CN112801973B - 一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法,涉及金刚石线锯表面质量检测与评价领域。本方法基于已有的金刚石线锯表面展开图像,利用高斯滤波、伽马变换对其进行预处理,通过全局自适应二值化、连通域查找等方法得到磨粒在图像中的重心位置,并以此为种子点对图像进行Voronoi细分,得到Voronoi图,进一步对Voronoi图中每个小区域的面积进行修正,并以此为基础提出了金刚石线锯表面磨粒分布均匀性表征方法。本方法针对金刚石线锯表面磨粒的分布均匀性提出了评价参数,实现了对其均匀性的定量评价,完善了金刚石线锯表面质量评价体系,对金刚石线锯的生产和应用均具有指导价值。
Description
技术领域
本发明提出了一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法,涉及金刚石线锯表面质量检测与评价领域。
背景技术
金刚石线锯具有加工效率高、切缝小的优点,广泛应用于单晶硅、蓝宝石、单晶碳化硅、陶瓷等硬脆性材料的切片加工领域。目前,对金刚石线锯表面质量进行评价的指标主要有:直径、拉断力、单位长度的出刃磨粒数量、磨粒出刃高度。除了这些参数之外,金刚石线锯表面的磨粒分布均匀性也会对其切片加工效率、加工质量产生重要影响,但是目前还没有能够对其进行定量评价的参数和方法。
本发明基于金刚石线锯表面图像的柱面展开图,通过高斯滤波、伽马变换对图像进行预处理,利用全局自适应二值化和连通域查找,得到磨粒在图像中的重心位置,以磨粒在图像中的重心位置为种子点,通过Voronoi细分,得到Voronoi图。对Voronoi图中每个小区域的面积进行修正,并以此为基础提出了金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价参数。本方法可以实现对金刚石线锯表面磨粒的分布均匀性进行定量评价,对完善金刚石线锯表面质量评价体系,增强其表面质量评价的有效性具有重要价值。
发明内容
为了解决金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价问题,本方法提供了一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法。该方法适用于不同直径、不同磨粒密度的金刚石线锯,能够对其表面磨粒分布均匀性进行统一定量表征,从而可以解决金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价问题,进一步的,本方法也可以适用于其他需要对磨粒分布均匀性进行评价的领域,如砂轮表面磨粒分布均匀性评价等。本发明的技术方案如下:
一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法,,步骤为:
步骤(1)通过高斯滤波,伽马变换等方法对金刚石线锯表面展开图像进行预处理;
步骤(2)利用全局自适应二值化对金刚石线锯表面展开图像进行二值化分割,将其转换为二值图像;
步骤(3)通过连通域查找得到金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置;
步骤(4)以金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置为种子点,利用Voronoi细分,生成Voronoi图,利用Voronoi图得到磨粒分布均匀性表征参数;
进一步的,所述步骤(4)包括以下步骤:
步骤(4.1)由式(1)计算出外径为d0的金刚石线锯在图像中的面积,并将其作为标准面积S0;
式中,d0表示金刚石线锯基体直径,km表示相机的放大倍率,vp表示像素在垂直方向上的尺寸,Nh表示相机的水平分辨率,S0表示基体直径为d0的金刚石线锯表面展开图像面积(单位为像素);
步骤(4.2)由式(2)计算出待评价金刚石线锯的表面展开图像面积(单位为像素);
式中,si表示Voronoi图中第i个小区域的面积,n表示Voronoi图中小区域的数量;
步骤(4.3)利用式(3)对Voronoi图中每个小区域的面积si进行修正;
步骤(4.4)对Voronoi图中的小区域面积进行修正后,利用式(4)计算其平均值;
本方法提出了金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价参数,适用于不同直径、不同磨粒密度的金刚石线锯,能够对其磨粒分布均匀性进行统一定量表征,从而可以提高金刚石线锯表面质量检测结果的有效性。在金刚石线锯机器视觉在线检测领域具有广泛的推广应用前景。
附图说明
图1为金刚石线锯表面展开图;
图2为金刚石线锯表面预处理图;
图3为金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置分布图;
图4为基于金刚石线锯表面磨粒重心位置得到的Voronoi图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
下面结合实例对本发明进行详细说明:
一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法,即基于金刚石线锯表面展开图像的磨粒分布均匀性表征方法,具体实施步骤如下:
步骤(1)通过高斯滤波,伽马变换等方法对如图1所示的金刚石线锯表面展开图像进行预处理,结果如图2所示;
步骤(2)利用全局自适应二值化对金刚石线锯表面展开图像进行二值化分割,将其转换为二值图像;
步骤(3)通过连通域查找得到金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置,结果如图3所示;
步骤(4)以金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置为种子点,利用Voronoi细分,生成Voronoi图,利用Voronoi图得到磨粒均匀性表征指标,结果如图4所示;
步骤(4.1)由式(1)计算出外径为d0的金刚石线锯在图像中的面积,并将其作为标准面积S0;
式中,d0表示金刚石线锯基体直径,km表示相机的放大倍率,vp表示像素在垂直方向上的尺寸,Nh表示相机的水平分辨率,S0表示基体直径为d0的金刚石线锯表面展开图像面积(单位为像素);
步骤(4.2)由式(2)计算出待评价金刚石线锯的表面展开图像面积(单位为像素);
式中,si表示Voronoi图中第i个小区域的面积,n表示Voronoi图中小区域的数量;
步骤(4.3)利用式(3)对Voronoi图中每个小区域的面积si进行修正;
步骤(4.4)对Voronoi图中的小区域面积进行修正后,利用式(4)计算其平均值;
实验例:以某品牌的线径为160μm的金刚石线锯为例,基于金刚石线锯表面展开图像得到的Voronoi图如图4所示。
Claims (1)
1.一种金刚石线锯表面磨粒分布均匀性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1)通过高斯滤波,伽马变换方法对金刚石线锯表面展开图像进行预处理;
步骤(2)利用全局自适应二值化对金刚石线锯表面展开图像进行二值化分割,将其转换为二值图像;
步骤(3)通过连通域查找得到金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置;
步骤(4)以金刚石线锯表面磨粒在图像中的重心位置为种子点,利用Voronoi细分,生成Voronoi图,通过Voronoi图得到磨粒均匀性表征参数;
所述步骤(4)包括以下步骤:
步骤(4.1)由式(1)计算出外径为d0的金刚石线锯在图像中的面积,并将其作为标准面积S0;
式中,d0表示金刚石线锯基体直径,km表示相机的放大倍率,vp表示像素在垂直方向上的尺寸,Nh表示相机的水平分辨率,S0表示基体直径为d0的金刚石线锯表面展开图像面积,单位为像素;
步骤(4.2)由式(2)计算出待评价金刚石线锯的展开图像面积,单位为像素;
式中,si表示Voronoi图中第i个小区域的面积,n表示Voronoi图中小区域的数量;
步骤(4.3)利用式(3)对Voronoi图中每个小区域的面积si进行修正;
步骤(4.4)对Voronoi图中的小区域面积进行修正后,利用式(4)计算其平均值;
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金刚石磨具表面磨粒分布形态的定量评价;苏玲玲等;《中国机械工程》;20140531;第1290-1293页 * |
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