面五個位置，獲得工件表面數字照片；

第二步、圖像處理：

(1)圖像灰度化：將由數字光學相機獲得的表面數字彩色圖像P用以下公式轉換成灰度圖像：