[发明专利]粗糙度测量装置和方法

权利要求书

1.一种粗糙度测量装置，其特征在于，所述粗糙度测量装置包括：不透光箱体、激光源、光强检测单元、动力机构和信号处理单元；

所述不透光箱体的底板用于放置待测物体，所述激光源设置在所述箱体内，且所述激光源的出光方向与所述底板垂直，所述光强检测单元与所述动力机构相连，在所述动力机构带动下沿预定轨道运动，所述预定轨道为半圆形，所述半圆形处在垂直于所述底板的平面内，所述半圆形的圆心为所述激光源发出的激光照射在所述待测物体上的光斑的中心；

所述信号处理单元用于获取所述光强检测单元的检测信号，所述检测信号包括所述光强检测单元在不同角度处检测的光强，所述角度为所述光斑的中心与所述光强检测单元的连线与所述激光间的夹角；根据所述光强检测单元在不同角度处检测的光强确定所述待测物体表面的粗糙度。

2.根据权利要求1所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述信号处理单元用于采用如下公式计算所述待测物体表面的粗糙度：

其中，

σ为所述待测物体表面的粗糙度，N为所述光斑内微平面数量，所述光斑内微平面分为n组，第i组微平面的法线角为θ_i，第i组微平面中微平面的数量为n_i；

I＝SUM{I₁,I₂,…,I_n}，I_i为第i组微平面对应的散射光强，i＝1，2，……n。

3.根据权利要求1或2所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述动力机构包括摇臂和电机，所述电机设置在所述底板上，所述摇臂的一端垂直连接在所述电机的输出轴的侧壁上，所述摇臂的另一端上设有所述光强检测单元。

4.根据权利要求3所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述摇臂包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的一端垂直连接在所述电机的输出轴的侧壁上，所述第一连接臂的另一端与所述第二连接臂的一端垂直连接，所述第二连接臂上设置有所述光强检测单元，所述第二连接臂平行于所述底板；

或者，所述摇臂为一弧形摇臂。

5.根据权利要求3所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述电机为步进电机。

6.根据权利要求1或2所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述不透光箱体还包括顶板和侧壁，所述侧壁与所述顶板为一体化设计，所述侧壁可拆卸安装在所述底板上。

7.根据权利要求6所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述底板、顶板和侧壁均采用黑色材料制成。

8.根据权利要求1或2所述的粗糙度测量装置，其特征在于，所述信号处理单元包括模数转换子单元和处理子单元，所述模数转换子单元分别与所述光强检测单元及所述处理子单元连接。

9.一种粗糙度测量方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1提供的粗糙度测量装置实现，所述方法包括：

获取所述光强检测单元的检测信号，所述检测信号包括所述光强检测单元在不同角度处检测的光强，所述角度为所述光斑的中心与所述光强检测单元的连线与所述激光间的夹角；

根据所述光强检测单元在不同角度处检测的光强确定所述待测物体表面的粗糙度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述光强检测单元在不同角度处检测的光强确定所述待测物体表面的粗糙度，包括：

采用如下公式计算所述待测物体表面的粗糙度：

其中，

σ为所述待测物体表面的粗糙度，N为所述光斑内微平面数量，所述光斑内微平面分为n组，第i组微平面的法线角为θ_i，第i组微平面中微平面的数量为n_i；

I＝SUM{I₁,I₂,…,I_n}，I_i为第i组微平面对应的散射光强，i＝1，2，……n。