Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Alireza Fadaei Tehrani
محمد دانش (استاد مشاور) علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Koosha Torkzadeh
کوشا ترک زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Surface Roughness Measurement Using Laser Technique and Artificial Neural Network
Surface quality of finished parts, is one the most considerable factors in the field of quality control. Surface roughness, however, is the major parameter among various surface parameters which affects directly on friction, fatigue, erosion and corrosion forces and final appearance of the surface. The traditional mean for measurement of surface roughness is the stylus instrument which contacts with surface and scans the surface profile. The traditional stylus has several disadvantages. One the most important disadvantage of stylus is that the surface roughness must be checked off-line and surface roughness control during the manufacturing process is impossible. Therefore many researches have been done on non-contact methods which are able to measure surface roughness on-line. In the present study a new optical and non-contact approach for surface roughness measurement is presented. In this method several correlation surface parameters are extracted using laser light scattering and image processing technique; by mean of artificial neural networks the surface roughness is estimated with desirable accuracy. Despite of extreme simplicity setup and requirement of low cost equipments, this method has shown reasonable accuracy which is comparable with traditional stylus instrument. In addition, because this method is non-contact, it can be applied on-line for continuous production lines. In the presented approach, laser light is radiated to various surfaces with various roughnesses and its reflection is sensed by a CCD camera. The reflection differs from incident laser light, which is due to surface roughness. By using image processing technique, several correlated factors are extracted from laser reflection images. Artificial neural networks are used to estimate the relationship between surface roughness and extracted parameters. By having adequate samples, an appropriate ANN can be trained; the trained network can estimate surface roughness of new samples properly accurate. The results of this method and stylus instrument have been presented to be compared. It can be seen that by having suitable imaging instruments, this approach can surpass traditional stylus technique. Having no contact with surface roughness, full automation feasibility, quick results and on-line production control are other advantages of this method. Keywords: Surface Roughness, Laser, Optical Measurement, Image, Artificial Neural Network, Back Propagation
کیفیت سطح نهایی قطعات تولید شده, یکی از شاخصه های مهم در علم کنترل کیفیت محسوب می شود. یکی از مهم ترین پارامترهای سطح، زبری سطح است که بر عوامل متعددی چون اصطکاک و در نتیجه نیروهای سایشی، عمر خستگی و زیبایی قطعه تاثیر مستقیم دارد. رایج ترین ابزار اندازگیری زبری سطح, ابزار تماسی استایلوس است. این ابزار معایبی مختلفی دارد که یکی از مهم ترین آنها این است که می بایست قطعات بعد از اتمام مراحل تولید مورد تست و ارزیابی قرارگیرند. بنابراین تحقیقات زیادی برای ارائه روش های غیرتماسی که بتوانند زبری سطح را به صورت هم زمان با تولید اندازگیری کنند انجام شده و این تحقیقات همچنان ادامه دارند. در پایان نامه حاضر، روشی نوین برای اندازگیری زبری سطح به صورت غیرتماسی و اپتیکی ارائه شده است. در این روش با استفاده از پراکنش نور لیزر و پردازش تصویر پارامترهای مورد نظر از سطح استخراج می شوند و به کمک ابزار توانمند شبکه های عصبی، زبری سطح در حد قابل قبولی تخمین زده می شود. این روش، علی رغم سادگی و کم هزینه بودن، روشی بسیار سریع، قابل اطمینان و کاملا مناسب برای استفاده در محیط های صنعتی و عملی است. در روش ارائه شده، از رابطه ای که بین پراکنش نور لیزر و زبری سطح وجود دارد استفاده شده و از آن به عنوان معیاری برای اندازگیری زبری سطح استفاده شده است. بدین منظور ابتدا نور لیزر به سطح قطعات با زبری های مختلف تابانده می شود و بازتابش آن توسط دوربین CCD دریافت می گردد. این بازتابش با شکل اولیه تابش لیزر تفاوت دارد که این تفاوت تابع زبری سطح است. با استفاده از پردازش تصاویر بدست آمده، چندین مشخصه مختلف از تصاویر استخراج می شود. برای بدست آوردن رابطه بین زبری سطح و بازتابش نورلیزر، از این مشخصه ها استفاده می گردد. این مشخصه ها به عنوان متغییرهای ورودی برای شبکه عصبی درنظر گرفته می شوند. با داشتن زبری سطح و مشخصه های تصویر و همچنین با داشتن تعداد کافی نمونه، می توان با استفاده از ابزار شبکه عصبی، رابطه ای بین مشخصه های تصویر و زبری سطح بدست آورد. انجام عملیات پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB انجام شده است و همچنین طراحی و آموزش شبکه عصبی نیز در نرم افزارهای MATLAB و Neuro-Solution انجام شده است. در پایان، نتایج مربوط به این روش و روش رایج ابزار تماسی استایلوس برای مقایسه آورده شده اند. در نهایت می توان نتیجه گرفت که باداشتن شرایط تصویربرداری مناسب، دقت این روش با دقت ابزار تماسی استایلوس قابل مقایسه است. همچنین به خاطر غیرتماسی و بودن این روش و کامپیوتری بودن محاسبات، امکان اعمال این روش به صورت On-Line برای خطوط تولید مختلف و همچنین امکان اتوماسیون کامل این روش وجود دارد. کلمات کلیدی: زبری سطح- لیزر- اندازه گیری اپتیکی - تصویر - شبکه عصبی - پس انتشار خطا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی