超精密加工的三维表面形貌预测

描述并建立了仿真超精密加工的三维表面形貌模型。三维表面形貌模型由切削参数、刀具几何形状及刀具与工件的相对运动来表征 ,通过将预测的表面粗糙度轮廓线性映射到网格面元上来生成已加工表面的形貌。实际的加工和测量实验表明 ,仿真的三维表面形貌和由激光干涉形貌仪测量得到的三维形貌具有很好的相似性。该模型可用来确定如刀具切削运动的迹线、表面波度等表面特征。

套管磨损三维表面形貌恢复及其机理分析

在DCWT-1000型套管摩擦磨损试验机上进行了套管摩擦磨损试验,研究深井、超深井中"冲击-滑动"复合磨损对套管磨损行为的影响,采用三维表面形貌测试仪、光学显微镜及扫描电子显微镜观察分析了在不同载荷条件下套管磨损表面的微观结构和表面形貌,在此基础上对套管磨损表面进行了三维恢复并计算套管磨损表面的主要形貌参数,探讨了套管磨损表面的磨损机理.结果表明:套管的磨损性能与载荷有关;在不同载荷条件下,套管磨损表面的三维形貌具有不同特点,且主要的表面形貌参数与载荷呈现出较好的相关性,证明了三维形貌分析方法能够真实反映套管磨损表面的情况;当冲击载荷和频率不大时,套管的磨损机制以磨粒磨损为主,兼有粘着磨损,随着冲击载荷和频率增加,套管磨损表面出现明显粘着剥落和疲劳剥落迹象,并出现疲劳裂纹扩展和连通,套管的磨损机制向粘着磨损和疲劳磨损转化,磨损趋向严重.

岩体结构面三维表面形貌的尺寸效应研究

采用人工张裂法制备了花岗岩结构面,在精确测试其三维表面形貌的基础上,从中选取一系列不同尺寸的结构面并分别计算其三维表面形貌的定量描述参数值,以研究岩体结构面三维表面形貌的尺寸效应。研究表明,在一定的尺寸范围内,岩体结构面三维表面形貌具有明显的尺寸效应,其描述参数值随着结构面尺寸的增大而减小;当结构面尺寸超过某一临界值后,岩体结构面三维表面形貌的描述参数值趋于稳定,定义此尺寸临界值为三维表面形貌的临界结构面尺寸。对岩体结构面的三维表面形貌进行定量描述时,结构面试件的尺寸应不小于此临界结构面尺寸。

超精密光学镜片三维表面形貌参数评定方法研究

分析了当前超精密光学镜片表面评定方法及其存在的不足,提出引用ISO 25178-2中规范的部分表面3D参数来表征精密光学镜片三维表面,找出光学镜片表面形貌与对应的光学性能存在的关系,并实现ISO对超精密光学镜片三维表面的评定。仿真实验表明:当光学镜片表面的高度服从高斯分布时,其评价光学系统性能的传递函数随着均方值的减小而增大。用实例说明ISO的部分三维参数对光学镜片三维表面可以很好地区分,利用新的综合评价方法评定光学镜片表面形貌具有一定的可行性。

磨粒三维表面形貌获取技术的研究

在磨粒分析研究领域,磨粒二维特征研究已经比较成熟,但是根据二维图像无法准确获取磨粒表面的三维形貌信息,磨粒的三维图像能给研究者提供更完全更丰富的信息,因此,开展磨粒的三维表面形貌研究具有重要意义。欲开展磨粒的三维研究,首要的难题是磨粒表面高度数据的获取。激光共焦扫描显微镜(CLSM)及其图像处理技术的发展为获取磨粒的三维表面信息提供了契机。研究开发了基于BioradRadiance2000激光共焦显微镜的磨粒三维表面形貌获取技术,结果表明具有良好的应用效果。

基于形态变换的三维表面形貌方向特性研究

针对面向功能的三维表面形貌表征存在的问题,基于灰值形态学的基本运算构造了边缘检测形态算法,有效地提取了三维形貌的形态学边缘,实现了三维形貌的纹理方向特征的提取,获得了表征纹理方向特性的表征参数。该方法不仅适用于直线纹理,而且也适用于曲线纹理,为分析表征三维形貌的各向异性特征提供了一个新的方法。把它引入到粗糙表面的润滑分析中,能够更确切地揭示出各向异性表面的纹理方向特性对润滑性能的影响规律。

