基于纹理谱分析的工件表面质量识别研究.pdf

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1、基于纹理谮分析的工件表面质量识别饼究口王伟伟口胡东1．浙江工商职业技术学院机电工程分院浙江宁波3150122．莱茵技术～商检(宁波)有限公司浙江宁波315020摘要：在分析切削参数对工件表面纹理影响的基础上，提出了运用纹理谱对工件表面纹理图像进行描述，采用改进的纹理谱方法来进行工件表面纹理完整性的识别，并分析了不同切削参数对工件表面纹理质量识别的影响。实验结果表明，切削用量对工件表面纹理完整性的影响较大，即切削速度的影响最大，进给速度次之，切削深度的影响最小，且切削用量越大，纹理完整性就在更短的时间内发生显著变化。关键词

2、：纹理谱纹理完整性非线性相关度中图分类号：TP39l文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)03—0044—04工件表面纹理是指对已加工工件表面形貌或几何影响，工件表面纹理的规则性较差；高速车削的工件表特征等参数的定义，它包括呈现在表面轮廓中的一些面很光洁，纹理一致性很好，且切削速度越高，相应的特征，如粗糙度、波形和缺陷等。在切削过程中，影响工工件表面纹理就越清晰，连续性也越好。件表面纹理的因素较多¨】，主要有后刀面磨损、刀刃半径、积屑瘤、鳞刺、切削速度以及切削过程中的振动等，且积屑瘤、鳞刺的产生、机床振动

3、的出现以及刀具后刀面的磨损均与切削用量密切相关。而工件表面纹理则提供了可靠的检测信息以进行加工过程的监控。纹理反映的是图像的一种局部结构特征，具体表现为图像在某邻域内像素点灰度级或颜色的某种变化。粗糙的纹理意味着在某个邻域内像素点的灰度值发生急剧变化，反之，光滑的纹理意味着该邻域内灰度1．2进给量对工件表面纹理的影响值的改变较小。因此，描述图像纹理的途径是：定义邻从图2中可以看出，(a)的进给量最小，相应的纹理域大小和记录灰度值的变化。若把像素点邻域灰度的有6个周期，(b)有5个周期，而(c)的进给量最大，相应变化程度定

4、义为各种纹理模式，则不同的纹理模式分的纹理周期数最少，只有4个。这是因为进给量和转速布对应不同的纹理特性。纹理谱分析方法就是通过刻共同决定纹理周期的大小，转速一定时，进给量越小，画像素点邻域灰度的变化来描述图像的纹理特征，因一幅大小为240×320，放大倍数为80的工件表面纹理此，它不但能有效地刻画邻域内像素点灰度的变化，而图像所包含的纹理周期数越多。因此，在转速一定时，且能较好地描述图像的平滑性和连续性。纹理周期的大小，即通常所说的纹理的粗细程度，是由进给量决定的，进给量越大，相应的工件表面纹理就越1切削参数对工件表面

5、纹理的影响粗；进给量越小，相应的工件表面纹理就越细。1．1切削速度对工件表面纹理的影响切削速度对工件表面纹理有较大的影响，这是因为切屑在刀刃的作用下与工件分离的状态取决于切削速度。当以较低速度切削时，切屑与工件分离不完全，极易产生鳞刺，并开始形成积屑瘤；中速时积屑瘤高度达到最大值，故中低速加工时工件表面质量较低；在较高速度切削时，若加工系统刚性足、刀具材料性能好、不产生振动，切屑与工件分离比较完全，已加工的工件表面1．3切削深度对工件表面纹理的影响纹理质量就较好。切削速度越高，工件表面质量越好。定义棱角与凹槽之问的亮暗为

6、工件表面纹理的深从图1中可以看出，低速切削由于积屑瘤和鳞刺的浅。从图3可知，切削深度在图像中的体现主要反映纹理的深浅程度，(a)的切削深度最小，相应的纹理较浅；收稿日期：20o8年9月2009／3机械制造47卷第535期(b)的纹理相对较深；而(c)的切削深度最大，纹理相对方向的灰度值变化的综合反映，相对于其它纹理分析最深。方法，如灰度共生矩阵、傅立叶功率谱等，纹理谱分析方法不仅计算量小，而且具有方向无关性的优点，纹理谱分析法不仅包含有纹理基元的灰度信息，还包含有纹理基元之间的结构信息，因此，可广泛地应用于纹理分割、模式

7、识别中。3纹理完整性的识别定义：一定切削条件下，工件表面纹理的理想模式综上所述，刀具磨损和切削用量对工件表面纹理分布称为工件表面纹理的完整性。的影响显著，因此运用各种理论和方法对工件表面的假设：以新刀车削的工件表面纹理作为标准纹理，纹理图像进行处理和分析具有很大的实用价值。具有最好的纹理完整性。由上面的定义和假设可知，所谓纹理的完整性就是指不同切削时间车削的工件表面2工件表面纹理的纹理谱分析纹理图像的纹理模式分布与标准纹理模式分布的差别根据He纹理谱概念，本文采用改进的纹理分析程度。我们可以用{h】l(表示第i幅图的纹理

8、谱)作方法【6】，对于图像中任一3X3窗口，其中各元素的灰度为特征向量来完成纹理完整性的识别，采用非线性相值可以用集合V={，，，⋯，关度s测量两变量之间的相关程度，其公式为：}来表示，如图4所示，其中，表∑(靛一)(一歹)示中心像素的灰度值，表示第ii=1(4)个邻域像素点的灰度值。定义纹理单元集合为：式中：竹分别