表面形貌评定方法对比分析

表面形貌特征直接影响了零件的使用功能和技术性能,为了能合理地对表面形貌特征参数进行评估,分析了传统的最小二乘拟合法和经典的高斯滤波法对表面轮廓参数的评估,讨论了最小二乘拟合和高斯滤波法在评估中所存在的不足。根据表面形貌的综合成分,建立表面形貌的数学模型,首次运用B样条小波分析实现了表面形貌数学模型的小波构建。通过小波的分解与重构原理,分离出表面形貌评定基准线。通过工程实例对比分析,验证了B样条小波对表面形貌多尺度分析的合理性,其结果与实际值的误差最小。     

基于区域法的表面形貌参数评定

表面形貌的参数评定算法的准确性直接影响其评定结果.对ISO25178-2中规定的幅度参数、空间参数和混合参数进行了算法实现,并利用美国国家标准化研究院（NIST）提供的标准数据,与NIST的标准软件进行了比对实验,实验结果表明了所开发区域法参数评定算法的准确性.     

表面综合形貌误差的灰色分离方法

工件表面综合形貌误差由表面粗糙度、表面波纹度和形状误差等成分组成,各成分对工件的使用性能有着不同程度的影响.各种误差成分的无失真提取是进行表面综合形貌评定的核心和关键.本文将灰色误差理论应用到表面综合形貌评定中,提出了表面综合形貌误差的灰色分离方法,应用灰色动态滤波将表面形貌误差分离为表面粗糙度、表面波纹度和形状误差三项之和.该方法不要求被测表面的原始采样数据服从典型分布,可以对少数据表面轮廓进行误差分离,而且分离过程中不损失原始数据.仿真结果表明,灰色动态滤波是进行表面综合形貌误差分离的有效方法,其误差分离的结果与现行高斯滤波法具有良好的一致性.该方法可以作为国际标准的高斯滤波法的一种补充.     

高斯滤波在三维表面评定中的应用

表面粗糙度是影响物质表面技术性能的重要物理特征之一,随着现在工程表面要求的不断提高,二维评定已不能满足要求.高斯滤波为当今用滤波技术中的主要方法.本文分析了高斯滤波法在评定三维表面信息时的数学模型并给出高斯滤波本身的不足.为克服其缺点,本文引入了稳健高斯滤波原理并给出算法,最终通过实验证明了其有效性.     

二维经验模态分解在工程表面形貌误差评定中的应用

针对目前表面微观形貌面形误差分离方法中存在边界畸变及自适应差等缺点,提出了将具有自适应时频分辨能力的二维经验模态分解算法(bidimensional empirical mode decomposition,BEMD)应用于三维工程表面面型误差分离中,同时用Riesz变换构造单演信号,计算信号整体的频率特征,完成对二维经验模态分解算法的终止准则的改进,使其能严格按照ISO4287所规定的截止波长分离三维表面各频段形貌误差。仿真结果表明,本文新方法相比于国标ISO中高斯滤波以及常用小波滤波,在分离三维工程粗糙表面各面型误差时,所得分离图形效果远优于传统方法所得,且各频段误差对应的三维评定参数误差均小于5%。最后对光学镀膜元件实例进行分析,结果表明该算法能够很好地分离各形貌误差的的空间信息,所得参数评定基准面相对传统方法不存在边界畸变等问题,因此该方法在实际工程表面评定应用中具有可行性。     

基于MATLAB GUI的表面粗糙度评定算法的实现

表面粗糙度评定算法及系统的实现是表面形貌测量方法应用的关键.针对这一问题,首先对比分析了表面粗糙度评定中高斯滤波和B样条小波分解两种算法.在此基础上基于MATLAB GUI(Graphical User Interfaces,GUI)研究并实现了表面粗糙度评定系统;实验和分析表明,实现的两种滤波方法均能满足表面形貌分析的精度要求,所实现的系统直观易用、结果可靠.     

基于白光扫描干涉的振动补偿方法

研制了一种基于白光波长扫描干涉法的表面形貌抗振反馈测量系统,介绍了白光扫描干涉法的相位提取算法和相位去包裹算法,对声光可调滤光器低速率扫频时产生的非线性误差进行了算法修正,设计了用于振动补偿的DSP硬件控制模块,并搭建了抗振反馈测量系统。在不同振动环境下,对研磨12级的标准样块进行了三维表面形貌测量以及粗糙度参数评定。结果表明,施加低频振源后的粗糙度评定参数大小为未施加任何振源的粗糙度评定参数大小的2倍左右,开启系统振动反馈后,粗糙度评定参数接近最大允许值,说明本测量方法能在一定程度上消除振动噪声的影响,保证测量的顺利进行。二维、三维表面评定结果对比表明,三维表面评定能更全面地表现被测表面的形貌特征。     

