[發明專利]一種已加工表面頻率特征重構方法

在審

• 申請號: 202110243870.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113076514A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 束梓豪;龐啟龍;況良杰;徐幼林
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/18;G01B11/24
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 李雪萍

1.一種已加工表面頻率特征重構方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：針對零件表面，采用提取表面形貌點云數據的檢測設備對表面進行采樣；

步驟二：根據步驟一中表面形貌檢測設備的采樣結果，使用功率譜密度分析方法獲得取樣域中所有頻率信息，確定采樣周期范圍、實際頻率范圍和最小頻率間隔，得出功率譜密度計算已加工表面微觀形貌的一維及二維結果；

步驟三：根據步驟一的表面形貌檢測設備測量結果和步驟二中的功率譜密度計算結果，選取連續小波變換的小波基函數，確定尺度因子和重構小波系數，完成已加工表面形貌的頻率特征的提取和重構。

2.根據權利要求1所屬的一種已加工表面頻率特征重構方法，其特征在于，步驟二所述的功率譜密度函數：

功率譜密度函數一維形式為：

式中f為空間頻率；L為取樣長度；z(f,L)為二維輪廓數據z(x)的傅立葉變換，其形式為：

二維功率譜密度函數可以分析三維形貌的頻率特征，其結果是在X，Y正交方向上分別進行一維PSD計算，二維形式為：

通過計算二維PSD能夠獲得取樣域中的所有三維頻率特征以及已加工表面的空間頻率分布狀態。

3.根據權利要求1所屬的一種已加工表面頻率特征重構方法，其特征在于，步驟三所述的連續小波變換：

一維連續小波變換定義式為：

W_ψ是連續小波系數，由函數ψ(x)、尺度因子a和平移因子b共同決定；二維的連續小波系數表達式為：

式中b₁，b₂分別為X和Y方向的位置因子，取b₁＝b₂。

4.根據權利要求1所屬的一種已加工表面頻率特征重構方法，其特征在于，步驟三所述的小波基函數：

選擇Mexican Hat(Mexh)小波基，計算式為：

式中f_c為Mexh小波基中心頻率(f_c＝0.25)；Δ為測量儀器的采樣周期；a為f_s和f_c的相應尺度因子；f_s為實際頻率特征的中心頻率，與實際頻率特征關系為：

式中f為已加工表面的實際頻率特征；L為采樣邊界長度；N為采樣邊界長度上的采樣點數目；

實際頻率的二維輪廓需重構小波系數，定義式為：

式中f(t)為實際頻率特征的重構輪廓信號；空間頻率特征所對應的三維形貌信息可分別在X，Y方向上進行小波系數的重構。

5.根據權利要求1所屬的一種已加工表面頻率特征重構方法，其特征在于，步驟一中，首先對材料表面進行加工，選擇物鏡，設置取樣參數和掃描面積，使用表面形貌檢測設備對材料表面進行采樣，得到樣品表面形貌檢測設備測量結果。