CN105423881A - 大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法 - Google Patents

Abstract

大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法属于机械装配测量技术领域。蜂窝表面测量数据按以下步骤获取：1、将待测件固定到精密转台上，调整好基准；2、通过测杆将圆柱形测头的电感传感器正对着待测面，微调传感器位置使其进入量程范围内；3、手动转动转台，根据精密转台中圆光栅的角度值进行等间隔采样，采样点数应满足每圈1000～2000个点；其数据处理方法有以下两种：1、分段多次采用离群值的判断和处理方法；2、采用中值滤波结合离群值的判断和处理方法。本发明有效解决了大型高速回转装备蜂窝表面形位公差测量数据处理的问题，完善了大型高速回转装备的测量技术，保证了装配过程中的可预知性。

Description

大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法

技术领域

本发明属于机械装配测量技术领域，主要涉及一种大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法。

背景技术

在大型高速回转装备装配的过程中和装配后，需要对各个部件和整体进行大量的形貌或间隙测量。为了进行有效的气流密封，提高机械设备的性能，其中存在不少的蜂窝表面的情况，在整个圆环上通常由多块扇形拼接而成，这使得在兼顾蜂窝表面测量的同时还要考虑到拼接缝隙在测量的过程中引入的异常值。

在传统的测量方法中，异常数据处理通常是采用限幅滤波的方法，其方法的有效性非常依赖于限幅阈值，而这一值的选取不具有普遍性，因此针对不同的表面还要取不同的阈值，有时候也会采用一些复杂的算法进行异常值的处理，而这些方法往往为了达到很好的普遍性和异常值处理效果，往往过于繁琐复杂。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提出大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法，达到对大型高速回转装备蜂窝表面形位公差测量数据实现有效处理的目的，为改善机械产品的性能提供帮助。

本发明的目的是这样实现的：

一种大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法，其特征在于：

蜂窝表面测量数据按以下步骤获取：

1、将待测件固定到精密转台上，调整好基准；

2、通过测杆将圆柱形测头的电感传感器正对着待测面，微调传感器位置使其进入量程范围内；

3、手动转动转台，根据精密转台中圆光栅的角度值进行等间隔采样，采样点数应满足每圈1000～2000个点；

蜂窝表面形位公差测量数据处理可以按以下两种方法处理：

1、分段多次采用离群值的判断和处理方法

被测圆周的采样点数为N，拼接缝隙数量为n，对采样数据进行分段处理，每段包含的采样点数均相同且小于N/n，确保在每段里至多只存在一个离群值。采样点数较多时，分段后每段的采样数据可以看成是单点的多次测量结果，采用标准推荐的格拉布斯（Grubbs）检验法或者狄克逊（Dixon）检验法对每一段数据进行异常采样数据的剔除；

2、采用中值滤波结合离群值的判断和处理方法

采样结果为y₁，y₂，y₃，…，y_N-1，y_N，滤波结果为y₁ ^′，y₂ ^′，y₃ ^′，…，y_N-1 ^′，y_N ^′，以当前点为窗口中心，取长度为2k+1的窗口的中值代替当前点的值

y_n ^′=median{y_n-k,y_n-k+1,…,y_n,…,y_n+k-1,y_n+k}

计算采样结果与滤波结果的差值得到δ₁，δ₂，δ₃，…，δ_N-1，δ_N，对于差值可以近似认为其符合正态分布，采用离群值的判断和处理方法进行异常值的剔除，当拼接缝隙通常较多，离群值个数较多时，往往需要采用多次判断和处理来去除所有的离群值。

与现有技术相比，本发明的特点是：

采取分段处理或者借助中值滤波，降低了算法复杂度，同时还能获得准确的处理结果；针对大型高速回转装备蜂窝表面形位公差测量过程中的不同表面，本方法均能适用，具有良好的普遍性。

附图说明

图1是蜂窝示意图

图2是蜂窝测量示意图

图3是采样数据示意图

图4是分段处理示意图

图中：1a—蜂窝结构单元；2a—均匀分布接缝的被测圆周；2b—接缝引入的异常采样数据；3a—采样数据；3b—异常采样数据。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一种大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法，

