表面粗糙度测量仪的改进设计

论文摘要

工件表面粗糙度测量技术在许多领域有着广泛的应用,而触针式表面粗糙度测量仪则是测量工件表面微观轮廓的应用最广泛的工具。随着工件表面加工质量的不断提高,对表面粗糙度测量的精度,速度提出了更高的要求。由于近年来国际标准的变更,我国也制定了相应的关于表面粗糙度测量的一系列新标准。因而,许多老的粗糙度测量仪己经不符合新标准的要求。此外,其中很多粗糙度测量仪由于制造年代的久远,它们的电子测量装置本身就不够精确而且己经老化不能使用,但机械部分大部分都还能正常使用,这批仪器的停用对资源造成了很大的浪费。因此,改装新的电子测量系统和软件来进行升级换代,让这些仪器重新恢复使用是一个急需解决的问题。基于上述现状,我们保留了机械部分,但重新研发设计制作了所有的硬件系统。使得现在的仪器更精确且便于携带,并研发了相应的数据采集分析及各种参数计算的软件系统。该系统首先对表面信号进行采样,转换成数字信号后输入计算机。引进数字滤波的理论和方法,并对高斯滤波,小波滤波进行了深入的研究,得出了实用于工程实际的新型滤波方法。并按照新型滤波方法得出了良好的试验结果,验证了方法的可行性。按照国家标准的要求,计算各种参数,从而进一步研究了轮廓的形貌特征。大量的实验调试及对实际工件和样板的测试结果证明,改进后仪器达到了预期的效果,测量的精度和速度都得到了提高,测量操作直观、简便。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 表面粗糙度测量的发展概况
• 1.1.1 表面粗糙度的概念
• 1.1.2 表面粗糙度测量技术的发展
• 1.2 课题研究的目的及内容
• 1.2.1 课题的来源
• 1.2.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.3 课题主要研究内容
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 总体设计
• 2.2 电感传感器
• 2.3 智能化粗糙度仪电路系统组成
• 2.3.1 信号的调制和解调
• 2.3.2 AD698 的工作原理
• 2.3.3 滤波电路
• 2.3.4 数据采集电路
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 软件结构框图及各模块功能
• 3.2 粗糙度参数评定
• 3.2.1 幅度参数（峰值和谷值）
• 3.2.2 幅值参数（纵坐标平均值）
• 3.2.3 间距参数
• 3.2.4 混合参数
• 3.2.5 曲线和相关参数
• 3.3 表面评定基准线
• 3.3.1 2RC 滤波中线
• 3.3.2 零相位滤波中线
• 3.3.3 最小二乘中线
• 3.3.4 三角滤波中线
• 3.3.5 高斯滤波中线
• 3.3.6 结论分析
• 3.4 基于小波理论的表面粗糙度评定基准线
• 3.4.1 快速傅立叶变换及加窗傅立叶变换
• 3.4.2 小波函数与小波变换
• 3.4.3 信号变换的时频分析
• 3.4.4 小波的Mallat 快速算法
• 3.4.5 小波基准线
• 3.4.6 小波滤波器的选择
• 3.5 表面粗糙度的评定
• 3.5.1 切削加工表面粗糙度的评定
• 3.5.2 抛光表面粗糙度的评定
• 3.6 软件基本功能
• 3.6.1 测量与计算
• 3.6.2 传感器调零
• 3.7 参数计算中的几个需要注意的问题
• 第四章 误差分析与系统校准
• 4.1 误差分析
• 4.1.1 传感器误差的影响
• 4.1.2 载波信号发生与相敏检波的影响
• 4.1.3 模数转换误差的影响
• 4.2 系统校准
• 4.2.1 残余轮廓
• 4.2.2 示值误差
• 4.2.3 示值重复性
• 4.2.4 示值稳定性
• 4.3 校准结果的不确定度分析
• 4.3.1 标准不确定度分量的评定
• 4.3.2 合成标准不确定度评定
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文