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.     

细粒度金刚石砂轮表面磨粒识别研究

准确地评价砂轮表面形貌对磨削机理研究、磨削过程优化、磨削过程的建模与仿真等具有重要意义,而准确的磨粒识别是砂轮形貌测量和评价的关键. 对超精密磨削所用细粒度金刚石砂轮磨粒粒径的分布特点和砂轮表面上磨粒的轮廓波长进行了分析. 从采样间隔和取样面积的角度对金刚石砂轮表面三维形貌测量仪器的选择进行了探讨. 应用数字滤波消除砂轮表面三维数字信息中的高频分量,然后提取金刚石磨粒的几何特征,提出了依据磨粒轮廓频率特征、磨粒间距和磨粒曲率半径识别金刚石磨粒的方法. 采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪?3000金刚石砂轮表面形貌进行了测量,对砂轮表面中包含的金刚石磨粒进行了识别,实验结果证明所提出的磨粒识别方法合理有效.     

基于显微聚焦的磨头表面测量与三维重构

为定量分析磨头表面磨粒形状、尺寸和分布状态,提出一种基于显微聚焦原理的表面测量与重构方法。首先给出了根据显微聚焦原理的定焦准平面测量和三维重构策略。然后针对测量策略中关键的聚焦或离焦程度分析,推导构建了背景差、灰度差和梯度差相结合的聚焦锐度函数。并采用正态高斯插值方法解决了图像离散采集存在错失最佳聚焦位置或焦准平面的问题,给出了任意像素位置对应点的空间坐标。最后通过电子金相显微镜上进行的磨头表面图像采集和三维重构实验表明,该方法重构表面磨粒的形状、尺寸、分布均与实际磨头基本一致,磨粒最大特征尺寸误差可控制在2 μm以内,最大分布误差在3 μm以内,具有较好的准确性和可靠性。     

金刚石砂轮微观出刃形貌的参数化评价

针对金刚石砂轮修锐后磨粒微观出刃形貌的很难评价的问题,建立有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角和磨粒出刃同形度的特征参数模式,分别评价砂轮工作表面的磨粒出刃等高性、磨粒切削性能和磨粒出刃结晶完整性。首先,采用GC修整砂轮对金刚石砂轮结块进行修锐,检测砂轮工作表面的磨粒出刃高度和出刃形貌。然后,分析修锐条件对有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角度、磨粒出刃同形度的影响。分析结果表明,有效磨粒出刃高度可以反映出砂轮工作表面的有效磨粒切刃数;#40、#80和#120砂轮的平均磨粒出刃角分别约为131、111和111;磨粒出刃同形度可以较好地体现出修锐后结晶金刚石磨粒出刃的完整性。修锐试验结果显示,采用低进给深度和高工件速度的修锐条件可以提高有效磨粒出刃高度;修锐的进给深度越小,磨粒出刃结晶完整性越好;修锐条件对平均磨粒出刃角也有影响。有效磨粒出刃高度、平均磨粒出刃角和磨粒出刃同形度可以作为金刚石砂轮修锐后的磨粒微观出刃形貌的评价参数。     

关于砂轮表面形貌的研究

针对砂轮表面形貌的特征,就砂轮表面形貌本身与磨削输出量之间的关系进行了具体研究,提出表征砂轮形貌的基本参数,着重分析了砂轮形貌的基本参数在磨削过程中的变化与磨削效果的关系,得出砂轮修整的方法。     

基于图像分析的显微视觉自动调焦方法研究

定义了一种基于边缘灰度的显微图像清晰度评价函数,该函数采用改进的线性微分拉普拉斯算子和阈值滤波的方法以减少图像聚焦的误差.将该函数用于显微镜的自动调焦中,具体方法包括:对显微图像的噪声进行中值和同态滤波以提高显微图像的质量;通过带门限的帧差技术以区分背景与前景,同时,为减少噪声和图像前景变化的影响,在评价函数中引入了阈值参数.实验结果表明,该方法准确、稳定和可靠,精度较高.     

基于区域分割和引导滤波的多聚焦图像融合

针对多聚焦图像可能出现局部配准不理想的情况,提出了一种基于区域分割和图像引导滤波的失配准鲁棒多聚焦图像融合算法. 首先通过构造基于结构张量的聚焦评价函数,对每幅输入图像进行聚焦度评价;然后建立包含图像聚焦度的全局能量函数,并通过Graph Cut算法分割出每幅图像的聚焦区域;最后利用图像引导滤波对每个聚焦区域进行细化得到每幅图像的融合权重,在梯度域上进行图像复原得到融合图像. 实验结果表明,该方法不仅可以在多聚焦图像失配准的情况下进行图像融合,而且有效地保持了图像的边缘,在主客观评价指标上均有较大的提升.      