蜂窝表面测量数据按以下步骤获取：

1、将待测件固定到精密转台上，调整好基准；

2、通过测杆将圆柱形测头的电感传感器正对着待测面，微调传感器位置使其进入量程范围内；

3、手动转动转台，根据精密转台中圆光栅的角度值进行等间隔采样，采样点数应满足每圈1000～2000个点；

由于大型高速回转装备中的蜂窝结构多为多块扇形结构拼接而成，因此在测量过程中拼接处产生的缝隙会给测量结果引入异常值，这类异常值是不可取的；而测量数据本身包含被测表面的粗糙度，波纹度以及形状误差，无法直接采用离群值的判断和处理方法；采用圆柱形测头进行测量相当于在测量同时进行了一次机械滤波，使得采样数据较为缓变，因此蜂窝表面形位公差测量数据处理可以按以下两种方法处理：

1、分段多次采用离群值的判断和处理方法

假设被测圆周2a的采样点数为N，拼接缝隙数量为n，由于接缝引入的异常采样数据2b均匀分布在圆周采样点上，因此可以对采样数据3a进行分段处理，每段包含的采样点数均相同且小于，以确保在每段里至多只存在一个离群值。由于采样点数较多，因此分段后每段的采样数据可以看成是单点的多次测量结果，符合国家标准GB/T4883-2008（《数据的统计处理和解释-正态样本离群值的判断和处理》）中“未知标准差情形离群值的判断规则（限定检出离群值的个数不超过1时）”的情况，可以采用标准推荐的格拉布斯（Grubbs）检验法或者狄克逊（Dixon）检验法对每一段数据进行异常采样数据3b的剔除；

2、采用中值滤波结合离群值的判断和处理方法

利用中值滤波器对于异常值不敏感的特性，消除真实值的低频波动量，将非正态样本转为近似正态样本。假设采样结果为y₁，y₂，y₃，…，y_N-1，y_N，滤波结果为y₁ ^′，y₂ ^′，y₃ ^′，…，y_N-1 ^′，y_N ^′，以当前点为窗口中心，取长度为2k+1的窗口的中值代替当前点的值

y_n ^′=median{y_n-k,y_n-k+1,…,y_n,…,y_n+k-1,y_n+k}

计算采样结果与滤波结果的差值得到δ₁，δ₂，δ₃，…，δ_N-1，δ_N，对于差值可以近似认为其符合正态分布，因此可以采用新标准中离群值的判断和处理方法进行异常值的剔除，由于拼接缝隙通常较多，异常值个数较多，因此往往需要采用多次判断和处理来去除所有的异常值。

Claims (1)

1.一种大型高速回转装备蜂窝面圆柱形测头测量及数据处理方法，其特征在于：

蜂窝表面测量数据按以下步骤获取：

1、将待测件固定到精密转台上，调整好基准；

2、通过测杆将圆柱形测头的电感传感器正对着待测面，微调传感器位置使其进入量程范围内；

3、手动转动转台，根据精密转台中圆光栅的角度值进行等间隔采样，采样点数应满足每圈1000～2000个点；

蜂窝表面形位公差测量数据处理可以按以下两种方法处理：

1、分段多次采用离群值的判断和处理方法

被测圆周的采样点数为N，拼接缝隙数量为n，对采样数据进行分段处理，每段包含的采样点数均相同且小于N/n，确保在每段里至多只存在一个离群值；

采样点数较多时，分段后每段的采样数据可以看成是单点的多次测量结果，采用标准推荐的格拉布斯（Grubbs）检验法或者狄克逊（Dixon）检验法对每一段数据进行异常采样数据的剔除；

2、采用中值滤波结合离群值的判断和处理方法

采样结果为y₁，y₂，y₃，…，y_N-1，y_N，滤波结果为y₁ ^′，y₂ ^′，y₃ ^′，…，y_N-1 ^′，y_N ^′，以当前点为窗口中心，取长度为2k+1的窗口的中值代替当前点的值

y_n ^′=median{y_n-k,y_n-k+1,…,y_n,…,y_n+k-1,y_n+k}

计算采样结果与滤波结果的差值得到δ₁，δ₂，δ₃，…，δ_N-1，δ_N，对于差值可以近似认为其符合正态分布，采用离群值的判断和处理方法进行异常值的剔除，当拼接缝隙通常较多，离群值个数较多时，往往需要采用多次判断和处理来去除所有的离群值。