基于双树复小波变换的三维粗糙表面评定方法研究

针对目前用于提取三维粗糙表面基准面的第一和第二代小波存在的平移变动性与方向性差等缺点,以及最优小波基的选取和小波分解次数的确定等难点,提出将第三代小波变换--双树复小波变换（DT-CWT）用于三维粗糙表面的评定。通过比较三代小波实际重构图像以及仿真三维粗糙表面的误差和最大重构误差,得出了DT-CWT最优的结论;采用频带能量法确定DT-CWT的分解次数,并用仿真三维表面表征参数均方差S来验证得出的分解次数的正确性。最后用DT-CWT对具有分形特征的三维非平稳随机粗糙表面进行基准面的提取,结果验证了所提出方法的有效性。     

基于小波变换的三维粗糙表面分形维数计算方法

基于小波变换提出一种三维粗糙表面分形维数的计算方法。该方法采用小波变换对三维表面形貌数据进行多尺度分解,通过对不同分解尺度下小波系数平方的均值进行函数拟合,继而得到粗糙表面的三维分形维数。为验证提出的方法的正确性与准确性,采用已知参数构建三维分形表面,对不同方法下分形维数的计算结果进行对比分析。对比结果显示,相比原始盒维数法与差分盒维数法,采用提出的小波变换法计算得到的分形维数误差更小。特别是在小波变换过程中选用sym4小波基函数时,分形维数的计算误差最小,误差能够控制在2%以内。将提出的方法应用于磨削表面分形维数的计算,得到了不同粗糙度下磨削表面的分形维数,进而验证了该方法的实用性。提出的方法能够更加精确地计算三维粗糙表面的分形维数,为粗糙表面分形接触模型的构建提供了参数基础。     

基于小波变换的粗大误差去除算法

将粗大误差作为突变信号,利用小波变换可以准确地对误差点进行定位,给出了利用小波变换去除粗大误差数据点算法,并对小波基的选取进行了讨论。     

小波滤波及奇异性分析在三维表面形貌评定中的应用

在机械加工领域,表面信息对于表面加工的指导作用至关重要。相对于表面二维信息,三维表面结构信息更能充分反映加工表面的实际特征,是热点研究问题。由于测量仪器的机械传动系统和测量环境等震动因素的存在,接触式测量方法得到的表面信号往往包含震动带入的误差信号,而这些信号存在其自身特点——奇异性特征。目前,小波变换是用于信号处理的有效工具。为透彻分析表面信号并剔除震动误差信号,本文介绍了通过小波变换对奇异信号进行检测的原理,并且给出了具体算法。在实验中利用该方法对表面测量信号进行预处理,并用小波滤波将表面结构分解得到粗糙度尺度轮廓,对其三维典型参数进行了计算,并与高斯滤波得到的粗糙度评定参数进行了比对。计算和比对表明小波奇异性分析是有效的,可得到更加合理的评定结果。     

基于二维连续小波变换的三维轮廓测量技术比较研究

为解决在物体高度梯度变化较大的情况下三维轮廓测量技术的测量精度问题,将连续小波变换应用到三维轮廓测量技术中.开展了基于2d-paul和2d-morlet连续小波变换轮廓术研究,进行了三维轮廓测量术比较分析,建立了小波“脊”相位与高度之间的关系,提出了在物体高度梯度变化较大的情况下基于2d-paul算法优于2d-morlet算法.在对比分析的基础上对两种连续小波变换轮廓测量技术的测量精度进行了评价,进行了Matlab和实测试验.研究结果表明：物体高度梯度变化较大的情况下适合采用2d-paul算法,其能更有效地提高三维轮廓测量技术的测量精度.     

