双管显微镜测量表面粗糙度评定参数的处理程序设计

　　能实现表面粗糙度多参数测量的光电计量仪器相继问世[1~3]。目前,我国大多数工厂计量室只拥有测量单参数的表面轮廓仪或粗糙度检查仪,如何利用现有设备,扩大其使用功能,以满足表面粗糙度国家标准[5]规定的常用六个评定参数的要求,这是一个既有经济效益,又有社会效益而急待解决的问题。以只用于测量RZ值的双管显微镜为例,具体说明了解决这个问题的基本途径,即测出取样长度内被测轮廓线上各采样点的直角坐标值,作为原始数据输入计算机,通过按要求设计的微机处理程序软件,计算出所需的评定参数值。

　　1　原始数据的获得

　　设:N为一个取样长度l(mm)内的采样点数,采样间隔各采样点的二维直角坐标为x1y1,x2y2,…,xiyi,…,xnyn。

　　通过调整,使目镜千分尺十字线的水平线与光带方向,工作台纵向千分尺移动方向x彼此一致后,再将目镜千分尺十字线转45°,让十字线交点与光带轮廓起点瞄准,如图1所示。然后,按拟定的采样间隔Δx转动工作台纵向千分尺,使工件沿x方向依次移动,同时转动目镜千分尺读得相应于不同xi的各采样点的坐标值yi(格)。此时,目镜千分尺鼓轮的分度值ε′比按物镜放大倍数确定的分度值ε扩大了倍,即ε′=ε(μm)。

　　2　数学模型和编程要点

　　2.1　轮廓最小二乘中线和轮廓偏距

　　轮廓最小二乘中线是评定表面粗糙度的基准线,它是利用采样数据组按最小二乘原理求得的一条回归线(简称轮廓中线)(见图2),其回归方程为:

　　编程时,将采样数组x(N),y(N)输入计算机,根据公式(1)和(2)计算得到中线方程及轮廓偏距。

　　2.2　轮廓算术平均偏差Ra

　　在取样长度l内轮廓偏距绝对值的算术平均值,即

　　编程时,利用累加语句将各采样点偏距| yi′|代入(3)式即得Ra值。

　　2.3　微观不平度十点高度Rz

　　在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi的平均值和5个最大的轮廓谷深yvi的平均值之和。

　　由图3可知,轮廓线与中线的交点分别为xd1,xd2,…,xdi,…,xdm。对于离散型采样点而言,其交点的x坐标确定方法如下:当轮廓线上两相邻点的轮廓偏距异号,即yi′·y′(i+1)<0时,其间必然存在着交点,该交点的x坐标值可按下式计算:

　　按标准规定,连接两相邻交点向外(或向内)的轮廓部分称为轮廓峰(或轮廓谷)。各轮廓峰最高点的偏距为轮廓峰高yp,各轮廓谷最低点的偏距为轮廓谷深yv。

　　编程时,利用条件语句找出偏距异号的两相邻点,并按公式(5)计算出各交点坐标xdj;然后按定义依次求出各轮廓峰的峰高与轮廓谷的谷深,并分别进行排序,从中取出5个最大的轮廓峰高与5个绝对值最大的轮廓谷深,代入公式(4)求得RZ值。