表面形貌的全息式非接触光学测量方法

讨论了关于表面形貌的一种全息式非接触光学测量新方法．此方法采用全息光学元件ＨＯＥ替代普通光学元件,作为离焦检测元件,提高了测量精度和范围．     

基于分形维数的光学表面质量评价及响应曲面模型

针对光学元件表面的微观形貌结构呈现出随机性、无序性和多尺度性,反映出一种非平稳的随机过程.针对这一问题,利用光学元件表面具有微观结构上的统计自相似性特征,首先通过结构函数法计算光学表面的分形维数,分析了分形维数与表面传统评价参数峰谷(PV)值近似线性的关系,验证了可以利用分形维数来评价光学元件表面精度;其次,建立了分形维数与抛光参数的响应曲面回归模型,为了通过控制显著性较强的抛光参数来获取更好的光学元件表面质量,评价了各抛光参数对分形维数的影响权重.     

金刚石砂轮表面二维形貌全场测量和分析

为了实现金刚石砂轮表面二维形貌的全场测量,有效评价砂轮形貌对磨削力、磨削深度、功率消耗、磨削温度、加工精度的影响,提出基于机器视觉的测量方法;结合CCD感光元件和自动砂轮驱动回转技术实现砂轮形貌的非接触全场测量.根据测量对象尺寸和测量特征量优化选取单次采样面积,通过不重叠拼接实现全场成像;对图像进行处理,提取特征磨粒,分析金刚石砂轮表面形貌的二维关键指标.采用搭建的系统对钎焊金刚石砂轮进行测量实验研究,提取磨粒总数为1 518颗,磨粒分布密度为0.5 颗·mm^-2,磨粒平均面积为0.404 mm²,磨粒平均粒径为0.359 mm.实验结果表明:文中方法可实现对钎焊金刚石砂轮表面形貌的非接触全场测量,并提供砂轮表面磨粒数、粒径及位置等关键参数.     

氧化锌多孔空心微球湿敏性能的直交流分析

以枸橼酸钠为表面活性剂,采用共沉淀法制备了氧化锌(ZnO)空心微球.利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对样品的微结构和表面形貌进行了表征.将ZnO空心球旋涂在金叉指电极上构成湿敏元件.通过半导体测试仪Keithley2400和高精度数字电桥TH2828测量湿敏元件在不同湿度环境中的直流电阻、交流电容和交流阻抗.结果表明,随着湿度的增加,元件的电阻减小,交流电容和阻抗增大(低频范围).通过ZnO空心球在不同湿度环境下复阻抗谱,给出等效电路并解释其湿敏机制.     

铝掺杂ZnO基纳米棒气敏传感材料制备及其LPG气敏性能

采用两步化学溶液法制备了ZnO和Al-ZnO纳米棒,利用扫描电子显微镜(FE-SEM)(JSM-6700F,Japan)和X射线衍射仪(XRD)(Rigaku D/Max 2500PC,Japan)进行表面形貌表征和结构分析.气敏测试结果表明,Al-ZnO纳米棒元件在380℃下对500和2 000×10-6液化石油气(LPG)的灵敏度分别为9.5和21,掺杂Al3+能有效提高ZnO纳米阵列元件对LPG的气敏性能.     

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.     

激光微造型滑动轴承表面形貌及摩擦特性研究

为了研究表面形貌对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型深度不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用IS025178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦表面温升均随着表面微造型深度增大先减小后增大,在表面微造型深度为12μm时最小。表面形貌参数与摩擦系数均存在一定关联性。摩擦系数随着表面偏态和表面中心处平均空体体积增大而增大,随着表面峰态和封闭山谷体积增大而减小,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

正交车铣表面形貌的计算机仿真

通过对正交车铣加工的数学建模,建立了正交车铣表面形貌的计算机仿真系统.利用该系统分别讨论了刀刃角、偏心量、进给量和转速比等因素对表面形貌的影响,得到以下结论:刀刃角为0°时,正交车铣加工表面为一正棱柱;刀刃角大于0°时,采用偏心加工的表面形貌比较好;采用合理的进给量,可以取得较好的表面形貌和较低的表面粗糙度;转速比越大,表面形貌越平坦,表面粗糙度越小.     

微球CH膜表面光洁度影响因素研究

采用低压等离子体化学气相沉积法(LPPCVD),在塑料微球表面制备了非晶碳氢(α-C:H)薄膜.利用光学显微镜、原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行了分析.主要研究了芯轴表面形貌、碰撞、反弹盘表面材料、薄膜厚度等四个因素对微球CH涂层表面形貌的影响.结果表明：芯轴表面形貌对CH涂层的表面形貌影响很大,改善芯轴表面形貌可提高涂层表面光洁度;当反弹盘的表面材质不同时,制备出的微球涂层的表面粗糙度有不同程度的差别;碰撞是引起微球CH涂层表面榴状突起的重要原因之一;微球CH涂层     

Gaussian相关表面的形貌特征及统计特性的AFM研究

用原子力显微镜对Gaussian相关表面形貌进行了测量.根据Gaussian相关表面的形貌特征制作了三个样品表面,通过对样品表而形貌的傅里叶变换,分析了Gaussian相关表面的统计特性.由样品表面形貌的高度数值计算,得到样品表面的方均根粗糙度和高度自相关函数.并用Gaussin函数对高度自相关函数进行拟合,得到样品表面的横向相关长度等统计特征量来定量描述Gaussian相关表面.     

