论文部分内容阅读
为了快速自动化地测量材料在摩擦磨损过程中的磨损量,评价润滑油的抗磨损性能,根据材料磨损的程度来减轻没必要的磨损,进而提高材料的使用寿命和耐磨性,本文以四球摩擦实验机试样产生的磨痕为例,对两种磨痕图像进行分别测量,环形磨痕使用数码显微镜采集磨痕图像,并导入到MATLAB自动测量软件中,进行图像分析、预处理、二值化等处理方法,自动分割磨痕试样的磨痕区域,使用投影法将二值化的磨痕图像纵向累加,得到磨痕灰度值的投影曲线,根据磨痕区域和非磨痕区域在交界处灰度值的突变,对投影曲线求微分曲线,将磨痕的宽度值转化成求解微分曲线发生因灰度值发生两次突变的对应横坐标之差,根据标尺进行标定将测量的磨痕宽度对应的像素点个数转化成实际长度。对磨痕宽度测量结果进行定性和定量实验,并对本文方法和其他测量方法进行对比。圆形磨痕使用白光干涉显微镜采集图像,经ImgScan主程序扫描后得到2D影像,然后SurfaceViewer处理与分析得到磨痕宽度、磨痕深度、磨痕面积参数,进而可以计算近似磨损体积,求出近似体积磨损量,生成3D立体影像和X/Y/Z轴坐标对应的表格。主要研究内容如下:对国内外测量磨损量的方法做了一系列的研究和对比,探讨了摩擦学试样磨损量测量方法的发展进程,对现有摩擦学试样磨损量测量方法进行了优缺点分析和总结。对两种不同的磨痕采取不同的方法测量磨痕数据,选用数码显微镜测量环形磨痕宽度:编译了合适的MATLAB图像测量程序,设计了可视化的GUI用户界面,方便测量人员操作。选用了图像投影法将磨痕宽度转换成像素的个数,标尺进行标定计算一个像素对应的实际长度,后期对采集的倾斜条状磨痕进行了校正。选用合适的阈值分割方法。解决目前常规的读数显微镜测量频繁读数和误差较大的问题。选用白光干涉显微镜测量圆形磨痕参数:调查发现国内用于白光干涉显微镜测量磨痕的磨损量的实验较少,介绍了白光干涉显微镜的工作原理和测量流程,通过对扫描后得到的磨痕2D影像进行分析,测出了磨痕宽度、磨痕深度,计算出求出磨痕的近似体积,生成了磨痕的3D影像,根据测量的磨痕面积和深度计算出了磨损体积,并输出了磨痕区域的数据报表和X/Y/Z轴坐标。解决数码显微镜在测量时不能测量磨痕体积的问题。通过MATLAB软件对程序进行模块化,设计并多次验证测量平台的准确性。结合了两种不同的测量方法分别对球面磨痕的磨损进行测量,比较两种测量方法的优缺点,介绍了所开发的磨痕自动测量平台的功能和使用方法。将经济型、普遍型的数码显微镜取代高精度的白光干涉显微镜测量磨痕宽度,并设计了GUI磨痕宽度测量平台,实现了自动化、直观化处理磨痕图像。数码显微镜测量的环状磨痕宽度结果是0.807mm,白光干涉显微镜测量的圆形磨痕直径为0.822mm,圆形磨痕的平均高度为0.065mm,磨损近似体积为3.45×10-2mm2。得出磨痕的3D影像和X/Y/Z轴坐标,为后期做磨损模拟实验做准备。