钢板毛化表面形貌特征的区域法分析和评定理论的研究

The texturing surface improve friction and wear, materials processing, coating performance, and the laser texturing technology has the advantages of the controllability of surface, high quality of product, high productiveness and low cost, so the laser texturing technology is widely used in the automobile industry, and cylinder, hard disk, biological medical materials, etc. The laser texturing surface morphology could be controlled and has the surface morphology characteristics with microstructure of bumps,so surface characterization is the important factor relating to the laser texturing principle, the process parameters and performance.In this project, surface characterization of texturing surface is analyzed based on mathematical morphology to establish the relational model between texturing surface characterization and process technic, as well as the performance. The theory of analysis and assessment of texturing surface will be achieved to be the foundation of standardization system and to guide the process and application of laser texturing technology.

钢板毛化表面能够改善表面的摩擦磨损、材料加工、涂覆等性能，激光毛化技术具有形貌可控性，产品质量好，效率高，成本低，被广泛应用于汽车行业，以及气缸、磁盘、生物医疗材料等领域。毛化表面的形貌特征具有特殊的凹坑凸台的毛化结构，直接决定钢板的使用性能，是关系到激光毛化机理、毛化工艺参数和使用性能的重要因素。本项目以数学形态学理论为基础，分析毛化表面形貌的特征，确定特征参数和功能参数，建立和研究毛化表面形貌与加工和使用性能的关系模型，完成毛化表面形貌特征的区域法分析和评定理论，为建立和完善钢板毛化表面形貌的标准体系奠定基础，从而指导激光毛化加工的生产工艺和应用。

钢板毛化表面能够改善表面的摩擦磨损、材料加工、涂覆等性能，被广泛应用于汽车家电等行业。本项目对钢板毛化表面形貌测量和分析评定进行了研究，对毛化表面形貌特征与使用性能的关系和毛化表面形貌特征的区域法参数评定展开分析。研究了毛化表面形貌的表面形貌特点，设计了用于毛化钢板和轧辊在线测量的小型测量装置，具有触针接触式测量和光学图像测量两种功能。该测量装置的水平测量范围为20mm×10mm，分辨率高于2μm；垂直测量范围±1mm，分辨率高于0.1μm；显微镜放大倍数1×~20×左右，视场范围0.15mm~2mm左右。研制了一种基于聚焦光针和共焦显微成像的多功能表面测量传感器，并进行了性能分析。聚焦光针干涉测量方法的横向分辨率为1.3μm，纵向分辨率为5nm；共焦显微成像测量方法的横向分辨率为0.5μm，纵向分辨率为1.5μm，垂直方向测量范围为40μm。设计了基于CPLD的PCI测量控制系统，进行数据采集和运动控制，对其性能进行实验验证；设计了基于USB接口的数据采集与控制电路，可用于在线测量。开发了测量系统信号采集控制和分析评定软件系统，对测量系统进行了性能分析和测试实验，对不同方法加工的毛化钢板表面形貌进行了测量和分析。基于区域法表面形貌分析和评定理论，对于毛化表面形貌的几何形貌、加工工艺、表面接触等特性进行分析和研究。