一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法技术

本发明专利技术涉及一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法。包括：测量粗糙表面三维几何形貌并进行数据预处理；确定待计算表面高度的支承面积率p

【技术实现步骤摘要】
一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法
本专利技术属于机械加工表面几何形貌分析与表征
，特别涉及一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法。
技术介绍
机械零件表面具有各种不同的表面几何形貌，这些几何形貌对于表面的各种物理、化学性能具有非常重要的影响，例如摩擦、磨损、密封、润滑、导热、导电、光的反射折射等。研究表明，只有三维几何形貌才能完整体现粗糙表面的几何特征，才能实现表面性能的预测与控制，因此随着科学技术的进步与发展，粗糙表面的三维几何形貌测量与表征在科学研究和工业界中的应用越来越广泛和深入。Birminghan14、STANDSURF、ISO25178等表面三维表征参数体系中，都定义了表面的支承面积率曲线，该曲线以及基于该曲线定义的表征参数，能很好的反映粗糙表面的支承性、磨合特性、抗磨损能力、润滑油膜形成能力、润滑油储油能力。目前，获取表面支承面积率曲线的方法为：首先将表面沿高度方向等间距划分，然后计算各高度处相应的表面支承面积率，获取一系列（支承面积率，表面高度）数据点，最后以支承面积率为横轴，表面高度为纵轴，绘制表面支承面积率曲线。然而，零件粗糙表面经过机械加工（特别是精加工）后，大多数表面采样点的高度往往分布在一个较窄的区间内（核心区）。但在有些地方可能存在个别特别突出的高点，或者特别深的深谷，而且个别的突出高点往往对表面性能并无太多实质性影响。因此采用现有方法的主要缺点是：缺点1：现有方法通过表面高度求取支承面积率。但若需要反向求解，即通过给定支承面积率求表面高度，需要在获取全部的（支承面积率，表面高度）数据点基础上，使用插值方法建立支承面积率与表面高度的函数关系，最后才能求出表面的高度。因此该方法不够灵活，且表面高度的计算精度与数据点量相关，难以根据需要调整、平衡计算精度与计算速度之间的关系。缺点2：表面核心区是表征表面性能的重要区域，沿高度方向等间隔划分，然后计算支承面积率的方法往往使得支承面积率曲线在核心区的表征点数量不多，表征支承面积率与表面高度变化关系的分辨率不足；而对于表面上偶然出现的突出位置的表征分辨率过大，浪费了计算资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法，可以以支承面积率为自变量，表面高度为因变量，从而实现对支承面积率进行等间距或任意间距划分获取支承面积率曲线。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法，包括如下步骤：步骤S1、采用搜索算法，计算当表面的支承面积率为预设值时相应的表面高度；步骤S2、以支承面积率为自变量，相应的表面高度为因变量，获取支承面积率曲线。在本专利技术一实施例中，所述步骤S1具体包括：步骤S11、输入参数是表面的支承面积率pi，待求结果为相应的表面高度ci；步骤S12、设置表面高度ci的搜索区间的左端点用变量cl表示，其初始值为表面采样点高度的最大值；步骤S13、设置表面高度ci的搜索区间的右端点用变量cr表示，其初始值为表面采样点高度的最小值；步骤S14、设置待求表面高度ci用变量smc表示，并设置其初始值为(cl+cr)/2；步骤S15、进入循环搜索，如果表面高度为smc处支承面积率的计算值与pi相等，那么smc就为当支承面积率为pi时的表面高度ci，结束计算；否则执行步骤S16；步骤S16、如果步骤S15中，表面高度为smc处支承面积率的计算值大于pi，则设置搜索区间的右端点cr等于smc；如果步骤S15中，表面高度为smc处支承面积率的计算值小于pi，则设置搜索区间的左端点cl等于smc；令smc的值更新为(cl+cr)/2；重复执行步骤S15。在本专利技术一实施例中，所述步骤S2具体实现如下：获得的粗糙表面支承面积率曲线以支承面积率p为自变量，表面高度c为因变量；支承面积率p等距或以任意的间隔划分，分点记为pi，i为自然数。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：(1)在获取表面支承面积率曲线时，本专利技术可对支承面积率进行等间隔，或者进行任意间隔划分；(2)在根据给定的表面支承面积率计算表面高度时，可以根据需求调整计算精度，达到计算精度与计算速度的平衡。