砂輪三維形貌測(cè)量系統(tǒng)采樣策略研究.pdf

1、砂輪作為磨削加工中被廣泛使用的一種磨具，其表面形貌對(duì)磨削加工過(guò)程和最終所加工出的產(chǎn)品表面質(zhì)量有著直接的影響，因此對(duì)砂輪表面形貌進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)具有重要意義。測(cè)量采樣間隔的合理確定對(duì)于砂輪形貌測(cè)量和評(píng)價(jià)至關(guān)重要。采樣間隔過(guò)大，可能丟失重要的信息，產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象；而采樣間隔過(guò)小，要么測(cè)量硬件達(dá)不到要求，要么需要高成本硬件設(shè)備，并且可能會(huì)造成數(shù)據(jù)冗余。目前砂輪形貌測(cè)量中的采樣間隔一般都是按照經(jīng)驗(yàn)值人為設(shè)定，具有一定的片面性。因此在理論分析的基

2、礎(chǔ)上選擇合適采樣間隔的方法對(duì)砂輪形貌測(cè)量和評(píng)價(jià)相當(dāng)重要，是砂輪測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本文基于白光干涉原理對(duì)砂輪形貌進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量過(guò)程中涉及到系統(tǒng)恢復(fù)三維高度信息采樣的縱向采樣間隔問(wèn)題和系統(tǒng)測(cè)量視場(chǎng)內(nèi)的橫向采樣間隔問(wèn)題。首先采用仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定系統(tǒng)縱向采樣間隔，其次采用二維功率譜分析方法確定砂輪測(cè)量系統(tǒng)的橫向采樣間隔，主要的研究工作包括：
　?。?）首先，研究系統(tǒng)的縱向采樣間隔。根據(jù)白光干涉條紋的特性仿真出相干信號(hào)

3、的函數(shù)，采用改進(jìn)質(zhì)心算法恢復(fù)不同采樣間隔下的干涉相干信號(hào)，模擬出系統(tǒng)測(cè)量及恢復(fù)的過(guò)程，以此為基礎(chǔ)分析系統(tǒng)縱向采樣間隔。之后用白光干涉系統(tǒng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件單刻線并結(jié)合系統(tǒng)的恢復(fù)精度分析不同采樣間隔的優(yōu)劣，最終確定系統(tǒng)縱向最佳采樣間隔。
　?。?）其次，研究系統(tǒng)的橫向采樣間隔。采用高斯隨機(jī)面來(lái)模擬砂輪的結(jié)合劑，用四棱錐體模擬砂輪的磨粒，以此得到不同粒度的砂輪表面。再利用二維功率譜分析方法分析不同粒度模擬砂輪的橫向最佳采樣間隔。最后將粒子群優(yōu)

4、化算法運(yùn)用到Canny算子中，對(duì)磨粒進(jìn)行識(shí)別，驗(yàn)證采樣間隔是否合適。
　?。?）最后，通過(guò)測(cè)量實(shí)際金剛石砂輪表面，用二維功率譜分析法討論最佳采樣間隔，驗(yàn)證此方法的有效性與普適性。
　　理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在仿真和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上確定的系統(tǒng)縱向采樣間隔，不僅能夠較好地恢復(fù)出真實(shí)表面，而且避免了數(shù)據(jù)冗余。二維功率譜法確定系統(tǒng)橫向采樣間隔不僅能夠有效地恢復(fù)出砂輪表面，在其基礎(chǔ)上準(zhǔn)確識(shí)別出磨粒，而且對(duì)不同的測(cè)量系統(tǒng)不同粒度的砂輪都同樣