专利名称：一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法
技术领域：
本发明涉 及软性磨粒流精密加工领域，尤其是一种软性磨粒流湍流图像实时检测方法。
背景技术：
近年来，随着我国模具行业的迅猛发展，其应用范围已经涉及机械、轻工、电子、建材等多个行业。模具的传统机械加工方法大多采用数控铣或电火花加工方法进行粗加工或半精加工，但加工后仍存在加工痕迹，因此光整加工成为必不可少的重要工艺。液-固两相软性磨粒流可以在被加工工件的结构化表面形成湍流流动，它不是通过射流的形式强力冲击被加工表面，而是利用磨粒的微力微量切削的频繁作用实现表面的逐步光整，并配以约束模块，在加工工件表面形成磨粒流道，驱动磨粒对壁面的粗糙处进行切削，湍流流场中的磨粒运动的随机性实现了表面纹理无序化，直至实现结构化表面的无工具化精密加工。软性磨粒流是一种具有弱粘性的液固两相流，在加工过程中，两相流在泵的驱动下进入约束流道，在流道内形成两相湍流，利用磨粒群的微力微量切削频繁作用于工件表面而实现逐步光整。因此的磨粒群的运动变化规律一直是研究的重点与难点，这对于实现湍流调控而言是必须克服的技术瓶颈。目前，这项技术的理论研究有了尚处在起步阶段。在实验测试方面，出现一种两相流粒子图像测速技术，以实现对多相流中流、固两相的同时测量。该技术通过在两相流场中散布能跟踪不同相流体流动的示踪粒子，用激光光源照射所测流场区域，通过在同一底片上连续曝光或在不同底片上曝光，从而获得记录示踪粒子移动的底片，最后利用多种特定的图像处理方法获得两相流场的速度分布。但是，软性磨粒流湍流流场具有结构拓扑变换特性，所得到的湍流图像单个示踪粒子无规律可循，因此需对示踪粒子分布较密集的磨粒群进行提取，分析其运动变化规律，现有的流场测试方法很难解决这一难题，更加无法快速准确地对软性磨粒流磨粒群分布情况进行实时检测与分析。
发明内容
为了克服现有的软性磨粒流磨粒群检测方法的快速性较差、准确性较差的不足，本发明提供了一种软性磨粒流磨粒群实时分析方法，可有效地对软性磨粒流磨粒群分布情况进行检测，快速准确地提取磨粒群在湍流流场中的运动变化图像。一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，所述检测方法包括I)令Q1为一个二维物理空间模型，液固两相软性磨粒流为该空间的介质，磨粒群瞬时界面为分界面。假设相位场函数Φ (x, t)在每个体积相为特定的常数，并且在分界面处经历快速且平滑的变化。两相流体及其交界面在t时刻的关系式由下式定义
权利要求
1.一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，其特征在于所述检测方法包括 1)令Q1为一个二维物理空间模型，液固两相软性磨粒流为该空间的介质，磨粒群瞬时界面为分界面，假设相位场函数Φ (x, t)在每个体积相为特定的常数，并且在分界面处经历快速且平滑的变化，两相流体及其交界面在t时刻的关系式由下式定义
2.如权利要求I所述的一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，其特征在于所述对采集的图像进行预处理过程为首先对图像进行数字化处理，即采样和量化，得到数字化图像；然后设置一个N*M的矩形剪切窗口，从数字化图像中剪切出包含整个磨粒群分布区域的子图像；再采用低通滤波增强的方法去除高频干扰噪声来平滑图像，并用Roberts算子锐化使滤波增强后图像的边缘、磨粒群轮廓线变的清晰。
3.如权利要求I或2所述的一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，其特征在于所述利用水平集图像分割模型对磨粒群轮廓进行跟踪的过程为首先假设子图像区域为Ω，图像强度为u(X，y) : Ω — R，图像边界力ΓΩ水平集函数Φ的零水平集Γ (t)曲线将输入图像划分为互不重叠的两个区域R1和R2，为防止水平集函数在其零水平集附近过于平缓或过陡，通常将水平集函数Φ定义为符号距离函数
4.如权利要求I或2所述的一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，其特征在于所述对图像进行后处理的过程为采用合适的边缘检测方法提取磨粒群轮廓特征线，所述边缘检测方法为Marr边缘检测方法，先用高斯函数对图像进行平滑，然后再用拉普拉斯算子进行运算，得到Laplacian-Gauss算法，它使用一个墨西哥草帽函数形式
全文摘要
一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，包括1)依照软性磨粒流磨粒群分布情况，建立相位场模型两相界面混合能量方程，同时建立相位场函数演化的控制方程，最后采用传统的二阶中心差分格式逼近粘性相和表面压力相，并用五阶WENO格式对得到的控制方程进行空间离散化重构，在时间方向采用具有TVD性质的Runge-Kutta方法进行离散，从而求解两相界面，得到磨粒群分布的理论模型；2)根据得到的磨粒群分布理论模型，实时地对软性磨粒流图像采集装置获得的磨粒群在约束流道内的分布区域进行图像处理，从而提取磨粒群分布区域轮廓特征，得到磨粒群动态边界的变化情况。本发明有效地对软性磨粒流磨粒群分布情况进行检测。
文档编号G01N21/85GK102830121SQ20121029438
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者计时鸣, 张微, 谭大鹏, 周龙兵, 王嘉琦, 李宜燃 申请人:浙江工业大学