基于分形和高斯滤波的维修件粗糙表面重构与基准提取

通过维修件粗糙表面轮廓的功率谱探讨了维修件粗糙表面的分形特征,利用W_M函数建立二维和三维粗糙表面分形模型,对维修件粗糙表面轮廓进行了二维和三维重构。并采用高斯函数,对利用分形模型所重构的粗糙表面进行滤波,分别提取了维修件粗糙表面分形模型的评定基准线和评定基准面。论文把分形理论和高斯滤波相结合,应用于维修件的粗糙表面的重构和评定,最后编写MATLAB程序,进行了实验仿真,为研究维修件表面微观几何形貌对结合面摩擦、密封等装配后的连接性能提供了基础。     

磨损表面的稳健高斯滤波评定方法研究

磨损表面形貌的评定方法,对于磨损表面状态评定、摩擦特性的分析有着重要的作用,而表面形貌数据的滤波方法,是评定方法中的关键组成之一。采用Tukey、Hampel、IGGI和QC 4种典型稳健权函数分别与高斯滤波结合组成的稳健高斯滤波方法,对由实验得到的黏着磨损和磨料磨损盘表面采集的数据进行稳健滤波分离;通过由稳健高斯滤波与标准高斯滤波得到的三维磨损表面低频基准面的对比分析,以及从磨损表面滤波分离出的高频评定参数的影响分析,研究稳健高斯滤波的滤波稳健性和滤波效率;从滤波后的高频功率谱密度分布特性方面,进一步探讨滤波的稳健性;讨论磨损表面形貌数据中特异值与磨损特征的关系。研究表明：Tukey和Hampel稳健高斯滤波具有良好的滤波稳健性,能有效地分离磨损表面的低频评定基准和包含磨损特征的高频信息;而磨损特征主要分布在高频信息的低频段区间,其功率谱密度函数与表面磨损状态及其摩擦学特性相关。     

高斯滤波技术提取表面粗糙度信息

在传统高斯滤波理论的基础上,提出稳健高斯滤波算法,引入M估计中的权函数对高斯滤波进行稳健处理,并结合高斯滤波逼近理论,在高斯滤波稳健算法基础上,构建高斯滤波的算法模型和零件表面形貌特征模型。利用MALTAB软件编程和仿真模拟系统,模拟出零件表面原始轮廓信号,并采用simulink系统仿真设计出FIR型数字高斯滤波器。将原始轮廓信号通过高斯滤波器,通过一次有效滤波分离提取出零件表面的粗糙度信号和滤波中线,实现高斯滤波的过程,提取粗糙度信息来评定零件表面质量。     

稳健样条滤波快速算法及其在磨损表面的应用研究

基于国际标准ISO/TS 16610-22中提出的样条滤波理论,针对磨损表面形貌数据量庞大导致滤波方程求解时间长的问题,提出了一种基于追赶法的样条滤波快速算法.通过对磨损表面的仿真和实验测量数据的滤波进行计算,结果表明:该算法计算效率高、占用内存少;将该算法应用于基于M估计的稳健样条滤波求解中,既能有效避免因磨损表面畸...     

激光聚变靶丸球度测量与评定

为了解决激光聚变靶丸表面形貌高精度测量与评定的难题,提出一种激光差动共焦靶丸球度测量与评定方法,该方法利用激光差动共焦测量系统的轴向响应曲线的过零点与其物镜焦点位置相对应这一特性实现对靶丸表面的定焦,通过将靶丸在两个正交的方向上分别旋转,测量并获取靶丸表面的数个截面,实现靶丸表面全形貌测量,利用最小区域球度评定算法,建立靶丸球度评定的三维模型,对靶丸表面形貌进行定量评定。搭建实验装置对靶丸表面进行采样测量,评定结果显示,该方法的测量重复性为0.15μm,为靶丸表面形貌测量与评定提供了一种可行方案。     

复杂曲面表面形貌的评定及其应力集中分析

为合理评定圆棒试样缺口底部复杂曲面的表面加工质量,提出小波变换并结合摄动法对其进行定量分析的方法。对测量的原始表面形貌进行小波变换提取出表面粗糙度信息,并进行表面粗糙度参数分析。采用摄动法对提取出的表面粗糙度信息进行应力集中分析,提出计算复杂曲面表面应力集中系数和表面相对应力梯度的方法。使用NPFLEX白光干涉仪测量平板试样和圆棒试样缺口底部复杂曲面的表面形貌。针对平板试样的表面形貌,使用所提方法对其表面形貌进行评定,验证该方法的准确性。对圆棒试样缺口底部复杂曲面的表面形貌进行评定及应力集中分析,为圆棒试样缺口底部复杂曲面表面加工质量的评定提供参考方法。     

