[發明專利]一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量系統及方法

在審

• 申請號: 202010095593.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111336956A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 郭瑞鵬;邊棟梁;趙敏;姚敏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量系統，其特征在于，包括：激光器，透明窗模擬系統，采集屏，數據采集和處理系統；所述激光器用于發出準直激光束，所述透明窗模擬系統用于模擬冷卻液環境下的透明窗測量方法，包括：冷卻液儲液罐、冷卻液泵、冷卻液流量計、冷卻液接頭、冷卻液連接管、透明液體儲液罐、透明液體泵、透明液體流量計、透明液體接頭、透明液體連接管和透明窗模擬裝置，所述冷卻液儲液罐、冷卻液泵、冷卻液流量計和冷卻液接頭通過冷卻液連接管依次串聯，冷卻液接頭設置于透明窗模擬裝置的端板；透明液體儲液罐、透明液體泵、透明液體流量計和透明液體接頭通過透明液體連接管依次串聯，透明液體接頭設置于透明窗模擬裝置的底板；待測工件位于透明窗模擬裝置的底部；所述采集屏用于采集攜帶有金屬表面粗糙度信息的散射圖像，所述數據采集和處理系統用于拍攝采集屏上的散射圖像并計算得到粗糙度數值。

2.根據權利要求1所述的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量系統，其特征在于，所述透明窗模擬裝置由端板、側板、底板和透明頂板構成一個相對封閉的腔體，所述冷卻液填充在透明頂板和底板之間的空間內，通過調整冷卻液和透明液體的流量使得待測工件表面上方至透明窗模擬裝置頂板之間形成透明區域；使用后的冷卻液和透明液體從透明窗模擬裝置的出水口排出。

3.根據權利要求1所述的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量系統，其特征在于，所述數據采集和處理系統包括：拍攝成像單元和數據處理單元，所述拍攝成像單元用于拍攝采集屏上的散射圖像并輸出至數據處理單元；所述數據處理單元用于對圖像進行處理提取特征參數，得出標定曲線以及粗糙度數值。

4.使用根據權利要求1-3任一項所述的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量系統的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，激光器發出的準直光束通過透明窗模擬系統產生的透明測量區域，以一定角度入射到待測工件表面；

第二步，使用數據采集和處理系統的拍攝成像單元采集表面散射圖像，進行處理，提取出特征參數；

第三步，將特征參數代入標定曲線，計算待測工件表面粗糙度數值。

5.根據權利要求4所述的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量方法，其特征在于，所述透明窗模擬系統產生的透明測量區域是指借助透明液體沖開冷卻液，在待測工件表面上方沖出一個透明區域，使得測量激光束能夠通過冷卻液覆蓋層到達待測工件表面實現測量。

6.根據權利要求4所述的一種在線測量工件表面粗糙度的光學測量方法，其特征在于，采集的表面散射圖像是激光器發出的準直光束通過透明測量區域入射到待測表面發生反射和散射，反射和散射光通過透明測量區域后在空間所形成的呈帶狀分布的散射圖像。