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1、第29卷第5期機械設計Vo1．29No．52012年5月JOURNALOFMACHINEDESIGNMav2012表面形貌評定方法對比分析黃美發(fā)，程雄，劉惠芬，陳磊磊(桂林電子科技大學機電工程學院，廣西桂林541004)摘要：表面形貌特征直接影響了零件的使用功能和技術性能，為了能合理地對表面形貌特征參數(shù)進行評估，分析了傳統(tǒng)的最小二乘擬合法和經(jīng)典的高斯濾波法對表面輪廓參數(shù)的評估，討論了最小二乘擬合和高斯濾波法在評估中所存在的不足。根據(jù)表面形貌的綜合成分，建立表面形貌的數(shù)學模型，首次運用B樣條小波分析實
2、現(xiàn)了表面形貌數(shù)學模型的小波構建。通過小波的分解與重構原理，分離出表面形貌評定基準線。通過工程實例對比分析，驗證了B樣條小波對表面形貌多尺度分析的合理性，其結果與實際值的誤差最小。關鍵詞：表面形貌；最小二乘法；高斯濾波；B樣條小波中圖分類號：TG84文獻標識碼：A文章編號：1001—2354(2012)05—0006—04表面形貌是零件在加工過程中由于機械振動、刀估從微米級轉向納米級。測量精度的提高對數(shù)據(jù)信具溫度變化、材料變形等諸多隨機因素綜合作用，殘留號的分析與處理技術提出了更高的要求。傳統(tǒng)的表在零
3、件表面的各種不同尺寸和形狀的微觀幾何形面濾波技術對表面形貌的多尺度特性能力有限，因態(tài)_】J。它包括表面粗糙度、表面波紋度、形位誤差及表此小波理論被應用于表面計量領域。XChen_4等提面輪廓形狀等多種不同成分。大量實驗證明，表面形出了小波頻譜算法，并利用小波頻譜分析了多尺度貌直接影響了零件的性能，如零件的耐磨性、抗腐蝕表面特征，解決了表面形貌特征參數(shù)評定的多尺度性、疲勞強度、機器和儀器的工作精度及軸承的振動和分析問題。陳慶虎等一選用Shannon小波提出了噪聲等_2]。為了能夠精確地測量出工件表面粗
4、糙度的三維表面粗糙度提取的新方法，分離出一條光滑的參數(shù)值，保證工件的表面加工精度，需要對表面形貌輪粗糙度評定基準線，并應用Mallat快速分解算法，提廓參數(shù)進行評定。最初是2RC模擬濾波器應用于表出基于小波分析原理的表面異常特征識別和提取的面計量，同時采用傅立葉變換或卷積運算抑制高頻信微觀分析理論及評定的方法，并應用于分離導軌位號分離表面成分，但非線性相移造成了表面輪廓形狀移誤差。小波變換能對加工過程和表面功能相關的的畸變，嚴重影響了輪廓參數(shù)評估。1967年DJ各種表面元素在不同尺度上進行分離，提取
5、出表面Whitehouse提出了相位校正濾波器的概念和方法，采形貌的微觀幾何特征，為有效地評估表面輪廓參數(shù)用相位校正克服了非線性相移造成的畸變，但由于計值提供了基礎。算復雜，難以得到實際應用。數(shù)字濾波器不僅具有傳文中通過對表面形貌特征進行數(shù)字化描述，對表輸特性準確穩(wěn)定，還可以彌補模擬濾波器的不足，而且面形貌特征信息進行分析，并以現(xiàn)代數(shù)學工具為技術容易實現(xiàn)和編寫程序代碼。PawelPawlus等通過比手段，編譯濾波操作算子將表面輪廓信息以波長進行較數(shù)字高斯濾波器和2RC模擬濾波器的性能得出用分離，對所
6、獲取表面粗糙度輪廓參數(shù)等進行分析和評數(shù)字高斯濾波器能更好地分離表面元素。1996年，估。此方法可實現(xiàn)對幾何產(chǎn)品從功能描述、規(guī)范、制造ISO11562明確規(guī)定高斯濾波基準線作為表面輪廓評到檢驗等全過程的表面質量的監(jiān)控。通過分析表面形定基準線。從此，高斯濾波器被廣泛地應用于表面計貌的綜合成分，建立其數(shù)字化描述的數(shù)學模型。采用量領域，大量學者對其進行了深入研究，并取得較好的傳統(tǒng)的最小二乘擬合、高斯濾波及小波變換等方法對效果。表面形貌輪廓相關參數(shù)進行綜合評定，并通過工程實隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，表面形貌功能參
7、數(shù)評例分析其結果的優(yōu)劣性。收稿日期：2011—07—18；修訂日期：2011—11—20基金項目：國家自然科學基金資助項目(50865003)；廣西研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目(2010105950802M03)作者簡介：黃美發(fā)(1962一)，男，廣西蒙山人，教授，博士，研究方向：制造系統(tǒng)建模與優(yōu)化、國際新一代精度理論體系的基礎研究等。2012年5月黃美發(fā)，等：表面形貌評定方法對比分析7對于任意表面的截面輪廓t)，它為表面粗糙度、2表面形貌評定方法形位誤差、波紋度及表面輪廓形狀等多種頻率成分的綜合。其
8、中表面粗糙度為高頻信號，而形位誤差、波紋度及表面輪廓形狀等屬于低頻信號。以s(t)表示輪廓2．1最4~--乘擬合法粗糙度的評定基準，s(t)表示輪廓粗糙度成分，則最小二乘基準線是在選定的各個取樣長度內，依(t)為表面形位誤差、波紋度及表面輪廓形狀等低頻照最小二乘原理對輪廓數(shù)據(jù)進行直線擬合，獲得最小二乘直線。設評定長度內所采樣的輪廓點數(shù)序列為信號之和。即：：{，z，?，}(Ⅳ為評定長度內的采樣點數(shù))；第)=I(￡)+2(f)(7)個取樣長度內的采樣點數(shù)序列為=?。，若粗
