[发明专利]一种已加工表面频率特征重构方法

权利要求书

1.一种已加工表面频率特征重构方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：针对零件表面，采用提取表面形貌点云数据的检测设备对表面进行采样；

步骤二：根据步骤一中表面形貌检测设备的采样结果，使用功率谱密度分析方法获得取样域中所有频率信息，确定采样周期范围、实际频率范围和最小频率间隔，得出功率谱密度计算已加工表面微观形貌的一维及二维结果；

步骤三：根据步骤一的表面形貌检测设备测量结果和步骤二中的功率谱密度计算结果，选取连续小波变换的小波基函数，确定尺度因子和重构小波系数，完成已加工表面形貌的频率特征的提取和重构。

2.根据权利要求1所属的一种已加工表面频率特征重构方法，其特征在于，步骤二所述的功率谱密度函数：

功率谱密度函数一维形式为：

式中f为空间频率；L为取样长度；z(f,L)为二维轮廓数据z(x)的傅立叶变换，其形式为：

二维功率谱密度函数可以分析三维形貌的频率特征，其结果是在X，Y正交方向上分别进行一维PSD计算，二维形式为：

通过计算二维PSD能够获得取样域中的所有三维频率特征以及已加工表面的空间频率分布状态。

3.根据权利要求1所属的一种已加工表面频率特征重构方法，其特征在于，步骤三所述的连续小波变换：

一维连续小波变换定义式为：

W_ψ是连续小波系数，由函数ψ(x)、尺度因子a和平移因子b共同决定；二维的连续小波系数表达式为：

式中b₁，b₂分别为X和Y方向的位置因子，取b₁＝b₂。

4.根据权利要求1所属的一种已加工表面频率特征重构方法，其特征在于，步骤三所述的小波基函数：

选择Mexican Hat(Mexh)小波基，计算式为：

式中f_c为Mexh小波基中心频率(f_c＝0.25)；Δ为测量仪器的采样周期；a为f_s和f_c的相应尺度因子；f_s为实际频率特征的中心频率，与实际频率特征关系为：

式中f为已加工表面的实际频率特征；L为采样边界长度；N为采样边界长度上的采样点数目；

实际频率的二维轮廓需重构小波系数，定义式为：

式中f(t)为实际频率特征的重构轮廓信号；空间频率特征所对应的三维形貌信息可分别在X，Y方向上进行小波系数的重构。

5.根据权利要求1所属的一种已加工表面频率特征重构方法，其特征在于，步骤一中，首先对材料表面进行加工，选择物镜，设置取样参数和扫描面积，使用表面形貌检测设备对材料表面进行采样，得到样品表面形貌检测设备测量结果。