基于灰度共生矩阵纹理参数的非平面表面粗糙度研究

摘要

机械制造技术在生产中得到普遍应用，对精密工件的表面粗糙度测量技术也提出了更高的要求。激光散斑测量具有非接触式、无损等优点，为人们所重视，已经加工制造领域得到了应用。已有的激光散斑测量技术主要是基于工件表面为平面所研究的，针对非平面表面粗糙度测量的研究为数不多。实际应用中精密工件表面大多为非平面，因此有必要进一步对非平面表面粗糙度的测量进行研究。
　　 采用不同加工工艺得到的非平面工件表面有着不同的的纹理，这些纹理的粗细、方向、疏密程度等各不相同，通过一定的方法分析这些纹理的特征，可以提取这些纹理蕴含的的加工制造信息。图像的灰度共生矩阵(GLCM)的特征参数——二阶矩、对比度、相关值和熵能够反映图像纹理特性，可以利用上述四个纹理特征参数来研究非平面的表面粗糙度。针对非平面表面标准样块工件，设计了CCD拍摄激光散斑图像的实验装置，利用matlab7.0软件处理采集的数字图像并滤波，进行数值计算。
　　 本文考虑了生成灰度共生矩阵三个参数(生成方向θ、生成步长d和图像灰度级g)对灰度共生矩阵的影响。经过理论分析和计算比较，选择了合适的d和g值，综合θ在四个生成方向(0°、45°、90°和135°)上的纹理信息，采用综合灰度共生矩阵进行数值计算，得到了综合灰度共生矩阵的四个特征参数随表面粗糙度Ra的变化曲线。实验结果表明，特征参数可以反映非平面表面的粗糙度的测量信息，为研究非平面表面的粗糙度的在线检测，提供了一种新的技术途径，具有重要的学术和实际的应用价值。
　　 最后，利用matlab7.0软件开发了图形用户界面，可快速计算散斑图像的纹理特征参数值和绘制粗糙度关于特征参数的关系曲线。