一种竹材表面粗糙度测量仪的制作方法

本实用新型属于测量仪器，尤其涉及一种竹材表面粗糙度测量仪器。

背景技术：

表面粗糙度是评价竹木制件表面质量的重要指标，直接影响竹木制件的外观、胶合质量、装饰质量以及胶料与涂料的消耗量等。随着竹材工业、家具工业、建筑装潢业等的发展，竹制品的表面质量得到越来越多的重视，表面粗糙度不仅影响竹制品的质量，而且对加工工艺以及生产成本也有很大影响，因此，重视竹制品的表面粗糙度，在生产中对其进行正确测量是必要的。目前，对竹制品表面粗糙度的测量主要采用探针法等传统测量设备，测量效率较低，测量结果不够理想。

技术实现要素：

本实用新型提供一种竹材表面粗糙度测量仪，该仪器可实现竹材表面粗糙度的测量，测量精度较高，测量结果不但可以实时显示，而且可以送入外部计算机进行分析处理。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种竹材表面粗糙度测量仪。包括：光学测量装置和测量仪外壳以及位于测量仪外壳内部的信号测量电路。光学测量装置包括：测量仪外壳顶面延伸端、HE-NE激光器、激光传输腔体、1#光学元件、分光镜、固定钢索、2#光学元件、参考光传输腔体、参考光光电接收器、3#光学元件、测量光传输腔体、测量光光电接收器、测量仪外壳底面延伸端。在测量仪外壳的一个侧面上装有：电源指示灯、运行指示灯、通信故障指示灯、打印故障指示灯、液晶显示屏、启动按键、停止按键、打印按键、导出按键、通信插口、打印机插口。测量仪外壳内部的测量电路包括：信号放大模块、信号滤波模块、模数转换模块、电源模块、CPU（中央处理单元）、显示接口模块、通信接口模块、打印接口模块、键盘接口模块、存储模块、数字量输出模块。

所述激光传输腔体、参考光传输腔体、测量光传输腔体分别固定于测量仪外壳顶面延伸端；所述HE-NE激光器位于激光传输腔体顶端，所述1#光学元件位于激光传输腔体末端；所述2#光学元件位于参考光传输腔体末端，所述参考光光电接收器位于参考光传输腔体顶端；所述3#光学元件位于测量光传输腔体末端，所述测量光光电接收器位于测量光传输腔体顶端；所述分光镜两端分别通过固定钢索固定于测量仪外壳顶面延伸端。所述参考光光电接收器、测量光光电接收器分别通过信号线与测量仪外壳内的测量电路上的信号放大模块相连；所述信号放大模块与信号滤波模块通过信号线相连；所述信号滤波模块与模数转换模块相连；所述模数转换模块与CPU相连；所述CPU分别通过信号线与数字量输出模块、显示接口模块、通信接口模块、打印接口模块、键盘接口模块、存储模块相连。所述电源模块分别通过电源线与信号放大模块、信号滤波模块、模数转换模块、CPU、显示接口模块、通信接口模块、打印接口模块、键盘接口模块、存储模块、数字量输出模块相连；所述键盘接口模块分别通过信号线与启动按键、停止按键、打印按键、导出按键相连；所述数字量输出模块分别通过信号线与电源指示灯、运行指示灯、通信故障指示灯、打印故障指示灯相连；所述通信接口模块通过信号线与通信插口相连；通过通信插口可以外接PC 机；所述打印接口模块通过信号线与打印机插口相连，通过打印机插口可以外接打印机；所述显示接口模块通过信号线与液晶显示屏相连。

本实用新型的工作原理如下：

接通电源，此时电源指示灯点亮。按下启动按键，此时，运行指示灯点亮，测量仪处于工作状态。将待测竹材放入测量仪外壳底面延伸端中心处，在激光传输腔体内，HE-NE激光器所发出的激光束经过1#光学元件后，变成平行光束，射到分光镜上，部分光束经分光镜的反射后，经2#光学元件汇聚后，经过参考光传输腔体照射到参考光光电接收器上，经参考光光电接收器的光电转换后作为测量参考信号；所述照射到分光镜上的另一部分光束经分光镜的透射后，照射到待测竹材上，部分光发生漫反射，部分光发生反射。竹材表面粗糙度越大，反射光越少，能量越弱。所述照射到竹材上的反射光经3#光学元件会聚后，通过测量光传输腔体平行照射到测量光光电接收器上，经测量光光电接收器的光电转换后作为测量信号。测量光光电接收器接收到的反射光越多，所转换成的电信号越大，电信号的大小即代表了竹材表面粗糙度的情况。所述测量参考信号和测量信号分别经信号放大模块、信号滤波模块的放大、滤波处理后送入模数转换模块进行模数转换。所述测量信号经模数转换后得到代表竹材表面粗糙度的数字量信号，所述测量参考信号经模数转换后得到代表修正量大小的数字量信号。所述代表竹材表面粗糙度的数字量信号和代表修正量大小的数字量信号分别送入CPU进行运算处理，得到竹材表面粗糙度数据。CPU将竹材表面粗糙度数据通过显示接口模块送入液晶显示屏进行显示，同时还将竹材表面粗糙度数据送入存储模块进行存储。按下打印按键，CPU将竹材表面粗糙度数据经打印接口模块、打印机插口送外部打印机进行打印；按下导出按键，CPU将竹材表面粗糙度数据经通信接口模块、通信插口送入外部PC 机进行数据分析。当CPU与外部打印机通信出现故障时，CPU将通过数字量输出模块输出报警信号给打印故障指示灯，使其点亮；当CPU与外部PC机通信出现故障时，CPU将通过数字量输出模块输出报警信号给通信故障指示灯，使其点亮。测量完毕，可以按下停止按键，停止本测量仪工作。

