基于斜射式散射法的曲表面粗糙度检测原理及系统研究

摘要

表而粗糙度对工件的性能有很大的影响，由于机械、电子及光学工业的飞速发展，对精密机械加工表面的质量的要求日益提高，不断小型化的工业品也使得表面粗糙度的测量显现出越来越重要的地位。采用光学法测量表面粗糙度具有非接触、无损伤、测量精度高等优点。但是，对于一些复杂情况下曲表面粗糙度的测量，如狭小空间、微小孔内表面等，光学探头因为很难靠近曲表面测量处而无法进行测量。
　　论文针对目前狭小空间曲表面粗糙度测量精度与效率不足的问题，对光源斜射入狭小空间曲表面形成的空间散射强度信号分布与曲表面粗糙度值之间的关系进行了研究，首次提出了一种基于斜射式散射法的光纤传感器粗糙度测量系统。基于光散射原理分析了系统测量原理，并首次将曲表面曲率半径作为重要影响因子，分析其对光学特征值的影响，同时也对光纤传感器、光电系统进行特征分析和设计。针对测量的要求，设计包括运动控制与数据采集等功能的曲表面测量系统的原型系统，并采用反馈型神经网络对数据进行优化处理。
　　基于上述系统，实验构建了系统测量电压值与光入射角度、传感器与曲表面测量距离及曲表面曲率等参数之间的特性曲线，确定了该系统的测量范围；并通过标定实验获得了粗糙度值和测量电压值的特性曲线，该特性曲线与理论分析结果相吻合，且呈单调性；最后利用该系统进行了狭小空间曲表面粗糙度的测量实验。研究结果表明，该方法具有一定的可行性，与触针法所获结果之间的误差小于5％，能够进行狭小空间曲表面粗糙度测量。

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注释表

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 表面粗糙度测量光学法的研究进展

1.3 论文的主要内容及其安排

第二章 基于斜射式散射法系统的检测原理

2.1 引言

2.2 光散射原理

2.3 斜射入曲面RIM-FOS光纤传感器接收光通量函数

2.4 RIM-FOS光纤传感器端面结构设计及检测原理

2.5 章节小结

第三章 检测系统总体结构设计

3.1 引言

3.2检测系统技术指标

3.3 系统原理简介

3.4 RIM-FOS光纤传感器结构设计

3.5 光电系统结构设计

3.6 实验平台的搭建

3.7 章节小结

第四章 测试平台运动控制及数据采集界面设计

4.1 引言

4.2 运动控制MFC界面设计

4.3 数据采集MFC界面设计

4.4 章节小结

第五章 实验与分析

5.1 引言

5.2 主要影响因子对系统测量值的影响

5.3 标定实验

5.4 验证实验

5.5 利用神经网络进行数据处理与分析

5.6 误差分析及处理方法

5.7 章节小结

第六章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文