光学检验形状误差特征圆度误差.doc

光学检验的形状误差特征Ganesha Udupa and B. K. A. Ngoi 精密工程实验室圆度、圆柱度测量表面性质征圆柱或球形测 量 系 统 的 描 述 Ri是角度θi上的半径， R0是在中心处(x0, y0)最小平方圆的半径，对于角进行对称n等分 圆度评估所赋予的圆度误差,这是最大值的和,和最小二乘圆最小偏差。 圆柱度测量被规定为{ri,θi,,Zi}.如果圆柱形轴的特点是对准z轴,然后参照评估的偏差由[5]给出 (5) Ri是角度θi上的半径，R0是最小二乘圆的半径，l0 和 m0是评估斜率。 圆柱度的评估由最小二乘圆的最大和最小偏差的总和的圆柱度误差给出。 3.2 特 征 性 参 数 的 提 出圆 度 参 数和n在Eq1中有定义。 这个参数是用于质量控制。然而,不区分不同形状的轮廓。 （ii）均方值。 由下式给出 hq比M的一个好处是它反映了形状轮廓的变化。监测确定的表面过程参数M没有hq合适，例如运行在纯滚动表面。 （iii）峰值平均值 这是在分度圆上计算轮廓偏差的平均水平。由下式给出： Pi是轮廓峰线，且Pi大于0. （iv）最小值平均值 这是平均计算偏差水平轮廓低于参考圆。有下式给出： Vi表示剖面峰值，且Vi小于0.参数和给出了剖面形状的信息，特殊的波峰和波谷并不被认同是但在摩擦学中的应用很有用。 （v）r.m.s剖面斜率 它由下式给出： 斜率和波形是圆柱度的特征，r.m.s.剖面的斜率参数在摩擦学应用中有用。斜率越小摩擦和磨损越小。同样，一个表面的反射性能取决于表面的抛光和镜面反射程度。 （vi）轮廓面的平均斜率 由下式给出 平均斜率是几个应用中一个重要参数，例如在估计滑动摩擦和在表面反射光的研究中。 （vii）十等分点 这是定义为在一个圆的轮廓中不同的五个最高的波峰和五个最低的波谷平均水平。有下式给出 P是波峰，V是波谷，且Pi大于0，Vi小于0. 这个参数没有O那么敏感，是对质量控制最好的。 (viii) 辨别圆轮廓的五个峰谷高度的平均值。 这是定义为最大的五个圆轮廓的峰谷高度平均值。是圆度测试值中5个最大的峰谷高度的平均值。由下面的两个式子给出： 和 参数hmz在表面形状的改变上大体上比M更加敏感，因此在某些过程检测工具上更加有用，和传统的接触式测量一样，它在评定一些基于沿主轴的圆度轮廓的表面的平均圆度误差上比单一的圆度轮廓好, hmax在表面有凹凸是很敏感。 (ix) 宏观侧面轴承面比率参数。 轮廓中心深度比 谷深降低率 图2 3叶状前部分圆度轮廓（a） 滤波后的监测图形（b） 由于轴承表面特性、液体精馏和其它相关性质的原因，这些参数在一些功能表面是有用的，如活塞缸装配、汽车的销活塞和过盈配合。峰高的减小改善了表面的磨合性、操作性和机械性能，因此具有高的承载力。谷深参数的减小为储油性能提供有用的信息，表明石油保留性好。 3.2.2 圆柱度参数 三维表面的一些粗糙度参数[15]可以延伸到圆柱度测量。然而，在粗糙度测量的情况下，评价长度更长。圆柱形工件上取10-30毫米的长度作为计算参数。在轴向方向上，从100米到3毫米选取不同的采样间隔，同时在圆周方向取400个点。其中的一些参数取平均值和r.m.s参数值。圆柱表面的r.m.s边坡意味着圆柱表面的曲率和轴承表面的比率参数。这些参数可以用来计算圆柱展开以后的表面[9]。识别圆柱体的参数可以通过计算沿着轴线方向的面积、体积或变形直径[9]来得到。 4. 实 验 细 节 在数控铣削和车削的钢件上，圆度和圆柱度的测量已经实现了。一些工件采取了故意放大形状误差的方法。工件的直径范围为6-20毫米，长度范围为20-80毫米。工件误差的分离至少要求两个原剖面的测量。当改变工件的定位主轴时，通常采用的是反转法和定位法。在现在的工作中，均值分析的双定位方法正在被使用。以后，工件的圆柱度由机器测量并由电脑输出结果。 图3 部分（a）是在57UPR下3-lobed部分（a）的圆度类，部分（b）是在14UPR下由262笔尖仪得到的图形 5. 结 果 和 讨 论 从各种表面的光学检测数据来看，圆度和圆柱度参数已经进行了计算。为了这个目的，我们采用最小二乘法来得到一个合适的特征性数据。光学检测和触针式方法的比较结果由一个伴随着数值参数的二维极坐标表现出来。人们已经做了一个关于微观和宏观误差、过滤对形状误差参数和形状变化影响的研究。 5.1 光学显微镜和触针的比较 在第三部分，加工过程中已经对圆柱形工件进行了分析，结果如图2-图4所示。由于它不可能在表面上同一位置处用不同的方法准确的测量，所以在光学检测和触针剖面之间的小小差异可能会很明显。同时，由于空间