[发明专利]一种材料表面采样参数的确定方法

摘要

本发明公开了一种材料表面采样参数的确定方法:材料加工后观察其表面，若材料为各向同性均质材料，则选择二维测量系统确定采样步长和采样长度，若材料为各向异性非均质材料，则选择三维测量系统确定采样面积和采样步长；得到各向同性均质材料表面的二维点云数据后，基于MATLAB平台确定该类材料的最小采样长度和最大采样步长；得到各向异性非均质材料表面的三维点云数据后，基于MATLAB平台确定该类材料的最小采样面积和最大采样步长。本发明有效地确定了材料的采样参数，使得得到的表面形貌参数不失真，可以精确定量的反映表面的形貌信息，不仅保证了采样精度，同时提高了采样效率。 1

主权项

1.一种材料表面采样参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一，材料加工后观察其表面，若材料为各向同性均质材料，则选择二维测量系统确定采样步长和采样长度，若材料为各向异性非均质材料，则选择三维测量系统确定采样面积和采样步长；

步骤二，得到各向同性均质材料表面的二维点云数据后，基于MATLAB平台确定该类材料的最小采样长度和最大采样步长；

步骤三，得到各向异性非均质材料表面的三维点云数据后，基于MATLAB平台确定该类材料的最小采样面积和最大采样步长。

2.根据权利要求1所述的材料表面采样参数的确定方法，其特征在于，步骤一中二维测量系统确定采样步长和采样长度的过程分为：

首先预估材料表面的粗糙度范围，根据ISO468‑1982标准，

若材料尺寸较小(测量面垂直加工纹理方向的尺寸小于等于预估粗糙度范围对应的评估长度)，则采样长度选择为整个材料表面垂直于加工纹理方向的最大尺寸，采样步长选择为测量仪器所能达到的最小值；

若材料尺寸较大(测量面垂直加工纹理方向的尺寸大于预估粗糙度范围对应的评估长度)，采样长度选择为标准给出的评估长度的1～5倍，采样步长选择为测量仪器所能达到的最小值。

3.根据权利要求1所述的材料表面采样参数的确定方法，其特征在于，步骤一中三维测量系统确定采样面积和采样步长的过程分为：

若材料尺寸较小(测量面长宽尺寸小于等于5mmx5mm)，则采样面积选择为整个材料表面，采样步长选择为测量仪器所能达到的最小值；

若材料尺寸较大(测量面长宽尺寸大于5mmx5mm)，则采样面积选择为包含材料表面加工及材料自身纹理特征的最小面积的1～10倍以上，采样步长选择为测量仪器所能达到的最小值。

4.根据权利要求1所述的材料表面采样参数的确定方法，其特征在于，步骤二中最小采样长度和最大采样步长的确定过程为：

首先控制采样步长不变，逐渐减小采样长度，得到不同采样长度下的表面形貌参数，当采样长度减小到一定数值时，得到的表面形貌参数必定会超出以最高精度得到的表面形貌参数为中心值的[‑3σ,3σ]的公差带，此时选择超出公差带之前的最后一个采样长度作为该类加工材料的最小采样长度；

然后控制最小采样长度不变，逐渐增大采样步长，得到不同采样步长下的表面形貌参数，当采样步长增大到一定数值时，得到的表面形貌参数同样会超出以最高精度得到的表面形貌参数为中心值的[‑3σ,3σ]的公差带，此时选择超出公差带之前的最后一个采样步长作为该类加工材料的最大采样步长。

5.根据权利要求1所述的材料表面采样参数的确定方法，其特征在于，步骤三中最小采样面积和最大采样步长的确定过程为：

首先控制X、Y方向采样步长和Y方向的采样长度不变，逐渐减小X方向的采样长度，得到X方向上的最小采样长度；同理，控制X、Y方向采样步长不变，X方向上选择最小采样长度，逐渐减小Y方向的采样长度，得到Y方向上的最小采样长度，从而得到该类加工材料的最小采样面积；

然后控制X、Y方向的最小采样长度和Y方向的采样步长不变，逐渐增大X方向的采样步长，得到X方向上的最大采样步长；同理，控制X、Y方向的最小采样长度和X方向的最大采样步长不变，逐渐增大Y方向的采样步长，得到Y方向上的最大采样步长，从而得到该类加工材料的在X和Y方向上的最大采样步长。