[發(fā)明專利]軋輥和帶鋼三維表面形貌功能特征參數(shù)的測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310280432.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN103322968A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田義勝;張杰;陳曉海;徐冬;汪磊川;李洪波;范慶國(guó);楊光輝;盧勁松;曹建國(guó);董海龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司;北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/30
• 分類號(hào): G01B21/30
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西;孫林

1.一種軋輥和帶鋼三維表面形貌功能特征參數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于，分別沿軋輥或帶鋼的0°、45°、90°方向進(jìn)行三次測(cè)量，讀取原始輪廓值，然后將測(cè)量結(jié)果按照下述步驟進(jìn)行處理數(shù)據(jù)：

①先經(jīng)最小二乘濾波除掉表面形貌中的形狀誤差，用原始輪廓值減去確定的最小二乘中線，得到消除形狀誤差的輪廓值，其中，用公式1來(lái)確定最小二乘中線，即

f(x_i)=ax_i+b?????????????公式1

公式1中參數(shù)a、b用下述方程組1來(lái)確定：

Σi=1N(zi-axi-b)xi=0Σi=1N(zi-axi-b)=0]]>方程組1

方程組1中，N為取樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，i為取樣點(diǎn)序列，x_i表示在取樣長(zhǎng)度上離開起始測(cè)量點(diǎn)的距離，z_i表示測(cè)量的輪廓曲線高度；

②再經(jīng)過(guò)高斯濾波消除波度誤差，用消除形狀誤差的輪廓值減去高斯濾波中線，得到消除波度誤差的輪廓值，其中，用公式2來(lái)確定高斯濾波中線，即

i=m,...,n-m????????公式2

公式2中，gk=1αλcexp(-π(kΔxαλc)2)]]>a=ln2π=0.4697]]>

i為取樣點(diǎn)序列，w_i=w(iΔx)為評(píng)定基準(zhǔn)線的離散表示，z_i-k=z[(i-k)Δx]為離散采樣數(shù)據(jù)，g_k為高斯權(quán)函數(shù)的離散表示，m為離散高斯權(quán)函數(shù)的寬度，n為取樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，Δx為采樣間隔，λc最長(zhǎng)截止波長(zhǎng)；

③對(duì)于奇異點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)奇異點(diǎn)相鄰點(diǎn)的值進(jìn)行插值計(jì)算來(lái)修正，用公式3插值計(jì)算確定的輪廓值取代消除波度誤差的輪廓值，完成奇異點(diǎn)的修正，

z(xi-k)′=b1+j-k+1j+1(b2-b1),k=j,j-1,...,2,1]]>????公式3

式中，i為取樣點(diǎn)序列，z(x_i-k)'是坐標(biāo)為x_i-k的奇異點(diǎn)由插值計(jì)算的輪廓值，j為記錄的連續(xù)奇異點(diǎn)的個(gè)數(shù)，b1和b2分別為連續(xù)奇異點(diǎn)兩端的正確數(shù)據(jù)，即修正插值邊界；

④上述數(shù)據(jù)處理后，采用公式4計(jì)算二維輪廓高度分布概率：

p_i=p{R_v+iΔh≤h_i<R_v+(i+1)Δh}???i=1,2,......,n-1????公式4

式中，i為取樣點(diǎn)序列，p_i表示在輪廓高度在R_v+iΔh到R_v+(i+1)Δh的概率，R_v為谷底高度，Δh為高度間隔；

⑤測(cè)量與軋制方向成0°、45°、90°方向的表面輪廓C1、C2、C3，采用公式5計(jì)算三維表面形貌的高度分布密度：

φ(τ)_3D=g(C₁,C₂,C₃,α₁,α₂,α₃)????公式5

式中，α₁、α₂、α₃表示在決定三維形貌分布上0°、45°、90°方向測(cè)量結(jié)果的影響權(quán)重，C₁,C₂,C₃為0°、45°、90°方向測(cè)量結(jié)果，

其中，g=∫∫ΣdS∫∫Dxy1+zx2(x,y)+zy2(x,y)dxdy]]>

D_xy為預(yù)測(cè)三維表面輪廓在xoy平面的投影，Σ為預(yù)測(cè)的三維輪廓被z=τ和z=τ+δ所截取的部分，dS為投影面積；

按不同方向上的輪廓高度的概率分布及影響因子確定三維輪廓高度分布概率：

p(h)=Σj=13αjpj(h)Σj=13αj]]>

其中，p(h)₁、p(h)₂、p(h)₃分別表示在0°、45°、90°方向高度在h到h+Δh的概率，p_j(h)為二維輪廓高度分布概率；

⑥由三維輪廓高度分布概率通過(guò)積分得到輪廓承載率曲線，根據(jù)承載區(qū)間分布數(shù)據(jù)采用公式6計(jì)算三維表面形貌功能特征參數(shù)Sa、Sbp、Ssc、Sbc、Ssv：

Sa=∫SvSpφ(τ)3DτdτSbp=∫h0.1Spφ(τ)3D[τ-h0.1]dτSbc=∫0Spφ(τ)3Dτdτ-∫h0.1Spφ(τ)3D[τ-h0.1]dτSsc=∫Sv0φ(τ)3D(-τ)dτ-∫Svh0.8φ(τ)3D[h0.8-τ]dτSsv=∫Svh0.8φ(τ)3D[h0.8-τ]dτ]]>公式6

式中，最大峰高為S_p，最大谷深為S_v，φ(τ)_3D表示為采用公式5計(jì)算的三維輪廓任一連續(xù)高度τ的連續(xù)分布密度，h_0.1和h_0.8表示承載率分別為10%和80%處所對(duì)應(yīng)的高度。