Page 44 - 理化检验-物理分册2022年第二期

刘向明, 等: 白光干涉测量法在波纹度指标检测中的应用

图 1 白光干涉光强度随光程差的变化曲线
面。设置参考镜位置, 使得从试样表面反射回的光

线同参考镜反射光线到 CCD 摄像头的光程差为零, 图 2 三维轮廓仪工作原理示意
即使得聚焦距离同参考镜反射光线到 CCD 摄像头
Geometrical Product S p eci f ications ( GPS ) -
的距离相等, 三维轮廓仪工作原理如图 2 所示。将
Sur f ace Texture : Pro f ile Method - Moti f
镜头上下移动可改变试样相对于镜头的位置, 从而 Parameters 、日 标 JIS B0610 - 2001 Pro f ile

达到扫描的目的, 将不同高度视野下的试样信息进
Method-De f initions and Desi g nation o f Rollin g
行叠加, 得到试样表面的三维轮廓信息 [ 7-8 ] 。 CircleWaviness 、国标 GB / T2523-2008 《 冷轧金

2 相关标准 属薄板( 带) 表面精糙度和峰值数测量方法》、 德国

钢铁行业标准 SEP1941-2012Mesuremento f the
波纹度指标可以理解为: 在一个取样长度内, 实 WavinessCharacteristicValue W sa 1-5 ) on Cold

(

际表面信号经滤波处理后得到的波纹度曲线 W ( x ) Rol-led MetalicFlatProducts 等。 影 响 波 纹 度 检
偏离最小二乘中心线的平均距离 [ 7 ] 。目前, 与测量 测结果的因素主要有滤波器类型、 截止波长、 检测
表面波纹度相关的标准较多, 其中应用较普遍、 具有 长度 等。 不 同 标 准 的 主 要 参 数 设 置 如 表 1 所

代 表 性 的 标 准 主 要 有 国 际 标 准 ISO12085-1996 示 [ 8 ] 。
表 1 不同标准的主要参数设置 mm

项目 JISB0610-2001 GB / T2523-2008 SEP1941-2012 ISO12085-1996
评定长度 25 25 25 50
截止波长( 高通) 0.5 0.8 1 0.8
截止波长( 低通) 5 8 5 -
滤波方式 2RC 高斯滤波 高斯滤波 高斯滤波
除试样在宏观上的几何形状误差对检测结果的影
3 分析过程
响, 其轮廓如图 3b ) 所示, 可以看到轮廓曲线的轻微
指
以某钢铁厂生产的镀锌板为例, 采用 W sa 弧度消失, 去除了宏观上的几何形状误差。
1-5

标的检测步骤, 介绍非接触式白光干涉法的分析过 ( 3 )去除λ f 入口和出口各 2.5 mm 长度内的
程曲线 ( 见 图 3 )。 三 维 光 学 轮 廓 仪 设 备 型 号 为 数据。

BrukerGT-K , 该设备具备自动聚焦功能。使用拼 ( 4 )利用高斯滤波器进行高通滤波, 截止波长

接测试及自动聚焦功能, 可得到所要求的 30mm 检 为 1mm ,去除 1 mm 以下短波部分细微轮廓。

λ c
测长度内的原始轮廓信息。 经过两次滤波后得到波纹度轮廓, 如图 3c ) 所示, 二
( 1 )经过一次多项式处理, 消除水平方向不确 维轮廓如图 3d ) 所示。

定度, 即排除试样水平方向倾斜对检测结果带来的
( 5 )波纹度 W sa 如式( 1 ) 所示。
干扰。可以看到轮廓形貌曲线整体保持水平, 但在 1-5
l
m
宏观形貌上存在波动, 呈现出中间高两边低的情况。 1 ( ( 1 )
W sa = Z w x ) -Z m dx
1-5 l m ∫

( 2 ) 根 据 标 准 ISO 16610-21 Geometrical 0
( 2 )
ProductS p eci f ications ( GPS ) -Filtration Part l m = l t- λ f
21 : LinearPro f ileFilters : GaussianFilters , 利用 式中: l t 为取样长度; λ f 为截止波长( 高通); l m 为评

为5mm , 去 为表面轮廓曲线中线的纵坐标; Z w x )
(
高斯滤波器进行低通滤波, 截止波长λ f 定长度; Z m
2 8