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角膜地形图仪图像的边缘检测及形貌重构

激光与光电子学进展 2017年第10期54卷 203-208页

作者：徐丹阳高建勋隋成华周明华浙江工业大学理学院浙江杭州310023 浙江工业大学健行学院浙江杭州310023

为了实现所研制的角膜地形图仪应用于临床检验,将Klyce经典的三维形貌重构模型改成光线逆追踪法进行建模:获得24环每环256个点的亚像素级二维数据;将这些数据由最小二乘法估算出原始假设椭球面;对该椭球面进行修正,得到最符合真实角膜... 详细信息

为了实现所研制的角膜地形图仪应用于临床检验,将Klyce经典的三维形貌重构模型改成光线逆追踪法进行建模:获得24环每环256个点的亚像素级二维数据;将这些数据由最小二乘法估算出原始假设椭球面;对该椭球面进行修正,得到最符合真实角膜的曲面。先采用Canny算法得到像素级的二维数据;然后对数据的灰度进行平滑降噪;之后对数据的灰度梯度进行3次拟合以获得亚像素级数据;最后,用标准的角膜地形图仪获得的清晰图片实现三维重构。通过分析两者获得的曲率半径及屈光度数据,发现其误差小于0.9%,表明该方法具有可行性。

关键词：图像处理边缘检测形貌重构角膜地形图仪

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形貌重构砂轮的淬硬轴承钢平面磨削试验研究

形貌重构砂轮的淬硬轴承钢平面磨削试验研究

作者：何宏林湘潭大学

学位级别：硕士

淬硬轴承钢具有高强度和高硬度等特性,在工业领域应用非常广泛。磨削是淬硬轴承钢一种重要的加工方法,但是,磨削加工磨削区温度极高,极易造成零件加工热损伤,因此本文提出了一种形貌重构砂轮磨削淬硬轴承钢的新加工工艺,以降低磨削区的... 详细信息

淬硬轴承钢具有高强度和高硬度等特性,在工业领域应用非常广泛。磨削是淬硬轴承钢一种重要的加工方法,但是,磨削加工磨削区温度极高,极易造成零件加工热损伤,因此本文提出了一种形貌重构砂轮磨削淬硬轴承钢的新加工工艺,以降低磨削区的磨削温度、减小磨削热损伤,提高加工质量。为了深入研究这种加工工艺,本文进行了氧化铝形貌重构砂轮的淬硬轴承钢平面磨削试验,分析了形貌重构对磨削温度、磨削力和磨削损伤的影响。(1)提出了一种在砂轮表面高速高效的进行形貌重构方法,即采用金刚石纤维切削装置对砂轮实施断续切削,加工出微沟槽实现砂轮表面形貌的重构。根据砂轮形貌重构方法的分析,合理选择了砂轮转速、金刚石纤维切削刀具转速、切削深度、进给量等形貌重构的主要工艺参数,最后,进行了氧化铝砂轮表面形貌重构试验。(2)制作了夹持式的镍铬-镍硅双极可磨式人工热电偶,用制作的热电偶进行了淬硬轴承钢磨削温度测量试验,结果表明:砂轮表面形貌重构能够显著降低磨削温度,改善磨削性能。这主要是砂轮进行形貌重构以后,其加工的微沟槽能够有效的将磨削液带入磨削区,砂轮进行形貌重构以后其作用通过干湿两种磨削状态的对比试验得到了验证。(3)采用三向压电晶体测力仪测量了磨削过程中的磨削力,试验结果表明,砂轮进行形貌重构以后降低了磨削力。当重构比达到30%时,磨削力降低近30%。另外对磨削工件表面粗糙度,硬化层厚度,磨削烧伤等情况进行了观察。发现砂轮进行形貌重构有助于减少了磨削损伤。

