1、冷軋鋼板表面微觀輪廓精度被認為是加工過程中最重要的控制參數(shù)之一。它不僅會影響鋼板與模具之間的摩擦因數(shù)、儲油條件及鋼板沖壓時的成形性能，還會影響到鋼板表面的反射性和著色性等性能。隨著光電技術(shù)、激光技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展與廣泛應用，為表面微觀輪廓精度的檢測提供了新的理論與技術(shù)，以這些理論技術(shù)為基礎發(fā)展起來的非接觸光電檢測技術(shù)已成為現(xiàn)代產(chǎn)品質(zhì)量檢測的重要手段。本文就是針對冷軋鋼板表面微觀輪廓精度應用非接觸光電檢測技術(shù)研究的一種可對多參數(shù)進行實

2、時在線測量的技術(shù)與系統(tǒng)。 本文以Beckmann光散射理論為基礎設計了鋼板表面微觀輪廓精度測量系統(tǒng)。文中針對光在介質(zhì)表面的散射特性，分析探討了Beckmann標量積分理論、Rayleigh-Rice矢量微擾理論、S-C-S矢量積分理論等各種散射理論的基本分析方法、假設條件及各自的適用范圍，并且以Beckmann光散射理論為基礎，建立光散射模型，分析推導了光散射和粗糙度測量間的定量關(guān)系，建立了粗糙面的近似表達式。將其應用在冷軋鋼板

3、表面微觀輪廓精度的測量中，并由此建立了冷軋鋼板表面粗糙度參數(shù)輪廓算術(shù)平均偏差Ra、自相關(guān)長度T的數(shù)學模型，從而確立了鏡面反射光強和表面粗糙度之間的定量關(guān)系。在此基礎之上，設計了表面粗糙度參數(shù)Ra測量分系統(tǒng)和每英寸波峰數(shù)PPI測量分系統(tǒng)。 在Ra測量分系統(tǒng)中，為了得到鋼板表面的Ra參數(shù)值，需分別測量入射光的光強和鏡面反射光的光強，而對入射激光波長的選擇及對激光入射角的選擇是測量技術(shù)的關(guān)鍵。通過對入射激光波長與表面鏡面反射率的關(guān)系譜

4、線的測量分析和實驗研究，以及對0.6328μm和3.39μm入射激光的鏡面反射光強度的測量分析和實驗研究等，選用了波長為3.39μm的氦氖激光器做激光光源。同時，通過理論計算和實驗結(jié)果分析，認為光束入射角為75°時是最佳角度。另外，在Ra測量分系統(tǒng)中，還設計了標準量校準系統(tǒng)，借助于表面輪廓算術(shù)平均偏差Ra值已知的標準冷軋鋼板，在同樣條件下測量被測鋼板和標準鋼板，并比較它們的測量結(jié)果，以此來校準光路的準確性和確定工件的合格與否。該分系統(tǒng)可

5、測量輪廓算術(shù)平均偏差Ra的范圍為0.1μm到1.8μm。 PPI測量分系統(tǒng)中，采用輪廓基準中線上方1/2Ra處作為閾值進行高點計數(shù)，得到被測輪廓每英寸的波峰數(shù)目PPI。依據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分析了不同閾值下T與PPI的關(guān)系，確立了1/T與PPI基本成正比的關(guān)系。依據(jù)Beckmann粗糙表面散射光空間分布的基本模型，推導出可用于實際計算的金屬表面散射光功率分布的近似模型，并對冷軋鋼板表面散射光的空間分布進行了數(shù)值模擬。系統(tǒng)采用波長0.63

6、5μm的半導體激光器做光源，光束以0°入射角垂直投射到被測表面，光能量的接收采用硅光電池。該系統(tǒng)PPI的測量范圍可達600點。 信號采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，光強信號被轉(zhuǎn)換為電壓信號，信號放大后通過數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，被送入計算機。根據(jù)Ra和PPI的數(shù)學模型，采用VisualBasic6.0編程，對數(shù)值進行處理、比較，求出Ra和PPI的平均值、最大值和最小值。用picture控件將每次測得的粗糙度參數(shù)值以圖像的方式顯示，十分逼真的表

7、現(xiàn)了被測鋼板的表面形貌。 采用集成技術(shù)，將Ra測量單元、PPI測量單元、標準量比較單元及紅外光路指示單元等多個不同功能的單元集成在一起，實現(xiàn)多個參數(shù)的同時實時測量。通過實驗，對采用該測量系統(tǒng)得到的Ra和PPI的值與傳統(tǒng)觸針式測量結(jié)果進行對比，測量結(jié)果吻合性很好。該系統(tǒng)測量重復性不大于0.05μm，測量穩(wěn)定性不大于0.01μm。針對系統(tǒng)中可能存在的系統(tǒng)誤差，對誤差來源進行了分析，提出了相應的改善措施和方法。該系統(tǒng)垂直分辨率為0.0