發(fā)布時間：2017-09-12 08:01

  本文關(guān)鍵詞：基于觸針式位移測量系統(tǒng)表面形貌特征評定的研究

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【摘要】：觸針式粗糙度輪廓儀的表面形貌評定系統(tǒng)是整個儀器功能的重要組成部分。目前國內(nèi)外精密測量儀器評定系統(tǒng)都是封閉式的,無法直接應(yīng)用于新研制的測量儀,在一定程度上限制了表面形貌特征評定技術(shù)的研究與應(yīng)用。另外,表面形貌評定系統(tǒng)還與儀器的硬件測量系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)。因此,開發(fā)出一套表面形貌特征評定系統(tǒng)對于觸針式粗糙度輪廓儀的研制具有十分重要的意義。本文擬對研制中的觸針式粗糙度輪廓儀一維掃描系統(tǒng)的爬行特性、表面輪廓的特征分離技術(shù)及參數(shù)特征評定技術(shù)三個方面展開研究。首先,分析了一維掃描系統(tǒng)工作原理和微位移信號采集原理,建立了一維掃描系統(tǒng)的等效物理模型和動力學方程,利用MATLAB中Simulink模塊進行動力學仿真,確定了影響一維掃描系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。其次,分析了測量儀表面形貌信號采集系統(tǒng),采用國際標準規(guī)定的濾波算法以及先進的濾波方法,分離了表面輪廓特征。分析了DXF文件的組成結(jié)構(gòu),研究了DXF文件開發(fā)技術(shù)�；赥aylorsurf PGI 635粗糙度輪廓儀表面形貌參數(shù)評定原理,采用VC++6.0進行濾波處理結(jié)合AutoCAD顯示圖形的技術(shù),開發(fā)出了表面形貌評定軟件。再次,基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法,分解了表面基礎(chǔ)輪廓特征。采用非平穩(wěn)信號瞬時權(quán)重頻率,定義了本征模態(tài)函數(shù)單位長度內(nèi)平均頻率的計算方法,推導出了評定長度上的頻率。提出了可變幅度權(quán)重因子,并作用于具有最大頻率且頻率低于10的IMF,重構(gòu)出EMD混合中線,推導出EMD混合中線計算通式,形成了完整的EMD混合中線算法。最后,對一維掃描系統(tǒng)的爬行現(xiàn)象進行了實時標定實驗,對觸針式位移測量系統(tǒng)所采集的原始輪廓進行表面輪廓分離和參數(shù)特征評定實驗。實驗結(jié)果表明,一維掃描系統(tǒng)在最低掃描速度0.1 mm/s時,0.275 s后爬行現(xiàn)象消失、運行平穩(wěn)。高斯中線和EMD混合中線均可提取粗糙度輪廓,但EMD混合中線無邊界效應(yīng),可得到5個粗糙度特征參數(shù)值。
【關(guān)鍵詞】：表面形貌 爬行性 粗糙度輪廓 中線 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG84
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的來源10
• 1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.3 觸針式粗糙度輪廓儀的研究現(xiàn)狀及分析11-15
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析13-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 微位移信號采集及系統(tǒng)爬行特性分析16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 觸針式表面形貌測量原理16-18
• 2.2.1 一維掃描系統(tǒng)的組成及工作原理17
• 2.2.2 微位移信號采集原理17-18
• 2.3 一維掃描系統(tǒng)的爬行特性18-21
• 2.3.1 等效模型的建立18
• 2.3.2 數(shù)學模型的推導18-21
• 2.4 一維掃描系統(tǒng)爬行特性的仿真與分析21-28
• 2.4.1 仿真模型建立21-23
• 2.4.2 驅(qū)動速度的影響23-24
• 2.4.3 掃描塊質(zhì)量的影響24-25
• 2.4.4 掃描系統(tǒng)剛度的影響25-26
• 2.4.5 系統(tǒng)阻尼的影響26-27
• 2.4.6 動靜摩擦系數(shù)之差的影響27
• 2.4.7 仿真結(jié)果分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 表面粗糙度分離算法29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 輪廓參數(shù)的術(shù)語和定義29-30
• 3.3 濾波方法及參數(shù)評定30-39
• 3.3.1 2RC濾波31-32
• 3.3.2 高斯濾波32-33
• 3.3.3 Rk濾波33-34
• 3.3.4 穩(wěn)健高斯濾波34-36
• 3.3.5 樣條濾波36-37
• 3.3.6 小波濾波37-39
• 3.3.7 粗糙度參數(shù)評定39
• 3.4 表面形貌評定軟件開發(fā)39-44
• 3.4.1 軟件設(shè)計39-40
• 3.4.2 DXF文件開發(fā)40-44
• 3.4.2.1 DXF文件解析41
• 3.4.2.2 寫DXF文件41-42
• 3.4.2.3 讀取DXF文件42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于EMD表面粗糙度的分離45-58
• 4.1 引言45
• 4.2 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解45
• 4.3 EMD分解算法45-47
• 4.4 邊界延拓47-48
• 4.5 IMF頻率計算48-50
• 4.6 EMD參考線50-52
• 4.7 EMD中線52-54
• 4.8 EMD混合中線54-57
• 4.9 EMD混合中線算法總結(jié)57
• 4.10 本章小結(jié)57-58
• 第5章 實驗與分析58-73
• 5.1 引言58
• 5.2 爬行現(xiàn)象實驗58-63
• 5.2.1 實時標定軟件設(shè)計58-60
• 5.2.2 爬行實驗測量平臺搭建60-61
• 5.2.3 最低驅(qū)動速度下的掃描塊爬行實驗61-63
• 5.3 表面形貌特征評定63-73
• 5.3.1 表面形貌測量實驗63-64
• 5.3.2 表面形貌濾波算法比對64-72
• 5.3.3 評定結(jié)果分析72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻74-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果78-80
• 致謝80

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本文編號：836004