跨尺度微结构功能表面

跨尺度微结构功能表面是一种利用微小拓扑构型来改变工程零件的界面效应，从而实现或增强其减阻、降噪、润滑、密封等特定的表面功能。随着产品功能要求的日益提高和超精密与微加工技术的进步，在诸如航空飞行器、高速列车、信息储存、风电叶片/新能源装备等高科技领域，微结构功能表面得到了越来越广泛的应用。

微结构的形貌、几何形状、构型特征、分布密度和位置等对零件的功能起着决定性的作用，这就对其设计、加工和检测环节提出了非常高的要求。其中，快速、可靠的检测、分析方法不但有助于筛选合格产品，还可用于生产过程的在线检测，优化产品设计和加工工艺，如图1 所示，在保证产品功能的前提下提高生产速度和产品合格率

传统的微小测量方式，如接触式测量和扫描电镜(SEM)检测的方法效率太低,无法实现对大尺寸跨度微结构表面的快速检测。结合跨尺度微结构单元尺寸小、数量多、分布密度大，且呈阵列排列,重复出现的特点,提出一种以归一化灰度匹配理论为基础并加以改进的检测方法，将微结构检测与分析部分合二为一，借用图像处理的方法实现对微结构功能表面的高效检测。将其试用于跨尺度微结构表面加工过程中的在线检测，验证了其在线检测的效果以及实现跨尺度微结构表面加工-检测一体化，并进行大规模工业化生产加工质量控制的可行性。