基于稳健高斯滤波的磨损表面多尺度分析

张一兵,黄义涛，许家铭，刘立鹏，胡 瑞

(1.武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070；2.中车株洲电机有限公司，湖南 株洲 412000；3.南昌工程学院 机械与电气工程学院，江西 南昌 330000)

磨损表面形貌是摩擦副之间相互作用形成的微观形貌，其本质是表面微凸体之间的相互作用导致表面材料变形和剥落而形成凹凸不平的峰谷几何形态[1]，研究表明，由于磨损表面微凸体在大小和高度等方面具有不同的特性，因此组成的表面形貌具有多尺度特性，可从不同的尺度对表面形貌特征进行研究[2-3]。对具有多尺度特性、由不同频率或者波长的谐波组成的表面形貌采用的多尺度研究方法主要有以下几种：小波分析、滤波分析和分形研究等[4-5]。高斯滤波方法是国际标准组织推荐使用的一种滤波方法，在表面形貌多尺度分析中得到了较广泛的应用。Bataille[6]使用高斯滤波法研究了轧辊不同尺度表面形貌随轧制里程的变化规律，结果表明轧辊表面主要存在磨料磨损和粘着磨损，两种磨损分别影响不同频段的形貌；王春水等[7]使用motif和高斯滤波方法研究了AISI 304L不锈钢喷砂表面随尺度变化的规律，得出了最佳评价尺度为80 μm的结论，在此尺度下采用12个表征参数研究了喷砂距离对喷砂表面形貌的影响，结果表明Sku是指导喷砂工艺设计的最佳评价参数。但是高斯滤波方法存在边界效应和异常值引起的滤波基准畸变问题[8-9]，而稳健高斯滤波方法可较好地解决这两个问题，并在表面形貌多尺度分析方面得到应用。……