附图说明图1为本专利技术的总流程图。图2为本专利技术中根据支承面积率计算表面高度的流程图。图3为经过数据预处理后的抛光表面的采样点高度数据图。图4为用本专利技术所述方法获取的表面支承面积率曲线图。图5为用现有方法获取的表面支承面积率曲线图。具体实施方式下面结合附图1-5，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术提供了一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法，包括如下步骤：步骤S1、采用搜索算法，计算当表面的支承面积率为预设值时相应的表面高度；步骤S2、以支承面积率为自变量，相应的表面高度为因变量，获取支承面积率曲线。所述步骤S1具体包括：步骤S11、输入参数是表面的支承面积率pi，待求结果为相应的表面高度ci；步骤S12、设置表面高度ci的搜索区间的左端点用变量cl表示，其初始值为表面采样点高度的最大值；步骤S13、设置表面高度ci的搜索区间的右端点用变量cr表示，其初始值为表面采样点高度的最小值；步骤S14、设置待求表面高度ci用变量smc表示，并设置其初始值为(cl+cr)/2；步骤S15、进入循环搜索，如果表面高度为smc处支承面积率的计算值与pi相等，那么smc就为当支承面积率为pi时的表面高度ci，结束计算；否则执行步骤S16；步骤S16、如果步骤S15中，表面高度为smc处支承面积率的计算值大于pi，则设置搜索区间的右端点cr等于smc；如果步骤S15中，表面高度为smc处支承面积率的计算值小于pi，则设置搜索区间的左端点cl等于smc；令smc的值更新为(cl+cr)/2；重复执行步骤S15。所述步骤S2具体实现如下：获得的粗糙表面支承面积率曲线以支承面积率p为自变量，表面高度c为因变量；支承面积率p等距或以任意的间隔划分，分点记为pi，i为自然数。以下为本专利技术的具体实现过程。本专利技术一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法的具体实现步骤如下：(1)获取机械零件表面几何形貌的测量数据，该数据为测量设备对表面采样的高度；(2)对测量获得的表面数据进行预处理，预处理的目的是：滤除测量时测量平台、试样本身及其他因素造成的形状误差；滤除测量数据里面的高频噪声；将表面所有采样点高度的平均值调整为0；(3)根据公开文献[1]编写以表面高度为输入参数，计算相应高度处的表面支承面积率的程序；(4)表面支承面积率p的取值范围为0至100%，根据需求对其进行等间隔或任意间隔的划分，将每个分点的支承面积率记为pi,i为自然数；(5)对各个pi，重复执行步骤(6)–(10)，以计算相应的表面高度ci；(6)设置表面高度ci的搜索区间的左端点用变量cl表示，其初始值为表面采样点高度的最大值；(7)设置表面高度ci的搜索区间的右端点用变量cr表示，其初始值为表面采样点高度的最小值；(8)设置待求表面高度ci用变量smc表示，并设置其初始值为(cl+cr)/2；(9)进入循环搜索，如果表面高度为smc处支承面积率的计算值与pi相等，那么smc就为当支承面积率为pi时的表面高度，结束循环搜索；否则执行步骤(10）；(10)如果步骤(9）中，表面高度为smc处支承面积率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、采用搜索算法，计算当表面的支承面积率为预设值时相应的表面高度；步骤S2、以支承面积率为自变量，相应的表面高度为因变量，获取支承面积率曲线。

【技术特征摘要】
1.一种粗糙表面支承面积率曲线的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、采用搜索算法，计算当表面的支承面积率为预设值时相应的表面高度；步骤S2、以支承面积率为自变量，相应的表面高度为因变量，获取支承面积率曲线。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11、输入参数是表面的支承面积率pi，待求结果为相应的表面高度ci；步骤S12、设置表面高度ci的搜索区间的左端点用变量cl表示，其初始值为表面采样点高度的最大值；步骤S13、设置表面高度ci的搜索区间的右端点用变量cr表示，其初始值为表面采样点高度的最小值；步骤S14、设置待求表面高度ci用变量smc表示，并设置其初始值为(cl+cr)/2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，李晟，谢映，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35