机械零件三维表面形貌测量与评定的研究

介绍了机械零件三维表面形貌的测量与评定,分析了激光干涉式位移传感器的光学原理和干涉条纹信号的细分方法。激光干涉式位移传感器的精度达到了5nm左右。另外,带计量系统的二维工作台也是整个测量系统的关键部分。因为采用了光栅尺作为二维工作台的计量系统,所以在表面形貌的测量过程中二维工作台在X和Y两个水平方向上都能获得精确的定位。

WI VS三维表面形貌测量仪

介绍利用纳米计量垂直扫描工作台实现对6JA干涉显微镜的改造，研制出WIVS三维表面形貌测量仪。该仪器能够精确有效地测量Ra值为0．001-2．0μm的三维表面形貌。通过对改造前后的6JA干涉显微镜进行性能分析，说明了WIVS三维表面形貌测量仪能够满足工程表面测量的发展要求。

薄钢板三维表面形貌特征的研究

测量了薄钢板的三维表面形貌，通过计算钢板表面形貌的二维功率谱密度函数、二维自相关函数和三维特征参数，探讨了薄钢板的三维形貌特征。

三维表面形貌的逾渗特性表征

为了建立表面形貌微观结构与其功能特性之间的关系,基于逾渗理论建立了表面形貌的逾渗模型,用逾渗概率、空体集团平均大小和空体集团分布系数对三维表面形貌的逾渗特性进行了量化表征。采用数字滤波技术生成具有给定自相关函数和纹理取向的数字化粗糙表面,分析了具有相同均方根粗糙度而结构不同的三维表面形貌的逾渗特性,给出了表面纹理方向参数和自相关长度对表面逾渗特性的影响,并借助部分三维形貌参数(ISO25178)建立了表面形貌与逾渗特性参数间的量化关系。结果表明:对于各向异性表面,沿横向搜索跨越空体集团,表面逾渗发生时的表面高度、逾渗阈值和逾渗体积均随着表面纹理方向参数的增大呈减小趋势,而空体集团分布系数呈增大趋势;沿纵向搜索时,其变化规律与横向相反。对于各向同性表面,逾渗发生时的表面高度和逾渗阈值随着表面自相关长度的增大呈先减小后小幅增大趋势,而逾渗体积和空体集团平均大小呈逐渐减小趋势。研究结果为面向功能的表面形貌设计提供了理论基础。

基于白光干涉术的微器件三维表面形貌恢复研究

白光干涉测量技术是光学测量中一种非常重要的方法。介绍了白光干涉测量的原理及系统构成,提出了基于局部峰点插值提取白光干涉信号包络的算法。对局部峰点插值提取包络算法的实现和数据处理的过程进行了讨论,得到了清晰的三维表面形貌图像。

基于三维表面形貌测定法的水切割木竹材工艺参数优化

为优化木竹材超高压水射流切割加工工艺参数,以红橡木和竹地板为对象,采用正交试验法,研究磨料流速、切割压力、进给速度、靶距对水射流加工试件表面粗糙度的影响,探索优化工艺参数。利用扫描探针式三维表面形貌测定法测量试件切割面的表面粗糙度值,分析三维表面形貌图。结果表明:红橡木磨料射流的试验影响因素排序为CADB;竹地板磨料射流的试验影响因素排序为BCAD。红橡木和竹地板优化工艺参数为:进给速度为250 mm/s,磨料流速为35 kg/h,靶距3 mm,切割压力为310 MPa。在此加工工艺条件下切割材料表面粗糙度相对较小,加工所得材料品质较好。

三维表面形貌测量系统中移动工作台的校准

以丝杠步进电机驱动和无刷式线性电机驱动的工作台为例，考察它们用于三维表面形貌测量系统中时，工作台的位移、速度特性以及动态稳定性、丝杠误差、间隙和定位可重复性，对三维表面数据的记录和特征化表征产生的影响，从而评价了这两种三维形和于静态和动态的数据采集的适用性。

