8.4.2 Vergleich des Kugelfilters mit konventionellen Filtern

In allen Fällen führt der Kugelfilter zu den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Kenngrößen S_rk und N_ma(k) sind nur mit dem Kugelfilter bestimmbar.
In Tabelle 22 sind die Filter und Filterparameter zu den jeweils höchsten Korrelationskoeffizienten angegeben.

Tabelle 22: Filterparameter, die zu den höchsten Korrelationskoeffizienten zwischen tribologischen Kenngrößen und Oberflächenkenngrößen führen

Mit den konventionellen Filtern ergibt sich das beste Ergebnis jeweils mit einem anderen Filter oder einer anderen Grenzwellenlänge. Beim Kugelfilter führen in drei Fällen ein Radius von 2 mm und 50 eindringende Punkt zu den höchsten Korrelationskoeffizienten.
Für die praktische Anwendung sollte möglichst nur ein Filter verwendet werden, der für alle Kenngrößen gleichermaßen geeignet ist. Der Filter, der für die beschriebenen Korrelationen den höchsten Durchschnittswert berechnet, ist der Kugelfilter mit einem Radius von 2 mm bei 50 eindringenden Punkten. Unter den konventionellen Filtern erreicht der Doppel-Gauß-Filter mit einer Grenzwellenlänge von 0,3 mm den höchsten Durchschnittswert.

Reduzierung von Punktezahl und Rechenzeit
Die Kugelfilterung ist deutlich rechenintensiver als die konventionelle Filterung. In Tabelle 23 sind die Rechenzeiten gegenübergestellt. Die Berechnungen wurden auf einem PC mit Pentium 133 - Prozessor und der Software TopoGraf durchgeführt. Die Filteralgorithmen dieser Software sind hinsichtlich der Rechenzeit nicht optimiert, so daß auch kürzere Rechenzeiten möglich sein können.

Tabelle 23: Zur Filterung benötigte Rechenzeit

Beim Kugelfilter führt bereits eine geringe Reduzierung der Punktezahl zu deutlich niedrigeren Rechenzeiten. Deshalb wurde untersucht, wie sich die Reduzierung der Punktezahl auf die Korrelation der Oberflächenkenngrößen zum tribologischen Verhalten auswirkt. In Bild 72 sind die höchsten Korrelationskoeffizienten aller Filter und aller Kenngrößen über der verwendeten Punktezahl aufgetragen.

Bild 72: Einfluß der Reduzierung der Punktezahl

Ohne Reduzierung der Punktezahl wird mit dem Kugelfilter ein maximaler Korrelationskoeffizient von R²=0,75, mit den konventionellen Filtern von R²=0,65 erreicht. Für 200 Punkte liegen die Werte des Kugelfilters noch über denen der konventionellen Filter. Bei 150 Punkten ergeben beide Filter etwa die gleichen Korrelationskoeffizienten.
Auch in den Diagrammen in Tabelle 21 treten die höchsten Korrelationskoeffizienten in keinem Fall bei reduzierter Punktezahl auf.
Bei den konventionellen Filtern ist aufgrund der auch bei voller Punktezahl geringen Rechenzeit keine Reduzierung erforderlich. Da die konventionelle Filterung mit 250 x 250 Punkten schneller durchzuführen ist als die Kugelfilterung mit 150 x 150 Punkten, bietet die Reduzierung der Punktezahl bei Kugelfilterung keine Vorteile.

Folgerungen

• Wenn genaue Ergebnisse benötigt werden, dann sollte die Kugelfilterung mit der vollen Punktezahl durchgeführt werden.
• Bei geringeren Anforderungen an die Genauigkeit bieten die konventionellen Filter eine kürzere Rechenzeit als der Kugelfilter mit reduzierter Punktezahl
• Der deutliche Anstieg der Korrelationskoeffizienten des Kugelfilters zwischen 200 x 200 und 250 x 250 Punkten läßt erwarten, daß Punktezahlen über 250 x 250 zu noch deutlicheren Korrelationen führen. Im Rahmen dieser Arbeit konnten höhere Punktezahlen nicht untersucht werden, da das verwendete Meßgerät maximal 250 Schnitte ermöglicht.