CN204555937U - 一种多功能手持式表面粗糙度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种多功能手持式表面粗糙度测量装置，该装置包括半导体激光器，所述半导体激光器的光路上设置有准直光纤，在准直光纤的后方光路上设置有测量透镜，测量透镜后方设置有试件，测量透镜将入射光路上的激光会聚到试件表面形成具有一定直径的光斑，试件上的光斑向测量透镜散射回的激光束形成反射光路，反射光路上依次设测量透镜、平面换向反射镜和柱面镜，柱面镜后端设置有接收其会聚光线的多单元光电转换器，多单元光电转换器依次电连接多路模拟开关、微信号放大器、A/D转换器和单片机，单片机分别电连接显示器和微型打印机。本实用新型测量范围大，数据可靠，便于携带和操作，并且是非接触测量，测量速度快、应用面广。

Description

一种多功能手持式表面粗糙度测量装置

技术领域

本实用新型涉及机电设备检测领域，具体涉及一种多功能手持式表面粗糙度测量装置。

背景技术

随着对工件表面质量要求的不断提高，表面粗糙度测量已成为控制和改进工件表面质量的必要条件。利用光学原理测量表面粗糙度的方法很多，诸如光点变位法、光波干涉法(包括双光束和多光束干涉法)、微分法、外差法、临界角法、反射光能法即反射散射比法等。

本实用新型测量装置从光路结构、光电转换和处理上的优化，结合单片机控制，使得装置能作为计量测试仪器而运用于生产现场，并有着很好的便携性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种多功能手持式表面粗糙度测量装置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种多功能手持式表面粗糙度测量装置，该装置包括半导体激光器，所述半导体激光器的光路上设置有准直光纤，在所述准直光纤的后方光路上设置有测量透镜，所述测量透镜后方设置有试件，所述半导体激光器、准直光纤、测量透镜和试件之间构成入射光路，所述测量透镜将入射光路上的激光会聚到试件表面形成具有一定直径的光斑，所述试件上的光斑向测量透镜散射回的激光束形成反射光路，所述反射光路上依次设有测量透镜、平面换向反射镜和用于会聚光线的柱面镜，所述柱面镜后端设置有接收其会聚光线的多单元光电转换器，所述多单元光电转换器依次电连接有多路模拟开关、微信号放大器、A/D转换器和单片机，所述单片机分别电连接有显示器和微型打印机。

进一步的，通过所述测量透镜3在试件4上形成的光斑直径为0.5mm-2mm。

进一步的，所述试件4上光斑散射回的激光束包括反射中心光斑及其一侧的散射光带和半散射光带。

进一步的，所述多单元光电转换器7采集并接收半散射光带光能分布信号。

进一步的，所述单片机11还通过控制信号线分别电连接多路模拟开关8和A/D转换器10。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型以半导体激光器作为光源，远心光路结构接收反射光斑一侧的散射光带，测量范围大，数据可靠，配备单片机处理系统便于携带和操作，适合车间现场，特别是在汽车、轴承等制造行业和国防工业中应用，并且由于是非接触测量、测量速度快，故在线测量领域也有较大的适用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中光电处理部分的结构框图。

图中标号说明：1、半导体激光器，2、准直光纤，3、测量透镜，4、试件，5、平面换向反射镜，6、柱面镜，7、多单元光电转换器，8、多路模拟开关，9、微信号放大器，10、A/D转换器，11、单片机，12、显示器，13、微型打印机。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参照图1所示，一种多功能手持式表面粗糙度测量装置，该装置包括半导体激光器1，在本实施例中，半导体激光器1的功率为3mW、峰值波长785nm，所述半导体激光器1的光路上设置有准直光纤2，在所述准直光纤2的后方光路上设置有测量透镜3，所述测量透镜3后方设置有试件4，所述半导体激光器1、准直光纤2、测量透镜3和试件4之间构成入射光路，所述测量透镜3将入射光路上的激光会聚到试件4表面形成具有一定直径的光斑，所述试件4上的光斑向测量透镜3散射回的激光束形成反射光路，所述反射光路上依次设有测量透镜3、平面换向反射镜5和用于会聚光线的柱面镜6，所述柱面镜6后端设置有接收其会聚光线的多单元光电转换器7，所述多单元光电转换器7依次电连接有多路模拟开关8、微信号放大器9、A/D转换器10和单片机11，所述单片机11分别电连接有显示器12和微型打印机13。

通过所述测量透镜3在试件4上形成的光斑直径为0.5mm-2mm。

所述试件4上光斑散射回的激光束包括反射中心光斑及其一侧的散射光带和半散射光带。

所述多单元光电转换器7采集并接收半散射光带光能分布信号。

所述单片机11还通过控制信号线分别电连接多路模拟开关8和A/D转换器10，控制它们的起停。

本实用新型工作原理：

半导体激光器1发出激光，经准直光纤2对椭圆激光束进行处理，由测量透镜3将激光会聚到试件4表面成一定直径的光斑(范围为0.5-2mm)；被粗糙表面调制的激光束所形成的散射带(包括反射中心光斑及其一侧的散射光带和半散射光带)返回测量透镜3成为近似的平行光带，它经平面换向反射镜5换向和反射，经柱面镜6会聚后，由多单元光电转换器7接收；在单片机11的控制下，与半散射光带光能分布相对应的电信号依次通过多路模拟开关8和微信号放大器9，并且经由A/D转换器10将它们转化为数字信号供单片机11的CPU计算处理，最后由显示器12数字显示或由微型打印机13打印出被测试件的主要表面粗糙度参数值Ra等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多功能手持式表面粗糙度测量装置，其特征在于，该装置包括半导体激光器(1)，所述半导体激光器(1)的光路上设置有准直光纤(2)，在所述准直光纤(2)的后方光路上设置有测量透镜(3)，所述测量透镜(3)后方设置有试件(4)，所述半导体激光器(1)、准直光纤(2)、测量透镜(3)和试件(4)之间构成入射光路，所述测量透镜(3)将入射光路上的激光会聚到试件(4)表面形成具有一定直径的光斑，所述试件(4)上的光斑向测量透镜(3)散射回的激光束形成反射光路，所述反射光路上依次设有测量透镜(3)、平面换向反射镜(5)和用于会聚光线的柱面镜(6)，所述柱面镜(6)后端设置有接收其会聚光线的多单元光电转换器(7)，所述多单元光电转换器(7)依次电连接有多路模拟开关(8)、微信号放大器(9)、A/D转换器(10)和单片机(11)，所述单片机(11)分别电连接有显示器(12)和微型打印机(13)。

2.根据权利要求1所述的多功能手持式表面粗糙度测量装置，其特征在于，通过所述测量透镜(3)在试件(4)上形成的光斑直径为0.5mm-2mm。

3.根据权利要求1或2所述的多功能手持式表面粗糙度测量装置，其特征在于，所述试件(4)上光斑散射回的激光束包括反射中心光斑及其一侧的散射光带和半散射光带。

4.根据权利要求1所述的多功能手持式表面粗糙度测量装置，其特征在于，所述多单元光电转换器(7)采集并接收半散射光带光能分布信号。

5.根据权利要求1所述的多功能手持式表面粗糙度测量装置，其特征在于，所述单片机(11)还通过控制信号线分别电连接多路模拟开关(8)和A/D转换器(10)。