The essence of proper selection of Gaussian filtration parameters

ABSTRACT: Gaussian filter is currently included in all programs which analyze measured data. This type of filtration is commonly used around the world. ISO standard series about Gaussian filtering were published – especially ISO 4288 – therefore it is well described and known, but still exist threat, that it could be inadequately use by untrained personnel from industry and laboratories. Improper usage of Gaussian filtration can completely deform surface image and understate (most often) or overstate calculated parameters. The purpose of this paper is to show effects of improper application of the Gaussian filtration. Remind rules of selection Gaussian filter parameters and derogation of those rules. Measurements were performed with use contact profilometer TOPO 02, equipped with diamond stylus probe. Tip of the probe was cone-shaped with 60 degrees angle and radius equal 2 μm. Surfaces after grinding, eroding and milling were measured. Gaussian filtration with different cut-off wavelengths: 0,25 μm, 0,8 μm and 2,5 μm was applied. Chosen height roughness profile parameters were calculated. Roughness profile graph and areal material ratio curve were analyzed.

KEYWORDS: Gaussian filtration, Gaussian filter parameters, profilometer.

STRESZCZENIE: Filtr Gaussa jest powszechnie stosowany na całym świecie i zawarty we wszystkich programach analizujących zmierzone dane. Opublikowano serię norm ISO dotyczącą filtracji Gaussa (jedna z ważniejszych – ISO 4288), dlatego jest ona dobrze scharakteryzowana, ale w dalszym ciągu istnieje obawa, że może być stosowana w nieodpowiedni sposób przez personel laboratoryjny oraz związany z przemysłem. Niewłaściwe użycie filtracji Gaussa może całkowicie zniekształcić obraz zmierzonej powierzchni oraz zaniżyć (najczęściej) lub zawyżyć wartości obliczanych parametrów chropowatości. Celem tego referatu jest przedstawienie efektów niewłaściwego zastosowania filtracji Gaussa, przypomnienie zasad doboru parametrów filtru Gaussa, a także pokazanie odstępstw od tych wytycznych. Pomiary przeprowadzono z użyciem stykowego profilometru TOPO 02, wyposażonego w diamentową końcówkę pomiarową. Wykorzystano końcówkę pomiarową w kształcie stożka o kącie wierzchołkowym – 60° oraz promieniu równym 2 μm. Zmierzono powierzchnie po: szlifowaniu, elektroerozji oraz frezowaniu. Zastosowano filtr Gaussa z następującymi długościami fali cut-off: 0,25 μm, 0,8 μm oraz 2,5 μm. Obliczono wybrane wysokościowe parametry profilu chropowatości. Analizie poddano wykres profilu chropowatości oraz krzywą przestrzennego udziału materiałowego.

SŁOWA KLUCZOWE: filtracja Gaussa, parametry filtru Gaussa, profilometr.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• ISO 11562:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) – Surface texture: Profile method – Metrological characteristics of phase correct filters.
• ISO 16610-21:2011, Geometrical product specifications (GPS) – Filtration – Part 21: Linear profile filters: Gaussian filters.
• ISO 16610-28:2010, Geometrical Product Specifications (GPS) – Filtration – Part 28: Profile filters: End effects.
• ISO 4288:1998, Geometrical Product Specification GPS – Surface texture: Profile method – Rules and procedures fort he assessment of surface texture.
• DOBRZAŃSKI P., PAWLUS P., Modification robust filtering of stratified surface topography, Metrology and Measurement Systems, Vol. XX, No. 1, 2013: 107–118.
• DOBRZAŃSKI P., PAWLUS P., Digital filtering of surface topography: Part I. Separation of one-process surface roughness and waviness by Gaussian convolution, Gaussian regression and spline filters, Precision Engineering 34, 2010: 647–650.
• ŁĘTOCHA A., MILLER T., Gaussian Filter and Morphological Filter – The Differences in Filtration Parameters Selection, International Journal of Mechanical Engineering and Automation, Vol. 1, No. 4, 2014: 253–258.
• MILLER T., GAJDA K., ŁĘTOCHA A., Biuletyn Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania – Zakres zastosowania i możliwości pomiarowe modułowego systemu TOPO 02 do pomiaru i analizy topografii powierzchni, Mechanik, 5–6, 2014: 424-427.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.2.90