专利名称：用于圆度测量中的信号滤波方法
技术领域：
本发明涉及一种信号滤波方法，具体涉及一种用于圆度仪中的数据处理滤波方 法。
背景技术：
圆度测量一般在圆度仪上完成，利用精密轴系中的轴回转一周所形成的圆轨迹 (理想圆)与被测圆比较，两圆半径上的差值由电学式长度传感器转换为电信号，经电路处 理和计算机计算后得出圆度误差。圆度误差本质上是一种形状误差，圆度误差的评定方法 主要有最小区域法、最小二乘圆法、最小外接圆法、最大内切圆法。回转轴有传感器回转和 工作台回转两种形式。圆度测量信号即传感器获得的信号，其中包括低频的形状误差信号、 高频的表面粗糙度信号及振动噪声信号。在圆度测量信号中包含着表面粗糙度信号和振动 噪声信号，必须加以滤除，否则将影响圆度误差的评定。可见，滤波是圆度测量中的一个重 要的信号处理方法。在圆度测量中，高斯滤波器比相位校正2RC滤波器有优势，国际上正在 研究用它来取代相位校正2RC滤波器，进行圆度测量中的滤波。然而，高斯滤波计算复杂、 实现困难，逼近精度低，并且数字滤波存在边界效应。

发明内容
本发明的目的是解决将现有的信号滤波方法用于处理圆度测量信号时，存在计算 复杂、实现困难、精度低以及存在边界效应的问题，提供了一种用于圆度测量中的信号滤波 方法。用于圆度测量中的信号滤波方法，它的过程如下步骤一、设实测获得的圆度测量信号由M个采样数据组成，选定所述圆度测量信 号的起始点位置，然后在所述圆度测量信号的首尾各取N。个采样数据，将此2N。个采样数据 作为边界效应区间数据；步骤二、根据选定的起始点位置，对所述圆度测量信号进行第一次滤波，获得一次 滤波数据，然后在所述一次滤波数据中去除与所述边界效应区间数据对应的数据点，保留 其余M-2N。个数据点；步骤三、改变起始点位置，将与第一次滤波时的起始点位置相距2N。个数据点的数 据点作为起始点，然后对所述圆度测量信号进行第二次滤波，并获得二次滤波数据；在所述 二次滤波数据中保留与所述边界效应区间数据对应的2N。个数据点；步骤四、将步骤二中保留的M-2N。个数据点和步骤三中保留的2N。个数据点合并， 即获得整个圆度测量信号的滤波数据。本发明的积极效果本发明利用圆度测量信号的周期封闭性，采用二步滤波法，改 变滤波数据序列首尾点，将第二步滤波数据补充第一步滤波边界效应部分，消除了滤波中 存在的边界效应问题。


图1为实施方式一的信号滤波方法的流程图；图2为二步滤波法的原理图；图3为 实施方式二的步骤二的流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式的用于圆度测量中的信号滤波方法，它的过程如 下步骤一、设实测获得的圆度测量信号由M个采样数据组成，选定所述圆度测量信 号的起始点位置，然后在所述圆度测量信号的首尾各取N。个采样数据，将此2N。个采样数据 作为边界效应区间数据；步骤二、根据选定的起始点位置，对所述圆度测量信号进行第一次滤波，获得一次 滤波数据，然后在所述一次滤波数据中去除与所述边界效应区间数据对应的数据点，保留 其余M-2N。个数据点；步骤三、改变起始点位置，将与第一次滤波时的起始点位置相距2N。个数据点的数 据点作为起始点，然后对所述圆度测量信号进行第二次滤波，并获得二次滤波数据；在所述 二次滤波数据中保留与所述边界效应区间数据对应的2N。个数据点；步骤四、将步骤二中保留的M-2N。个数据点和步骤三中保留的2N。个数据点合并， 即获得整个圆度测量信号的滤波数据。本发明利用圆度测量信号的周期封闭性，采用二步滤波法，改变滤波数据序列首 尾点，将第二步滤波数据补充第一步滤波边界效应部分，消除了滤波中存在的边界效应问 题。其中，而二步滤波法的原理参见图2。
具体实施方式
