基于“S”形试件的切削痕迹检测技术的研究

• 作 者: 宋万伟
• 机 构: 电子科技大学
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 复杂曲面 异常痕迹 小波多尺度 稳健提取 表征评价

随着中国航空航天、车辆船舶制造业的快速发展,复杂自由曲面应用越来越广泛,如机翼、叶轮叶片等。但复杂自由曲面其复杂的几何特征,如变曲率、变扭曲角、开闭角变换等,常常导致加工后的表面结构不均匀,甚至出现异常加工痕迹,难以表征和评价。目前,对复杂自由曲面的表面质量检测评价仍主要集中在轮廓度、粗糙度等指标评价。然而,机加工表面常存在的异常加工痕迹没有确定的可参照标准用以检测评定,常常被划入粗糙度或波纹度进行评价。因此,需要探索一套检测复杂曲面轮廓并对切削痕迹进行提取评价的方法。本文基于“S”形检验试件,搭建适合的测量平台,并重点探讨一种新的提取表征试件型面异常切削痕迹的方法,作为传统粗糙度表征的补充。采用数学“显微镜”——小波分析下的小波多尺度分析方法提取加工表面异常切削痕迹特征;针对小波分析Mallat算法所产生的边界效应进行边界延拓研究对比,分析得出合适于机加工表面的延拓方式;并基于M估计稳健权函数提出小波分析稳健迭代方法以增强滤波稳健性;在评定表征痕迹上,类比支撑长度率提出表面损伤率和损伤面积比概念。最后推导了线性小波分析的算法不确定度传递关系,并基于Matlab GUI完善了异常加工痕迹的评定分析系统。本文具体在以下几方面做出大量的理论研究和对比分析,并得出相关结论:(1)根据“S”形检验试件结构特点,设计搭建了型面轮廓测量平台;通过小波分析提取表面轮廓的异常痕迹特征,并研究了小波基函数的选取以及分解层数的影响因素及正确计算。(2)分析了小波分析边界效应产生原因,研究了各边界延拓方法,并对比得出最适合于机加工表面的延拓方法。引入M估计稳健权函数到小波分析,建立权函数可调参数与表面轮廓数据关系,实现小波稳健滤波分析。(3)提出表面损伤率和损伤面积比概念作为评定指标,有助于痕迹表面直观的定量评价。(4)推导所采用的线性相位小波分析算法的不确定度传递关系,基于Matlab GUI集成开发了表面异常痕迹的检测评定软件系统。