Предисловие ..................................................... 3
Введение ........................................................ 5
Глава 1. Естественная шероховатость ............................. 7
1.1 Свойства и структура твердых тел ........................... 7
1.1.1 Свойства твердых тел ................................ 7
1.1.2 Структура твердых тел ............................... 8
1.1.3 Силы связи атомов и молекул ........................ 10
1.2 Образование твердых тел ............................... 11
1.2.1 Термодинамическая система .......................... 11
1.2.2 Агрегатные состояния и фазовые превращения ......... 13
1.2.3 Кристаллизация ..................................... 15
1.3 Неровности естественных поверхностей ...................... 16
1.3.1 Атомарная шероховатость ............................ 17
1.3.2 Дислокационный рельеф .............................. 19
1.3.3 Формы начального роста ............................. 21
1.4 Структурный рельеф ................................... 21
1.4.1 Структуры сепаратного роста ........................ 22
1.4.2 Поверхности смыкания ............................... 23
1.4.3 Рост корки ......................................... 26
1.5 Поверхностный слой ........................................ 30
1.5.1 Структура и свойства поверхностного слоя ........... 30
1.5.2 Поверхности разрушения ............................. 33
Глава 2. Техническая шероховатость ............................. 36
2.1 Технологическая шероховатость ............................. 36
2.1.1 Влияние вида обработки резанием .................... 37
2.1.2 Процессы в зоне резания ............................ 40
2.1.3 Обработка без снятия стружки ....................... 42
2.1.4 Текстурированные поверхности ....................... 45
2.2 Дефекты обработки поверхностей ............................ 47
2.2.1 Влияние жесткости технологической системы .......... 47
2.2.2 Поверхностные дефекты литья ........................ 50
2.3 Эксплуатационные повреждения .............................. 52
2.3.1 Изъяны поверхностей ................................ 52
2.3.2 Поверхности трения ................................. 53
2.3.3 Коррозионные разрушения ............................ 56
Глава 3. Измерение шероховатости ............................... 60
3.1 Щуповые методы ............................................ 60
3.1.1 Профилометрия ...................................... 60
3.1.2 Атомно-силовая микроскопия ......................... 63
3.1.3. Погрешности щуповых методов ........................ 65
3.2 Оптические методы ......................................... 69
3.2.1 Оптическая профилометрия ........................... 69
3.2.2 Параметрические методы ............................. 75
3.2.3 Погрешности оптических методов ..................... 78
3.3 Перспективы развития методов измерения шероховатости ...... 81
3.3.1 Масштабный фактор в метрологии ..................... 81
3.3.2 Сравнение оптических и щуповых методов ............. 83
Глава 4. Анализ шероховатости по изображениям .................. 86
4.1 Изображение шероховатой поверхности ....................... 86
4.1.1 Геометрия формирования изображения ................. 87
4.1.2 Шероховатость и яркость точек изображений .......... 92
4.2 Микроскопия поверхностей .................................. 94
4.2.1 Оптическая микроскопия ............................. 94
4.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия ............. 95
4.2.3 Растровая электронная микроскопия .................. 97
4.3 Оценка шероховатости в РЭМ ................................ 98
4.3.1 Определение высот неровностей ...................... 99
4.3.2 Оценка углов наклонов ............................. 103
4.3.3 Экспресс-оценка шероховатости ..................... 106
4.4 Оценка интегральных свойств шероховатости ................ 107
4.4.1 Анизотропия геометрических свойств ................ 108
4.4.2 Измерение относительной площади поверхности ....... 111
Глава 5. Параметры шероховатости .............................. 114
5.1 Системы оценки шероховатости ............................. 114
5.1.1 Масштабная структура шероховатого слоя ............ 114
5.1.2 Терминология ...................................... 117
5.1.3 Системы измерений высот неровностей ............... 118
5.2 Профильные оценки шероховатости .......................... 122
5.2.1 Высотные параметры профилей ....................... 122
5.2.2 Шаговые параметры профилей ........................ 125
5.2.3 Гибридные характеристики профилей ................. 128
5.3 Поверхность в трех измерениях ............................ 131
5.3.1 Высотные параметры поверхностей ................... 131
5.3.2 Шаговые параметры поверхностей .................... 133
5.3.3 Гибридные характеристики поверхностей ............. 135
5.3.4 Функциональные параметры .......................... 139
5.4 Теоретические подходы к описанию шероховатости ........... 140
5.4.1 Корреляционный анализ поверхностей ................ 141
5.4.2 Поверхность как случайный процесс ................. 144
5.4.3 Фрактальность поверхностей ........................ 148
Глава 6. Морфология шероховатых поверхностей .................. 152
6.1 Текстура поверхности ..................................... 152
6.1.1 Основные представления и определения .............. 152
6.1.2 Описание текстур .................................. 155
6.2 Цветовые признаки поверхностей ........................... 159
6.2.1. Измерение цвета ................................... 159
6.2.2 Регистрация цветных изображений ................... 162
6.2.3 Параметры цвета поверхностей ...................... 164
6.3 Форма поверхностных неоднородностей и частиц ............. 166
6.3.1 Качественное описание формы ....................... 166
6.3.2 Эмпирические параметры формы ...................... 168
6.3.3 Инвариантные описания контуров .................... 170
Глава 7. Анализ параметров шероховатости ...................... 175
7.1 Основные понятия и определения ........................... 175
7.1.1 Шкалы и структуры данных .......................... 175
7.1.2 Параметрическая модель шероховатого слоя .......... 178
7.1.3 Принципы анализа параметров шероховатости ......... 180
7.2 Логические выводы ........................................ 183
7.2.1 Методы формальной логики .......................... 184
7.2.2 Поиск закономерностей ............................. 186
7.2.3 Методы нечеткой логики ............................ 187
7.3 Статистический анализ данных ............................. 190
7.3.1 Выделение информационных параметров ............... 190
7.3.2 Проверка статистических гипотез ................... 192
7.3.3 Классификация многомерных данных .................. 195
7.4 Нейросети ................................................ 200
7.4.1 Архитектура искусственных нейронных сетей ......... 200
7.4.2 Виды нейросетей ................................... 203
7.4.3 Нейросети в задачах анализа шероховатости ......... 207
Глава 8. Обработка цифровых данных ............................ 210
8.1 Регистрация дискретной информации ........................ 210
8.1.1 Обобщенная модель регистрации ..................... 211
8.1.2 Дискретизация пространства выборки ................ 213
8.1.3 Квантование уровней сигналов ...................... 217
8.2 Дискретность и погрешности оценок шероховатости .......... 218
8.2.1 Влияние формы выборочного элемента ................ 219
8.2.2 Регистрация предельно гладких поверхностей ........ 221
8.3 Обработка изображений поверхностей ....................... 223
8.3.1 Особенности оцифровки изображений ................. 223
8.3.2 Коррекция изображений ............................. 225
8.3.3 Определение базовых поверхностей .................. 227
8.3.4 Фильтрация изображений ............................ 230
Литература .................................................... 233
| 