关键词：淬硬轴承钢形貌重构氧化铝砂轮磨削温度热电偶热损伤

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精密圆柱形貌重构及三维显示方法

轴承 2015年第6期 42-45页

作者：郭媛媛李济顺隋新薛玉君马伟河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003

利用三点法圆柱度误差分离技术得到截面圆度误差、截面最小二乘圆圆心位置、截面半径差,从而得到了圆柱形貌重构所需的圆柱表面被测点的坐标,对精密圆柱形貌进行了重构。在C++Builder环境下,采用OpenGL三维图形编程语言实现了圆柱表面... 详细信息

利用三点法圆柱度误差分离技术得到截面圆度误差、截面最小二乘圆圆心位置、截面半径差,从而得到了圆柱形貌重构所需的圆柱表面被测点的坐标,对精密圆柱形貌进行了重构。在C++Builder环境下,采用OpenGL三维图形编程语言实现了圆柱表面形貌的三维显示,并在渲染过程中应用颜色表示圆柱误差的分布、大小,使得圆柱形貌更逼真、更易于观测和评价。

关键词：滚动轴承 OpenGL 圆柱度误差形貌重构三维显示

数字图像处理的TiC/钨基复合材料烧蚀形貌重构

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兵器材料科学与工程 2021年第5期44卷 92-96页

作者：杨淑贞王明浙江长征职业技术学院计算机与信息技术系浙江杭州310023 温州大学计算机与人工智能学院浙江温州325035

为提高TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构精度和抗烧蚀性能,提出基于数字图像处理的TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构方法。用氧乙炔烧蚀装置进行烧蚀试验,利用三目立体视觉系统采集烧蚀图像,通过阈值分割法,将图像转换为二维图... 详细信息

为提高TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构精度和抗烧蚀性能,提出基于数字图像处理的TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构方法。用氧乙炔烧蚀装置进行烧蚀试验,利用三目立体视觉系统采集烧蚀图像,通过阈值分割法,将图像转换为二维图像数据。用微分算子法提取二维图像轮廓,用NURBS曲线延拓、拟合二维图像轮廓曲线,通过匹配点的空间坐标曲线拟合图像轮廓特征数据,实现TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构。结果表明:该方法对TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌数据重构精度较高,重构目标点与原始数据点误差较小,对提高TiC颗粒增强钨基复合材料抗烧蚀性能有一定指导。

关键词：数字图像处理 TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构

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形貌重构砂轮磨削试验研究

中国机械工程 2020年第12期31卷 1420-1424,1436页

作者：张高峰龚俊明李景焘谢国广孙昊湘潭大学机械工程学院湘潭411105

设计了一种金刚石纤维切削装置,用其对白刚玉砂轮进行断续飞切来加工出断续微沟槽,从而实现砂轮的表面形貌重构。采用原始砂轮及形貌重构砂轮分别进行GCr15淬硬轴承钢的常温干式、浇注式磨削的对比试验研究,探讨了形貌重构砂轮的磨削性... 详细信息

设计了一种金刚石纤维切削装置,用其对白刚玉砂轮进行断续飞切来加工出断续微沟槽,从而实现砂轮的表面形貌重构。采用原始砂轮及形貌重构砂轮分别进行GCr15淬硬轴承钢的常温干式、浇注式磨削的对比试验研究,探讨了形貌重构砂轮的磨削性能。试验结果表明:相较于原始砂轮,在相同的试验条件下形貌重构砂轮在磨削时其磨削力和磨削温度均可以显著降低。通过常温干式、浇注式润滑条件下的磨削对比试验验证了形貌重构砂轮可以更有效地将磨削液带入磨削区进行润滑冷却。

关键词：形貌重构热电偶磨削温度磨削力

面向电性能的有源相控阵天线阵面形貌重构方法研究

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面向电性能的有源相控阵天线阵面形貌重构方法研究

作者：刘东西安电子科技大学

学位级别：硕士

有源相控阵雷达是现代战争中的“千里眼”,是实现战场感知和远距离精确打击的核心装备。随着雷达探测距离需求及机动性要求的提升,有源相控阵天线阵面正向着大型化、轻量化的方向发展,阵面结构刚度有限,更加容易受复杂环境载荷影响产生... 详细信息

