砂輪大范圍三維形貌拼接技術(shù)研究.pdf

1、在精密磨削加工過程中，砂輪的三維表面微觀形貌對工件質(zhì)量有重要的影響，因此砂輪形貌的測量和分析對優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、指導(dǎo)砂輪成型有重要價值。垂直掃描白光干涉法是一種常用的表面形貌測量方法，作為一種非接觸的測量方法它具有高精度、相位不模糊的特點。然而，使用白光干涉儀對砂輪表面形貌進行單次測量時，由于鏡頭視野范圍有限，無法獲得砂輪的大范圍三維形貌，因此需要一種快速的三維形貌拼接方法獲取大范圍三維表面形貌以滿足對砂輪形貌的分析需求。本文運用模糊 PI

2、D算法控制白光干涉儀采集有重疊區(qū)域的砂輪三維形貌，對有重疊區(qū)域的砂輪形貌圖運用粒子群優(yōu)化算法(PSO)進行粗匹配，最近迭代點算法(ICP)進行精匹配，線性加權(quán)法實現(xiàn)融合。實驗結(jié)果表明有重疊區(qū)域的拼接方法可以克服一般砂輪拼接運算量大、拼接精度不足的缺點，滿足實際應(yīng)用中對砂輪拼接精度和速度的要求。論文實現(xiàn)了砂輪大范圍三維形貌的快速拼接，并在此基礎(chǔ)上對拼接的砂輪三維形貌的評價方法進行了研究。
　　本文主要內(nèi)容如下：
　?。?）首先

3、，闡述了砂輪三維表面形貌測量方法及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，歸納了各種方法的適用范圍以及優(yōu)缺點；重點介紹了本文選用的白光干涉垂直掃描法的原理；分析了三維拼接技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及其相應(yīng)方法的優(yōu)缺點和適用范圍。
　?。?）其次，搭建了用于測量砂輪表面形貌的白光垂直掃描干涉系統(tǒng)，包括垂直方向掃描系統(tǒng)、水平方向位移系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)運動掃描系統(tǒng)；詳細闡述了各系統(tǒng)的組成部件及其性能指標，并對水平方向位移系統(tǒng)的誤差和單幅圖實際尺寸進行了標定；針對水平方向移位系統(tǒng)

4、的誤差，提出了閉環(huán)模糊 PID的系統(tǒng)控制策略，減少相應(yīng)誤差帶來的影響。
　?。?）然后，分析了可用于砂輪表面形貌拼接的策略，提出了砂輪表面形貌的拼接方法，即有重疊區(qū)域的拼接方法。有重疊區(qū)域的拼接方法包括預(yù)處理、粗匹配、精匹配和融合等步驟，運用 PSO算法進行粗匹配、ICP算法進行精匹配、線性加權(quán)法實現(xiàn)融合，實現(xiàn)了砂輪大范圍三維形貌的拼接，在此基礎(chǔ)上初步研究了砂輪三維形貌拼接質(zhì)量的評價方法。
　?。?）最后，用實際測量的數(shù)據(jù)驗