表面粗糙度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實(shí)施例大體上涉及表面粗糙度測量裝置，并且更具體地涉及可在難以接近的區(qū)域和惡劣環(huán)境中進(jìn)行測量的表面粗糙度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]表面質(zhì)量和拋光在如機(jī)械、光和醫(yī)療的領(lǐng)域中以及在制成品和電子裝置中起到重要作用。由于粗糙度是構(gòu)件的此類重要特征，故其典型地經(jīng)受質(zhì)量保證過程。在某些實(shí)例中，表面粗糙度控制指示了制造過程的類型，并且甚至可影響構(gòu)件的功能性能。因此，本行業(yè)中已經(jīng)開發(fā)出了一定數(shù)量的表面粗糙度測量方法。這些方法可大體上歸類為兩個(gè)種類，即，接觸測量方法和非接觸測量方法。典型地，大部分表面粗糙度測量方法用于外表面，并且本行業(yè)中存在一定數(shù)量的已知技術(shù)。
[0003]內(nèi)表面粗糙度測量趨于更困難，尤其是對于較小尺寸的構(gòu)件或具有窄槽口或開口的構(gòu)件。除內(nèi)表面測量之外，存在并未良好適合于粗糙度測量的其它情形。例如，構(gòu)件可具有帶使表面測量困難的非平面表面的復(fù)雜幾何形狀。
[0004]用于不同的表面粗糙度測量的常規(guī)技術(shù)趨于具有缺陷，如為破壞性的，具有高成本并且在制造環(huán)境中耗時(shí)。此外，常規(guī)粗糙度測量技術(shù)典型地不可容易地區(qū)分待測量的物體的加工標(biāo)記方向，并且常規(guī)粗糙度測量技術(shù)不可消除一些參數(shù)變化影響，如，材料反射率變化、車間中的振動等。
[0005]出于這些及其它原因，存在對提供特別用于測量難以接近區(qū)域中的表面和提供精確的表面粗糙度值的表面粗糙度測量裝置的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本裝置的實(shí)施例，提供了一種表面粗糙度測量裝置。一個(gè)實(shí)施例中的表面粗糙度測量裝置包括纖維束(其包括主發(fā)射纖維、多個(gè)收集纖維、輔助發(fā)射纖維)、光學(xué)殼體、主反射鏡、輔助反射鏡，以及外部電路。光學(xué)殼體包括纖維束和輔助發(fā)射纖維，并且限定了用于光學(xué)地接觸物體的表面的孔口。主反射鏡布置在光學(xué)殼體中，并且用于將從主發(fā)射纖維發(fā)射的光反射至孔口的檢測點(diǎn)，并且將由物體反射的光反射至多個(gè)收集纖維。輔助反射鏡布置在光學(xué)殼體中，并且用于將從輔助發(fā)射纖維發(fā)射的光反射至孔口的檢測點(diǎn)。外部電路用于生成激光束至主發(fā)射纖維和輔助發(fā)射纖維，收集來自多個(gè)收集纖維的反射光，并且基于收集的反射光來計(jì)算物體的表面粗糙度。
[0007]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種表面粗糙度測量裝置。表面粗糙度測量裝置包括纖維束(其包括主發(fā)射纖維、多個(gè)收集纖維、多個(gè)輔助發(fā)射纖維)、光學(xué)殼體、主反射鏡、多個(gè)輔助反射鏡，以及外部電路。光學(xué)殼體包括纖維束和輔助發(fā)射纖維，并且限定了用于光學(xué)地接觸物體的表面的孔口。主反射鏡布置在光學(xué)殼體中，并且用于將從主發(fā)射纖維發(fā)射的光反射至孔口的檢測點(diǎn)，并且將由物體反射的光反射至多個(gè)收集纖維。輔助反射鏡布置在光學(xué)殼體中，并且用于分別將從輔助發(fā)射纖維發(fā)射的光反射至孔口的檢測點(diǎn)。外部電路用于生成激光束至主發(fā)射纖維和輔助發(fā)射纖維，收集來自多個(gè)收集纖維的反射光，并且基于收集的反射光來計(jì)算物體的表面粗糙度。
【附圖說明】
[0008]當(dāng)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，同樣的標(biāo)記在所有附圖中表示同樣的部件，其中:
[0009]圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的表面粗糙度測量裝置的示意性透視圖。
[0010]圖2為結(jié)合待測量的物體的圖1的表面粗糙度測量裝置的示意性局部視圖。
[0011]圖3為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的纖維束的截面視圖。
[0012]圖4a為示出來自圖1的表面粗糙度測量裝置的纖維束的主發(fā)射纖維的反射光的示意圖。
[0013]圖4b為示出來自圖1的表面粗糙度測量裝置的輔助發(fā)射纖維的反射光的示意圖。
[0014]圖5a為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的框圖。
[0015]圖5b為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的框圖。
[0016]圖6a為示出物體的粗糙度和具有物體的兩種不同材料反射率的來自主發(fā)射纖維的檢測的反射光的強(qiáng)度的相關(guān)性的比較的圖表。
