[发明专利]一种大平面工件的表面形貌测量装置及其方法

说明书

本发明提供了一种大平面工件的表面形貌测量装置及其方法。表面形貌测量方法，其包括：步骤1：在工件所需测量平面上选取若干特定直线路径作为测量路径，测量每个直线路径的平坦度曲线数据；步骤2：从所述若干测量路径的平坦度曲线数据中筛选出有效数据；步骤3：对所述有效数据依次进行以下处理：发现并填充离群值，删除缺失数据，从数据中去趋势，对含噪声的数据进行平滑处理，以及对数据进行填充与比例缩放；步骤4：在所述若干测量路径间，沿所述若干特定路径进行曲面插值拟合；步骤5：在三维直角坐标系中按照实际位置绘制全平面表面形貌。本发明提供了一种高精度模拟大平面表面形貌的测量方法，从而得到整个平面精度较高的表面形貌。

技术领域

本发明涉及精密测量与计算方法领域。

背景技术

现有的用于测量大平面工件的表面形貌的装置主要为直线导轨式平坦度测量仪，其只能测量工件沿某一直线的表面形貌，不能全面反映较大工件的表面形貌。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的第一个方面提供一种大平面工件的表面形貌测量方法，其包括：

步骤S1：在工件所需测量平面上选取若干特定直线路径作为测量路径，测量每个直线路径的平坦度曲线数据；

步骤S2：从所述若干测量路径的平坦度曲线数据中筛选出有效数据；

步骤S3：对所述有效数据依次进行以下处理：发现并填充离群值，删除缺失数据，从数据中去趋势，对含噪声的数据进行平滑处理，以及对数据进行填充与比例缩放；

步骤S4：基于处理后的数据，在所述若干测量路径间，沿所述若干特定路径进行曲面插值拟合；

步骤S5：根据拟合后数据，在三维直角坐标系中按照实际位置绘制全平面表面形貌。

进一步地，在所述步骤S1中，使用直线导轨式平坦度测量仪分别测量每条特定直线路径对应的原始数据序列。

进一步地，所述步骤S2包括：

步骤S2.1：分别将每条特定直线路径对应的原始数据序列中的同时满足条件1和条件2的数据标记为NaN，将原始数据序列中除NaN之外的数据筛选为中间有效数据，

条件1：连续5个或以上数据呈标准线性变化的，

条件2：数据在开头或者结尾的位置；

步骤S2.2：将筛选出的中间有效数据中的同时满足条件1和条件3的数据标记为NaN，将中间有效数据中除NaN之外的数据筛选为两端有效数据，

条件1：连续5个或以上数据呈标准线性变化的，

条件3：数据不在开头或者结尾的位置。

进一步地，所述步骤S3包括：

步骤S3.1：在筛选出的有效数据的基础上，发现并填充离群值，步骤S3.1包括步骤S3.1.1-步骤S3.1.2：

步骤S3.1.1：从每条特定直线路径对应的有效数据中发现并去除离群值：将凡是满足条件4的值定义为离群值；

条件4：与中位数相差超过三倍换算MAD的值；其中，

换算MAD＝c×median|(A-median(A))|，

其中，

median(A)时A种所有元素的中位数，

erfcinv(erfc(x))＝x，

A为每条特定直线路径对应的有效数据；