基于多色激光散斑地表面粗糙度测量系统地的研究

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1、分类号密级UDC编号桂林电子科技大学硕士学位论文题目:基于多色激光散斑的表面粗糙度测量系统的研究（英文）ResearchonSurfaceRoughnessMeasurementSystemBasedonPolychromaticLaserSpecklePatterns研究生姓名:张建伟指导教师姓名、职务:袁纵横教授申请学位门类:工学硕士学科、专业:精密仪器及机械提交论文日期:2011年04月论文答辩日期:2011年06月年月日万方数据万方数据独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

2、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为

3、桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：万方数据万方数据摘要摘要随着工业制造的逐步发展，表面粗糙度测量成为器件制作工艺中的一个重要环节。表面粗糙度测量方法中，多色激光散斑测量法具有测量范围广、失调性要求低等优点。然而，对于三色激光散斑或者多色激光散斑测量表面粗糙度的研究很少。因此，以三色激光散斑测量法为基础，进行深

4、入研究，建立一套表面粗糙度的测量系统具有非常重要的实用价值。首先，本文研究了表面粗糙度与散斑特征的关系，建立起散斑延长因子与表面粗糙度的关系，表明了可以通过散斑特征来测量物体表面粗糙度。并引入了对大曲率半径表面的分析，首次讨论了大曲率半径表面对其形成多色激光散斑场以及散斑延长效应的影响。结果表明，对同一粗糙度值的表面，曲率半径越小，其多色散斑场的散斑延长率越小。因此，对具有一定曲率半径的粗糙表面，以其散斑延长率来表征表面粗糙度参数时，必须考虑表面弯曲的影响。然后，设计一套激光同轴、准直的光路和散斑图像采集系统，建立了多色散斑测量表面

5、粗糙度的测量系统。散斑图像采集系统包括图像传感器模块、FPGA及MCU控制模块、上位机的人机交互模块三部分组成。散斑图像采集选用可直接输出数字图像信号的CMOS图像传感器OV7620作为采集系统的前端，并选用FPGA、MCU作为控制器，以及SRAM作为数据存储器。利用VerilogHDL语言设计FPGA对OV7620的数据采集和控制和存储，同时通过MCU的串口通信传送数据到上位机，最后，运用MATLAB及其GUIDE设计上位机的界面和图像处理算法，得到表征表面粗糙度的参数。整个散斑图像采集系统可以完成对从图像采集、传输、显示和处理等

6、功能。最后，利用建立的测量系统，对标准粗糙度样块进行了测量，结果表明，本系统测量速度较快、精度较高，表面粗糙度值可以达到从0.4μm到6.4μm的测量范围。关键词：表面粗糙度；多色激光散斑；CMOS图像传感器；相关测量.-I-万方数据摘要AbstractWiththedevelopmentofindustrialmanufacturing,surfaceroughnessmeasurement becomessignificantinmanufacturingprocess.Duringsurfaceroughnessmeasure

7、ment methods,polychromaticlaserspecklemeasurementhaswidermeasurementrangeand lowerrequirementforsystemmaladjustment.However,therearefewresearchestostudy trichromaticorpolychromaticlaserspecklepatterns,ofwhichmethodhaswider measurementrangeandlowerrequirementforsystemma

8、ladjustment.Therefore, establishmentofsurfaceroughnessmeasurementsystembasedontrichromaticlaser specklepatternshasver