Определение шероховатости прецизионной поверхности корреляционным методом обработки изображения ее микрорельефа

Обоснование. Многочисленными исследованиями установлено, что шероховатость микрорельефа рабочей поверхности различных деталей машин и механизмов во многом определяет их эксплуатационную надёжность и долговечность. В связи с этим исследование и разработка бесконтактных методов для оперативной оценки характеристик микрорельефа является актуальной задачей в настоящее время. Цель. Целью работы является исследование и разработка оптико-электронного метода, алгоритмов и программного обеспечения обработки растровых изображений исследуемых микрорельефов, полученных малогабаритными видеокамерами, для оперативной оценки их шероховатости непосредственно в ходе технодолического процесса. Методы. Метод основан на компьютерной обработке изображений исследуемых микрорельефов, в результате которой определяются параметры шероховатости этих микрорельефов. С этой целью полутоновые изображения микрорельефов эталонных образцов с определенными гостовскими методами параметрами шероховатости вначале преобразуются в бинарные изображения. Затем по бинарным изображениям с использованием квазиоптимального корреляционного алгоритма рассчитываются двухмерные корреляционные функции. Для этих функций рассчитываются средние амплитуды Uср переменных составляющих коэффициентов корреляции и строится аналитическая зависимость гостовского параметра шероховатости Ra от Uср. Для изображения исследуемого микрорельефа с неизвестными параметрами шероховатости также определяется переменная составляющая двухмерной корреляционной функции, и по полученной зависимости Ra = (Uср) находится среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии Ra. Результаты. Предложен новый оптико-электронный метод оценки параметров шероховатости микрорельефов прецизионных поверхностей, который базируется на корреляционной обработке изображений исследуемых микрорельефов. Приведены результаты применения этого метода к оценке параметров шероховатости поверхностей лопатки ГТД. Получены поля шероховатости поверхностей корыта и спинки лопатки 1-й ступени турбины ГТД. Заключение. Показана целесообразность применения корреляционного подхода к обработке изображений микрорельефов с целью определения параметров шероховатости прецизионных поверхностей. При этом также устраняется негативное влияние побочных неинформативных факторов на результаты измерения параметров микрорельефа, в частности колебаний мощности светового потока и угла его падения на исследуемую поверхность. С целью сокращения временных затрат на корреляционную обработку изображений был использован квазиоптимальный корреляционный алгоритм. Определены поля шероховатости для рабочих поверхностей лопатки газотурбинного двигателя, на основе которых стало возможным определять опасные участки с недопустимыми значениями концентрации напряжений.