一种基于三维表面形貌仪的谷的连通性测量方法

摘要

本发明公开了基于三维表面形貌仪的谷的连通性测量方法，其特征是首先利用三维表面形貌仪测得的被测件表面形貌高度数据获得的表面支承率曲线，确定支承率为80％所对应的截面为谷的连通性评定基准面，求得连通性评定基准面的二值图像；再用标记算法获得评定基准面的二值图像上的各个截面空区；对各截面空区用非扩展形态运算和条件膨胀运算求得各截面空区的大小、截面空区内通路的最小宽度和长度特征，用连通性函数求得各截面空区的连通度；最后用加权法求得被测件表面形貌的谷的连通性参数。本发明方法，使得零件表面形貌的谷的连通性有一定量的表达。

主权项

1.基于三维表面形貌仪的谷的连通性测量方法，其特征是按如下步骤进行：a、利用三维表面形貌仪对被测件表面形貌进行测量，获得设定的采样间隔下的被测件表面形貌上各个被测点的高度数据；b、由被测件表面形貌上各个被测点的高度数据，得到被测件表面形貌的支承率曲线，由所述支承率曲线确定表面支承率为80%所对应的截面及截面高度值，定义所述截面为谷的连通性的评定基准面，所述截面高度值为基准高度；c、利用步骤b所获得的基准高度对被测件表面形貌上各个被测点的高度数据进行二值化处理，获得被测件表面形貌谷的连通性评定基准面的二值图像；所述二值化处理是对于被测件表面形貌上高度值大于或等于基准高度的被测点A，设定所述被测点A在二值图像中的取值为“0”，被测点A在评定基准面上对应于材料实体部分；对于被测件表面形貌上高度值小于基准高度的被测点B，设定所述被测点B在二值图像中的取值为“1”，被测点B在评定基准面上对应于空的部分，即对应谷；d、在所述连通性评定基准面的二值图像上，通过标记算法获得所述评定基准面上的各个截面空区；e、对各个截面空区用组合形态运算算法提取形状特征，求得各截面空区的大小、截面空区内通路的最小宽度和长度特征，并进一步用连通性函数求得各截面空区的连通度；所述组合形态运算算法是指用非扩展形态运算和条件膨胀运算的组合；f、对评定基准面上每个截面空区定义一个反映所述截面空区对整个表面形貌谷的连通性贡献大小的各截面空区权值，由评定基准面上所有截面空区的连通度大小和其权值，用加权法求得被测件表面形貌的谷的连通性参数；所述各截面空区权值定义为该截面空区的面积与采样面积之比；所述截面空区的面积是指组成该截面空区的所有被测点阵所占的面积，所述采样面积是指三维表面形貌仪对被测件表面形貌测量时的采样面积；所述步骤d中的标记算法是对于所述连通性评定基准面的二值图像进行两次扫描标记，按照八连通的临域概念对不同的截面空区标记不同的符号，获得评定基准面上的各个截面空区；所述步骤e中用组合形态运算算法求得各截面空区的大小、截面空区内通路的最小宽度和长度特征，并进一步用连通性函数求得各截面空区的连通度的方法是：对于各个截面空区，用非扩展形态算子和半径为单位长的圆盘结构元素对截面空区进行多尺度运算，直至原截面空区变为空集或变成不连通，得到截面空区的大小和截面空区内通路的最小宽度；若对截面空区X的多尺度运算的结果是空集，则所述截面空区X的连通度由式（1）表示的连通性函数计算获得：${\rho }_{ϵ}\left(X\right)=\inf \{\rho \ge 0:{ϵ}_B^{\rho }\left(X\right)\in \Phi \}---\left(2\right)$其中，为截面空区X的连通度，取值范围为[0，1]，表示用结构元素B对截面空区X的多尺度非扩展形态运算，α>0，为常数，Φ为空集；若对截面空区X的多尺度运算的结果是使截面空区X变为不连通，则用条件膨胀算子对不连通区域继续进行运算，直至不连通区域重新变为连通，得到截面空区X内通路的长度，所述截面空区X的连通度由式（3）表示的连通性函数计算获得：l=ρ_εδ(X)-ρ_ε(X)                                （4）${\rho }_{ϵ}\left(X\right)=\inf \{\rho \ge 0:{ϵ}_B^{\rho }\left(X\right)\notin C\}---\left(5\right)$${\rho }_{\mathrm{ϵ\delta }}\left(X\right)=\inf \{\rho \in N:{\delta }_B^{\rho }\left({{ϵ}_B^{{\rho }_{ϵ}}}^{\left(X\right)}\left(X\right)\right|X)\in C\}---\left(6\right)$其中，l为截面空区X中通路的长度，C为连通区域的总称，N为整数，表示用结构元素B对多尺度非扩展形态运算的结果进行条件膨胀运算。