基于遗传算法优化小波神经网络数控机床热误差建模

数控机床的热误差已经成为影响其加工精度的一个关键因素,为最大限度提高数控机床热误差补偿的精度和效率,结合遗传算法自适应全局优化搜索能力和小波神经网络良好的时频局部特性的优点,提出一种基于遗传算法优化小波神经网络的机床热误差补偿模型。以某型号五轴摆动卧式加工中心为试验对象,以机床温度变量和热误差为数据输入样本,建立小波神经网络模型热误差预测模型,然后用遗传算法优化小波神经网络权值、阈值,最终建立热误差预测模型。通过与传统人工神经网络和普通小波神经网络进行对比分析及试验论证表明,该补偿模型具有精度高、抗扰动能力和鲁棒性强等优点,有望在实际加工场合的数控机床的热误差预测和补偿研究中得到更大的推广应用。     

电液伺服系统的神经网络在线学习补偿自适应控制

基于反馈误差学习法、小波分析理论并结合面向控制的辨识思想，提出了一种神经网络在线学习补偿自适应控制结构。基于被控过程的小波变换结果信息利用反馈误差学习法调整控制参数。利用“参征器”实行监督控制，避免控制器的输出产生振荡或进入饱和状态。工程应用表明，该方法将过程辨识和“参征器”引入神经网络的学习和控制中，可有效地提高了系统的控制品质。     

基于价值函数的二维小波变换小波脊提取算法

条纹图存在噪声干扰时,将二维小波变换系数模的最大值作为小波脊,会产生较大误差。针对这一问题,提出了基于价值函数的二维小波变换小波脊提取算法。首先,提取二维小波变换系数模的最大值点,并将最大值90%的局部极值点提取出来,共同作为小波脊候选点;其次,在模上引入尺度因子的梯度,建立价值函数进而评估所有候选点的价值,利用对数Logistic模型进行权值调整改进,从而得到更加合理的价值估计;最后,使用动态规划思想准确找出最优的小波脊线,提取脊线处的相位即可得到包裹相位。其优势在于能准确解调信噪比较低的条纹图案,抗噪性能优于直接最大模的小波脊提取;并且只需投影一幅条纹图案即可重建物体形貌,可用于恶劣环境下的动态三维测量。计算机仿真和实验结果表明,对于含有噪声污染的条纹图,所提算法相较于最大模的小波脊提取算法,三维形貌恢复精度明显提高;而相较于全部局部极值点提取,其运算时间缩短了46.9%。同时,应用不同母小波于所提方法,仿真结果表明二维Cauchy小波具有更好的方向性和更高的精度。     

小波变换技术在圆度误差检测中的应用

针对圆度误差非接触检测过程中原始信号包含多频率成分的特点,提出采用小波变换进行信号的滤波处理。介绍了小波理论及快速变换算法的基本原理,讨论了运用小波变换分析处理实测信号的具体步骤。推导了基于小波变换的最小二乘圆法评定圆度误差的理论模型。并通过实验说明了小波变换处理圆度误差的方法和效果。     

声表面波式小波变换阵列器件的延时补偿方案

针对声表面波式小波变换阵列中各个尺度器件之间时间不同步的问题,提出补偿输入和输出叉指换能器之间距离,实现时间同步的延时补偿方案.该方案利用了声表面波在晶体基片表面的延时特性,通过在声表面波器件内部进行延时补偿,确保了各个尺度器件在触发信号作用下具有相同的响应时间,避免了由于时间不同步造成阵列器件的小波变换输出结果具有不正确时频特性的问题,推导并给出了对阵列器件进行延时时间补偿的参数计算公式.最后,以一个具体声表面波式小波变换阵列器件的延时补偿为例,说明了该延时补偿方案的有效性.     

An algorithm for improving the coefficient accuracy of wavelet packet analysis

On the basis of analyzing the cause of coefficients distortion inhered in the existing wavelet packet transform algorithms, a new method is presented to rectify the distortion and improve the accuracy. Its principle is to implement compensation calculation by using the complementary characteristic of wavelet filters. The simulation result of a typical signal shows the method is effective in improving the accuracy of wavelet packet coefficients. The influences of the compensation calculation times and vanishing moments of the wavelet are analyzed. Theoretically, the maximum error could be reduced to 25% with one time compensation calculation. The results show that with two and four times compensation calculations, the error is reduced to 10% and 2% respectively. The experiment result of the vibration signal of a roller bearing with outer ring fault shows that the proposed method can effectively magnify the amplitude of the fault frequencies in practice.     

