识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105653774A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201510999562.6(22)申请日2015.12.28(71)申请人太原科技大学地址030024山西省太原市万柏林区窊流路66号(72)发明人温淑花王余松张学良陈永会兰国生(74)专利代理机构太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙)14109代理人崔雪花(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法(57)摘要识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，属于机械加工表面质量技术领域，其特征是：轮廓分形维数的小波分析方法通过以下步骤予以识别：(一)、获取表面轮廓高度，将获得的表面轮廓高度值序列记为z(i)，(i＝1,2,...,A)；(二)、对表面轮廓进行小波分解，小波分解系数与分解层数m以及分形维数D之间满足关系(三)、对表面轮廓小波分解系数平方的均值作直线拟合并确定分形维数D＝(5-α)/2。本发明为后续的机械结合部位的刚度、阻尼、热阻、电阻建模，提供高精度的分形维数。CN105653774ACN105653774A权利要求书1/1页1.识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：表面轮廓分形维数的小波分析方法通过以下步骤予以识别：(一)、获取表面轮廓高度，将获得的表面轮廓高度值序列记为z(i)，(i＝1,2,...,A)，A为采样点的个数；(二)、对表面轮廓进行小波分解(1)、选择小波基函数；(2)、根据小波基函数，确定小波分解时的最大分解层数M：其中，—向下取整函数；A—轮廓数据点数；lw—滤波器长度；(3)、对表面轮廓高度值序列z(i)进行M层小波分解，确定各分解层的小波系数其中，m为分解层数，k为小波系数序号，其值为1，2，…，2m-1；(4)、在半对数坐标系下，即横坐标为分解层数m，纵坐标为小波系数平方取均值的对数在分解层从1到M的M个数据点，找出其中相邻且接近于一条直线的点，将所述点所在分解层确定为有效分解尺度；(5)、小波分解系数与分解层数m以及分形维数D之间满足关系将两边取对数，则有(三)、对表面轮廓小波分解系数平方的均值作直线拟合并确定分形维数D(1)、在半对数坐标系下，采用MATLAB计算机软件对有效分解尺度所对应数据点作直线拟合，从而得到拟合直线斜率为α；(2)、根据拟合直线斜率α＝5-2D，便可确定表面轮廓的分形维数为D＝(5-α)/2。2.根据权利要求1所述的识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：所述表面轮廓为仿真模拟轮廓。3.根据权利要求2所述的识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：所述表面轮廓为Weierstrass-Mandelbrot函数仿真模拟轮廓。4.根据权利要求1所述的识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：所述表面轮廓为实际机加工表面轮廓。5.根据权利要求1所述的识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：所述的小波基函数为Daubechies小波。6.根据权利要求1所述的识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法，其特征是：所述的小波基函数为Symlet小波。2CN105653774A说明书1/4页识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法技术领域[0001]本发明属于机械加工表面质量技术领域，特别涉及一种识别机械加工表面轮廓分形维数的小波分析方法。背景技术[0002]作为一个整体的机器系统，通常是由若干个零部件通过某些连接关系连接起来组成满足一定功能要求的机械结构。零部件之间相互结合的表面称为“结合面”，结合面附近包括结合面的实体部分则称为“结合部”。机械结合部的接触行为在很大程度上影响着机械系统的摩擦磨损、配合性质、传动精度、密封性、热传导、电传导、检测精度等性能，并直接影响机器的使用性能和寿命等特性。结合部两表面的接触实际上是两粗糙表面的接触，对粗糙表面的描述显得重要；大量研究发现，机械加工表面和摩擦磨损表面等表面具有多尺度自相似的特征，Majumdar和Bhushan提出了机械加工表面的分形描述方法，并得到广泛的应用，如用于建立机械结合面的接触刚度、接触阻尼、接触电阻、接触热阻等的分形模型。分形描述方法仅采用了两个参数：即分形维数D与特征长度尺度参数G，该方法对粗糙表面或者轮廓描述的参数均不受用于测量轮廓的仪器分辨率以及采样长度的影响，传统的统计学描述方法(如轮廓高度标准差σ、斜率标准差σ'和曲率标准差σ”等)则不然。[0003]要准确地建立机械结合面的接触刚度等的分形模型，首先要准确的识别出机械加工表面轮廓的分形维数；目前，用于计算粗糙表面轮廓分形维数的