三坐标测量机是加工现场常用的高精度产品尺寸及形位公差检测设备，其具有通用性强，精确可靠等优点。本文面向一种特殊材料异型结构零件内曲面的表面粗糙度测量要求，提出一种基于高精度光谱共焦位移传感技术的表面粗糙度集成在线测量方法，利用工业现场常用的三坐标测量机平台执行轮廓扫描，并记录测量扫描位置实时空间横坐标，根据空间坐标关系，将测量扫描区域的微观高度信息和扫描采样点组织映射为微观轮廓，经高斯滤波处理和评价从而得到测量对象的表面粗糙度信息。光谱共焦位移传感器可以实现对材料的微小变形进行精确测量，对于研究材料的性能具有重要意义。哈尔滨光谱共焦
采用对比测试方法，首先对基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度进行了考核，图5(a)是靶丸外表面轮廓的原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪的测量曲线。为了便于比较，将原子力显微镜轮廓仪的测量数据进行了偏移。从图中可以看出，二者的低阶轮廓整体相似，局部的轮廓信息存在一定的偏差，原因在于二者在靶丸赤道附近的精确测量圆周轮廓结果不一致;此外，白光共焦光谱的信噪比较原子力低，这表明白光共焦光谱适用于靶丸表面低阶的轮廓误差的测量。图5(b)是靶丸外表面轮廓原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线，从图中可以看出，在模数低于100的功率谱范围内，两种方法的测量结果一致性较好，当模数大于100时，白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据，这也反应了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于光谱传感器Z向分辨率比原子力低一个量级，同时，受环境振动、光谱仪采样率及样品表面散射光等因素的影响，共焦光谱检测数据高频随机噪声可达100nm左右。上海光谱共焦信赖推荐光谱共焦技术可以实现对样品内部结构的观察和分析。
主要是对光谱共焦传感器的校准后的误差进行分析。各自利用干涉仪与高精密测长机对光谱共焦传感器开展测量，用曲面测针确保光谱共焦传感器的激光光路坐落于测针，以确保光谱共焦传感器在测量时安装精密度，随后拆换平面图歪头，对光谱共焦传感器开展校准。用小二乘法对测量数据进行解决，获得测量数据库的离散系统误差。结果显示：高精密测长机校准后的离散系统误差为 0.030%，激光器于涉仪校准时的分析线形误差为0.038%。利用小二乘法开展数据处理方法及离散系统误差的计算，减少校准时产生的平行度误差及光谱共焦传感器的系统误差，提高对光谱共焦传感器的校准精密度。
光谱共焦位移传感器作为一种新型位移传感器，因为其测量精度高，对于杂光等干扰光线传感器不敏感具有较强的抵抗能力等特点，应用前景十分大量。文章通过对原理的分析，设计了一款色散镜头使用H-K9L和H-ZF4A玻璃，采用正负透镜组分离结构组合形成镜头组，使用凹凸透镜补偿法该镜，在486,.._,656nm波长范围内，色散范围约为焦量与波长之间通过线性拟合所得其线性性达到0.9976，很好的平衡了传感器各个聚焦位置的灵敏度，配以合适的光谱仪，传感器的分辨率可达到5nm的测量精度。符合设计要求产生了较大的线性轴向色散，在保证大色散范围的同时轴向色散与波长之间也存在着好的线性。光谱共焦技术可以在不破坏样品的情况下进行分析。
由于光谱共焦传感器对于不同的反射面反射回来的单色光的波长不同，因此对于材料的厚度精密测量具有独特的优势。光学玻璃、生物薄膜、平行平板等，两个反射面都会反射不同波长的单色光，进而只需一个传感器，即可推算出厚度，测量精度可达微米量级，且不损伤被测表面。利用光谱共焦位移传感器测量透明材料厚度的应用，计算了该系统的测量误差范围大概为 0.005mm。利用光谱共焦传感器对平行平板的厚度以及光学镜头的中心厚度进行测量的方法，并针对被测物体材料的色散对厚度测量精度的影响做了理论的分析。为了探究由流体跌落方式制备的薄膜厚度与跌落模式、雷诺数、底板的倾斜角度之间的关系，采用光谱共焦传感器实时监控制备后的薄膜厚度，利用对顶安装的白光共焦传感器组，实现了对厚度为 10—100μm 的金属薄膜厚度及分布的精确测量，并进行了测量不确定度分析，得到系统的测量不确定度为 0.12μm 左右。光谱共焦技术的研究和应用将推动科学技术的进步。浙江光谱共焦品牌企业
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表面粗糙度测量方法具体流程如下:(1)待测工件定位。将待测工件平稳置于坐标测量机测量平台上，调用标准红宝石测针测量其空间位置和姿态，为按测量工艺要求确定测量位置提供数据。(2)轮廓扫描。测量机测量臂更换挂载光谱共焦传感器的光学探头，驱动探头运动至工件测量位置，调整光源光强、光谱仪曝光时间和采集频率等参数以保证传感器处于较好的工作状态，编辑扫描步距、速度等运动参数后启动轮廓扫描测量，并在上位机上同步记录扫描过程中的横向坐标和传感器高度信息，映射成为测量区域的二维微观轮廓。(3)表面粗糙度计算与评价。将扫描获取的二维微观轮廓数据输入到轮廓处理算法内进行计算，按照有关国际标准选择合适的截止波长，按高斯轮廓滤波方法对原始轮廓进行滤波处理，得到其表面粗糙度轮廓，并计算出粗糙度轮廓的评价中线，再按照表面粗糙度的相关评价指标的计算方法得出测量结果，得到被测工件的表面粗糙度信息。哈尔滨光谱共焦
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