有源相控阵雷达是现代战争中的“千里眼”,是实现战场感知和远距离精确打击的核心装备。随着雷达探测距离需求及机动性要求的提升,有源相控阵天线阵面正向着大型化、轻量化的方向发展,阵面结构刚度有限,更加容易受复杂环境载荷影响产生动态结构变形,导致天线电性能恶化。为了保障服役天线电性能,天线阵面结构状态的实时准确感知是前提条件。为此,本文围绕大型有源相控阵天线阵面形貌难以高精度重构问题,确定了形貌重构方法,分析了影响重构精度的因素,提出了高精度混合重构方法,开发了软件平台并应用于实际天线阵面模型中。本文主要工作如下:（1）确定了针对某大型有源相控阵天线阵面模型的形貌重构方法。使用了三种典型的结构形变重构方法进行仿真对比,结果表明,相比于Ko位移理论仅适用于典型简单梁结构、逆有限元法难以构造出适合复杂结构的单元形函数,模态法具有明显优势,重构精度高,且在有限元模型模态分析的基础上提取模态信息即可组建应变-位移转换矩阵,能够很好地应用于静载和动载作用下的大型天线阵面形貌实时重构计算。最终确定以模态法为核心的策略,进行大型阵面形貌的重构分析。（2）搭建了基于模态法的实验平台验证重构效果,分析了影响重构精度的因素。通过传感器、解调仪、摄影测量等设备的选型与使用完成了应变测量系统和位移测量系统的设计,通过载荷模拟,完成了整体实验平台的搭建,验证了模态法的有效性;深入探究模态法理论模型及天线实际服役环境,分析了影响重构精度的因素,主要包括有限元建模偏差及应变传感器数据漂移两大因素,为建立误差校准模型奠定了基础。（3）提出了基于模态法与误差校准模型结合的混合重构法。针对有限元模型建模偏差,提出了基于最小二乘法的结构模态特征参数修正方法,保证了应变模态振型和位移模态振型的准确性;针对应变传感器读数漂移,在对其施加温度补偿的基础上,提出了基于去极值与递推平均的综合数据滤波法进行滤波,保证了应变数据的可靠性和稳定性。混合重构法在试验阵中的重构结果表明,与利用摄影测量获取的实际阵元位移相比,重构精度均在85%以上,且计算时间优于工程中要求的50ms指标。根据重构得到的位移场,可基于阵列天线机电耦合模型对天线电性能进行实时评估。（4）开发了基于C#语言的天线阵面变形在线监测软件平台。使用套接字网络通信和多线程技术,通过动态链接库的方式解决了软件平台和MATLAB重构程序之间难以交互的需求,实现了阵面关键点应变采集、阵面形貌重构计算及阵面结构状态实时三维显示,为天线电性能实时调控提供了支持,证明了该软件平台的工程应用价值。

关键词：有源相控阵天线形貌重构模态法混合重构法机电耦合

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砂轮表面形貌重构及其磨削性能研究

砂轮表面形貌重构及其磨削性能研究

作者：李景焘湘潭大学

学位级别：硕士

磨削加工可以获得较高的工件精度及表面质量,其在先进制造领域中占有极高的比重。但传统砂轮由于磨粒排布紧凑导致容屑空间小,极易形成磨屑粘附,故降低了砂轮的磨削性能。同时在加工时,由于砂轮圆周表面上磨粒大多以负前角来进行材料的... 详细信息