三维微细电火花加工运动平台的误差模型建立

随着计算机软、硬件技术的发展,误差补偿技术其性价比高、可靠性好等优点日益受到重视,通过合理的补偿,可使被加工零件的精度得到甚至超过数控加工机床本身的精度。文中介绍在国内外机床误差建模研究的基础上,根据三维大行程运动平台的几何特性,运用齐次矩阵变换,提出了基于“切点”误差的运动学综合空间误差数学模型,并在此基础上完成了三维微细电火花加工运动平台的误差补偿理论分析。     

基于小波变换的信号去噪研究

介绍了小波变换理论,系统地研究了小波变换在信号处理尤其是信号滤波去噪方面的应用。根据不同类型的噪音．给出了基于不同小波变换的滤波算法并且对基于小波变换的滤波原理进行了分析。     

基于小波变换的信号奇异点检测

小波技术是有效的信号处理手段。简要介绍了小波变换及小波变换在奇异点检测中的具体应用。     

小波分析方法应用于故障诊断的研究

分析了Fourier变换和短时Fourier变换应用于故障诊断的不足;介绍了小渡变换及其应用于故障诊断的优点;指出了小渡变换用于故障诊断的理论和方法.     

基于光场成像的三维测量方法的研究

光场有别于传统图像,不仅具有位置信息而且包含方向信息,为空间场景重建提供了可能。首先对光场成像技术进行光场变换建模,建立了像素光场模型,并提出光场变换准则,为光场重聚焦奠定基础。然后借鉴传统的对焦测距思想,建立了光场三维测量的方法,选择合适光场数据的清晰度评价函数评价成像质量,提出三角质心插值方法优化光场重建质量。最后,对光场三维测量系统进行了标定,建立像面误差补偿算法。实验表明,测量范围10~120 cm时,测距误差小于5%。     

Form-truing error compensation of diamond grinding wheel in CNC envelope grinding of free-form surface

In computer numerical control (CNC) grinding of free-form surface, an ideal arc profile of trued diamond grinding wheel is generally employed to plan 3D tool paths, whereas its form-truing errors greatly influence the ground form accuracy. A form-truing error compensation approach is proposed by using an approached wheel arc profile to replace the previously designed ideal one. The objective is to directly compensate the trued wheel arc-profile errors. It may avoid the time consumption of traditional approach that compensates the measured coordinate point errors of workpiece to an iterative grinding operation. First, the 3D tool path surface was constructed to plan the 3D tool paths. Second, the CNC arc truing of grinding wheel was conducted to analyze the form-truing error distribution relative to the applied wheel arc profile. Then, the form-truing error compensation was carried out in CNC envelope grinding. Finally, the iterative closest point (ICP) algorithm was used to match the measured coordinate points of workpiece to ideal free-form surface. It is shown that the 3D tool path surface constructed is practicable to plan arbitrary 3D tool paths for the form-truing error compensation. The ICP matching may be used to investigate 3D ground form error distribution. It is confirmed that the form-truing error compensation can directly improve the 3D ground form accuracy. It may decrease the 3D ground form error by about 20% when the 2D form-truing error is reduced by about 58% using the same truing conditions for CNC grinding.     

A highly accurate ultrasonic ranging method based on onset extraction and phase shift detection

The opposite-type ultrasonic ranging application is widely used in spatial 3D coordinates measurement systems. The traditional phase shift (PS) estimation based on multi-frequency ultrasonic pulse is a highly accurate ranging method but has high requirement to the transducers and signal processing algorithm. This paper proposes a novel opposite-type ultrasonic ranging method with single frequency pulse. It can estimate the time of flight (TOF) roughly through extracting the signal’s onset based on self-correlation and correct the TOF accurately through detecting the phase shift between the transmission and reception signals. In order to reduce the noise disturbance to this algorithm, a new de-noising method based on wavelet decomposition is presented, and the de-noising effect is analyzed by MATLAB simulation. Finally, three separate ultrasonic ranging experiments were designed to validate the effects of wavelet de-noising, PS detection and temperature field compensation. The accuracy of distance measurement can achieve 0.5 mm for the distance up to 5000 mm.