砂輪大范圍三維形貌拼接技術(shù)研究.pdf

1、在精密磨削加工過(guò)程中，砂輪的三維表面微觀形貌對(duì)工件質(zhì)量有重要的影響，因此砂輪形貌的測(cè)量和分析對(duì)優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、指導(dǎo)砂輪成型有重要價(jià)值。垂直掃描白光干涉法是一種常用的表面形貌測(cè)量方法，作為一種非接觸的測(cè)量方法它具有高精度、相位不模糊的特點(diǎn)。然而，使用白光干涉儀對(duì)砂輪表面形貌進(jìn)行單次測(cè)量時(shí)，由于鏡頭視野范圍有限，無(wú)法獲得砂輪的大范圍三維形貌，因此需要一種快速的三維形貌拼接方法獲取大范圍三維表面形貌以滿足對(duì)砂輪形貌的分析需求。本文運(yùn)用模糊 PI

2、D算法控制白光干涉儀采集有重疊區(qū)域的砂輪三維形貌，對(duì)有重疊區(qū)域的砂輪形貌圖運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法(PSO)進(jìn)行粗匹配，最近迭代點(diǎn)算法(ICP)進(jìn)行精匹配，線性加權(quán)法實(shí)現(xiàn)融合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有重疊區(qū)域的拼接方法可以克服一般砂輪拼接運(yùn)算量大、拼接精度不足的缺點(diǎn)，滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)砂輪拼接精度和速度的要求。論文實(shí)現(xiàn)了砂輪大范圍三維形貌的快速拼接，并在此基礎(chǔ)上對(duì)拼接的砂輪三維形貌的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。
　　本文主要內(nèi)容如下：
　?。?）首先

3、，闡述了砂輪三維表面形貌測(cè)量方法及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，歸納了各種方法的適用范圍以及優(yōu)缺點(diǎn)；重點(diǎn)介紹了本文選用的白光干涉垂直掃描法的原理；分析了三維拼接技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及其相應(yīng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。
　?。?）其次，搭建了用于測(cè)量砂輪表面形貌的白光垂直掃描干涉系統(tǒng)，包括垂直方向掃描系統(tǒng)、水平方向位移系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)掃描系統(tǒng)；詳細(xì)闡述了各系統(tǒng)的組成部件及其性能指標(biāo)，并對(duì)水平方向位移系統(tǒng)的誤差和單幅圖實(shí)際尺寸進(jìn)行了標(biāo)定；針對(duì)水平方向移位系統(tǒng)

4、的誤差，提出了閉環(huán)模糊 PID的系統(tǒng)控制策略，減少相應(yīng)誤差帶來(lái)的影響。
　?。?）然后，分析了可用于砂輪表面形貌拼接的策略，提出了砂輪表面形貌的拼接方法，即有重疊區(qū)域的拼接方法。有重疊區(qū)域的拼接方法包括預(yù)處理、粗匹配、精匹配和融合等步驟，運(yùn)用 PSO算法進(jìn)行粗匹配、ICP算法進(jìn)行精匹配、線性加權(quán)法實(shí)現(xiàn)融合，實(shí)現(xiàn)了砂輪大范圍三維形貌的拼接，在此基礎(chǔ)上初步研究了砂輪三維形貌拼接質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。
　　（4）最后，用實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)驗(yàn)