基于激光散斑的表面粗糙度测量系统设计

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1、本科毕业论文（设计）（题目：基于激光散斑的表面粗糙度测量系统设计）姓名：崔文广学号：0942056108专业：自动化院系：电子通信工程学院指导老师：吴小昊职称学历：讲师/硕士完成时间：2013年05月教务处制安徽新华学院本科毕业论文（设计）承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作

2、了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名：日期：基于激光散斑的表面粗超度测量系统设计摘要表面粗糙度，是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响。　　散斑现象普遍存在于光学成像的过程中，很早以前牛顿就解释过恒星闪烁而行星不闪烁的现象。由于激光的高度相干性，激光散斑的现象就更加明显。最初人们主要研究如何减弱散斑的影响。在研究的过程中发现散斑携带了光束和光束所通过的物体的许多信息，于是产生了许多的应用。

3、例如用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度，利用散斑的动态情况测量物体运动的速度，利用散斑进行光学信息处理、甚至利用散斑验光等等。激光散斑可以用曝光的办法进行测量，但最新的测量方法是利用CCD和计算机技术，因为用此技术避免了显影和定影的过程，可以实现实时测量的目的，在科研和生产过程中得到日益广泛的应用，因此是值得在教学实验中推广的一个实验。本实验的目的是让学生初步了解激光散斑的特性，学习有关散斑光强分布和散射体表面位移的实时测量方法：相关函数法，通过本实验还可以了解激光光束的基本特点以及CCD光电数据采集系统。这些都是当代科研和教育技术中很有用的基本技术和知识。软件设计中运用了Visual

4、C++6．0与MATLAB7．0的混合编程，通过MATLAB引擎，visualC++6．0可以自由调用MATLAB7．0，使二者充分发挥各自在科研中的优势，并可充分利用网络资源。本文根据提出的测量方法，设计了一套测量实验系统，实验结果表明，该系统结构简单，对测量条件和环境要求不高，且具有非接触测量，速度较快，准确率较高等优点。　　关键词：散斑，表面粗糙度　　　　　　　　　　　　　　　　　　Abstract目录绪论表面粗糙度是加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，它是互换性研究的问题之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其它因素所形成的，例如在加工过程中刀具与零件表

5、面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于采用的加工方法和所用的工件材料的不同，被加工表面留下的痕迹的深浅、疏密、形状和纹理等都有所差别。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。对于许多加工零件，表面粗糙度已成为检验零件是否达标的首要技术参数，因此表面粗糙度测量的研究一直是科学技术研究的重点之一。随着现代工业生产和科学技术的发展，特别是尖端科技的发展，对表面粗糙度的测量提出了越来越高的要求，要求超精密加工的机电产品元器件也越来越多，不仅有传统的光学零件、超精密加工块规等，

6、而且有现代IT中广泛采用之大规模集成电路的各种芯片，计算机用的磁盘、光盘；核聚变用的激光反射镜；导弹制导系统用的激光反射镜；导航用的陀螺仪腔体；气浮和静电陀螺仪的球状支承；造卫星姿态控制用的过半球体；卫星、航天器上各种仪器仪表用的真空无润滑轴承；全球定位系统(GPS)*I电子对抗技术中用的砷化镓半导体大规模集成电路；红外夜视设备、大型天文望远镜和太空望远镜中用的球面和非球面光学透镜，以及多种军、民使用的高新科技产品中的精密零部件等。并且在许多领域，为保护环境节省资源，都要求在加工现场100％检测加工零件的表面粗糙度，因此具有快速性，无破坏性等优点的在线测量方法成为目前表面粗糙度研究的重

7、点。传统的表面粗糙度测量的方法主要为触针法，其有了悠久的历史，已经得到了相当程度的发展，但由于其测量原理的缺陷，此法有一些不可避免的缺点：对加工表面有划痕，损坏被测表面；由于触针半径的限制，无法检测微小的表面缺陷，对微小的表面缺陷做了滤波。因此在某些方面已不能满足现代工业生产的要求。随着现代光学技术，激光技术的不断发展和应用，表面粗糙度测量的技术较接触法也有了长足的进步，尤其近年来飞速发展的计算机技术更是帮助人们不断的改进旧的表面粗糙度测量方法