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原文传递一种碳纤维复合材料加工表面质量评定方法及装置

专利名称：	一种碳纤维复合材料加工表面质量评定方法及装置
摘要：	本发明实施例提供一种碳纤维复合材料加工表面质量评定方法及装置，用于解决碳纤维复合材料切削加工表面微观形貌复杂造成的稳定表征困难的技术问题，该方法使用非接触式三维轮廓仪在加工表面获取采样阵列，进而计算出采样阵列中各个样本三维表面粗糙度值；对采样阵列内样本的三维表面粗糙度绘制频率直方图，并进行高斯拟合，得到拟合高斯函数的平均值u和标准差σ，使用(u±3σ)表征碳纤维复合材料切削加工表面质量。本发明能够减小因复合材料各向异性和非均匀性造成的表面质量表征对采样位置的依赖性，提高测量精度，实现碳纤维复合材料切削加工表面质量的稳定有效表征，为机械加工质量评定、工艺参数优化提供数据支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	袁松梅;石海燕;李真;朱光远;陈博川;李麒麟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910152484.4
公开号：	CN109856337A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	王庆龙;周永君
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种碳纤维复合材料加工表面质量评定方法，其特征在于，包括： S1，在碳纤维复合材料表面进行切削加工，获得碳纤维复合材料切削加工表面； S2，通过非接触式三维轮廓仪获取碳纤维复合材料切削加工表面的采样阵列；其中，所述采样阵列包括阵列布置的若干切削加工表面三维形貌样本； S3，计算采样阵列内每个样本的三维表面粗糙度； S4，对采样阵列内样本的三维表面粗糙度绘制频率分布直方图，并进行高斯拟合； S5，使用(u±3σ)表征碳纤维复合材料切削加工表面质量，其中，u和σ分别表示拟合高斯函数的平均值和标准差。 2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定方法，其特征在于，在步骤S1获得碳纤维复合材料切削加工表面之后，所述方法还包括：使用超声清洗机对所述碳纤维复合材料切削加工表面进行清洗，去除残留污染物，并将清洗后的切削加工表面晾干。 3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定方法，其特征在于，所述的步骤S2中，采样阵列内样本数具体根据以下步骤确定：在加工表面不同位置采集一系列采样阵列，一系列采样阵列的采样数分别为i×i，(i+1)×(i+1)，……，N×N；(i≥2) 计算各个采样阵列内样本三维表面粗糙度频率分布直方图的拟合高斯函数的平均值u及标准差σ；以采样数为横坐标，平均值u为纵坐标，绘制不同采样阵列拟合高斯函数的平均值与样本数的关系示意图；所述关系示意图中平均值u达到稳定值时的临界值所对应的样本数为采样阵列样本数。 4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定方法，其特征在于，步骤S3中，所述的计算每个样本的三维表面粗糙度具体包括：针对采样阵列内各个样本采用低通滤波器(S-Filter)去除噪声，得到各个样本对应的基础表面；使用F操作(F-operation)或校平(Level)从所述基础表面去除形状，获得各个样本对应的S-F表面；使用高通滤波器(L-Filter)去除S-F表面的表面起伏，获得各个样本对应的表面微观形貌；根据各个样本对应的表面微观形貌计算采样阵列内各个样本的三维表面粗糙度。 5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定方法，其特征在于，所述三维表面粗糙度参数包括ISO 25178国际标准中的高度参数、间距参数、混合参数、功能参数和特征参数。 6.一种碳纤维复合材料加工表面质量评定装置，其特征在于，包括：切削加工模块，用于在碳纤维复合材料表面进行切削加工，获得碳纤维复合材料切削加工表面；采样模块，用于通过非接触式三维轮廓仪获取碳纤维复合材料切削加工表面的采样阵列；其中，所述采样阵列包括阵列布置的若干切削加工表面三维形貌样本；计算模块，用于计算采样阵列内各个样本的三维表面粗糙度；评定模块，用于计算采样阵列内样本三维表面粗糙度频率分布直方图的高斯拟合函数的平均值u和标准差σ，使用(u±3σ)评定碳纤维复合材料加工表面质量。 7.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：针对采样阵列内各个样本采用低通滤波器(S-Filter)去除噪声，得到各个样本对应的基础表面；使用F操作(F-operation)或校平(Level)从所述基础表面去除形状，获得各个样本对应的S-F表面；使用高通滤波器(L-Filter)去除S-F表面的表面起伏，获得各个样本对应的表面微观形貌；根据各个样本对应的表面微观形貌计算采样阵列内各个样本的三维表面粗糙度。 8.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定装置，其特征在于，所述三维表面粗糙度参数包括ISO 25178国际标准中的高度参数、间距参数、混合参数、功能参数和特征参数。 9.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料加工表面质量评定装置，其特征在于，所述评定模块具体用于：根据采样阵列内各个样本的三维表面粗糙度，获取所述切削加工表面样本三维表面粗糙度的频率分布直方图，并进行高斯拟合，计算拟合高斯函数的平均值u和标准差σ；通过u±3σ表征碳纤维复合材料切削加工表面质量。
所属类别：	发明专利