基于3D-motif法的刮研表面形貌表征

针对刮研表面微观特性和功能机理研究中缺少表面形貌量化表征方法的问题,采用3D-motif法对刮研表面形貌进行表征。使用LI-3型接触式三维表面形貌测量仪对刮研表面进行测量,并利用三维点云数据生成刮研表面的二维灰度图像。然后,根据3D-motif法中集水盆地的定义,采用分水岭算法对刮研表面的灰度图像进行motif分割与合并。以不同精度等级的刮研表面的整体纹理区域motif分割结果为对象,定义了特征显著度并提取计算了刮研表面在2种不同面积尺度(25 mm^(2)和0.25 mm^(2))上的深度、面积、方向角、各向异性率、扁平系数和特征显著度等6项motif参数。结合部分motif参数的分布情况和motif数量的变化趋势,从形貌特征的尺寸和形态两个方面对刮研表面进行了表征和分析,实现了以较少参数完整表征刮研表面的三维形貌。研究结果可为后续刮研表面微观特性的深入分析提供理论基础。

表面形貌的3D-Motif方法及其算法实现

论述了3D-Motif方法的定义、基本表征参数,对于分水邻算法得到最初三维粗糙度Motif的合并问题,提出了一种基于变化树基础上的阈值动态邻接表区域合并算法。利用该3D-Motif评定方法对微动磨损痕迹表面三维形貌进行特征数据提取及表征分析,用MOTIF的深度、宽度、面积等七个参数对磨损痕迹表面三维形貌进行了参数表征及分析,证明了该算法的合理性和优越性。