近幾年表面粗糙度儀的發(fā)展

表面粗糙度儀表面形貌評(píng)定的核心在于特征信號(hào)的無失真提取和對(duì)使用性能的量化評(píng)定，國內(nèi)外學(xué)者在這一方面做了大量工作，提出了許多分離與重構(gòu)方法。隨著當(dāng)今微機(jī)處理技術(shù)、集成電路技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等的發(fā)展，出現(xiàn)了用分形法、Motif法、功能參數(shù)集法、時(shí)間序列技術(shù)分析法、最小二乘多項(xiàng)式擬合法、濾波法等各種評(píng)定理論與方法，取得了顯著進(jìn)展，下面對(duì)相對(duì)而言比較成熟的分形法、Motif法、特定功能參數(shù)集法進(jìn)行介紹。 普銳公司秉承為企業(yè)提供“24小時(shí)智能檢測(cè)，365天安全防護(hù)”的原則，著重打造無損理化檢測(cè)、電機(jī)故障檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等四大領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化基地，努力成為一家以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新型科技企業(yè)。

1 分形幾何理論

最近，國內(nèi)外在表征和研究機(jī)加工表面的微觀結(jié)構(gòu)、接觸機(jī)理和表面粗糙度等方面越來越多地使用分形幾何理論這一有力的數(shù)學(xué)工具。研究表明，很多種機(jī)加工表面呈現(xiàn)出隨機(jī)性、多尺度性和自仿射性，即具有分形的基本特征，因而使用分形幾何來研究表面形貌將是合理地、有效地。確定分形的重要參數(shù)有分形維數(shù)D和特征長度A，它們可以衡量機(jī)加工表面輪廓的不規(guī)則性，理論上不隨取樣長度變化和儀器分辨率變化，并能反映表面形貌本質(zhì)的表面粗糙度儀特征，能夠提供傳統(tǒng)的表面粗糙度評(píng)定參數(shù)如Ra、Ry、Rz等所不能提供的信息。美國TopoMetrix公司生產(chǎn)的掃描探針顯微鏡SPM軟件體系中，已將分形維數(shù)作為評(píng)價(jià)表面微觀形貌的參數(shù)之一。

機(jī)械加工表面分形維數(shù)表達(dá)了表面所具有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多少以及這些結(jié)構(gòu)的微細(xì)程度，微細(xì)結(jié)構(gòu)在整個(gè)表面中所占能量的相對(duì)大小。分形維數(shù)越大，表面中非規(guī)則的結(jié)構(gòu)就越多，并且結(jié)構(gòu)越精細(xì)，精細(xì)結(jié)構(gòu)所具有的能量相對(duì)越大，具有更強(qiáng)的填充空間的能力。

Mandelbrot于1982年在Weierstrass函數(shù)基礎(chǔ)上提出一種分形曲線的函數(shù)表達(dá)式，稱為Weierstrass-Mandelbrot函數(shù)，結(jié)合工程表面的特性，往往將W-M函數(shù)寫成如下形式。Zx=AD-1 ∞

S

n=n1

cos2prnx

r2-Dn

R>1

1<2 1

Zx為機(jī)械加工表面輪廓。這樣，就在工程表面的函數(shù)描述中引入了分形維數(shù)D這一參數(shù)，式中rn是表面上各次諧波的頻率。它的取值范圍取決于采樣長度L和采樣的最高分辨率，即截止頻率，A為特征長度。對(duì)W-M函數(shù)求功率譜可以得到

Sw= A2D-1 · 1

表面粗糙度儀2lnr w5-2D

2 輪廓的功率譜服從冪定律，在式2兩端取對(duì)數(shù)為

lgsw=B+klgw 3

B=2D-1lgA-lg2lnr

k=2D-5

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)lgsw-lgw中，k是斜率，w是截距，從上式可以看出分形維數(shù)D決定著圖線的斜率，特征長度A和分形維數(shù)D決定著圖線的位置截距。因此對(duì)于機(jī)械加工表面，可以通過其雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的功率譜圖，由3式算得分形維數(shù)D和特征長度A。

分形理論在實(shí)際應(yīng)用中還有許多工作有待進(jìn)一步研究。一是并非所有表面都具有分形特征，分形維數(shù)能否完全表征實(shí)際表面，還有待進(jìn)一步研究；二是現(xiàn)有的分形數(shù)學(xué)模型并沒有考慮表面的功能特性，也沒有一種方法能唯一確定分形參數(shù)。

普銳公司致力于提高工業(yè)企業(yè)的設(shè)備管理理念和制造水平，目前公司生產(chǎn)的表面粗糙度儀、超聲波測(cè)厚儀、涂層測(cè)厚儀、里氏硬度計(jì)等便攜式儀器已被廣大國內(nèi)外客戶所認(rèn)可和信賴。中科普銳愿以強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、周到的服務(wù)幫助我們的客戶提供一站式工業(yè)檢測(cè)解決方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)價(jià)值提升。