识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法.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CN105631120A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201510999583.8(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)发明人张学良王余松温淑花兰国生陈永会(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7页附图8页(54)发明名称识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法(57)摘要识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法，属于机械加工表面质量技术领域，本发明从定性到定量确定了自相似过程的db2小波分解系数与分形特征长度尺度参数之间的关系，其主要步骤为：(一)、确定粗糙表面轮廓高度；(二)、对表面轮廓进行小波分解，得到各分解层的小波系数；(三)确定轮廓的分形特征长度尺度参数。该方法操作简单，思路简洁，只需将轮廓仪测得的轮廓高度数据导入到确定机中，再由MATLAB软件实现对所测轮廓高度数据序列进行小波分解，即可获得轮廓的分形特征长度尺度参数。本发明获得的表面轮廓的特征长度尺度参数，为进一步的机械结合部位的刚度、阻尼、热传导、电传导的分形建模，提供高精度的分形特征长度尺度参数。CN105631120ACN105631120A权利要求书1/1页1.识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法，其特征是：识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的步骤如下：假设分形维数D已知，(一)、确定表面轮廓高度(1)、确定表面轮廓采样的点数A和采样间隔l，l的单位为μm；(2)、获取表面轮廓高度，将获得的粗糙表面的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)、确定由计算机软件MATLAB对表面轮廓进行db2小波分解MATLAB计算机软件中将Daubechies小波记为dbN小波，小波的消失矩N值取为2，即为db2小波，db2小波分解时的最大分解层数M为：其中，向下取整函数；A—轮廓采样点数；lw—滤波器长度，lw＝2×N＝2×2；(2)、对确定的表面轮廓高度值序列进行M层小波分解，得到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；(3)、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；(三)、确定表面轮廓的分形特征长度尺度参数G其中，m为有效分解尺度中的任一值，为各分解层的小波系数，l为采样间隔。2.根据权利要求1所述的识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法，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特征长度尺度参数的小波方法，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特征长度尺度参数的小波方法，其特征是：所述表面轮廓由表面轮廓仪对粗糙表面进行采样取得的实际机加工粗糙表面轮廓。2CN105631120A说明书1/7页识别机械加工表面轮廓分形特征长度尺度参数的小波方法技术领域[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特征长度尺度参数的小波方法。背景技术[0002]为了满足一定功能，机械结构通常是由若干个零部件通过某些连接关系连接起来的。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、密封、配合性质、传动精度、阻尼、热传导以及电传导等性能，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，为研究机械结合部的性能，对粗糙表面的描述与建模显得尤为重要；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在测量了刚性磁盘表面和不锈钢表面后提出机械加工表面的分形描述方法，此后，用分形的方法来描述自相似特征(机加工表面与摩擦磨损表面具有此特征)得到广泛的应用，比如在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的时候。分形描述方法不同于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)，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。[00