[0017]圖6b為示出物體的粗糙度和具有物體的兩種不同材料反射率的來自輔助發(fā)射纖維的檢測的反射光的強(qiáng)度的相關(guān)性的比較的圖表。
[0018]圖6c為示出物體的粗糙度和由具有物體的兩種不同材料反射率的來自主發(fā)射纖維和輔助發(fā)射纖維的檢測的反射光的強(qiáng)度計(jì)算的比率的相關(guān)性的比較的圖表。
[0019]圖7a為示出表面粗糙度測量裝置的分離距離與基于來自主反射纖維的檢測的反射光的強(qiáng)度計(jì)算的電壓值的相關(guān)性的圖表。
[0020]圖7b為示出表面粗糙度測量裝置的分離距離與基于來自輔助反射纖維的檢測的反射光的強(qiáng)度計(jì)算的電壓值的相關(guān)性的圖表。
[0021]圖7c為示出表面粗糙度測量裝置的分離距離與基于來自主發(fā)射纖維和輔助發(fā)射纖維兩者的檢測的反射光的強(qiáng)度計(jì)算的粗糙度的相關(guān)性的圖表。
[0022]圖8a為示出表面粗糙度測量裝置的三個(gè)不同測量位置的示意圖。
[0023]圖8b為示出圖8a的表面粗糙度測量裝置的測量角與由表面粗糙度測量裝置檢測的散射強(qiáng)度的相關(guān)性的圖表。
[0024]圖9a為根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的圖1的表面粗糙度測量裝置的框圖。
[0025]圖9b顯示了表現(xiàn)由圖9a的表面粗糙度測量裝置計(jì)算的四個(gè)表面粗糙度值的四個(gè)強(qiáng)度圖像。
[0026]圖10為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的表面粗糙度測量裝置的示意性透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在以下詳細(xì)描述中，參照附圖，該附圖形成了其一部分，并且其中可實(shí)踐的特定實(shí)施例經(jīng)由圖示顯示。足夠詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實(shí)施例，并且將理解的是，其它實(shí)施例可利用，并且邏輯、機(jī)械、電和其它變化可作出，而不脫離實(shí)施例的范圍。因此，以下詳細(xì)描述并未以限制意義進(jìn)行。
[0028]除非另外限定，否則本文中使用的技術(shù)和科學(xué)用語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的意義。如本文中使用的用語"第一"、"第二"等不表示任何順序、量或重要性，而是用于將一個(gè)元件與另一個(gè)區(qū)分開。另外，用語"一"和"一個(gè)"不表示數(shù)量的限制，而是表示存在提到的項(xiàng)目中的至少一個(gè)，并且用語如"前"、"后"、"底部"和/或"頂部"除非另外指出，否則僅用于便于描述，并且不限于任何一個(gè)位置或空間定向。此外，用語"聯(lián)接"和"連接"不旨在在兩個(gè)構(gòu)件之間的直接或間接聯(lián)接/連接之間區(qū)分。相反，此類構(gòu)件可直接地或間接地聯(lián)接/連接，除非另外指出。
[0029]參照圖1，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的表面粗糙度測量裝置10的示意圖。表面粗糙度測量裝置10包括線纜適配器11、纖維束12、輔助發(fā)射纖維13、光學(xué)殼體14、主反射鏡15，以及微型輔助反射鏡16。為了易于在附圖中示出布置在光學(xué)殼體14中的元件的布置，光學(xué)殼體14在圖1，2，4a，4b和10中示出為透明類型，但在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)殼體14是不透明的。例如，光學(xué)殼體14在一個(gè)實(shí)施例中由不銹鋼制成。
[0030]在一些實(shí)施例中，線纜適配器11用于在纖維束12中的纖維與外部電路之間，以及在輔助發(fā)射纖維13與外部電路之間提供通信接口(將在后面的段落中描述)。在一個(gè)實(shí)施例中，纖維束12包括繞著纖維束12的中心布置的主發(fā)射纖維122，以及圍繞主發(fā)射纖維122布置的多個(gè)收集纖維124。為了易于闡釋纖維束12的布置，僅少許收集纖維124在圖1中示出，但可存在布置在纖維束12中的更多收集纖維124(見圖3)。收集纖維124的數(shù)量可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)改變。例如，收集纖維124的數(shù)量可在一個(gè)實(shí)施例中為一百二十六個(gè)。在該實(shí)例中，纖維束12的纖維122，124布置在纖維束殼體內(nèi)，其有助于保持纖維位置。
[0031]輔助發(fā)射纖維13布置成鄰近纖維束12，并且具有與主發(fā)射纖維122相同的發(fā)射方向。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助發(fā)射纖維13聯(lián)接于纖維束12，而在其它實(shí)施例中，輔助發(fā)射纖維13布置在纖維束12中作為其中的纖維中的一個(gè)。為了在難以接近的區(qū)域中測量物體的表面粗糙度，纖維束12的直徑設(shè)計(jì)成小尺寸。