磨削加工可以获得较高的工件精度及表面质量,其在先进制造领域中占有极高的比重。但传统砂轮由于磨粒排布紧凑导致容屑空间小,极易形成磨屑粘附,故降低了砂轮的磨削性能。同时在加工时,由于砂轮圆周表面上磨粒大多以负前角来进行材料的磨除,因此增大了磨削加工区域处的磨削力、温度,进而对被加工材料的精度以及寿命造成不可估量的影响。改变传统砂轮工作面的形貌和改善润滑效能是减轻磨屑粘附、降低磨削力、温度及提高被加工材料表面质量的有效手段。本文进行了金刚石纤维重构砂轮形貌的研究,并在纳米粒子微量润滑条件下进行了形貌重构砂轮对模具钢的磨削试验。主要研究工作如下:1、采用激光加工PDC材料的方式来获得截面尺寸为亚毫米级的条状金刚石纤维,利用模具来对单根纤维进行人为均匀定向排布制得金刚石纤维片,并对纤维片一端部进行刃磨,将刃磨好的纤维片通过胶结方式固定到夹具上制备成金刚石纤维切削设备,选择合理的加工工艺参数,在砂轮圆周表面分别制备出垂直于砂轮旋转轴线的90微凹槽(I型砂轮)、平行于砂轮旋转轴线的0微凹槽(II型砂轮)、垂直砂轮旋转轴线的0及平行砂轮旋转轴线的90交替式复合微凹槽(III型砂轮)。2、基于常温干式(Dry)及浇注式润滑(Pour)条件下,利用制得的I型砂轮、II型砂轮、III型砂轮及相同规格的原始砂轮对模具钢材料分别进行了不同磨削参数下的磨削对比试验。试验结果发现,相较于原始砂轮,形貌重构后的砂轮在磨削时降低了磨削力、磨削温度。结合磨削力、磨削温度、模具钢表面轮廓、粗糙度以及形貌等角度来综合考虑,III型砂轮的整体磨削性能要更好。3、利用两步法制备出不同浓度的纳米MoS润滑油,通过摩擦磨损试验发现,当纳米MoS润滑油质量分数为2.5%时,其抗磨性能以及减摩效果最好。开展了基于浇注式及纳米MoS粒子微量润滑(Nano-MQL)条件下III型砂轮磨削模具钢的对比试验,并对模具钢的粗糙度、形貌、残余应力及表面层显微硬度进行了研究。研究结果发现,在相同的磨削参数时,浇注式润滑下的变质层厚度小于纳米MoS粒子微量润滑下的变质层厚度;相较于浇注式润滑,基于纳米MoS粒子微量润滑条件下III型砂轮磨削Cr12MoV淬硬模具钢,后者能够起到减小磨损、降低粗糙度及改善模具钢表面质量的作用。

关键词：淬硬模具钢磨削力磨削温度形貌重构冷却润滑

基于在机视觉测量的叶片形貌重构点云数据处理技术研究

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基于在机视觉测量的叶片形貌重构点云数据处理技术研究

作者：马康盛哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着高精密薄壁零部件在航空工业等领域中使用频率的增加,使得人们对于测量设备的工作效率与精度需求越来越高。由于传统接触式测量存在测量磨损且不适用于在机测量,因此针对薄壁叶片这一典型研究对象,利用非接触式的光栅投影测量方法... 详细信息

随着高精密薄壁零部件在航空工业等领域中使用频率的增加,使得人们对于测量设备的工作效率与精度需求越来越高。由于传统接触式测量存在测量磨损且不适用于在机测量,因此针对薄壁叶片这一典型研究对象,利用非接触式的光栅投影测量方法进行在机测量与数据的处理重构研究具有重要意义。首先,针对在机测量中的静态环境测量进行在机环境分析,根据单目结构光栅非接触测量原理与环境分析结果,对测量系统进行软硬件设备选用与设计。通过建立新型光栅投影测量模型,对工业相机进行标定,并对相移法展开研究,利用多频外差算法进行解包裹相位。根据测量原理与分析结果,利用自动定位装置进行在机测量模拟,获得叶片原始点云数据。其次,将在机测量环境模拟工况下采集的原始叶片点云进行噪声分类处理。根据分类结果与航空叶片结构特点,提出一套适用于该类中小型航空叶片点云数据的预处理方法。利用改进直通滤波、基于统计与半径滤波的改进算法及双边滤波完成降噪;提出了一种基于边长参数调整的体素格栅下采样方案完成数据精简,通过Geomagic实现数据偏差分析。再次,通过提出的单面叶片双重测量配准方案,解决单次测量可能存在的细节缺失问题。将两次扫描获取的叶片数据进行初始配准分析,获取最小绝对旋转平移偏差方案所对应的初始变换矩阵;将获得的初始配准结果结合ICP精细配准完成叶片数据的整体配准,并分析最终绝对旋转平移误差,得到变换矩阵,实现叶片的最终配准。最后,结合航空叶片重构需求特点进行网格划分,针对传统贪婪投影算法易出现细小孔洞问题,提出了一种适用于该类航空叶片点云数据的重构方案。通过改变近邻点距离阈值与内角关系,提出了一种改进的贪婪投影方法,并利用变换邻域点的MLS算法进行处理,通过Geomagic进行重构曲面的偏差分析,最终生成重构质量良好的航空叶片曲面。

