表面粗糙度用来描述零件的微观几何形状误差,它是评定各种机械零件表面加工质量的一个重要指标。因此工业生产领域,尤其是在精密机械、仪器仪表和滚动轴承等制造行业中,工件表面粗糙度的检测理论、技术、方法与仪器的研究一直是人们普遍关心的研究领域。本文结合表面粗糙度测量仪研制的需求和国内外发展趋势,对表面粗糙度测量中的粗糙度信号采集、数据滤波、自由形面随形测量等关键技术进行了系统深入地研究。第一章阐述了论文研究的课题背景以及论文研究的意义,对表面粗糙度检测方法、粗糙度信号滤波技术、特殊形面粗糙度检测等相关技术的国内外发展情况进行了综述和分析,给出了本论文主要的研究内容和章节安排。第二章分析了表面粗糙度数据采集的基本要求,介绍了压电式和电感式传感器在表面粗糙度中的应用,设计了相应的信号处理电路,提出了一种自适应滤波降噪方法,可以快速、有效地去除工件表面原始轮廓信号中混有的随机噪声干扰。第三章根据表面粗糙度信号滤波的要求,研究模拟2RC滤波方法及其数字化实现,设计零相位的2RC数字滤波方法,分析了高斯滤波方法及其实现,并对这两种滤波方法的性能进行了比较。在此基础上,引入人工免疫算法,研究了表面粗糙度自适应数字滤波方法。第四章针对复杂形面粗糙度测量,提出随形自由形面粗糙度测量概念,设计了基于Stewart平台的随形测量实施方案,建立了虚拟样机,在ADAMS环境下开展了运动学仿真分析。第五章介绍了基于PC的表面粗糙度测量仪技术参数、软件及硬件基本组成,结合国标要求讨论了表面粗糙度主要参数计算,分析了研制的粗糙度测量仪系统示值误差、示值重复性、示值稳定性等。根据DIN4776标准讨论研究了功能参数集Rk的计算方法。最后对全文工作进行了总结,并对将来进一步的工作作出展望。