一种金属面板的表面粗糙度表征方法和装置与流程

本发明涉及表面粗糙度表征，特别涉及一种金属面板的表面粗糙度表征方法和装置。

背景技术：

1、表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，一般是由所加工的方法或其它外部因素造成，是评定材料表面质量的重要指标之一，常用轮廓算数平均偏差ra表示。由于粗糙度的改变会导致材料表面的光散射特性产生差异，因此利用brdf模型对材料表面粗糙度进行精确表征具有重要意义。

2、brdf模型是对光的传播的数学表述，是对真实世界物体表面反射特性的一种近似，利用brdf模型进行理论仿真可以得到任意入射光角度和观测角度(包括采集装置无法釆集的角度)下样品的反射特性。现有常用的描述材料brdf特性的模型主要有torrance-sparrow模型、cook-torrance模型、beard-maxwell模型等，但这些模型大多难以表征材料表面的粗糙度特征，无法实现与材料表面轮廓算数平均偏差ra的高精度拟合。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种金属面板的表面粗糙度表征方法和装置，能够实现金属面板表面粗糙度的高精度表征。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种金属面板的表面粗糙度表征方法，包括：

3、获取待表征金属面板的双向反射分布函数值和轮廓算数平均偏差；

4、构建roth模型；

5、根据所述待表征金属面板确定所述roth模型包括的输入参数的初始值范围；其中，所述输入参数包括朗伯系数、所述待表征金属面板的表面参数和粗糙度参数；

6、根据预设精度值、所述输入参数的初始值范围和所述双向反射分布函数值，确定所述roth模型的最优输入参数；

7、根据所述最优输入参数对所述轮廓算数平均偏差进行表征。

8、可选地，所述构建roth模型，包括：

9、将所述待表征金属面板的总反射分为漫反射和镜面反射；

10、根据所述朗伯系数，确定所述漫反射的第一双向反射分布函数值；

11、确定获取所述双向反射分布函数值时的入射天顶角、观测天顶角和相对方位角；

12、根据所述入射天顶角、所述观测天顶角、所述相对方位角、所述表面参数和所述粗糙度参数，确定菲涅耳系数、微面元分布函数和微面元的阴影遮蔽项；

13、根据所述菲涅耳系数、所述微面元分布函数、所述微面元的阴影遮蔽项、所述入射天顶角和所述观测天顶角，确定所述镜面反射的第二双向反射分布函数值；

14、将所述第一双向反射分布函数值和所述第二双向反射分布函数值进行求和，得到所述roth模型。

15、可选地，所述第一双向反射分布函数值通过如下公式确定：

16、

17、其中，brdfd用于表征所述第一双向反射分布函数值；k用于表征所述朗伯系数；1/π用于表征朗伯体；

18、所述菲涅耳系数通过如下公式确定：

19、

20、g2＝n2+cos2θa-1

21、其中，f(n；θα)用于表征所述菲涅耳系数；n用于表征所述表面参数；θα用于表征微面元法线与入射光的夹角；g用于表征中间变量；

22、所述微面元分布函数通过如下公式确定：

23、

24、其中，d(α；δ)用于表征所述微面元分布函数；α用于表征微面元法线与所述待表征金属面板表面的法线之间的夹角；δ用于表征所述粗糙度参数。

25、可选地，所述微面元的阴影遮蔽项通过如下公式确定：

26、

27、其中，g(θs；θν)用于表征所述微面元的阴影遮蔽项；θs用于表征所述入射天顶角；θν用于表征所述观测天顶角；δ用于表征所述粗糙度参数；

28、所述第二双向反射分布函数值通过如下公式确定：

29、

30、其中，brdfs用于表征所述第二双向反射分布函数值；f(n；θα)用于表征所述菲涅耳系数；d(α；δ)用于表征所述微面元分布函数。

31、可选地，所述根据预设精度值、所述输入参数的初始值范围和所述双向反射分布函数值，确定所述roth模型的最优输入参数，包括：

32、确定获取所述双向反射分布函数值时的入射天顶角、观测天顶角和相对方位角；

33、根据所述输入参数的初始值范围确定输入参数组合；

34、在所述入射天顶角、所述观测天顶角和所述相对方位角下，利用所述roth模型遍历所述输入参数组合，得到若干仿真双向反射分布函数值；

35、对所述仿真双向反射分布函数值和所述双向反射分布函数值进行差值运算，得到差值；

36、在所述差值的绝对值小于所述预设精度值时，确定该差值的仿真双向反射分布函数值对应的输入参数组合为最优输入参数。

37、可选地，所述预设精度值为1×10-4。

38、可选地，所述根据所述最优输入参数对所述轮廓算数平均偏差进行表征，包括：

39、将所述最优输入参数中的粗糙度参数作为最优粗糙度参数；其中，不同轮廓算数平均偏差的所述待表征金属面板所得到的最优输入参数不同；

40、对所述轮廓算数平均偏差和与该轮廓算数平均偏差对应的所述最优粗糙度参数进行拟合，得到目标线性函数；所述目标线性函数用于根据所述待表征金属面板的所述最优粗糙度参数得到所述轮廓算数平均偏差。

41、第二方面，本发明实施例还提供了一种金属面板的表面粗糙度表征装置，包括：

42、获取模块，用于获取待表征金属面板的双向反射分布函数值和轮廓算数平均偏差；

43、构建模块，用于构建roth模型，并根据所述待表征金属面板确定所述roth模型包括的输入参数的初始值范围；其中，所述输入参数包括朗伯系数、所述待表征金属面板的表面参数和粗糙度参数；

44、仿真模块，用于根据预设精度值、所述输入参数的初始值范围和所述双向反射分布函数值，确定所述roth模型的最优输入参数；

45、表征模块，用于根据所述最优输入参数对所述轮廓算数平均偏差进行表征。

46、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述任一项所述的金属面板的表面粗糙度表征方法。

47、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述任一项所述的金属面板的表面粗糙度表征方法。

48、本发明实施例提供了一种金属面板的表面粗糙度表征方法和装置，该方法首先构建了roth模型，并基于待表征金属面板确定了该模型所包括的输入参数的初始值范围，然后将该输入参数输入该模型中，以根据预设精度值和待表征金属面板的双向反射分布函数值确定当前该模型的最优输入参数，最后利用该最优输入参数对待表征金属面板的轮廓算数平均偏差进行表征。如此，基于预设精度值确定roth模型的最优输入参数，实现了在高预设精度值下的轮廓算数平均偏差的表征，提高了该表面粗糙度表征方法的表征精度。