关键词：航空叶片在机测量结构光栅点云数据形貌重构

水气氛对Rh和Ir纳米颗粒Wulff形貌重构影响的理论研究

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水气氛对Rh和Ir纳米颗粒Wulff形貌重构影响的理论研究

作者：王泽铭上海工程技术大学

学位级别：硕士

金属纳米颗粒在工作条件下的结构重建对于催化过程至关重要。因此,本文通过使用Wulff理论结合密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟,研究了截角八面体基具有不同形态的铑、铱纳米颗粒（直径=3.5、5.5和9.5 nm）在退火和水蒸气条... 详细信息

金属纳米颗粒在工作条件下的结构重建对于催化过程至关重要。因此,本文通过使用Wulff理论结合密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟,研究了截角八面体基具有不同形态的铑、铱纳米颗粒（直径=3.5、5.5和9.5 nm）在退火和水蒸气条件下的结构重建。分子动力学（MD）的结果表明,具有较低平均表面原子配位数（（?））的纳米颗粒降低了结构转变的惰性和热稳定性,导致更严重的结构转变。在水蒸气条件下,（111）和（110）的界面张力（（?））之间的竞争通过最小化总表面张力来实现,最终在驱动铑和铱纳米颗粒的形状演变中起重要作用。同时本文发现在真空下进行退火/水蒸气条件是对铑和铱纳米颗粒不可逆/可逆的过程,在吸附物-金属的总界面张力可作为一个关键的稳定性参数来描述可变气氛环境（P,T）下,吸附物-金属系统的势能面。详细的研究结果如下:（1）本文利用平均配位数（（?））作为精确的形貌描述符,构建了多尺寸且具有几乎相同表面比例的纳米颗粒以研究尺寸效应,并精确地定义了直径为5.5 nm的四种截棱截角八面体（I～IV）以及一种截角八面体结构（V）纳米颗粒来研究其形貌效应。然后选取结构转变惰性（Δ）、表面位点浓度（η）和表面原子占比（S）作为稳定性的描述符。发现不同类型的位点浓度在一定温度下发生改变;随着粒径增大,从体相到表面的原子转移变少;高配位指数的纳米颗粒比低配位指数的纳米颗粒更稳定。这一工作为铑和铱纳米颗粒在催化反应中的应用提供了新思路。（2）本文通过结合Wulff定理和Langmuir吸附等温式研究了水蒸气诱导的铑和铱纳米颗粒的结构重建。结果表明,在特定的潮湿环境（P,T）下,铑、铱纳米颗粒呈现了不同的结构等值面的演变。通过综合分析水蒸气的温度和压力对水分子吸附的影响,得出水气氛诱导的颗粒重构的统计学分析及对其表面性质的影响,表面较弱的水-金属相互作用对其结构重建起着至关重要的作用。同时,铱纳米颗粒发现了较多的异构现象,且随粒径增大而逐渐变多。最后通过选取合理的势函数参数进行以退火为基准条件的对比研究发现:在升温的过程中,常温下最稳定的多个尺寸的截角八面体呈现出不同的表面熔化/重构特征。这一工作为采用不同方法合成具有更好催化性能的纳米颗粒材料调控/设计提供了借鉴。

关键词：金属纳米颗粒 Wulff理论工作条件形貌重构分子动力学密度泛函理论