基于分层八邻域方向预测算子的IC芯片图像拼接技术

为了对IC芯片进行精密光学检测,需要完整而准确地获取芯片形貌的图像.文中针对IC芯片表面形貌图像的获取要求,提出了一种基于分层八邻域方向预测算子的模板匹配方法,并运用于高精度要求的IC芯片图像处理工作中.通过对获得的芯片显微图像的重叠部分进行匹配点的快速准确搜索,进而实现了芯片精密显微图像的高速拼接处理.编程实验证明,采用该方法可获得IC芯片表面的清晰图像,使芯片的形貌和缺陷等细节能够得到很好的展现.     

采用频域融合方法的砂轮刀具磨损三维重构技术

针对聚焦合成方法在砂轮刀具磨损区域三维重构过程中高度值离散的问题,运用傅里叶变换将聚焦合成方法与明暗形状恢复方法相结合,提出了聚焦合成方法的高度值连续化新方法。运用傅里叶变换,在频域中对聚焦合成方法形成的三维重构图像进行高通滤波,对明暗形状恢复方法形成的三维重构图像进行低通滤波,并将滤波后的图像在频域叠加,经过傅里叶反变换,得到空间域融合后的刀具磨损区域三维重构图像。分析和实验表明,融合后的三维重构图像同时保留了聚焦合成方法中蕴含的离散几何高度信息和明暗形状恢复方法中蕴含的表面细节特征信息,能有效避免由于聚焦合成方法中高度值离散带来的误差。     

基于非下采样Contourlet变换的 SVM多聚焦图像融合

提出基于非下采样Contourlet变换的支持向量机(SVM)多聚焦图像融合算法. 采用非下采样Contourlet变换分解图像得到不同频域子带系数. 针对直接取系数绝对值最大融合规则不能反映图像区域的缺点,提出SVM分类系数融合规则. 根据各子带系数物理意义将区域方差、区域能量作为SVM核函数参考量来选择清晰像素点系数,根据融合系数重构得到融合图像. 结果证明该算法能有效并准确地融合图像中的信息.     

基于方差分析特征检测的多聚焦图像融合方法

由于光学CCD传感器深度特性的限制,不可能得到一幅场景的全聚焦图像.为了克服这一缺陷,很多学者在这方面作出了研究,到目前为止,一种较好的方法是将多幅多聚焦图像通过某种融合策略汇总成为一幅图像,该幅图像充分表现场景各个位置的全聚焦信息.提出一种基于方差分析方法的多聚焦图像融合算法,对每一幅聚焦图像,求取每一个像素点的方差分析对比度函数.融合过程是根据这一对比度系数确定融合策略,得出融合结果图像.实验结果表明,该算法显示了融合性能的有效性.     

砂带三维表面形貌特征量化评价方法

为实现对砂带三维表面形貌特征的量化评价,针对砂带表面磨粒外形、尺寸、分布均具有强不规则性与随机性的特点,提出一种包含功率谱密度分析、自相关函数分析和磨粒特征统计学分析的评价方法,通过获得砂带表面截止频率、自相关长度、纹理横纵比、磨粒密度、磨粒出刃高度、磨粒间距、磨粒刃端半径及顶锥角等评价参数,从宏观整体到局部磨粒对表面形貌特征完成定性和定量评价.以P60、P80、P100和P120号粒度锆刚玉砂带为例进行试验,结果表明:砂带表面呈各向同性,随粒度号增加砂带表面自相关程度降低;磨粒密度增加,磨粒等高性与位置分布均匀性加强;刃端半径减小,顶锥角保持在70°~85°;表面磨粒间距与磨粒出刃高度均近似服从正态分布.     

细粒度全局感知多聚焦图像融合网络

多聚焦图像融合是图像融合的一个重要分支，在显微成像等方面具有广泛的应用.针对多聚焦融合中存在的纹理细节不清晰、聚焦区域误判等问题，本文从空间及通道信息全局关注的角度出发，结合Swin Transformer中的移动窗口自注意力机制和深度可分离卷积设计了一个全局信息编码-解码网络，采用综合损失函数进行图像重构任务的无监督学习；从特征邻域信息重要性的角度出发，引入了改进的拉普拉斯能量和函数在特征域进行图像聚焦属性的判别，增强图像聚焦区域判别的细粒度效果.与7种经典图像融合算法比较，本文算法在定性和定量分析中均取得了先进的融合性能表现，对原始图像的聚焦区域信息具有更高的保真效果.     

