[发明专利]一种通过多维插值获取图像基准的CFRP粗糙度测量方法有效
申请号: | 201910347033.6 | 申请日: | 2019-04-28 |
公开(公告)号: | CN110006374B | 公开(公告)日: | 2020-04-07 |
发明(设计)人: | 王福吉;闫建博;樊俊峰;赵猛;张博宇;毕广健 | 申请(专利权)人: | 大连理工大学 |
主分类号: | G01B11/30 | 分类号: | G01B11/30 |
代理公司: | 大连理工大学专利中心 21200 | 代理人: | 关慧贞 |
地址: | 116024 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | 本发明一种通过多维插值获取图像基准的CFRP粗糙度测量方法,属于机械加工损伤测量领域,涉及一种通过多维插值获取图像基准的CFRP粗糙度测量方法。该方法首先用显微镜采集切削表面图像,并进行裁剪预处理。再通过MATLAB读取图像像素点数值,并进行滤波得到滤波曲面矩阵。然后,利用算法构造基准曲面矩阵,求解滤波曲面矩阵与基准曲面矩阵的各数值方差,求得方差带入算式中,得到粗糙度值Ra。最后绘制基准曲面与实际加工表面的三维图,直观反映出粗糙度情况。该方法解决了由于CFRP材料结构力学特性及内部组成性能差异造成的粗糙度测量不准确和效率低的问题。具有测量速度快,简单高效易操作,非接触,测量准确等特点。 | ||
搜索关键词: | 一种 通过 多维 获取 图像 基准 cfrp 粗糙 测量方法 | ||
【主权项】:
1.一种通过多维插值获取图像基准的CFRP粗糙度测量方法,其特征在于,该方法首先用显微镜采集切削表面图像,进行裁剪预处理;再通过MATLAB读取图像像素点数值,并进行滤波得到滤波曲面矩阵;然后,利用算法构造基准曲面矩阵,求解滤波曲面矩阵与基准曲面矩阵的各数值方差,求得方差带入算式中,得到粗糙度值Ra;最后绘制基准曲面与实际加工表面的三维图,直观反映出粗糙度情况;方法的具体步骤如下:1、显微镜在2000‑3000K光照度条件下采集切削表面图像,使用Photoshop软件对图像区域分割,去除边缘干扰图像,仅保留切削表面图像;2、通过MATLAB读取第1步处理后的图像各像素点数值并存入原始矩阵W中,矩阵维数与图片尺寸有关;3、对原始矩阵W进行滤波处理,滤波处理方式为:首先利用MATLAB鼠标拾取图像像素点数据的功能,鼠标点击树脂附近处的像素点,将此点的像素数值作为参考值J,规定当像素点数值超过J的2倍时,则该点处为树脂材料,否则为碳纤维材料;然后,按照从左到右,从上到下的顺序对原始矩阵W各行进行搜寻滤波处理,处理规则有四条:a)当第一列为树脂时,则直到下一个不为树脂的点S1,将S1左侧的所有树脂点对应的像素数值均减去S1与其左侧一格树脂点S2之间的差值C1;b)当第一列不为树脂时,继续向右搜寻,直到寻找到一个树脂点,将其左侧的点记录为g1,继续至下一个不为树脂的点记录为g2,同时记录走过的像素点数I,利用上述三个参数构建一次插值函数,用代入像素点次序获得的计算值代替像素点原数据;c)在前面规则b)的基础上,当向右搜索到最后一列仍为树脂时,则将点g1右侧所有的树脂像素点数值均减去g1与其右侧一格碳纤维像素点之间的差值;d)若一行内未搜索到树脂点,则不对这一行做任何处理;最后,对前两步处理后的原始矩阵W进行一次全局数值查询,若仍存在超过参考值J数值2倍的像素点,则强制将其数值规定为J的2倍;4、经上述滤波方法处理,获得无树脂反光干扰图像,将其各像素点数值存入滤波矩阵A中;将滤波矩阵A的元素按照从左到右,从上到下,首尾相接的规则存入单列滤波矩阵B中;5、分别使用函数y=a1x+a2、y=b1x2+b2x+b3、和
三种方法对单列矩阵B进行最小二乘法的参数拟合,求得每种方法的R2,取R2最小的方法为拟合公式,后将单列滤波矩阵B的各元素的位置坐标x依次代入拟合公式,将求得的数据与单列滤波矩阵B位置一一对应存入单列基准矩阵C中;6、将单列基准矩阵C中各元素按照与第4步相反的顺序处理,存入基准矩阵D中;7、计算滤波矩阵A与基准矩阵D各对应位置元素数值的方差m,将方差m代入算式Ra=1.63×10‑6m+0.258,求得粗糙度值Ra;8、对滤波矩阵A和基准矩阵D进行网格划分,利用三次插值,分别获得切削表面矩阵和基准曲面矩阵,后通过MATLAB软件将两个三维曲面绘制在一张图内,直观反映出切削表面粗糙度情况。
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