Дискретный алгоритм на основе кусочно-линейной интерполяции для дискового морфологического фильтра

Рассмотрена особенность применения шестиосевых координатно-измерительных машин «Лапик» для измерения шероховатости сложных поверхностей. Данная особенность состоит в неравномерной дискретизации по координатным осям. Для учёта неравномерной дискретизации в качестве элемента прикладного программного обеспечения предложен дискретный алгоритм морфологической фильтрации. В дискретном алгоритме первичный профиль шероховатости подвергался кусочно-линейной интерполяции, дисковый структурный элемент описывался непрерывно, что позволило уменьшить погрешность определения центра дискового элемента при морфологических операциях. Точность алгоритма проверена на реальных и модельных примерах. Полученная погрешность фильтрации при измерении параметров шероховатости составила около 3 %. Проведено сравнение производительностей предложенного, базового дискретного и альфа-формы алгоритмов. Показано преимущество разработанного алгоритма при высокой неравномерности исходных данных. Время фильтрации для 10000 точек профиля шероховатости не превышает 0,05 с.

1. А. с. СССР 1296832 МПК G01B 1/28. Способ контроля формы изделий на координатно-измерительной машине / А. Г. Лаптев, С. Г. Бойченко, В. Д. Семенов, А. Г. Маринин, О. Д. Лосин. Опубл. 15.03.1987. [Patent USSR 1296832 G01B 1/28, Laptev A. G., Boichenko S. G., Semenov V. D., Marinin A. G., Losin O. D., Published 03/15/1987].

2. Kochetkov A. V., Troshin A. A., Zakharov O. V., Defect and Diff usion Forum, 2021, vol. 410, pp. 872–877. https://doi.org/10.4028/www.scientifi c.net/DDF.410.872

3. Lou S., Jiang X., Scott P. J., Measurement, 2013, vol. 46, pp. 993–1001. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.10.001

4. Dietzsch M., Gerlach M., Groger S., Wear, 2008, vol. 264, pp. 411–415. https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.08.042

5. Lou S., Jiang X., Scott P. J., Journal of Physics: Conference Series, 2014, vol. 483, 012020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/483/1/012020

6. Podulka P., Metrology and Measurement Systems, 2020, vol. 27, pp. 243–263. https://doi.org/10.24425/mms.2020.132772

7. Порошин В. В., Богомолов Д. Ю., Лысенко В. Г. Исследование погрешности фильтрации текстуры поверхности пространственным фильтром Гаусса // Измерительная техника. 2017. № 8. С. 19–23. [Poroshin V. V., Bogomolov D. Y., Lysenko V. G., Measurement Techniques, 2017, vol. 60, pp. 777– 784. https://doi.org/10.1007/s11018-017-1270-8].

8. Pawlus P., Reizer R., Wieczorowski M., Precision Engineering, 2021, vol. 72, pp. 807–822. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.08.001

9. Bolotov M. A., Pechenin V. A., Murzin S. P., Computer Optics, 2016, vol. 40, pp. 360–369. https://doi.org/10.18287/2412-6179-2016-40-3-360-369

10. Leach R. K., Bourell D., Carmignato S., Donmez A., Senin N., Dewulf W., CIRP Annals, 2019, vol. 68, pp. 677–700. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.05.004

11. Okunkova A., Volosova M., Peretyagin P., Zhirnov I., Podrabinnik P., Fedorov S. V., Gusarov A., Advanced Materials Letters, 2016, vol. 7, pp. 111–115. https://doi.org/10.5185/amlett.2016.6143

12. Lou S., Jiang X., Scott P. J., Measurement, 2013, vol. 46. pp. 1002–1008. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.09.015

13. Radhakrishnan V., International Journal of Machine Tool Design and Research, 1972, vol. 12, pp. 151–159. https://doi.org/10.1016/0020-7357(72)90030-3

14. Srinivasan V., Discrete morphological fi lters for metrology, Proceedings of the sixth IMEKO ISMQC symposium on metrology for quality control in production, TU Wein, Austria, September 8–10, 1998.

15. Kumar J., Shunmugam M. S., International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46, pp. 260–270. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.05.025

16. Jiang X., Lou S., Scott P. J., Measurement Science and Technology, 2012, vol. 23, 015003. https://doi.org/10.1088/0957-0233/23/1/015003

17. Марков Б. Н., Меликова О. Н., Шулепов А. В. Алгоритм построения морфологического дискового фильтра для анализа шероховатости поверхности // Измерительная техника. 2017. № 5. С. 30–33. [Markov B. N., Melikova O. N., Shulepov A. V., Measurement Techniques, 2017, vol. 60, pp. 451–456. https://doi.org/10.1007/s11018-017-1216-1].

18. Лукьянов B. C., Лысенко В. Г. Исследование влияния

19. аппроксимации на погрешность измерения параметров шероховатости дискретным методом // Измерительная техника. 1982. № 2. C. 16–19. [Luk’yanov V. S., Lysenko V. G., Measurement Techniques, 1982, vol. 25, pp. 106–110. https://doi.org/10.1007/BF00828988].

20. Порошин В. В., Богомолов Д. Ю., Порошин О. В., Лысенко В. Г. Применение морфологической пространственной фильтрации неровностей поверхности для трёхмерной параметрической оценки текстуры // Метрология. 2016. № 2. С. 3–14. [Poroshin V. V., Bogomolov D. Y., Poroshin O. V., Lysenko V. G., Measurement Techniques, 2016, vol. 59, pp. 637–643. https://doi.org/10.1007/s11018-016-1023-0].

21. Zakharchenko M. Yu., Kochetkov A. V., Salov P. M., Zakharov O. V., Materials Today: Proceedings, 2021, vol. 38, pp. 1866– 1870. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.488

22. Lou S., Jiang X., Scott P. J., Precision Engineering, 2012, vol. 36, pp. 414–423. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2012.01.003