本实用新型的优点与效果是：

由于本测量仪采用了激光测量法并利用分光技术，将激光束分为测量光束和参考光束，并利用参考光的测量数据来修正代表粗糙度大小的测量光数据。因此，测量精度较高，而且本测量仪还能够通过通信插口将测量数据传送到PC 机进行数据分析和处理，还可以将测量数据送外部打印机进行打印输出。

附图说明

图1为竹材表面粗糙度测量仪的结构示意图；

图2为竹材表面粗糙度测量仪的电路方框图。

图1中标号说明：1、电源指示灯，2、运行指示灯，3、通信故障指示灯，4、打印故障指示灯，5、液晶显示屏，6、测量仪外壳，7、启动按键，8、停止按键，9、通信插口，10、打印机插口，11、打印按键，12、待测竹材，13、测量仪外壳底面延伸端，14、分光镜，15、1#光学元件，16、固定钢索，17、激光传输腔体，18、HE-NE激光器，19、测量仪外壳顶面延伸端，20、2#光学元件，21、参考光传输腔体，22、参考光光电接收器，23、3#光学元件，24、测量光传输腔体，25、测量光光电接收器，26、导出按键。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

见图1，本实用新型包括：电源指示灯1、运行指示灯2、通信故障指示灯3、打印故障指示灯4、液晶显示屏5、测量仪外壳6、启动按键7、停止按键8、通信插口9、打印机插口10、打印按键11、待测竹材12、测量仪外壳底面延伸端13、分光镜14、1#光学元件15、固定钢索16、激光传输腔体17、HE-NE激光器18、测量仪外壳顶面延伸端19、2#光学元件20、参考光传输腔体21、参考光光电接收器22、3#光学元件23、测量光传输腔体24、测量光光电接收器25、导出按键26。

见图2，本实用新型测量仪外壳内的测量电路包括：信号放大模块、信号滤波模块、模数转换模块、电源模块、CPU（本实施例CPU型号为STM32F103C4）、显示接口模块、通信接口模块、打印接口模块、键盘接口模块、存储模块、数字量输出模块。

接通电源，此时电源指示灯点1亮。按下启动按键7，此时，运行指示灯2点亮，测量仪处于工作状态。将待测竹材放入测量仪外壳底面延伸端13中心处，在激光传输腔体17内，HE-NE激光器18所发出的激光束经过1#光学元件15后，变成平行光束，射到分光镜14上，部分光束经分光镜14的反射后，经2#光学元件20汇聚后，经过参考光传输腔体21照射到参考光光电接收器22上，经参考光光电接收器22的光电转换后作为测量参考信号；所述照射到分光镜14上的另一部分光束经分光镜14的透射后，照射到待测竹材12上，部分光发生漫反射，部分光发生反射。竹材12表面粗糙度越大，反射光越少，能量越弱。所述照射到竹材12上的反射光经3#光学元件23会聚后，通过测量光传输腔,24平行照射到测量光光电接收器25上，经测量光光电接收器25的光电转换后作为测量信号。测量光光电接收器25接收到的反射光越多，所转换成的电信号越大，电信号的大小即代表了竹材12表面粗糙度的情况。所述测量参考信号和测量信号分别经信号放大模块、信号滤波模块的放大、滤波处理后送入模数转换模块进行模数转换。所述测量信号经模数转换后得到代表竹材表面粗糙度的数字量信号，所述测量参考信号经模数转换后得到代表修正量大小的数字量信号。所述代表竹材表面粗糙度的数字量信号和代表修正量大小的数字量信号分别送入CPU进行运算处理，得到竹材12表面粗糙度数据。CPU将竹材12表面粗糙度数据通过显示接口模块送入液晶显示屏5进行显示，同时还将竹材12表面粗糙度数据送入存储模块进行存储。按下打印按键11，CPU将竹材12表面粗糙度数据经打印接口模块、打印机插口10送外部打印机进行打印；按下导出按键26，CPU将竹材12表面粗糙度数据经通信接口模块、通信插口9送入外部PC 机进行数据分析。当CPU与外部打印机通信出现故障时，CPU将通过数字量输出模块输出报警信号给打印故障指示灯4，使其点亮；当CPU与外部PC机通信出现故障时，CPU将通过数字量输出模块输出报警信号给通信故障指示灯3，使其点亮。测量完毕，可以按下停止按键8，停止本测量仪工作。