基于多重分形的橡胶复合材料磨耗表面形貌特征研究

采用3D测量激光显微镜对橡胶复合材料磨耗表面形貌进行表征,利用多重分形理论对橡胶磨耗表面形貌进行描述,建立了橡胶复合材料表面磨耗形貌的特征参数,分析了谱宽Δα和谱差Δf与磨耗表面形貌的关系,用以评估橡胶磨耗表面的高度均一性和粗糙程度,实现了对橡胶复合材料表面磨耗的定量化描述,为研究橡胶复合材料磨耗性能提供了有效的分析手段和方法。     

基于离散元法的粗糙表面摩擦过程数值模拟

文章利用离散单元法对粗糙表面接触与摩擦过程进行了建模和模拟,再现了表面摩擦时表面形貌变形的整个过程.研究结果表明:影响表面形貌的主要因素是压力和速度,速度主要影响表面切向应力,压力主要影响法向应力;同时,表面形貌的变形量主要与压力和速度有关,速度和压力越大,表面形貌变形越严重.     

计算机模式识别在颜料表面改性中的应用

以群青颜料为例进行微胶囊化表面改性实验,并利用计算机模式识别技术,对颜料粒子表面形貌加以识别,结果表明,形成的囊膜形貌不同,改性效果不同,对此种极不规则的表面形貌,只有应用计算机模式识别技术,才能进上步实现对其量化表征,进而量化研究性能的与表面形貌的关系。     

金刚石套料钻刀齿表面形貌测量与建模

金刚石套料钻在硬脆材料加工中起着重要作用,套料钻刀齿表面形貌建模是套料加工过程研究的关键问题之一。针对该问题,提出了一种刀齿表面形貌测量与形貌建模方法。结合套料钻刀齿形貌的特点,通过对实际刀具的表面形貌进行测量,获得了刀齿表面磨粒的形状、面积密度、粒径和出刃高度的近似正态分布规律,并基于测量结果将磨粒形状简化为截角八面体,提出了刀齿表面形貌的建模方法。结果表明,虚拟模型与实际刀齿的表面形貌特征一致性较好,形貌建模方法合理有效。     

基于神经网络的聚碳酸酯表面形貌参数与光泽度关系研究

研究了聚碳酸酯复杂表面形貌参数与表面光泽度的关系.使用不同目数的砂纸作为刮头,施加不同大小的恒定法向力对聚碳酸酯高光表面进行刮擦,得到具有不同光泽度的损伤表面.使用原子力显微镜和光泽度仪分别测得材料表面的三维形貌参数和光泽度数据,发现高光聚碳酸酯表面在砂纸的作用下损伤越严重,光泽度值越低.采用皮尔逊相关系数分析单个形貌参数与表面光泽度间的相关性,发现在所研究的16个形貌参数中,只有8个形貌参数与光泽度有较强的相关性.选用BP和RBF神经网络,对具有较强相关性的形貌参数与表面光泽度的复杂关系进行学习和预测,结果显示2种神经网络模型都能够预测表面损伤后光泽度的改变,基于对2种模型的分析,RBF神经网络比BP神经网络更适合于建立形貌参数与光泽度的非线性联系.     

激光微造型尺寸对滑动轴承表面摩擦特性的影响

为了研究表面微造型对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型尺寸不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用ISO25178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦副磨损量均随着表面微造型尺寸的增大先减小后增大,在微造型尺寸为160μm时最小。摩擦系数随着表面偏态增大而增大,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

基于点云的超精密铣削加工三维表面形貌仿真

基于刀刃扫掠点点云方式,提出一种超精密加工三维表面形貌模型.通过对加工部分刀刃在加工过程中的运动学描述,将三维表面形貌用离散点云数据表达.根据加工曲面信息和采样点数目对仿真区域进行划分并建立随动包容盒,对包容盒内数据进行数值分析和空间变换计算以获得工件三维表面形貌.算法仿真与表面轮廓仪测量结果表明：该仿真算法能够表征超精密铣削加工下工件表面双向残留高度特征,并体现出刀具切入相位角对表面形貌的影响,为三维表面形貌超精密加工提供了一种新的思路.     

乏油润滑下Cr12表面不规则形貌的减摩研究

为了研究不规则形貌对模具表面摩擦性能的影响,采用了一种操作简单、成本经济的加工方法——化学腐蚀法获得冷作模具钢Cr12表面的三种不规则形貌,分别对具有光滑表面和不规则表面形貌的试件进行乏油润滑状态下的摩擦磨损试验,得到了试件的摩擦系数和磨痕形貌.经过研究分析可知:不规则表面形貌可以有效地降低摩擦系数;摩擦系数的大小与表面接触峰的密度有关,在一定表面形貌下,表面接触峰数越多,摩擦系数越小且磨损程度也越小;随着表面腐蚀坑大小和深度的增大,摩擦系数先减小后增加;经过腐蚀后的试件表面硬度有了一定程度提高,增强了试件的耐磨性.     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

工程陶瓷材料磨削表面的损伤表征方法

为了准确表征工程陶瓷材料磨削表面形貌损伤信息,提出了一种陶瓷磨削表面损伤表征新方法.针对工程陶瓷材料磨削表面非对称形貌特征,借助小波多尺度分析理论对其形状误差及波纹度进行了滤除,提取了表面损伤特征信息.利用提出的表面损伤率和表面损伤面积比率,对工程陶瓷材料磨削表面形貌的损伤情况进行了定量表征分析,并通过对金属、氧化铝、氧化锆和氮化硅样块表面测量实验验证了评价参数的有效性.实验结果表明,该方法对工程陶瓷材料磨削表面有较好的表征效果,准确反映了其表面形貌质量.