往复冲击条件下磨痕三维形貌的测量-论文.pdf

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1、光电子·激光第23卷第1期2012年1月JournalofOptoelectronics·LaserVo1．23No．1January2012往复冲击条件下磨痕三维形貌的测量陈凡秀，李宏升，王静(1．青岛理工大学理学院，山东青岛266033；2．青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：提出一种采用傅里叶变换轮廓术(FTP，fouriertransformprofilometry)对磨痕三维形貌进行测量的方法，具有只需采集一帧条纹图、数据处理少、简单易行和测量速度快等优点，适于自动化测量。采用一种新的产生正弦光强方法，将正弦光强投影到试件表面产生包含三维形

2、貌信息的光栅条纹，利用FTP重建磨痕的三维形貌。实验对不加润滑油状态下往复105次冲击后的磨痕形貌进行测量，并将实验结果与四步相移所测结果进行对比，验证了本文方法用于测量往复冲击条件下磨痕形貌的可行性，并为进一步研究往复冲击时接触润滑效应提供了新的实验依据。关键词：傅里叶变换轮廓术(FTP)；三维形貌；往复冲击；磨痕中图分类号：0438．2；TH117文献标识码：A文章编号：1005—0086(2012)01—0137—05Measurementofabrasion3-Dtopographyundermetalreciproca—tingmotionCHENFan-x

3、iuh，LIHong-sheng~，WANGJing3(1．CollegeofScience，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China；2．DepartmentofMechanicalEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China)Abstract~Theprimaryobjectiveofthisstudyistodemonstratethefeasibilityofmeasuring3-Dtopogra—phyofsurface

4、abrasionusingFouriertransformprofilometry(FTP)．Anewmethodisintroducedtopro—ducethesinusoidallight。andthedeformedfringeimagesonthesurfaceofobjeetaregrabbedbyCCDcamera．ThenprocessedbyFTP。theshapethree-dimensionaltopographyofabrasioncanberecovered．Inthisapplication，asurfaceabrasionunderhun

5、dredthousandtimesisusedtodemonstratethevalidityofthemethodandtheexperimentresultsarecomparedwiththoseobtainedfromfour-stepphaseshifting．Keywords：Fouriertransformprofilometry(FrP)；3-Dtopography；reciprocatingmotion；abrasion现阶段，常用的磨损分析主要有表面粗糙仪、硬度1引言仪、轮廓仪或精密电子天平、扫描电镜(SEM)或显微镜冲击磨损是两个固体表面之间反复

6、动态接触和撞以及电子探针或X射线衍射(Ⅺ)等5种方法]。由击所造成的表面磨损，是一个非常复杂的过程，牵涉到于这些测量方法所需的设备或仪器价格相对较高、测量摩擦系统中各工件的外部因素以及材料的内部因素。时间较长且为采用间隔取点的非全场测量，这就使得应外部因素包括载荷形式、相对运动形式、运动速度和持用受到限制。本文首次利用傅里叶变换轮廓术续时间、介质和润滑状态以及环境温度等，内部因素主(F]rP)r8叫研究了往复冲击条件下磨痕三维形貌的测要是指材料的组织结构，化学成分和力学性能等。其量，只需采样一帧变形条纹即可获得被测物的空间三维中，任一因素的变化都可能引起磨损规律和磨损

7、机制的形貌，测量方法非接触和全场测量，且简单易行、测量速变化_】]。反之，冲击条件下，由磨损引起接触表面磨痕度快和数据处理量小，大大节省了测量时间。实验中，的三维轮廓改变对接触润滑效应的研究同样具有非常采用李宏升等人[1]提出的产生正弦光强的方法，并将正重要的影响和意义]。弦光强投影到试件表面产生包含三维形貌信息的光栅*E-mail：mecfx@163．com收稿日期：2011—07—02修订日期：2011—09—2O基金项目：国家自然科学基金(51008166，50979037)、山东省自然科学基金(Y2008A25)、山东省教育厅科技计划(J08