基于激光数字全息技术的机械零件表面质量检测研究 

基于激光数字全息技术的机械零件表面质量检测研究 

林建明

441302197202165414   广东省惠州市  516000

摘要： 经过一系列处理后，机械零件表面基本平整光滑，但或多或少会有缺陷。这些缺陷对机械零件的质量有重要影响，主要表现在物理、化学和力学方面。机械零件的表面缺陷具有尺寸小、分布不均匀的特点，表面缺陷包括划痕和麻点，而这些划痕和麻点会导致机械零件表面的微小变形。机械零件的表面质量严重影响其使用安全，降低其使用寿命。因此，检测机械零件的表面质量非常重要。激光全息术基于光学全息记录的原理，利用CCD摄像机获得全息图，并存储在计算机中。它用数字方法再现干涉条纹激光全息图，并用数字处理方法对再现图像进行处理，输出最佳的干涉条纹图像。该技术具有全息图获取过程简单、计算再现效率快、干涉条纹全息图质量高等优点。干涉条纹的出现对于微小变形的光学测量具有重要意义。为了提高机械零件表面质量检测的精度和效率，研究了基于激光数字全息技术的机械零件表面质量检测方法。

关键词：  激光数字全息技术；机械零件；表面质量；检测

引言

为了保证机械零件的质量符合规范和要求，特别是一些精度要求高的零件，必须做好零件质量检验工作。机械零件质量检验主要是指运用各种方法和手段对机械零件的质量特性和标准进行检验，并通过可量化的标准来分析和判断零件质量是否达标。

1 机械零件表面质量检测步骤

激光器发出的激光束被分光镜分成参考光和物光；CCD接收两种光束，获得干涉条纹激光数字全息图和机械零件表面的全部振幅信息。步骤1:利用衍射球面波理论，再现两个不同机械零件表面与CCD之间距离的干涉条纹激光数字全息图，得到两幅再现像；步骤2:对两幅重建图像进行干涉处理，将两幅重建图像叠加得到干涉条纹；步骤3:分析干涉条纹的数量，获取机械零件的表面特征，判断表面是否有缺陷，完成表面质量检测。

2基于激光数字全息技术的机械零件表面质量检测具体应用

2.1 零件表面的检测

零件表面检测是机械零件检测过程中的重要环节。表面损伤是零件质量的重要缺陷，其表面质量直接影响机械零件的质量。因此，检验人员需要仔细检查机械零件的表面，主要是看是否存在划痕、裂纹、变形等质量缺陷。同时需要注意的是，对于不同种类的构件，其表面检验技术和相应的检验标准也存在差异。以细长轴类零件、冷冲压零件、铜件为例，前者在检测时更应关注其变形程度，而冷冲压零件主要看其表面是否有裂纹，后者则侧重于其表面是否有划痕或磕碰。但无论选择哪种检测方式，相关工作人员在检测后都要做好登记记录，区分不合格品、合格品和报废品，并做好标记和记录，防止混乱情况的发生。

2.2 零件尺寸检测

利用常用的测量仪器或极限量规检查机械零件的尺寸，确保其尺寸误差不超过极限范围，是保证机械零件质量符合要求的有效手段。在选择测量仪器时，需要考虑被测零件的结构特性，如硬度、刚度、材料等。以及测量仪器的测量精度。常用的仪器有千分尺、游标卡尺、比较仪、千分表、光滑极限规等。不同测量仪器的不确定度不同，需要按照相应的规范正确处理。极限规作为一种没有刻度的定制专用量具，虽然在检查孔和轴时不能测出具体的数字，但可以判断相应的尺寸是否合格。此外，验收规还用于机械零件的质量检验。根据实际检测需要，合理设计光滑极限量规。经过合理设计其类型、公差带、形位公差、表面粗糙度等。这种量规可以直接用来检测零件的尺寸。