基于改进型CNN的多聚焦图像融合方法

针对多聚焦图像融合问题,提出一种基于改进型卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的图像融合方法.首先,阐述了多聚焦图像融合问题与CNN中分类问题的一致性关系;其次,对经典的CNN模型加以改进,构建了改进型CNN模型;最后,将待融合源图像输入改进型CNN模型进行实验仿真.仿真结果表明,与现有的代表性融合方法相比,该方法无论在直观视觉效果还是客观评价指标方面均具有显著的优势.     

基于显微视觉的沥青路面微观纹理三维重构

针对沥青路面微观形貌常用检测方法的不足,融合显微视觉的局部放大特性和数字图像处理技术,提出了基于显微视觉的沥青路面微观纹理三维重构方法。根据激光三角测量原理建立显微视觉三维重构数学模型;利用立体显微镜采集序列图像,对图像进行插值处理和阈值分割,并提取光条中心线;采用Delaunay三角剖分算法实现表面三维重构。与基于聚焦深度的沥青路面微观纹理三维重构方法进行试验对比分析,结果表明,本文方法对光照均匀性无特殊要求,具有精度高、操作简便、三维直观性强等特点。     

基于尺度不变特征变换的快速图像特征区域检测

针对快速图像特征区域检测受噪声干扰和尺度空间影响, 导致图像特征区域检测精度较低、 延时较长, 检测结果不可靠的问题, 提出一种基于尺度不变特征变换的快速图像特征区域检测方法. 先通过加权核函数, 加权平滑处理图像中各像素点, 实现图像去噪； 再在此基础上通过构建图像高斯尺度空间确定图像特征点区域, 删除低对比度像素点和边缘像素点, 快速提取图像特征点, 检测特征点所在区域即为图像特征区域. 仿真实验结果表明, 该方法能高效率、高精度地实现快速图像特征区域检测的全面检测.     

钎焊金刚石磨粒焊接强度

利用高频感应钎焊技术制备单层金刚石静强度实验样块和磨削砂轮,比较了单颗金刚石磨粒在磨削过程中所承受的平均法向和切向载荷分别与其钎焊后的静压强度和静剪切强度大小,结合对磨削过程中磨粒的磨损形态的观察,揭示钎焊金刚石砂轮在磨削过程中金刚石磨粒的磨损机理. 实验结果表明:一般磨削过程中金刚石磨粒所承受的载荷远小于其静强度;钎焊后磨粒的静强度主要受钎焊时的真空度和钎焊加热时间的影响,真空度越高,静强度越大,钎焊时间越长,静压强度损失越大,而静剪切强度却存在一个最佳的钎焊时间;利用高频感应加热方式制备金刚石工具的磨粒焊接强度,完全能满足一般磨削加工要求,在磨削过程中磨粒以微破碎为主,很少有脱落和整颗折断现象.     

砂轮偏心回转对精磨表面形貌特征量的影响

因主轴装配精度和动态磨耗等导致的砂轮偏心回转行为对精磨表面质量具有重要影响.以砂轮偏心顺磨为例,改进相邻磨粒瞬态切削深度(简称切深)模型并深入分析偏心激振机理.加工表面划痕截面特征测量结果与三维表面形貌仿真结果的比较表明:砂轮偏心回转微量变化对同等实验条件下的工件表面形貌和加工精度具有较大影响.当砂轮偏心值在1μm以内时,相邻磨粒连续切深分布均匀,加工表面划痕平均切深Rt约为预设切深值ap的40%,表面粗糙度的实验测量与仿真结果基本一致;当其值达到3μm时,工作磨粒切入-切出瞬态冲击与强迫激振加剧,使得加工表面最大划痕深度超过ap值的5.6%左右,工件表面粗糙度与稳定状态相比增加近1倍,加工表面划痕深度非线性分布呈现复杂特征.     

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.     

钎焊缺陷的超声无损检测

针对传统钎焊缺陷检测方法存在的诸多弊端,提出了一种利用超声水浸聚焦Ｃ扫描进行检测和依据钎着率进行评价的钎焊缺陷无损检测与评价方法,并开发了集计算机、超声无损检测与评价、图像处理、精密仪器和数控技术于一体的超声无损检测图像处理系统,实现了钎焊缺陷检测的自动化、图像化．通过对大量的钎焊试样进行检测及解剖发现,其Ｃ超图像与解剖界面的缺陷大小和分布完全一致．实践表明,文中提出的钎焊接头焊接质量的控制方法是非常有效的,开发的图像处理系统具有检测灵敏度、分辨率和自动化程度高,图象显示直观清晰,数据存储与调用快捷可靠,用途广泛等特点．