1.基于经验模态分解的圆度误差评定方法,其特征在于,该方法的具体包括以下步骤:步骤1:对工件绕旋转中心从0到360°进行等角度数据采集,得到工件半径数据x(θ);
步骤2:采用EMD对半径数据x(θ)进行分解,将x(θ)从高频到低频分解为若干内蕴模态函数IMF和1个残余分量res,即将各类信号成分进行分离;具体过程如下:(1)确定信号x(θ)所有局部极值点,用三次样条将所有局部极大值点进行连接形成上包络线,再用三次样条线将所有的局部极小值点连接形成下包络线,上、下包络线包络所有的数据点;
(2)将上、下包络线的平均值记为m1,求出
x(θ)-m1=h1 (1)
如果h1是一个IMF,那么h1就是x(θ)的第1个IMF分量;
(3)如果h1不满足IMF条件,把h1作为原始数据,重复步骤(1)、(2),得到上、下包络线的平均值m11,再判断h11=h1-m11是否满足IMF的条件,如不满足,则继续循环,直到得到的h1k满足IMF的条件为止;记imf1=h1k,则imf1为信号x(t)的第1个满足IMF条件的分量,k为循环次数;
(4)将imf1从x(θ)中分离出来,得到
r1=x(θ)-imf1 (2)
将r1作为原始数据重复步骤(1)~(3),得到x(t)的第2个满足IMF条件的分量imf2,重复循环n次,得到信号x(t)的n个满足IMF条件的分量imfi(i=1,...,n);记:当rn成为一个单调函数时,循环结束,rn称为残余分量,代表信号的平均趋势;
步骤3:计算各个IMF以及res的波数;
对于第i阶IMF,即imfi可以计算其直流分量如下:
其中N表示信号采样点数;计算imfi与直流分量Di的交点个数NI,则可得imfi的波数Wn为[NI/2],[*]表示取整数,j表示N个信号采样点数中的第j个信号采样点数;
步骤4:按照每个IMF以及res的波数剔除干扰信号成分;
表面粗糙度误差信号和波纹度误差信号属于测量信号的中高频成分,其中表面粗糙度误差信号频率大于波纹度误差信号频率,只要在分解结果中找出波纹度误差IMF,就可同时找出表面粗糙度误差IMF,即阶数低于波纹度误差信号的IMF;设定波纹度的波数截止值WB,取值范围:5~45波/周,即认为波数大于WB的IMF为干扰信号,干扰信号包括波纹度、粗糙度或测量噪声信号,将它们予以剔除;对于主轴回转误差,其在一圆周内变化一个周期,因此,波数小于或等于1波/周的IMF为主轴回转误差IMF,予以剔除;
步骤5:计算圆度误差;在剔除完测量信号中的各种干扰IMF后,便可以利用剩余的IMF进行重构得到的表面形状误差信号xi,并利用其按公式(5)估计圆度误差e;
e=max(xi)-min(xi) (5)。