 2.3CAD 数据质量检测

 通过建立CAD模型数据质量的规则库和规则集，利用信息技术实现CAD模型数据的快速准确检测，从而保证CAD模型数据本身的质量，兼顾设计质量和制造质量的有效检测。在构建CAD模型数据质量的规则库和规则集时，需要以装配模型检测、2D工程图检测、三维模型检测、特征检测、曲线检测、曲面检测为重点，保证相应检测范围的全面覆盖，保证相应的检测质量 。在信息技术的支持下，借助CAD数据质量检测软件，工程图标题栏的标准测试、箭头测试、直线测试、尺寸测试、标注文字测试、投影角度测试、比例尺测试、公布图纸尺寸单位测试、工程图视图逾期测试、横断面状态测试、草图特征测试、参考特征测试、体素特征测试、倒角和圆角特征测试全部实现。特征检测、形状和位置公差特征检测、特征状态检测、特征定位检测、特征重叠检测、3D模型显示检测、实体检测、表达式检测、文件坐标系检测、组件模型属性检测、层显示状态检测、层类别检测、层关系检测、曲线精度检测、表面精度检测、实体精度检测、孔装配检测、零件和子装配检测、装配定位和约束检测、装配材料检测、装配组件检测、装配组件属性检测、装配干涉检测、微小曲线和线段检测、相同曲线对象检测、微小曲面检测、相同曲面对象检测等

2.4加强机械零件质量与检测技术管理

机械零件质量管理和监测技术是保证检测结果真实性和可靠性的关键，也是加强相应零件质量保证的有效手段。积极推进零件质量市场化监管，让有资质的质检机构承担相应的检验职责，合理优化资源配置，加强机构管理和监督，确保质检机构能够有效运用先进检验技术实施机械零件质量检验。同时，完善相关法律法规，形成健全可行的规范程序和标准，特别是规范相应的处罚条款，以法律约束加强监管，确保相应机械零件质量检测结果的真实性和可靠性。完善零件质量抽查制度，通过统一检验和随机抽查的法律条款进一步加强约束和监督。此外，还要保证所选择的检测标准足够科学合理，根据相关规范和零件本身的特点选择最合适的检测技术，降低检测难度和误差，保证检测结果的可靠性。

2.5机械检验过程中零件质量检测的注意事项

制造业对零件生产的技术要求极其严格。所有零件的形状、尺寸、公差、硬度和材料应保证符合相关标准，不应有任何差异。因此，我们可以认为，零件的质量在一定程度上决定了零件的销量。要保证零件质量，最直接有效的办法就是在机械零件质量检验方面进行投入，加强零件的检验水平和准确度，从而保证零件质量在较高水平上稳定，帮助企业有效提高市场竞争力。在开展日常零件质量检验活动时，首先，相关检验人员要确定要检验的部位，确认要使用的检验仪器，使用正确的检验方法进行检验。机械零件的质量检验对检验人员来说是一项技术性极强的要求。在检验过程中，要避免误检和漏检。因此，为了有效避免上述情况，需要从以下几个方面进行保证。首先，要做好测试前的准备工作。要认真阅读测试零件的行业标准和设计图纸，及时了解测试零件的结构和特点。其次，要了解和熟悉零件的加工工序，记录和掌握零件工序的加工部位、尺寸和工序尺寸的换算，及时科学合理地选择检测仪器和方法。

 结束语

为了实现机械零件表面质量检测，研究了基于激光数字全息的机械零件表面质量检测方法。根据衍射球面波理论，获得机械零件的重建图像，并对重建图像的干涉条纹进行分析，判断表面是否存在缺陷。通过构建物光场相位与机械零件表面缺陷形貌的关系模型，获取缺陷形貌，完成质量检测。激光数字全息在数据处理方面具有强大的优势，可与不同技术相结合，解决机械零件表面微小变形缺陷的高质量检测问题，提高应用效果。激光数字全息术的应用范围越来越广，它将在未来的科学研究中发挥至关重要的作用。

 参考文献：

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