非封闭圆轮廓测量中的滤波技术研究

发布时间：2021-07-20 15:43

　　先进装备制造业逐渐朝向精密化和超精密化发展,对回转体类零件的测量精度提出了越来越高的要求。滤波作为表面轮廓测量中的重要技术环节,其性能直接影响到测量结果评定的准确性。在目前的圆度评定中使用的高斯滤波器仅适用于完整圆轮廓,对于带有内外孔的轴承、削边圆柱以及定位轴等横截面为非封闭圆轮廓的零件,传统高斯滤波器存在边界效应;此外,零件表面存在的划痕、硬质点等特征,会使测量数据中存在异常值,导致滤波结果畸变失真。本文针对上述问题开展研究并完成了以下工作:为解决传统高斯滤波器对非封闭圆轮廓滤波时存在的边界效应问题,一方面研究了对传统高斯滤波方法进行改进的两种滤波器,一种是基于轮廓信息延拓的高斯滤波器,即采用轮廓信息延拓对缺失的轮廓信息进行补偿;另一种是用高斯回归方法修正高斯权函数的高斯回归滤波器;另一方面将样条函数应用于滤波算法中,推导了样条滤波方程,构建了样条滤波器。通过数值仿真及实验对三种滤波器抑制边界效应的有效性进行了验证,结果表明基于轮廓信息延拓的高斯滤波器和高斯回归滤波器能有效地抑制边界效应,样条滤波器能完全消除边界效应。为有效抑制异常值对滤波结果的影响,将稳健估计理论引入滤波算法中,一... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高斯滤波器权函数幅值特性（截止波长λc=0.8mm）

图 2-2 不同截止波数下高斯滤波器的传输特性将高斯滤波权函数代入闭环轮廓滤波的定义中，可以得到闭环高斯滤 1( ) ( )( ) ( ) ( )( ) [ ( )]jj jjZ e z nW e H Z ew n W e FF，z(n)为原始轮廓，w(n)为滤波后的轮廓。将高斯滤波权函数代入开环轮廓滤波的定义中，可以得到开环高斯滤11( ) ( ) ( )M Nw n h n z ，z(n)为原始轮廓，w(n)为滤波后的轮廓，M 为高斯滤波器权函数的采N 为原始轮廓数据的长度。.3 高斯滤波器的局限性高斯滤波器能够有效地将轮廓表面的高频与低频信号分离，但应用于

廓信息的缺失，导致滤波后轮廓滤波失真，这种现象称为边界效应。高斯滤波的过程即高斯滤波权函数与原始轮廓数据进行线性卷积的过程，如图 2-3 所示，数据长度为 L，截止波长为λc，在λc<x<L-λc时，权函数的每一点都有相对应的轮廓信息；在 0<x<λc和 L-λc<x<L 时，权函数有部分点没有轮廓信

【参考文献】：
期刊论文
[1]回转类非圆零件轮廓误差控制技术现状[J]. 陈秀梅,韩秋实,彭宝营.  机械制造与自动化. 2017(01)
[2]稳健估计下的声源定位最小二乘算法[J]. 于国栋,宋永志,王世赞.  应用声学. 2017(01)
[3]基于高斯滤波的三维表面形貌评定软件设计[J]. 刘敏,李筠,王昊远,黄强.  电子科技. 2016(02)
[4]一种快速稳健高斯回归滤波算法[J]. 孔明,管清岩,赵军.  中国机械工程. 2014(06)
[5]新一代GPS中高斯线性轮廓滤波边界效应的处理方法[J]. 陈继超,张琳娜.  中原工学院学报. 2013(03)
[6]圆度测量中高斯滤波的逼近实现方法[J]. 许景波,袁怡宝,刘泊,林海军,李建新.  计量学报. 2012 (01)
[7]表面粗糙度测量中的稳健样条滤波算法[J]. 张静,刘景夏,林莹.  工具技术. 2011(08)
[8]圆度测量中的高斯滤波快速算法[J]. 许景波,袁怡宝.  南京理工大学学报(自然科学版). 2007(03)
[9]高速空气静压轴承的精密动平衡[J]. 李增强,孙涛,夏广岚,王贵林,宗文俊,赵志忠,董申.  纳米技术与精密工程. 2006(04)
[10]高斯滤波稳健性能的研究与改进[J]. 李惠芬,蒋向前,李柱.  仪器仪表学报. 2004(05)

博士论文
[1]基于新一代GPS体系的表面稳健高斯滤波技术的研究[D]. 李惠芬.华中科技大学 2004

硕士论文
[1]非完整圆轮廓测量与轴线倾斜补偿技术研究[D]. 胡星烨.哈尔滨工业大学 2017
[2]四自由度调整定位工作台中的精密驱动与定位技术[D]. 郭腾辉.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于触针式位移测量系统表面形貌特征评定的研究[D]. 张慧.哈尔滨工业大学 2016
[4]圆度仪中数字滤波器的研究与应用[D]. 庄晨.西安电子科技大学 2013



本文编号：3293109