【技术实现步骤摘要】
一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法
[0001]本专利技术属于加工表面质量检测方法
,涉及一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法。
技术介绍
[0002]加工表面形貌是由于加工过程中刀具几何形状在工件表面的复映、刀具和工件之间的挤压与摩擦、切屑分离时的塑性变形以及金属撕裂和加工系统的振动等原因在工件表面留下的各种不同形状和尺寸的微观结构,具有与可见光波长近似的小尺度特征。加工表面形貌不但直接决定了机械零件的耐磨性、耐腐蚀性、接触刚度、抗疲劳能力与密封性等,而且对机械设备的配合性质、结合部静动态特性、使用寿命与可靠性等都有重要的影响。
[0003]目前,加工表面形貌测量方法主要分为接触式和非接触式两大类,其中接触式测量以其稳定、可靠的特点被广泛应用。但接触式测量对高精度表面及软质金属表面会造成划伤与破坏;受触针尖端圆弧半径的限制,其测量精度有限;因触针磨损及测量速度的限制,无法实现在线实时测量。而基于光学散射和干涉等原理的非接触式测量方法,普遍存在设备复杂、成本高等问题,难以适应快速、 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法,其特征在于,具体按照如下步骤实施:步骤1,获取显微图像:利用显微镜对被测加工表面进行放大,通过CCD相机获取加工表面形貌的灰度图像;步骤2,图像预处理:对步骤1中获取的灰度图像进行消噪和平滑处理,提取图像的灰度值;步骤3,根据加工表面形貌的对数正态分布光照模型构建加工表面形貌的解析梯度模型,通过步骤2中提取图像的灰度值计算图像中x向、y向的灰度梯度值,根据图像的灰度梯度值,利用加工表面形貌的解析梯度模型计算形貌梯度值;步骤4,通过形貌凹凸识别和梯度正负修正法对步骤3中计算的形貌梯度值进行处理,获取表面形貌梯度的修正值,利用三点辛普生求积公式计算加工表面形貌的高度,以计算的高度作为加工表面形貌的高度实现加工表面形貌的重建;步骤5,提取步骤4重建的加工表面形貌,提取最大高度参数R
z
、均方根高度参数R
q
、轮廓单元的平均宽度参数R
sm
和偏斜度参数R
sk
参数,将提取的参数和加工要求对应的参数比较,进行加工表面质量评价。2.根据权利要求1所述的一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法,其特征在于,所述步骤1中利用显微镜对被测加工表面进行放大的具体过程为:被测加工表面位于显微镜物镜的焦平面上,点光源发出的光束经过聚光镜扩束准直成为平行光,分光镜使平行光的入射方向与光轴方向平行,光束通过物镜照射到加工表面上,加工表面的反射光透过物镜、分光镜和成像透镜到达光阑附近,光阑使物镜焦平面上反射光进入图像传感器,形成显微图像。3.根据权利要求1所述的一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法,其特征在于,所述步骤2中采用小波包变换方法对获取的灰度图像进行消噪和平滑处理。4.根据权利要求1所述的一种基于单幅显微图像重建的加工表面质量在线检测方法,其特征在于,所述步骤3中的根据加工表面形貌的对数正态分布光照模型构建加工表面形貌的解析梯度模型具体为:所述加工表面形貌的对数正态分布光照模型I如下公式(1)所示,式中,K
d
为漫反射比例系数;K
s
为镜面反射比例系数;I
i
为光源的入射光亮度;I为观察方向的有效光亮度;θ为表面形貌的微平面法向偏角,a、b为待定参数,与表面微观表面的几何特征有关;其中,式中,p为表面形貌高度在x方向的梯度值;q为表面形貌高度在y方向的梯度值;切削加工表面微观形貌的反射图方程表示为:
cosθ≈1,则对式(3)进行化简,得:即:对等式两边同时取...
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