【摘要】：砂輪作為磨削加工的主要磨具,其表面形貌對(duì)磨削性能和加工質(zhì)量具有重要的影響。砂輪表面形貌的快速全場測量方法研究對(duì)于獲取砂輪表面磨粒特征分布,優(yōu)化磨削加工工藝,推動(dòng)超精密磨削加工技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用線陣相機(jī),構(gòu)建針對(duì)大尺寸砂輪表面形貌全場測量系統(tǒng),以快速獲取砂輪表面全場磨粒圖像,通過對(duì)磨粒圖像的處理,提取和分析砂輪表面磨粒二維形貌特征參數(shù)。主要的研究工作包括:(1)測量系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。闡述砂輪表面形貌全場測量檢測原理,依據(jù)測量需求,確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,并對(duì)光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和輔助機(jī)構(gòu)等硬件組成進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。(2)測量系統(tǒng)的校正。闡述系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)的意義,提出系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)方案;闡述了圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的原理,并比較了不同的圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)性能,采用sobel清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)作為本項(xiàng)目評(píng)價(jià)函數(shù),并通過引入灰度梯度閾值提高評(píng)價(jià)函數(shù)的準(zhǔn)確性,改進(jìn)爬山算法搜索策略,提升算法的全局性能力,減少算法陷入局部峰值的概率,提高系統(tǒng)的對(duì)焦性能;分析引起圖像運(yùn)動(dòng)失真的原因以及運(yùn)動(dòng)失真對(duì)測量系統(tǒng)的影響,提出獲取無運(yùn)動(dòng)失真圖像的方法。(3)表面磨粒二維特征提取與分析。對(duì)原始圖像進(jìn)行縮放,提升系統(tǒng)處理圖像的速度;根據(jù)圖像的特點(diǎn),確定合適的圖像增強(qiáng)的方式;闡述了一些經(jīng)典圖分割算法的原理,并確定Otsu為本項(xiàng)目分割算法;對(duì)經(jīng)典Otsu算法進(jìn)行改進(jìn),提升圖像的分割效果;采用形態(tài)學(xué)算法去除磨粒和結(jié)合劑中的小孔,光滑磨粒邊緣,獲取有效磨粒區(qū)域;分析磨粒質(zhì)心和磨粒間方位信息,提取磨粒的幾何特征參數(shù),統(tǒng)計(jì)和分析砂輪表面形貌的二維分布信息。使用本系統(tǒng)對(duì)直徑為120mm厚度為8mm的釬焊金剛石砂輪和直徑為250mm寬度為15mm的燒結(jié)金剛石砂輪進(jìn)行檢測,分別耗時(shí)80s和295s,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本課題研究的測量檢測系統(tǒng)較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸砂輪表面形貌的快速測量。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG743;TP391.41
【圖文】：

對(duì)于一顆磨粒需要拍攝多層圖像，因此檢測速度很慢。（3）掃描電鏡法其基本原理如圖1.3所示，先對(duì)被測物進(jìn)行制樣，將樣本放于掃描電鏡中，電子槍發(fā)射的初級(jí)電子對(duì)樣品進(jìn)行掃描，引起次級(jí)電子發(fā)射，次級(jí)次電子打擊到探測器上形成次級(jí)電子信號(hào)，調(diào)制成顯象管亮度，因?yàn)闃悠繁砻嫘蚊膊町�，將引起次�?jí)電子信號(hào)的差異，因而顯象管相應(yīng)點(diǎn)的亮度也不同，這樣在顯象管上將產(chǎn)生清晰的立體圖像。謝晉等[11]使用掃面電鏡獲取砂輪表面的二維形貌信息；涂書桂等[12]用掃面電鏡對(duì)釬焊金剛石砂輪表面磨粒及其結(jié)合劑形貌進(jìn)行了分析；Kaplonek W ,Nadolny K等[13]使用掃描電鏡獲得加工后砂輪有效面的狀況的評(píng)估；Joel Johnson, R Deepak等[14]通過測量修整后砂輪表面粗糙度來顯示激光修整的有效性。但是掃面電鏡在檢測之前需要對(duì)砂輪進(jìn)行鍍膜制樣，會(huì)對(duì)砂輪CCDA/D轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)壓電陶瓷控制電路光源顯微物鏡分光器被測表面參考鏡PZT激光器攝像機(jī)砂輪

（6）觸針法其基本原理如圖 1.5，觸針在被測物表面進(jìn)行平行運(yùn)動(dòng)，觸針會(huì)隨砂輪貌垂直運(yùn)動(dòng)，觸針在垂直方向的運(yùn)功軌跡反映出表輪表面形貌信息。雷力巫光宇[17]運(yùn)用觸針法獲取砂輪表面 X-Z 二維形貌信息；Nadolny K，KaW[18]運(yùn)用觸針法獲得砂輪表面粗糙度；Matsui S,Tamaki J 等[19]對(duì)傳統(tǒng)觸針法改進(jìn)獲得磨粒的分布密度，切削刃的形狀。觸針法能獲得砂輪地貌的廓形獲得磨粒 X-Z 軸的信息，但并不能獲取磨粒 X-Y 軸信息，且容易劃傷被檢測

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2738430