專利名稱：一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉 及軟性磨粒流精密加工領域，尤其是一種軟性磨粒流湍流圖像實時檢測方法。
背景技術：
近年來，隨著我國模具行業(yè)的迅猛發(fā)展，其應用范圍已經涉及機械、輕工、電子、建材等多個行業(yè)。模具的傳統(tǒng)機械加工方法大多采用數控銑或電火花加工方法進行粗加工或半精加工，但加工后仍存在加工痕跡，因此光整加工成為必不可少的重要工藝。液-固兩相軟性磨粒流可以在被加工工件的結構化表面形成湍流流動，它不是通過射流的形式強力沖擊被加工表面，而是利用磨粒的微力微量切削的頻繁作用實現表面的逐步光整，并配以約束模塊，在加工工件表面形成磨粒流道，驅動磨粒對壁面的粗糙處進行切削，湍流流場中的磨粒運動的隨機性實現了表面紋理無序化，直至實現結構化表面的無工具化精密加工。軟性磨粒流是一種具有弱粘性的液固兩相流，在加工過程中，兩相流在泵的驅動下進入約束流道，在流道內形成兩相湍流，利用磨粒群的微力微量切削頻繁作用于工件表面而實現逐步光整。因此的磨粒群的運動變化規(guī)律一直是研究的重點與難點，這對于實現湍流調控而言是必須克服的技術瓶頸。目前，這項技術的理論研究有了尚處在起步階段。在實驗測試方面，出現一種兩相流粒子圖像測速技術，以實現對多相流中流、固兩相的同時測量。該技術通過在兩相流場中散布能跟蹤不同相流體流動的示蹤粒子，用激光光源照射所測流場區(qū)域，通過在同一底片上連續(xù)曝光或在不同底片上曝光，從而獲得記錄示蹤粒子移動的底片，最后利用多種特定的圖像處理方法獲得兩相流場的速度分布。但是，軟性磨粒流湍流流場具有結構拓撲變換特性，所得到的湍流圖像單個示蹤粒子無規(guī)律可循，因此需對示蹤粒子分布較密集的磨粒群進行提取，分析其運動變化規(guī)律，現有的流場測試方法很難解決這一難題，更加無法快速準確地對軟性磨粒流磨粒群分布情況進行實時檢測與分析。

發(fā)明內容
為了克服現有的軟性磨粒流磨粒群檢測方法的快速性較差、準確性較差的不足，本發(fā)明提供了一種軟性磨粒流磨粒群實時分析方法，可有效地對軟性磨粒流磨粒群分布情況進行檢測，快速準確地提取磨粒群在湍流流場中的運動變化圖像。一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，所述檢測方法包括I)令Q1為一個二維物理空間模型，液固兩相軟性磨粒流為該空間的介質，磨粒群瞬時界面為分界面。假設相位場函數Φ (x, t)在每個體積相為特定的常數，并且在分界面處經歷快速且平滑的變化。兩相流體及其交界面在t時刻的關系式由下式定義
權利要求
1.一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，其特征在于所述檢測方法包括 1)令Q1為一個二維物理空間模型，液固兩相軟性磨粒流為該空間的介質，磨粒群瞬時界面為分界面，假設相位場函數Φ (x, t)在每個體積相為特定的常數，并且在分界面處經歷快速且平滑的變化，兩相流體及其交界面在t時刻的關系式由下式定義
2.如權利要求I所述的一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，其特征在于所述對采集的圖像進行預處理過程為首先對圖像進行數字化處理，即采樣和量化，得到數字化圖像；然后設置一個N*M的矩形剪切窗口，從數字化圖像中剪切出包含整個磨粒群分布區(qū)域的子圖像；再采用低通濾波增強的方法去除高頻干擾噪聲來平滑圖像，并用Roberts算子銳化使濾波增強后圖像的邊緣、磨粒群輪廓線變的清晰。
3.如權利要求I或2所述的一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，其特征在于所述利用水平集圖像分割模型對磨粒群輪廓進行跟蹤的過程為首先假設子圖像區(qū)域為Ω，圖像強度為u(X，y) : Ω — R，圖像邊界力ΓΩ水平集函數Φ的零水平集Γ (t)曲線將輸入圖像劃分為互不重疊的兩個區(qū)域R1和R2，為防止水平集函數在其零水平集附近過于平緩或過陡，通常將水平集函數Φ定義為符號距離函數
4.如權利要求I或2所述的一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，其特征在于所述對圖像進行后處理的過程為采用合適的邊緣檢測方法提取磨粒群輪廓特征線，所述邊緣檢測方法為Marr邊緣檢測方法，先用高斯函數對圖像進行平滑，然后再用拉普拉斯算子進行運算，得到Laplacian-Gauss算法，它使用一個墨西哥草帽函數形式
全文摘要
一種軟性磨粒流磨粒群實時檢測方法，包括1)依照軟性磨粒流磨粒群分布情況，建立相位場模型兩相界面混合能量方程，同時建立相位場函數演化的控制方程，最后采用傳統(tǒng)的二階中心差分格式逼近粘性相和表面壓力相，并用五階WENO格式對得到的控制方程進行空間離散化重構，在時間方向采用具有TVD性質的Runge-Kutta方法進行離散，從而求解兩相界面，得到磨粒群分布的理論模型；2)根據得到的磨粒群分布理論模型，實時地對軟性磨粒流圖像采集裝置獲得的磨粒群在約束流道內的分布區(qū)域進行圖像處理，從而提取磨粒群分布區(qū)域輪廓特征，得到磨粒群動態(tài)邊界的變化情況。本發(fā)明有效地對軟性磨粒流磨粒群分布情況進行檢測。
文檔編號G01N21/85GK102830121SQ20121029438
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者計時鳴, 張微, 譚大鵬, 周龍兵, 王嘉琦, 李宜燃 申請人:浙江工業(yè)大學