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形状误差精密测量中滤波和评价方法的研究

作　者: 占伟伟
导　师: 薛梓
学　校: 中国计量科学研究院
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 形状误差 高斯滤波 样条滤波 稳健滤波 区域搜索法 最小区域法
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要


随着我国精密机械加工技术的快速发展,对回转体类零件综合参数测量精度的要求越来越高。研制超精密直径和形状误差综合测量标准装置,可建立起我国直径和形状误差的评价体系,保证国内量值统一,参加直径和形状误差测量的国际比对,实现国际互认。同时,也可为我国几何量产品技术规范(GPS)的制定提供技术支持。本课题主要根据ISO标准中推荐使用的滤波器,研究形状误差精密测量中的高斯和样条滤波方法,并比较它们的滤波特性和适用范围。同时,研究形状误差评价的最小区域法的精确实现算法,并将研究的滤波和误差评价方法应用到项目中研制的超精密直径和形状综合测量标准装置中。课题的研究内容主要包括以下几个方面：1.针对高斯滤波器在实际使用中存在的边界效应和异常信号造成滤波失真等问题,将稳健高斯回归滤波方法应用到形状误差测量数据的高斯滤波中。2.在介绍样条滤波器的基础上,将其滤波特性与高斯滤波器进行比较。同时,将采样Tukey估计构造权函数的稳健样条滤波方法应用到形状误差测量数据的滤波中,消除异常信号对样条滤波的影响。3.提出了改进的区域搜索算法,实现了平面直线度误差、圆度误差和圆柱度误差的最小区域法评价,并通过实验对算法的准确性进行了验证。4.将滤波和误差评价方法集成到一起,编写了项目中直径和形状误差综合测量标准装置使用的形状误差评价软件。本文主要对稳健高斯回归滤波、稳健样条滤波等滤波方法进行研究,并应用到形状误差测量数据的实际滤波中,减小滤波失真,提高测量精度。同时,研究区域搜索算法,准确、高效地实现了最小区域法评价形状误差。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
图表索引  11-14
第1章 绪论  14-19
  1.1 课题研究的目的和意义  14-15
  1.2 形状误差测量中滤波方法的研究现状  15-16
  1.3 形状误差评价方法的研究现状  16-18
  1.4 课题的主要研究内容  18-19
第2章 稳健高斯回归滤波方法的研究  19-40
  2.1 引言  19
  2.2 高斯滤波器  19-26
    2.2.1 高斯滤波器的定义  19-21
    2.2.2 截面圆轮廓的高斯滤波  21-26
  2.3 高斯回归滤波器  26-30
    2.3.1 边界效应  26-28
    2.3.2 高斯回归滤波方法  28-29
    2.3.3 高斯回归滤波的实现  29-30
  2.4 稳健高斯回归滤波器  30-38
    2.4.1 异常信号对高斯滤波的影响  31-32
    2.4.2 稳健高斯回归滤波方法  32-35
    2.4.3 稳健高斯回归滤波的实现  35-38
  2.5 本章小结  38-40
第3章 稳健样条滤波方法的研究  40-61
  3.1 引言  40
  3.2 样条滤波器  40-47
    3.2.1 滤波方程  40-43
    3.2.2 样条滤波的实现  43-47
  3.3 与高斯滤波器的比较  47-53
    3.3.1 传输特性的比较  47-49
    3.3.2 仿真实验  49-52
    3.3.3 实测数据的滤波比较  52-53
  3.4 稳健样条滤波器  53-60
    3.4.1 异常信号对样条滤波的影响  53-55
    3.4.2 稳健样条滤波方法  55-56
    3.4.3 稳健样条滤波的实现  56-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章 形状误差评价方法的研究  61-85
  4.1 引言  61
  4.2 区域搜索法  61-63
  4.3 平面直线度误差评价  63-69
    4.3.1 最小二乘法  64-65
    4.3.2 最小区域法  65-67
    4.3.3 实验验证  67-69
  4.4 圆度误差评价  69-76
    4.4.1 最小二乘圆法  70-71
    4.4.2 最小区域圆法  71-74
    4.4.3 实验验证  74-76
  4.5 圆柱度误差评价  76-84
    4.5.1 最小二乘圆柱法  77-78
    4.5.2 最小区域圆柱法  78-81
    4.5.3 实验验证  81-84
  4.6 本章小结  84-85
第5章 形状误差评价的软件设计  85-94
  5.1 引言  85
  5.2 软件的整体设计  85-88
    5.2.1 选择开发平台  85-86
    5.2.2 软件的基本功能  86-87
    5.2.3 整体设计  87-88
  5.3 软件的模块设计  88-93
    5.3.1 平面直线度误差评价界面  88-90
    5.3.2 圆度误差评价界面  90-92
    5.3.3 圆柱度误差评价界面  92-93
  5.4 本章小结  93-94
结论和展望  94-96
参考文献  96-99

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 公差与技术测量及机械量仪 > 一般性问题 > 技术测量方法
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