三维表面形貌测量中的共聚焦显微成像技术研究进展

随着精密仪器制造和半导体加工产业的蓬勃发展,对微小结构表面形貌的观察和测量是现代科学研究的一个重要方向。激光扫描共聚焦显微成像技术因高分辨率、高信噪比和优秀的层切能力在三维表面形貌测量领域备受青睐。介绍共聚焦显微成像技术的基本原理,并对适用于三维表面形貌测量领域的共聚焦显微成像方法进行综述,包括共聚焦成像的不同扫描方法、不同探测手段及基于光谱的共聚焦成像技术。最后,对共聚焦显微成像技术未来的发展趋势进行展望。

超声预备牙体表面的三维形貌分析

目的 :了解超声制备牙体的表面三维形貌特征。方法 :将纳入的10颗上颌前磨牙,按照临床烤瓷冠牙体预备要求及步骤,完成牙体初步预备,形成的浅凹形肩台,采用分半预备,牙体一半(对照侧)使用常规马尼车针制备肩台及抛光,另一半(超声处理侧)依次使用超声预备车针PM1/PM2/PM4制备肩台及抛光,完成肩台边缘线,使肩台均匀下移约0.5 mm。通过电镜及白光干涉仪观察、记录表面三维粗糙度、表面偏态,采用SPSS13.0软件包对所得的各组数据进行独立样本t检验分析。结果:扫描电镜及白光干涉仪均观察到,对照组表面旋转器械的砂石磨削痕迹明显;与处理组相比,呈现更细密的波纹状,而处理组波纹痕迹的上表面被较平整的小平面覆盖;超声处理组与对照组相比,处理组表面粗糙度以及表面偏态均显著小于对照组(P=0.011,P=0.000)。结论:超声预备的牙体表面形貌较常规旋转器械更平整、光滑。

基于多尺度理论的三维表面形貌表征研究

首次将多尺度理论应用于三维表面形貌表征,采用不同的观察尺度对原始表面进行最小二乘、Motif法过滤,得到多尺度基面和多尺度表面,并基于WM函数进行图形、粗糙度参数表征研究。研究发现:多尺度理论的应用可以将形状偏差和波纹度视为某相对较大观测尺度下的粗糙度,并成功定量过滤,从而有效地解决传统粗糙度表征中形状偏差和波纹度的影响,提供一种契实可行的用于表征表面形貌和评定表面功能的理论或方法,更加准确地表达三维表面特性与其表面形貌参数的基本关系。

基于点云的超精密铣削加工三维表面形貌仿真

基于刀刃扫掠点点云方式,提出一种超精密加工三维表面形貌模型.通过对加工部分刀刃在加工过程中的运动学描述,将三维表面形貌用离散点云数据表达.根据加工曲面信息和采样点数目对仿真区域进行划分并建立随动包容盒,对包容盒内数据进行数值分析和空间变换计算以获得工件三维表面形貌.算法仿真与表面轮廓仪测量结果表明:该仿真算法能够表征超精密铣削加工下工件表面双向残留高度特征,并体现出刀具切入相位角对表面形貌的影响,为三维表面形貌超精密加工提供了一种新的思路.

分形表面三维形貌Areal参数表征研究

以WM分形函数模拟机械加工表面,采用最小二乘平面作为基准平面,对三维表面形貌Areal表征参数(14+3)体系进行全面分析,包括幅度参数、空间参数、综合参数、功能参数等4类形貌参数,并分析三维表面分形维数与表面形貌表征参数的相关关系,以此探究表面形貌参数对表面功能的影响。研究结果表明:三维WM分形表面近似于高斯表面,服从高斯分布;WM分形表面的分形维数与三维表面形貌参数之间存在一定关系,幅度参数和综合参数与分形维数呈现标准的线性分布,这2类参数与表面功能存在密切关系;而空间参数和功能参数随分形维数的增大变化不大,对表面功能的影响并不明显。

应用光切法显微镜测量三维表面的形貌研究

叙述光切法显微镜测量三维表面形貌的方法。采用计算机对在光切法显微镜下拍摄的零件表面截面轮廓图象进行了图象的识别与处理，从而获得表面各个截面形貌的二维轮廓数据，再通过样条插值获得三维表面轮廓形貌。

非接触纳米三维表面形貌测量

提出了一种基于激光的Raman -Nath衍射和光干涉进行纳米级测量的光机电一体化的新方法 ,分析了数字鉴相、A/D变换和X/Y驱动的特点 。