三维粗糙量仪

表面粗糙度仪的工作原理 引 言表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年德国的施马尔茨(G.Schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。1936年美国的艾卜特(E.J.Abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年英国Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪(3)测量方式不灵活，例如：评定长度的选取，滤波器的选择等；(4)测量结果的输出不直观。造成上述几个方面不足的主要原因是：系统的可靠性不高，模拟信号的误差较大且不便于处理等。图4 改进后的表面粗糙度测量仪工作原理框图要采用计算机系统对传统的表面粗糙度测量仪进行改进，就要编制相应的计算机软件，最好采用比较直观的菜单形式。可以按如图5所示的菜单使用流程图编制软件：图5 菜单使用流程框图3.2 改进后的表面粗糙度测量仪的功能及使用效果由于采用计算机系统，将模拟信号转换为数字信号进行灵活的处理，显著地提高了系统的可靠性，所以既大大增加了测量参数的数量，又提高了测量精度。例如：哈尔滨量具刃具厂制造的2205型表面粗糙度测量仪的测量参数多达二十六个，测量范围为0.001～50另一方面，若在表面粗糙度测量仪测量实验的教学过程中引入改进后的表面粗糙度测量仪，就实验的直观教学功能而言，也很有意义。改进后的电动输廓仪，通过计算机软件与硬件的结合(尤其是软件)大大加强了实验过程的直观性，这体现在以下几个方面：(1)整个实验过程非常直观地通过软件的各级菜单进行控制。操作简单、一目了然。(2)输入与显示同步，即在测量进行过程的同时，触针在被测表面上滑行的轨迹动态地显示在计算机屏幕上。(3)测量结果及相关图形能非常直观地、准确地输出在显示器、打印机或绘图仪上。很显然，以上这些直观的教学效果是其它传统的表面粗糙度测量实验方法所不具备的。它在得到正确的测量结果的同时，还充分运用了直观教学的原理，帮助学生加深对表面粗糙度的概念及其各种参数的直观理解。"FONT-FAMILY: " Courier New?;4 结 语(1)传统的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。而在传统的表面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过模-数转换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大的提高。(2)从前面的分析知，整个改进方案并不复杂，因此对于目前仍广泛使用的传统的表面粗糙度测量仪的改进具有一定的意义。(3)随着电子技术的进步，某些型号的表面粗糙度测量仪还可将表面粗糙度的凹凸不平作三维处理，测量时在相互平行的多个截面上进行，通过模-数变换器，将模拟量转换为数字量，送入计算机进行数据处理，记录其三维放大图形，并求出等高线图形，从而更加合理的评定被测面的表面粗糙度。

目前，检测表面粗糙度比较常用的方法是比较法、光切法、干涉法、触针法和印模法等，而其中触针法因其测量迅速方便、测量精度高、使用成本较低等良好特性而得到广泛使用。当采用触针法对加工工件表面进行表面粗糙度测量时，探测头上的触针在被测表面轻轻划过。由于存在轮廓峰谷的起伏，所以触针将在垂直与被测轮廓表面方向上产生上下起伏的移动。这种移动量虽然非常微细，但足以被敏感的电子装置捕捉并加以放大。放大之后的信息则通过指示表或其他输出装置以数据或图形的方式输出。这就是触针式表面粗糙度测量仪的工作方式。其中，按其传感器类型可以分：电感式、压电式、光电式等；按其指示方式又可分为：积分式、连续移动式。触针式表面粗糙度测量仪由传感器、驱动箱、指示表、记录器和工作台等主要部件组织。其中电感传感器的工作原理为：传感器测杆一端装有触针（由于金刚石耐磨、硬度高的特点，触针多选用金刚石材质），触针的尖端要求曲率半径很小，以便于全面的反映表面情况。测量时将触针尖端搭在加工工件的被测表面上，并使针尖与被测面保持垂直接触，利用驱动装置以缓慢、均匀的速度拖动，当触针在被测表面拖动滑行时，将随着被测面的轮廓峰谷表面作反向上下运动，并将运动幅度放大，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化，并将触针微笑的垂直位移转化为同步成比例的电信号。

粗糙度∶以前一般叫表面光洁度，是用来评定工件表面质量的专业术语，最早一般用对比样板来评定工件表面粗糙度，从▲1到▲14一共分为14个等级，随着科技的发展使用者对工件表面质量要求也越来越高，原来的检测手段已经不能满足我们的需求，这也就加快了表面粗糙度仪的诞生。粗糙度仪是检测工件表面粗糙度的数字化电子仪器，由于准确度高、稳定性好、便于操作等优点迅速普及开来。　　粗糙度仪分类：　　粗糙度仪又叫表面粗糙度仪、表面光洁度仪、表面粗糙度检测仪、粗糙度测量仪、粗糙度计、粗糙度测试仪等多种名称，国外先研发生产后来才引进国内，目前市场上粗糙度仪品牌主要有：英国泰勒粗糙度仪、德国马尔粗糙度仪、德国霍梅尔表面粗糙度仪、日本三丰粗糙度仪、东京精密粗糙度、瑞士泰萨粗糙度仪、英国易高粗糙度这些都是国外生产厂商品牌；国内生产厂家品牌主要有：北京时代粗糙度仪、哈量粗糙度仪、宁波联合、上海泰明、304、威尔逊、兰泰等。其中时代集团生产的粗糙度仪（时代粗糙度仪）在国内占有80%左右的市场份额。粗糙度仪从测量原理上主要分为两大类：接触式和非接触式，接触式粗糙度仪主要是主机和传感器的形式，非接触式粗糙度仪主要是光学原理例如激光表面粗糙度仪。从测量使用的方便性上说又可分为：袖珍式表面粗糙度仪（代表性产品主要有：时代TR100、TR101、TR110、TR150袖珍式表面粗糙度仪和现已停产的英国泰勒DUO袖珍式表面粗糙度仪）、手持式粗糙度仪（代表性产品主要有TR200/220手持式粗糙度仪、泰勒25粗糙度仪、M1/M2粗糙度仪等品牌型号，不一一列举）、便携式粗糙度仪（代表性产品主要有TR240便携式粗糙度仪和TR300粗糙度形状测量仪等）、台式粗糙度仪（品牌型号较多一一列举，有些手持式粗糙度仪和便携式粗糙度仪配上相应的测量平台即可以当台式粗糙度仪使用）。粗糙度仪从功能又可划分为：表面粗糙度仪、粗糙度形状测量仪（TR300粗糙度形状测量仪是界于表面粗糙度仪和表面粗糙度轮廓仪之间的一款测量表面粗糙度的仪器，也可说是微观表面粗糙度轮廓仪）和表面粗糙度轮廓仪（代表性产品主要有英国泰勒表面粗糙度轮廓仪、德国马尔粗糙度轮廓仪、德国霍梅尔表面粗糙度轮廓仪、日本三丰表面粗糙度轮廓仪）。 粗糙度仪测量原理　　测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可在打印机上输出，还可以与PC机进行通讯。