顯微鏡焦平面成像原理，三維表面的測量技術
采用顯微鏡的焦平面成像原理，提出磨粒三維表面的測量方法；通
過不同的差分算子及小波圖像處理，劃分焦平面范圍，提出采用形態學
方法測量磨粒三維表面；并通過布爾代數運算，將不同的顯微鏡焦平面
圖像重構成一幅新的磨粒圖像。表面形貌是接觸表面摩擦、磨損和潤滑
的結果，并直接影響接觸表面的摩擦、磨損和潤滑，是磨損狀態評估和
磨損趨勢預測的重要依據。
顯微鏡三維表面測量的理論方法
基于顯微鏡的三維表面數據采集
對于磨粒三維形貌數據的測量，國外目前采用的設備主要有原子力
顯微鏡(AFM)、激光共焦掃描顯微鏡(LSCM)、激光干涉測量儀(IM)，以
及立體電子顯微鏡(。AFM測量精度較高，但是量程有限，對于工程應用
中較感興趣的5μm以上的磨粒就非常困難，且通過AFM是看不到物體表
面顏色的。LSCM比較適合于生物顆粒的三維成像，顏色合成時間比較長
，。IM橫向分辨率不高，
深度方向也容易產生畸變。不但會損失顏色信息，而且由于圖像匹配的
計算非常困難，工程應用可靠性差。另外，這些三維測量設備價格昂貴
，在故障診斷的工程中應用較困難。目前，雙目光學顯微鏡由于鏡頭焦
平面的限制，使得其測量分辨率和測量范圍配合存在困難，而其他的磨
粒三維信息采集技術也存在各種限制，在鐵譜觀察的過程中經常受到焦
平面的限制，不能在高倍數條件下采集磨粒表面詳細的表面紋理圖像，
影響了對表面紋理的分析。
在光學顯微鏡的基礎上，運用光學聚焦原理和圖像處理技術，實現
磨粒三維表面的測量和多層圖像重構。在一般條件下，小磨粒有時可以
包含在全部的顯微鏡焦平面內，因此可以看到整個磨粒表面紋理的全部
特征。
