[发明专利]一种基于表面形貌数据的面形偏差检验方法

权利要求书

1.一种基于表面形貌数据的面形偏差检验方法，其特征为：所述的检验方法包括以下步骤：

步骤1.用数字激光干涉仪测量

1.1 将所测零件背面涂覆深蓝色玻璃保护漆，待保护漆干后对被测零件进行测量；

1.2 在测量参数选项中选择相应参数；

1.3 将零件固定在测量用调整架上，调整干涉条纹为2条进行测量，并保存数据；

步骤2.用Matlab软件读取数据

用Matlab软件读取数字激光干涉仪保存的数据，确定有效数据区域并计算圆心坐标、半径；

步骤3.零件表面轮廓数据的预处理

3.1 确定圆心零件的圆心和半径；

3.2 根据周围矩阵点的值对计算时未落在矩阵上的点进行高度值的估算，

z(x,y)＝z(xs,ys)*(x-xb)*(y-yb)+z(xs,yb)*(xb-x)*(y-ys)+z(xb,ys)*(xs-x)*(y-yb)+z(xb,yb)*(xs-x)*(ys-y) (1)

(1)式中z(x，y)表示(x，y)坐标下点的高度值,xs表示小于x值的最大整数，ys表示小于y值的最大整数，xb表示大于x值的最小整数，yb表示大于y值的最小整数；

3.3 判定任意直径的高低光圈，首先将直径对应的表面轮廓的数据进行二次曲线拟合，并判断其二次曲线的二阶导数的正负，正对应的为低光圈，负对应为高光圈；

步骤4.计算面形偏差

4.1 计算半径偏差

4.1.1 去除边缘效应的影响

将测量区域边缘5个像素点的数据去掉，并以像素为单位进行采样；

4.1.2 定义通过圆心的坐标系

以圆心为原点，数据矩阵的行作为X轴，矩阵的列作为Y轴；

4.1.3 确定直径旋转的方向和步长

确定直径的起始角度、终止角度和旋转步长，直径以X轴正方向作为0°方向，向Y轴正方向逆时针旋转，至X轴负方向截止，共180°，步进的步长为1°；

4.1.4 确定每条直径上的表面轮廓数值

根据公式计算直径上任意一点的高度值，

z(x,y)＝z(xs,ys)*(x-xb)*(y-yb)+z(xs,yb)*(xb-x)*(y-ys)+z(xb,ys)*(xs-x)*(y-yb)+z(xb,yb)*(xs-x)*(ys-y) (2)

(2)式中z(x，y)表示(x，y)坐标下点的高度值,xs表示小于x值的最大整数，ys表示小于y值的最大整数，xb表示大于x值的最小整数，yb表示大于y值的最小整数；

通过确定采样单位和计算采样数据，确定每条直径上对应的表面轮廓数值；

4.1.5 计算半径偏差

计算通过圆心的每个直径上对应的表面轮廓PV值，将此PV值作为该直径方向的半径偏差；

4.2 计算象散偏差

4.2.1 执行步骤4.1.1去除边缘效应的影响；

4.2.2 执行步骤4.1.2定义通过圆心的坐标系；

4.2.3 确定两条直径旋转的方向和步长

确定两条直径的起始角度、终止角度和旋转步长，其中一条直径以X轴正方向作为0°方向，向Y轴正方向逆时针旋转，至Y轴正方向截止，共90°，步进的步长为1°；另一条直径与在第一条直径上角度的基础上加90°，也就是从Y轴正方向，逆时针转到X轴负方向；

4.2.4 执行步骤4.1.4确定每条直径上的表面轮廓数值；

4.2.5 判定每条直径的光圈的高低

首先将直径对应的表面轮廓的数据进行二次曲线拟合，并判断其二次曲线的二阶导数的正负，正对应的为低光圈，负对应为高光圈；

4.2.6 计算象散偏差

按照步骤4.1分别计算某一角度上的两条直径的半径偏差，并根据步骤4.2.5的方法计算出该角度两条直径的光圈的高低；

当两条直径的光圈高低方向相同时，用两个直径的半径偏差相减得出结果；高低方向不同的用两个直径对应的半径偏差相加得出结果，则该零件的半径偏差是该零件在90°上所有方向的半径偏差的最大值；

4.3 计算局部偏差

找到零件表面轮廓高度上的最大值、最小值和中值，计算最大值与中值的差，中值与最小值的差，取其绝对值较大者作为局部偏差。