数字式光切显微系统的研究

论文摘要

表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数，是评定多种工件表面质量的一个重要指标。对于激光毛化工件，研究并测量其表面粗糙度是激光毛化加工领域一个重要的研究方向。表面粗糙度测量的研究从20世纪30年代开始。1936年第一台车间用测量表面粗糙度的仪器研制成功，这是一种接触式表面粗糙度测量仪器。此后，随着技术的不断进步，各种基于光学、电子学的测量方法得到关注和研究，各种非接触式的表面粗糙度测量仪器被研制出来，如光切法显微镜，干涉法显微镜等。不过这类仪器共有的不足是依赖人工读数，而且读数之后还需要换算，工作速度慢。此外，如果要在生产过程中进行检测，可能现场的工作环境不适合。随着CCD精度的不断提高和计算机视觉技术的发展，可以用CCD取代我们到恶劣的工作场所中。本论文通过对原有的各种测量仪器的分析，利用传统的9J型光切法显微镜、大恒图像CCD摄像机、采集卡以及计算机设计测量系统。本系统的设计基于数字图像处理技术和光切法测量原理，主要以下几个方面进行了研究和创新：（1）首先研究了激光毛化工件表面形貌特性，根据激光毛化工件的表面特点，选择使用光切法测量。（2）研究CCD方面的知识，根据项目需求选择精度合适的CCD及采集卡。根据CCD的SDK编写CCD的控制程序，灵活控制图像的采集方式。（3）研究了数字图像处理技术。并基于数字图像处理技术完成设计，本论文系统一定程度上实现了自动化测量，极大提高了工作效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状和趋势
• 1.3 项目研究的意义和主要工作
• 2 基于数字图像处理的光切法表面粗糙度测量系统
• 2.1 概述
• 2.2 表面粗糙度的评定
• 2.3 光切法测量原理
• 2.4 基于光切法的数字式工件粗糙度检测系统
• 2.5 基于光切法的工件粗糙度检测系统软件模块
• 2.6 本章小结
• 3 图像预处理技术
• 3.1 概述
• 3.2 彩色图像转化为灰度图像
• 3.3 图像的去噪
• 3.4 图像的去模糊
• 3.5 图像的二值化
• 3.6 本章小结
• 4 图像的边缘检测
• 4.1 概述
• 4.2 基于空间域的边缘提取
• 4.3 基于频率域的边缘提取
• 4.4 基于分形的边缘检测
• 4.5 本章小结
• 5 实验结果及分析
• 5.1 概述
• 5.2 图像定标
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献