砂輪三維形貌測量系統(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，其表面形貌對磨削加工過程和最終所加工出的產(chǎn)品表面質(zhì)量有著直接的影響，因此對砂輪表面形貌進行測量和評價具有重要意義。測量采樣間隔的合理確定對于砂輪形貌測量和評價至關(guān)重要。采樣間隔過大，可能丟失重要的信息，產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象；而采樣間隔過小，要么測量硬件達不到要求，要么需要高成本硬件設備，并且可能會造成數(shù)據(jù)冗余。目前砂輪形貌測量中的采樣間隔一般都是按照經(jīng)驗值人為設定，具有一定的片面性。因此在理論分析的基

2、礎上選擇合適采樣間隔的方法對砂輪形貌測量和評價相當重要，是砂輪測量的關(guān)鍵問題。
　　本文基于白光干涉原理對砂輪形貌進行測量，其測量過程中涉及到系統(tǒng)恢復三維高度信息采樣的縱向采樣間隔問題和系統(tǒng)測量視場內(nèi)的橫向采樣間隔問題。首先采用仿真與實驗相結(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

3、的函數(shù)，采用改進質(zhì)心算法恢復不同采樣間隔下的干涉相干信號，模擬出系統(tǒng)測量及恢復的過程，以此為基礎分析系統(tǒng)縱向采樣間隔。之后用白光干涉系統(tǒng)測量標準件單刻線并結(jié)合系統(tǒng)的恢復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。采用高斯隨機面來模擬砂輪的結(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、化算法運用到Canny算子中，對磨粒進行識別，驗證采樣間隔是否合適。
　　（3）最后，通過測量實際金剛石砂輪表面，用二維功率譜分析法討論最佳采樣間隔，驗證此方法的有效性與普適性。
　　理論分析與實驗結(jié)果表明，在仿真和實驗基礎上確定的系統(tǒng)縱向采樣間隔，不僅能夠較好地恢復出真實表面，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出砂輪表面，在其基礎上準確識別出磨粒，而且對不同的測量系統(tǒng)不同粒度的砂輪都同樣