摘 要：對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量精益求精，對(duì)產(chǎn)品表面波紋特征進(jìn)行測(cè)量，文章討論了μsurf mobile的三維表面測(cè)量原理以及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：mobile；3D；表面粗糙度；表面光澤度；波紋特征

1 概述

客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的感覺(jué)，表面光澤度起到了舉足輕重的作用。從原材料到機(jī)器內(nèi)進(jìn)行加工直至成品噴涂完成。整個(gè)生產(chǎn)鏈中影響工件表面質(zhì)量的因素有許多。鍍膜和刷漆的目的都是保護(hù)原材料的品質(zhì)，改善其性能。然而，表面粗糙度是表面拋光的決定性因素。工件表面的一個(gè)重要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就是涂層和亮光表面的觀感，例如汽車(chē)或家具。

2 外觀質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)

具體要求是統(tǒng)一的工件表面依據(jù)光澤和顏色，允許工件表面反射率在一個(gè)很大范圍內(nèi)變化且對(duì)比很明顯（拍出特殊性圖片）。不論從近距離還是較遠(yuǎn)距離觀察都能夠滿(mǎn)足規(guī)則要求的品質(zhì)，并且很重要的是能夠避免涂層產(chǎn)生桔紋或水印。

外觀質(zhì)量的量化主要依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)波狀特征，表面的波紋是分成五個(gè)波長(zhǎng)從0.1-30mm，振幅越低，亮度越大，從而表面質(zhì)量越好。因此，具有相似性和再現(xiàn)性的波紋特征是建立測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)的充分條件。

3 僅僅檢測(cè)最終產(chǎn)品是不夠的

客戶(hù)所要求的波紋特征的差異是從基層開(kāi)始的，基層、工具和第一層涂層不同的粗糙度和三維結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致涂層的波紋結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。從第一層涂層開(kāi)始，向不同的涂層傳播。只是檢測(cè)最終產(chǎn)品，是不能充分地控制和優(yōu)化表面處理的工藝。在這方面的分析必須從第一層涂層的生產(chǎn)過(guò)程階段開(kāi)始，不僅涵蓋了生產(chǎn)工具和原材料，而且還有中間的步驟到最終產(chǎn)品。用這種方式，它也可以盡可能地減少?gòu)U料。

汽車(chē)車(chē)身外表涂層是否具有良好的外觀質(zhì)量，受制于制造車(chē)身過(guò)程中的許多參數(shù)影響，一般來(lái)說(shuō)，車(chē)身面板是由用精軋輥處理過(guò)，表面粗糙度在一定范圍內(nèi)得冷彎薄壁型合金鋼制造的，用來(lái)提高鍍膜的質(zhì)量。

這是工件的涂裝工序。第一層用的是陽(yáng)極泳裝涂料，主要用于防腐。然后在大多數(shù)情況下，填充涂料應(yīng)用于消除工件表面的不均勻，其次是一個(gè)含有顏料的底漆。許多汽車(chē)制造商正在引進(jìn)無(wú)填料的涂層系統(tǒng)，使其能夠采用一致的測(cè)量技術(shù)。清漆作為第四層，也叫面漆。

目前汽車(chē)行業(yè)廣泛采用的測(cè)量技術(shù)只能檢測(cè)已涂漆的表面，這對(duì)汽車(chē)行業(yè)的涂層測(cè)量來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。該測(cè)量技術(shù)無(wú)法檢測(cè) 生產(chǎn)工具，原材料或二道底漆結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在測(cè)量反射率非常高的或粗糙度數(shù)值很大的表面時(shí)，它得出來(lái)的數(shù)據(jù)不那么可靠。

4 在各種生產(chǎn)環(huán)境中都可以靈活使用

相比其他的測(cè)量技術(shù)，NanoFocus光學(xué)共聚焦的無(wú)損測(cè)量技術(shù)，只有一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，能在生產(chǎn)的所有階段測(cè)量表面波紋特性。

μsurf mobile3 D系統(tǒng)對(duì)測(cè)量大型工件尤其好用。由于其穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)和接近式測(cè)量方法，它得以靈活地使用到整個(gè)產(chǎn)品鏈。在汽車(chē)行業(yè)，這意味著它的應(yīng)用范圍包括調(diào)整軋輥、薄鋼板和各個(gè)涂層的涂料三維結(jié)構(gòu)。例如，μsurf mobile提供了一種可靠的方法檢查軋輥表面形貌（粗糙度、波紋特診），以及冷軋薄鋼板的表面三維結(jié)構(gòu)。

此外，mobile可以對(duì)所有的涂層和基層鋼板的結(jié)構(gòu)和波度特征進(jìn)行精確地分析，即使隨機(jī)抽取在生產(chǎn)過(guò)程中任意時(shí)期的樣本，該測(cè)量系統(tǒng)也可以區(qū)分材料和加工條件對(duì)工件表面的影響，并給出一個(gè)客觀的評(píng)價(jià)。

在μsurf系列中，便攜式移動(dòng)系統(tǒng)僅僅重4.5公斤，可以迅速裝備現(xiàn)場(chǎng)使用， 測(cè)量時(shí)間超短，每秒可以測(cè)量超過(guò)30000點(diǎn)。讓人驚喜的是，共聚焦系統(tǒng)操作對(duì)材料沒(méi)有要求且不需要樣品置樣。更厲害的是，即使有纖維在工件表面，也不影響測(cè)量系統(tǒng)獲取工件表面波紋特征

5 準(zhǔn)確的結(jié)果數(shù)據(jù)和自動(dòng)化測(cè)量方法

獲取波紋特征數(shù)據(jù)，表面輪廓沿直線自動(dòng)追蹤30-50mm的測(cè)量結(jié)果。在汽車(chē)行業(yè)的表面外觀測(cè)量的要求是，在43mm×0.8mm的范圍內(nèi)移動(dòng)和測(cè)量56個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)必須包含500多個(gè)剖面圖，基于波紋特征的振幅來(lái)評(píng)估輪廓并自動(dòng)得出表面外觀的分析結(jié)果，實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，通過(guò)計(jì)算各個(gè)波段振幅的結(jié)果來(lái)提供相關(guān)涂料外觀的質(zhì)量信息。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，μsurf mobile簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，它能完成大部分的預(yù)先設(shè)置好的任務(wù)，現(xiàn)在用戶(hù)不須使用三種不同的測(cè)量設(shè)備來(lái)充分提取工件表面特征。通過(guò)工件表面的顏色和粗糙度來(lái)評(píng)估整個(gè)工件輪廓。它也可以檢測(cè)金屬漆面，這個(gè)在別的流程中可能認(rèn)為是一個(gè)困難。

使用一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)階段進(jìn)行檢測(cè)，它可以提供一個(gè)更有效的、更具有對(duì)比性的測(cè)量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]熊有倫，等.機(jī)器人學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]王植槐，等.汽車(chē)制造檢測(cè)技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社.

[3]熊春寶.經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)的模型研究[J].武漢測(cè)繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1998（9）.

作者簡(jiǎn)介：吳香濤（1982-），男，江蘇省徐州市人，工作單位：蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校，職務(wù)：教師，研究方向：機(jī)械工程及自動(dòng)化。