基于小波变换方法的非接触圆度误差检测.pdf

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1、第2期机械设计与制造2011年2月MachineryDesign&Manufacture261文章编号：1001—3997(2011)02—0261—02基于小波变换方法的非接触圆度误差检测费玉石丁茹。赵永昶(’辽宁省机械研究院有限公司，沈阳110032)(。沈阳理工大学，沈阳l10168)ThewavelettransformmethodforthedetectingofroundnesserrorFEIYu—shi．DINGRu2,ZHAOYong—chang’(Liaoningprovincialmachineryresearchinstitutec

2、o．，ltd，Shenyang110032，China)(Shenyangscientificandindustrialuniversity，Shengyang110168，China)【摘要】针对圆度误差非接触检测过程中噪声对原始信号产生干扰的问题，提出采用小波变换进行信号降噪处理；讨论了小波理论中的快速变换算法及阈值降噪法的基本原理和处理实测信号的具体步骤；分析了基于小波变换的最小二乘圆法评定圆度误差的算法，并推导了其理论模型；运用Matlab小波工具箱通过实验说明了小波分析处理圆度误差的方法和效果。关键词：非接触检测；快速小波变换；阈值降噪；最小二乘

3、圆法；圆度误差模型【Abstract】Tosolvethenoiseprobleminthenoncontactmeasurementofroundnesserror．Ade-nois-ingapproachusingwavelettransformfororiginalsignalisproposed；Thebasicprincipleandthesteptocar—ryoutoffastwavelettransformandthresholdde-noisingarediscussed；Theevaluationruleforroundnesserro

4、rbymeansofleastsquaresmeancirclebaseonwavelettransformisana!ysised，andmodelofroundnesserrorisprocessed；theexaminationsignalisfilteredbytakingadvantageQ厂thewavelettoolboxofMz，anditprovedthemethodandeffectofdeposingroundnesserrorbywavelet．Keywords：Noncontaetmeasurement；Fastwavelettr

5、ansform；Thresholdde-noising；Leastsquarecircle；Roundnesserrormodel中图分类号：TH16文献标识码：A圆度误差是高精度回转体零件的一项重要精度指标，目前的圆度误差测量大都是接触测量，如生产中常以千分表、游标卡尺、干分尺等仪器为手段，采用近似测量方法，其测量结：果的可靠性差，且效率低。非接触式测量方法主要是利用光学、声学等领域中的基本原理，将一定的物理模拟量通过适当的算法转化为样件表面的坐标点，它的优点是非接触，不会划伤被测表面，测量速度较快，安全、可靠。目前，非接触检测主要以激光检测方式为代表，

6、然而，激光检测也有其局限性，由于外界环境存在各种复杂因素，噪声对激光回波信号干扰较大，检测信号掺杂了机器噪声、材料噪声、环境噪声等，致使圆度误差的精度降低。为了从检测信号提取真实信号，须对检图1实验装置原理图测信号进行降噪处理。小波变换是一种信号时频分析方法，它具有2信号的快速小波变换与降噪处理多分辨率分析的特J，能有效区分信号中的突变部分和噪声，具有2．1快速小波变换算法良好的滤波、去噪能力，有了这些非常符合实际应用的杼}生，小波变小波理论是在傅立叶(Fourier)分析的基础上发展起来的。换才会被誉为“数字显微镜”。采用小波分析方法对含噪信号进行降多分

7、辨分析是将信号厂()表示成一系列近似函数的逼近，其中每噪处理将使圆度误差的检测与评价结果更为精确。一近似函数都是厂在不同分辨率子空问上的投影，通过这些投影1圆度误差非接触式检测实验装置的测来研究和分析r在不同子空间上的形态及特征。为了提高小波变-N晤千甲换的计算速度，实际应用中经常采用Mallat算法l】il4151，Mallat分解±／I4、，二L如图l所示，被测工件由三爪夹紧装置实现自动定心夹紧，快速算法是一种针对离散正交小波变换的快速算法，它在小波分直流电机由单片机控制，驱动激光测距传感器绕主轴中心作匀速析中的地位相当于快速Fourier变换(FFT

8、)在经典Fourier分析中f转动，角速度为，传感器的采样间隔角度