工程陶瓷精密磨削表面损伤及形貌特征表征技术研究

工程陶瓷在国防、航空航天、电器电子、石油化工、汽车以及制造领域具有广泛的应用前景，其加工表面质量表征是当今国际上备受重视的前沿研究方向。本项目利用损伤力学、表面测量及计算机图形图像、模式识别等相关理论，结合实验分析等方法，以研究工程陶瓷精密磨削表面损伤及形貌特征表征技术为核心，在研究陶瓷磨削材料磨削加工表面损伤与表面功能相关性等基础上，建立工程陶瓷磨削表面损伤及形貌复合测量理论和评定方法，有针对性地研究开发硬脆材料表面测量参数集，结合表面功能的评价标准与方法并开发相关软硬件检测仪，从而实现对陶瓷材料精密加工表面检测与表征的工程应用，克服陶瓷加工表面粗糙检测仍然延续金属材料的检测标准的现状。项目研究在实际工程中将具有广阔的应用前景，将推动我国陶瓷材料磨削加工表面质量检测技术的进步。

本研究以数字图像处理、损伤力学、分形、小波分析及表面波等理论为基础，结合实验分析等方法，研究了工程陶瓷精密磨削表面损伤及形貌特征表征技术。具体内容包括:采用图像频谱分析技术、磨削纹理去除技术，制定了工程陶瓷加工表面磨削纹理去除方案，该方案成功的解决了磨削纹理干扰工程陶瓷磨削表面损伤特征的准确识别问题；借助图像边缘检测技术、形态学的开运算及闭运算以及基于决策树模式识别技术，提出了工程陶瓷磨削表面损伤宏观表征与局部评价参数集，实现了工程陶瓷磨削表面损伤特征的提取、识别、计算与评价；在表面形貌表征方法研究方面，引入了工程陶瓷表面形貌特征的复合评定方法，利用分形理论和小波方法分别从宏观和微观描述工程陶瓷的表面形貌特征，基于分形理论研究表面功能特性如表面耐磨性与表面密封性与表面形貌特性的映射关系，建立了分形维数与表面磨损、表面密封的数学表达模型；集成研究成果开发了有工程应用前景的工程陶瓷精密磨削表面损伤及形貌特征的分析系统；开展了利用激光声表面波技术检测表面/亚表面损伤程度的研究工作。