激光毛化冷軋輥表面三維形貌測量及其評價方法研究.pdf

1、冷軋金屬薄板大量應(yīng)用于汽車、航空、家電、建筑、裝飾等行業(yè)。冷軋輥表面毛化技術(shù)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄板的表面預(yù)處理技術(shù),從六、七十年代發(fā)展至今。通過對軋輥表面進行毛化,可生產(chǎn)出符合后續(xù)生產(chǎn)要求的表面微觀形貌的薄板表面。隨著人們生活水平的提高,優(yōu)質(zhì)毛化薄板需求數(shù)量日漸增長,對毛化薄板表面沖壓成形性、鮮映性、抗磨損等性能的要求也不斷提高。激光毛化技術(shù)以其高效、經(jīng)濟、無污染、可計算機控制等獨特優(yōu)勢,可快速加工出符合設(shè)計要求的毛化軋輥表面,具備發(fā)展成為主流

2、軋輥毛化技術(shù)的可能。然而,一直以來,對軋輥和薄板表面性能的評定往往基于表面輪廓曲線,以二維粗糙度為基礎(chǔ),從而導(dǎo)致難以有效地對激光毛表面性能進行合理分析及評定,也無法實現(xiàn)對激光毛化過程的反饋,在很大程度上制約了激光毛化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
　　針對激光毛化軋輥和薄板表面微形貌檢測方法存在的不足,本論文建立了基于光切法三維微形貌測量系統(tǒng)。系統(tǒng)由光切法顯微鏡光路、CCD圖像采集系統(tǒng)、電機三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)、以及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四個主要模塊組成

3、。為分析光切法測量系統(tǒng)的測量原理和測量方法,以及對激光毛化軋輥和薄板表面測量的適用性,首先對光切法顯微鏡光路特性進行理論分析和數(shù)值仿真,得出基于光切法形貌測量系統(tǒng)中光條圖像位置和形貌高度的參數(shù)模型;通過對模擬的規(guī)則表面進行采樣和重建分析,得出了表面測量時,測量的采樣間距最佳值模型。然后對采樣所得的光條圖像邊緣難以有效提出的問題,提出了基于光強正態(tài)分布的各行歸一化閾值分割算法。采用二維雙線性插值對表面進行重建算法分析,并結(jié)合稀疏矩陣對插值

4、方程進行矩陣求解。通過對粗糙度測量標(biāo)準(zhǔn)板進行采樣和重建,分析了測量系統(tǒng)的誤差和重復(fù)性。之后,本論文根據(jù)重建后的三維表面形貌,結(jié)合 ISO21578-2規(guī)范的三維形貌參數(shù)對參數(shù)的物理意義和計算方法進行了詳細(xì)分析。對多次加工造成的表面形貌高度非高斯分布的表面提出了多高斯分解后求取Abbott-Fireston曲線的思想。最后,針對激光毛化軋輥和毛化薄板表面應(yīng)用中主要關(guān)注的性能對參數(shù)進行了分析和總結(jié)。
　　通過將計算機系統(tǒng)引入到光切法測

5、量系統(tǒng),并結(jié)合軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了對激光毛化軋輥和軋輥表面三維微形貌的自動測量、形貌重建以及三維形貌參數(shù)集計算。測量系統(tǒng)水平方向測量精度約0.5μm,垂直方向精度約為0.3μm,適用于測量形貌高度變化為-10～10μm之間的毛化表面,可用于激光毛化軋輥和薄板表面檢測。使用光切法三維微形貌測量系統(tǒng),對標(biāo)準(zhǔn)樣品測量形貌的結(jié)果與實際形貌較好吻合。實踐證明,對軋輥表面形貌和薄板進行測量,能有效重建激光毛化軋輥和薄板表面實際形貌,并可應(yīng)用于現(xiàn)場測量。三