This paper attempts to propose new procedures to evaluate roughness of ground metallic surface in the range of 1-10.mu.m from data gained by an optical, in-process measurement of the surfaces. Studies are made to process the data of reflected lights pointed at the surface to be measured. Results obtained are compared with those of measurement by stylus roughness meter. Correlations between the two types of roughness measurement are well. The proposed method can be used as a sensor for a polishing robot.
The purpose of this study was to develop the handy non-contact measurement device of the surface roughness by using the optical fiber sensor. The advantages of fiber optic sensors are high-speed responsibility, non-effect of the magnetic, convenience of the product and high precision. The measurement theory for surface roughness of optical fiber sensor is one to one correspondence between the reflected light intensity based on the surface roughness of the object and the measurement value of previously known for surface roughness. The reflected light intensity was determined using the distance to the surface from the sensor probe and the limit reflection angle based on the surface roughness. Therefore, in this study, the sensor probe was produced for determining the value of surface roughness only using the limit reflection angle based on the surface roughness with the fixed distance from the surface. A prototype measurement system was composed of a transmitting part, a receiving part and a signal processing circuit. The materials of standard measurement which was used in this experiment were SM45C, STS303 and Al60. According to the results of this study, approximation surface roughness formulas which was deduced from the correlation of between the standard surface roughness and the sensing output were verified that they were effect against the surface roughness measurement value of the option sample. And handy optical fiber surface roughness measurement device which was produced by an order was verified that it was effect for measuring of the precision surface roughness.
Seo, Young-Ho;Kim, Hwa-Young;Ahn, Jung-Hwan;Choi, Lee-Jon
Proceedings of the KSME Conference
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2003.04a
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pp.845-850
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2003
The scattered light pattern from a machined surface generally contains much information concerning the surface roughness. The light pattern can be acquired by optical system and analyzed by statistical method. This kind of surface roughness measurement system can be easily adopted on the machine measurement. But the fully assembled system is too complex to implement on small systems using micro-controller. This study proposes the idea of reducing the number of optical components by removing screen and examines image processing of a light pattern to minimize the negative result of incomplete optical system. And the Gaussian blur filtering is concluded to be the best method of proposed measurement system. Furthermore light intensity variation of image pattern can be treated as a signal, therefore FIR filtering gives the similar result of Gaussian blur effect.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.11
no.6
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pp.168-178
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1994
This paper presents an optical surface roughness sensor developed for intermediate- process measurement on the machine. The light scattering method is adopted for the sensor, which is designed conpact and flexible enough to apply to 'on the machine' measurement of surface roughness. The developed sensor has special features such that it makes use, as the measurement parameter, of the ratio between fluxes of the incident light, and the specularly and partly diffusely reflected light, and that it can adjust the incident light angle. The experimental investigation reveals not only the sensor has good performance as a surface roughness sensor but the sensor is very robust so as to be useful in in-process measurement.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.4
no.2
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pp.36-46
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1987
An optical technique using laser for non-contact measurement of surface roughness and form accuracy of ground surfaces is presented. It is found that, when a ground surface is illuminated by a beam of laser light, the roughness height and slope distribution has significant influence on the pattern of reflection and it maintains an unique Gaussian distribution relationship with the surface roughness. The principle idea of the optical measurement system is therefore monitor the radiation, and then calibrate it in process against surface roughness by means of necessary digital data processing. On the other hand, measuring the form accuracy of a ground surface is accomplished by using a triangular method, which is based on observing the movement of an image of a spot of light projected onto the surface. The image is focused, through a series of lenses for magnification, on a photodetector array lf line configur- ation. Then the relative movement of image and consequently the form accuracy of the surface can be obtained through appropriate calibration procedures. Experimental test showed that the optical roughness measurement technique suggested in this work is very efficient for most industrial applications being capable of monitoring the roughness heights ranging 0.1 to 0.6 .$\mu$m CLA values. And form accuracy can be measured in process with a resolution of 10 .$\mu$m.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.464-468
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1996
To evaluate the surface integrity of machined products such as die, the surface roughness measurement is being much used. Especially, for machining automation and promotion of productivity, the surface roughness measurement technique changes from sepatate measuring system after machining process to the on-the-machine measurement. This study is on the surface roughness measurement by using scattered lights for on-the-machine measurement. This system is designed with a simple optical construction. And experiments are implemented with standard roughness specimen to obtain the parameters which are specularly reflected region parameter and diffusely reflected region parameter. To determine the surface roughness quickly, neural network is used. And this system gives the possibility to apply to the various production processes.
In this paper, we study effect of waveness at the optical surface roughness measurement. In generally, waveness components cause errors in calculation of the roughness value of metal surface. We study about surface roughness signals In the frequency domain for separate two signal component of real roughness and waveness by digital signal processing methods. Thereafter, determine low and high Component of frequency spectrum. By this separating frequency value we design liner low and high pass filter which cutoff frequency is 1 Hz. After this process, converted each filtered spectrum by inverse discrete fourier transformation to time domain waveness and real roughness signals We calculate surface roughness value from filtered roughness signals. For evaluate this method, we use five specimens roughness signal which obtained from optical surface roughness measuring system in 3mm/s moving speed with 0.1 mm laser beam spot size As a result, we obtain more linerized roughness value than that of unfiltered roughness signals.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.12
no.2
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pp.68-74
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2013
In this paper, an average surface roughness, $R_a$, was measured by optical measurement and its mathematical model according to spindle speed and feedrate was obtained by least square method. Also, its result is compared and investigated with real measured average surface roughness. The optical measurement of surface roughness is performed by CLSM(confocal laser scanning microscope) and the captured HEI(height encoded image) data is used as an original data for the generation of average surface roughness and its mathematical plane or contour surface of surface roughness. Using this polynomial model with two independent variables, the behavior of an average surface roughness is investigated and analyzed with an experimental modeling of least square algorithm. And it can be used for the prediction of $R_a$ in different condition of machining.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.6
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pp.1303-1311
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1988
Described is method for development of an optical roughness measurement sensor for in-subequality assurance in the precision grinding. Main approach is made based upon the Brckmann's light scattering theory, in which general solutions of the optical scattering behaviour are given under many simplifying assumptions on the model of the surfaces illuminated. For the ground surface, the assumptions are verified through computer simulation and experimental work in order to examine the validity of Beckmann's theory on predicting the optical responses according to the roughness variation. As a result, an optical monitoring strategy is derived which can evaluate the roughness value of the ground surface by statistically detecting the pattern of intensity distribution of the scattered light. Finally, the strategy is proven by comparing with the results using the stylus method.
In - process measurement of surface roughness is introduced which employs an optical method by using laser beam. This makes it possible to detect the surface roughness not only along the circurnferential path but also along the feed direction even during machining. The maximum roughness value is always abtainable from the reading along the feed direction.
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