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基于小波变换的回转类零件圆度误差分离及其评定方法的研究

谢文涓  
【摘要】: 圆度误差是高精度回转体零件的一项重要精度指标,目前在工业现场中圆度误差测量大都是近似测量,如以千分表、游标卡尺或千分尺为测量工具,采用二点法、三点法测量,其测量结果的可靠性差,且效率低。能够有效对圆度误差进行测量的仪器如圆度仪和三坐标测量机由于其价格昂贵,对测量环境要求高,难以在生产中广泛采用。随着科学技术迅猛发展,必然对产品的质量要求愈来愈高,零件的尺寸大型化和精度要求的逐步提高对圆度误差的检测提出了新的研究课题。 论文采用理论分析、计算机模拟和实验验证相结合的方法,在应用激光非接触式检测回转体零件圆度误差原理的基础上,为提高测量精度,提出基于小波理论的圆度误差的分离及其评定方法。论文对小波变换用于检测信号滤波处理的可行性进行了理论上的分析;研究了运用小波多分辨分析分离工件实际表面轮廓综合形貌误差的方法,根据论文的理论分析,进行了表面轮廓仿真信号的计算机模拟处理及相关的实验验证。 论文的主要研究工作: (1)论述小波变换基本理论及其特点,小波变换具有多分辨率分析的优点,它能有效区分信号中的突变部分和噪声,非常适合于非平稳信号的处理;根据圆度误差原始采样信号由多频率成分信号构成的特点,提出将小波理论用于采样信号的滤波处理。 (2)阐述了采用小波多分辨分析的方法对工件表面几何形状误差信号进行分解的具体方法,分析结果表明:采用小波变换技术一方面可排除外界噪声对原始采样信号的干扰,另一方面,可从工件表面形貌综合误差信号中同时提取形状误差、表面波度及表面粗糙度。 (3)建立了基于小波变换评定圆度误差的最小二乘圆圆心坐标和半径的方程。按照表面圆轮廓的特征进行计算机模拟误差分离,得出圆度误差曲线,将其代入最小二乘圆方程中求得了最小二乘圆的位置和大小,进而得到圆度误差值。 (4)通过实验对比验证基于小波算法的圆度误差的测量精度,证明了采用小波变换技术分离和评定圆度误差能提高检测精度,且可靠性较好。 综上所述,本论文的研究将对圆度误差理论与检测技术的研究提供有效的途径,具有一定的理论研究和实际应用价值。


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