表面粗糙度测量仪

用于测量表面粗糙度的仪器

表面粗糙度测量仪是评定零件表面质量的台式粗糙度仪。可对多种零件表面的粗糙度进行测量，包括平面、斜面、外圆柱面，内孔表面，深槽表面及轴承滚道等，实现了表面粗糙度的多功能精密测量。

工作原理

电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地上下运动，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。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表上，以表示触针的位置，一路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平均表放大器放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由指示表直接读出表面粗糙度Ra值。

分类

表面粗糙度的测量方法基本上可分为接触式测量和非接触式测量两类。在接触式测量中主要有比较法、印模法、触针法等；非接触测量方式中常用的有光切法、实时全息法、散斑法、像散测定法、光外差法、 AFM、光学传感器法等。

触针式表面粗糙度测量仪是最常用、最方便、最可靠的表面粗糙度测量仪，并且一直是各国国家标准及国际标准制定的依据。根据传感器的不同原理，触针式粗糙度仪可分为电感式、压电式、光电式、激光式和光栅式等，还可以分为有导头式和无导头式。导头式粗糙度仪仅限用于测量表面粗糙度，而无导头式粗糙度仪除可用于测量表面粗糙度外，还可用于测量表面波纹度和表面几何形状。

组成

软件处理部分主要有两个模块，分别是数据处理模块和文件处理模块。在数据处理模块中主要论述了表面粗糙度的参数和图形、轮廓评定基准线和数字滤波器设计的算法，最后利用定标算法、误差分析，对表面粗糙度测量系统做出综合评价。在文件处理模块中主要介绍了对数据文件的打开、保存、打印以及图形的处理。

硬件部分则由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成。

缺点

主要存在以下几个方面的不足: 1）测量参数较少,一般仅能测出Ra 、Rz 、Ry 等少量参数； 2）测量精度较低,测量范围较小，Ra值的范围一般为0.02~10µm左右；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）测量参数的处理速度慢，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，计算机数据处理能力弱，算法不够简单有效

改进

硬件改进

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。

软件改进

软件的结构如下：(1) 测量条件设置模块：完成测量条件的设置，如垂直放大倍数的选取、取样长度及行程长度的选取等。(2) 测量控制模块：该模块实时监测传感器与工件的相对位置，控制传感器横向和纵向的运动。(3) 参数处理模块：对采集的数据进行数字滤波（高斯滤波，2RCL 滤波等）求中线后进行参数的计算。 (4) 结果显示：将计算得到的粗糙度参数显示出来，并绘制波形曲线。(5) 文件操作模块：实现将数据写入用户指定的磁盘位置，以及将历史数据调出并可重新进行数据处理的功能。(6) 打印输出模块：可设置工件名称、操作者姓名、日期，选择需要打印的参数及波形名称，即可生产检定报告单，并可以打印输出。

误差影响

评价粗糙度参数的根据是粗糙度轮廓，是对原始轮廓用一个轮廓滤波器，抑制掉长波成份而得到。是轮廓偏离平均线的算术平均，并且是在一个取样长度内定义的。影响滤波数据的因素有：1、取样长度和评定长度的选用:取样长度是用于判别具有表面粗糙度特性的一段基准线长度。评定长度是用于评定粗糙度时必须取一段能

反映加工表面粗糙度特性的最小长度。2、滤波器的高、低通取样长度和带宽比的选用也对测量结果有着十分重要的影响。取样波长是表面形貌测量时，仪器响应的表面特性（表面波长）的最长间距，其范围通常是 0.08mm～ 8mm。

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