表面形貌的三维评定可从区域表面获取信息,能够给出研究表面的直观图像以及与表面形成机理相关的丰富信息,能够更全面、更真实地反映零件表面的特征,体现表面的功能特性。三维表面形貌评定必须获取真实三维表面形貌数据。测量表面粗糙度参数时,只要求垂直方向的精度,而对于三维表面轮廓的测量,既要求垂直方向的精确测量,还要求水平X-Y方向的精确测量。因此,本文研制了一种基于计量光栅的计量型X-Y工作台,满足了三维形貌测量中对于X、Y坐标精度的要求,且可应用于接触式表面轮廓仪和垂直扫描白光干涉三维形貌测量仪的水平X、Y坐标的定位。在提取三维表面轮廓后,由于表面形貌的复杂性使得定义和计算三维参数很困难,为此,本文在参考有关国际测量标准的基础上,对三维表面评定参数进行了具体的计算,并对算法进行了一定优化。本文的具体工作如下:1.以计量光栅作为校准器,研制计量型X-Y工作台。对工作台的工作原理、组成部分,以及关键技术进行了分析,并实现系统的闭环控制过程。X-Y工作台最大行程50mm×50mm,X、Y方向的定位分辨率优于1μm。通过实验测试计量型X-Y工作台的定位精度。2.设计硬件处理电路和软件补偿程序,对光栅莫尔条纹信号进行细分、辨向和计数,得到分辨率优于1μm的光栅位移值。3.参考有关国际测量标准的基础上,三维表面评定参数进行了具体的计算,并对算法进行了一定优化,分析了产生误差的原因,将参数计算结果与已知表面的理论值和国外权威机构的计算值进行比较。4.建立了基于OpenGL的三维实体模型,并与常用网格模型进行了比较。该模型具有可视化程度高、立体感效果好、信息量足、操作方便的优点。5.以Borland C++ builder(BCB)为开发平台,开发用户应用程序软件,实现对X-Y工作台的控制、三维表面轮廓的仿真、和空间表面的参数评定等功能。6.实验验证了三维参数计算的准确性,以及工作台的定位精度。