面向功能的表面形貌Motif表征研究

简述了现代工业对表面功能特性的新要求,表面形貌具有保证产品品质和功能的双重性,面向功能的表面形貌表征是实现表面设计与评定的基础;介绍了表面形貌的二维Motif表征及其评定参数;分析了不同的Motif评定参数对各种表面功能的对应表征关系;概述了三维Motif方法的定义和评定参数;提出了对表面形貌进行评定需要注意的问题。     

基于ISO5436-2表面形貌评定基准的研究

摘要：在表面结构,如表面粗糙度的评定中,除了准确理解参数的概念之外,准确获得待评定表面参数的计算基准很重要。为了评价仪器的整体性能,ISOTC 213提出软件测量标准(SoftGauge)的概念,给出标准数据（类型F1）和标准软件（类型F2）,旨在统一评判各个仪器表面形貌评定软件的性能。根据ISO5436-2,应用标准数据,文章研究了不同表面形貌评定基准,高斯滤波基准、最小二乘直线基准、最小二乘曲线基准的定义和实现,分析了不同基准下表面形貌参数的计算结果。实例计算结果表明：三种基准对于典型形貌参数—粗糙度轮廓的算术平均偏差的评定结果基本一致     

基于剪切波的三维零件表面滤波方法

滤波是零件表面形貌评定的重要内容之一。随着三维表面测量技术的快速发展,传统的滤波方法已不太能适应三维表面的分析与评定,鉴于此,提出了基于剪切波的零件表面三维滤波方法。该方法以高清测量得到的三维表面数据为输入,使用一种新的多尺度几何分析工具—剪切波(Shearlets)进行滤波。对该方法进行仿真和实例验证,并与ISO 11562规定的高斯滤波器进行比较分析。结果表明,剪切波滤波能很好地将不同的表面成分分离开来。     

金刚石砂轮表面形貌测量系统

为了实现对金刚石砂轮表面形貌的非接触精密测量,开发了基于干涉原理的金刚石砂轮表面形貌专用测量系统,研究了该系统的测量原理和关键技术。根据垂直扫描白光干涉显微测量原理以及被测对象的特征,提出了适用于砂轮测量的方法,研究了系统的自动扫描范围、垂直方向的扫描方法、单次测量三维表面的恢复算法和磨粒的识别算法。结合自行设计的夹具搭建了砂轮测量系统,并对多次测量拼接算法进行了实验分析。实验结果表明:基于区域重合大小(重合度为30%~50%)的拼接算法获得的拼接前后重合区域的相关系数均大于0.8,拼接后重合区域的高度差均小于0.4μm。得到的结果显示所搭建的系统可以恢复砂轮的形貌,其测量范围和精度满足砂轮磨粒评定和分析的要求。     

双密度小波在表面形貌信号分离中的应用

小波的时频分析特性,使其在表面功能评定中克服了传统滤波方法的缺陷,可以合理实用地评定表面,但现有的小波模型中存在着滤波结果与测量原始数据的起始采样点位置有关的缺点,为此提出了一种双密度小波变换的表面形貌分离的新方法,用于工程表面的分析,实现了对表面特征平移不变的提取,提高了分离粗糙度、波度等频率成分的准确性。     

表面形貌的3D-Motif方法及其算法实现

论述了3D-Motif方法的定义、基本表征参数,对于分水邻算法得到最初三维粗糙度Motif的合并问题,提出了一种基于变化树基础上的阈值动态邻接表区域合并算法。利用该3D-Motif评定方法对微动磨损痕迹表面三维形貌进行特征数据提取及表征分析,用MOTIF的深度、宽度、面积等七个参数对磨损痕迹表面三维形貌进行了参数表征及分析,证明了该算法的合理性和优越性。     

基于二维双正交小波变换的贝壳表面形貌评定

研究表明海洋贝壳表面形貌与防污性能存在一定的关系。为评定贝壳表面形貌,探讨贝壳表面形貌与其防污性能关系,采用接触式表面轮廓测量仪对贝壳的表面形貌进行测量;运用二维双正交小波变换消除贝壳表面形貌测量数据中的形状误差,计算常用的表面特征参数。结果表明:运用二维双正交小波变换将贝壳表面形貌测量数据中的形状误差消除后,可得到更加合理的表面特征参数评定结果,可用于贝壳表面形貌的评定。