一种基于形貌特征的微接触特性与图像阈值处理方法

摘要

一种基于形貌特征的微接触特性与图像阈值处理方法，步骤为：将需要研究的样本表面进行表面成像，获取该样本表面的微形貌特征；设置采样的点阵密度，输出描述表面轮廓特征的点阵数据；去除错误点、插值处理后，读入处理，将拟合的曲面导入进行接触分析，通过MODEL操作将曲面封闭为实体，建立封闭实体；将导入的实体进行网格划分，表面网格要进行多次的细化，获得可供分析的有限元模型，进行预应力接触分析，获得接触表面的预应力分布图像，获得不同阈值范围的接触应力的情况，研究者通过计算出不同颜色下的轮廓所占的面积，从而精确地获得该接触状态下的接触表面之间的接触面积。本发明可以有效且精确地获得接触表面的接触特性。

主权项

一种基于形貌特征的微接触特性与图像阈值处理方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一：使用镭射显微镜将需要研究的样本表面进行表面成像，通过计算机获取该样本表面轮廓特征；步骤二：设置采样的点阵密度，通过计算机输出描述表面轮廓特征的点阵数据，点阵数据为各相邻点的位置信息和高度信息；步骤三：针对点阵数据，建立以理想平面为基准的对称容错区间，通过计算机进行数据遍历和筛选，将容错区间以外的数据去除,通过双向平均规范积累弦长参数化方法，将点阵数据进行参数化；所述双向平均规范积累弦长参数化方法为：对点阵数据分别在u方向和v方向进行参数化，设沿u向第j排数据点P_ij的规范积累弦长的参数化为u_ij，则公共的u向参数化可取其算数平均值：$u_i=\frac{1}{n+1}\underset{j=0}{\overset{n}{\Sigma }}{u}_{ij},i=0,1,2...,m$        式1在v方向的参数化公式为：$v_j=\frac{1}{m+1}\underset{i=0}{\overset{m}{\Sigma }}{v}_{ij},j=0,1,2...,n$         式2利用Hermite插值在两个方向上对参数化后的数据点阵进行插值处理，将形成的插值曲面读入Matlab分析处理，获得插值后表面形貌的图像；步骤四：将MATLAB拟合的曲面导入ANSYS进行接触分析，在ANSYS中通过MODEL操作将曲面封闭为实体，建立封闭实体；步骤五：将导入的实体进行网格划分，表面网格要进行多次的细化，建立刚性平面，提前给出偏置，将平面中最高点的位移坐标作为刚性平面的位置坐标；步骤六：对ANSYS有限元模型进行预应力接触分析，获得接触表面的von misses应力分布云图；步骤七：在获得的应力分布图像上，通过控制接触分析结果的应力阈值范围，在接触表面的von misses应力分布云图上划分出阈值范围内的区域，以此获得不同阈值范围的接触特性的情况，实现对于不同接触状态下的接触特性的判定；步骤八：将von misses应力分布云图上划分出阈值范围内的区域进行二值化处理，通过像素分析，获得不同颜色区域占整个区域的面积的比例，若需要改变接触状态，将阈值范围限定到其他的值，并且在改变后的阈值范围内，进行区域的划分与二值化处理，计算出特定颜色下的轮廓所占的面积。