二 本实施方式是对实施方式一的进一步说明，步骤二中所述的第 一次滤波的具体方法为步骤二一、根据圆度测量要求，选择欲逼近的高斯滤波器模型；步骤二二、根据圆度测量信号中一周包括的采样数据点数，并根据截止波数，获得 逼近滤波器参数；一周指的是被测件一个圆周的测量数据。步骤二三、根据所述逼近滤波器参数，建立逼近滤波器模型；步骤二四、利用步骤二三所建立的逼近滤波器模型，对所述圆度测量信号进行第 一次滤波。理论上的高斯滤波器是一种理想滤波器，是一个非因果系统，物理上是不可实现 的。但可以采用逼近的思想，即用合适的逼近方法将物理上不可实现的非因果系统转化为 物理上可实现的因果系统，用逼近滤波器尽量逼近高斯滤波器的理论幅频、相频特性。样条 拟合中有一种平滑样条，其是指对于一些受噪声干扰的信号拟合，不必得到最大程度的连 续逼近，而起到对信号平滑的作用。本发明专利正是采用B样条函数作为拟合函数，在变分原则基础上对信号进行平 滑处理，其作用等同于对信号进行线性滤波，利用B样条函数的特性，在变分原则基础上可 以构造滤波器。本专利在此基础上，通过对变分原则引入约束条件，改善滤波器性能，如公 式⑴
权利要求
用于圆度测量中的信号滤波方法，其特征在于它的过程如下步骤一、设实测获得的圆度测量信号由M个采样数据组成，选定所述圆度测量信号的起始点位置，然后在所述圆度测量信号的首尾各取Nc个采样数据，将此2Nc个采样数据作为边界效应区间数据；步骤二、根据选定的起始点位置，对所述圆度测量信号进行第一次滤波，获得一次滤波数据，然后在所述一次滤波数据中去除与所述边界效应区间数据对应的数据点，保留其余M 2Nc个数据点；步骤三、改变起始点位置，将与第一次滤波时的起始点位置相距2Nc个数据点的数据点作为起始点，然后对所述圆度测量信号进行第二次滤波，并获得二次滤波数据；在所述二次滤波数据中保留与所述边界效应区间数据对应的2Nc个数据点；步骤四、将步骤二中保留的M 2Nc个数据点和步骤三中保留的2Nc个数据点合并，即获得整个圆度测量信号的滤波数据。
2.根据权利要求1所述的用于圆度测量中的信号滤波方法，其特征在于步骤二中所述 第一次滤波的具体方法为步骤二一、根据圆度测量要求，选择欲逼近的高斯滤波器模型；步骤二二、根据圆度测量信号中一周包括的采样数据点数，并根据截止波数，获得逼近 滤波器参数；步骤二三、根据所述逼近滤波器参数，建立逼近滤波器模型；步骤二四、利用步骤二三所建立的逼近滤波器模型，对所述圆度测量信号进行第一次 滤波。
3.根据权利要求2所述的用于圆度测量中的信号滤波方法，其特征在于步骤二二所述 内容的具体过程为根据公式
4.根据权利要求2所述的用于圆度测量中的信号滤波方法，其特征在于步骤二三所建 立的逼近滤波器模型为双；办)X Η3μ2(ζ)，其中，
5.根据权利要求1所述的用于圆度测量中的信号滤波方法，其特征在于步骤三中所述 的第二次滤波与步骤二中所述的第一次滤波的方法相同。
全文摘要
用于圆度测量中的信号滤波方法，涉及一种信号滤波方法，解决了将现有的信号滤波方法用于处理圆度测量信号时，存在计算复杂、实现困难、精度低以及存在边界效应的问题。用于圆度测量中的信号滤波方法的过程为一、圆度测量信号包括M个采样数据，选定起始点后在首尾各取Nc个数据作为边界效应区间数据；二、对圆度测量信号进行第一次滤波，获得一次滤波数据后去除与边界效应区间数据对应的数据点，保留其余数据点；三、将与第一次起始点相距2Nc个数据点的位置作为起始点，进行第二次滤波，保留二次滤波数据中与所述边界效应区间数据对应的数据点；将两次滤波保留的数据合并，得到整个圆度测量信号的滤波数据。本发明可用于圆度测量领域中的信号滤波。
文档编号G01B7/28GK101975547SQ20101029302
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者袁怡宝, 许景波 申请人:哈尔滨理工大学