[發明專利]基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法

無效

• 申請號: 201210209812.8
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN103424084A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 李郝林;遲玉倫
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法，屬于精密機械加工與精密測量技術的領域。

背景技術

磨削是利用砂輪表面上突出于結合劑之外的磨粒進行微量切削的加工過程，磨削砂輪表面的三維形貌對磨削力、材料去除方式、磨削溫度和工件表面質量都有重要影響。有效準確地測量和分析砂輪表面三維形貌不僅有助于對砂輪微觀結構組成的認識，還是對提高磨削工件表面質量、優化砂輪修整工藝參數和磨削加工工藝參數的重要依據。特別是一些特殊工件材料加工，方便準確地測量加工中砂輪的表面三維形貌將對整個磨削加工過程有著重要的指導作用。

由于砂輪表面三維形貌的結構復雜性和機床實際加工的局限性，目前還沒有一種方便有效地測量砂輪表面三維形貌的方法。

在現有常用的測量方法上，是利用三維顯微鏡、白光干涉儀和激光共聚焦測量儀等儀器測量砂輪表面三維形貌，其測量過程往往是一項非常復雜而又耗時的工作，也難以保證砂輪是在機測量。如何方便準確地在機測量機床砂輪表面三維形貌已是目前磨削加工急需解決的重要問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法，以克服現有技術所存在的上述缺點和不足。

本發明解決了機床砂輪三維形貌的在機測量問題，該發明專利為磨床操作工人方便測量和及時了解砂輪表面三維形貌結構特征提供了可行辦法，為有效提高磨削加工效率和工件加工質量提供了依據。

本發明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現：

一種基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)機床砂輪表面三維形貌測量

首先是將超高精度2D激光位移傳感器安放于被測機床砂輪表面的前方；

然后在測量開始前，設定該傳感器信號的采樣頻率f_k＝1000Hz，傳感器每次采樣的數據點數為M，測量長度為L_s，并通過計算機軟件輸入傳感器的測量次數參數N；

(2)砂輪表面三維測量數據的處理

該實驗數據處理主要有砂輪三維測量數據的基準平面計算、數字濾波和三維形貌參數計算；

(3)砂輪表面三維形貌結果顯示

(3.1)利用MATLAB軟件編程對上述測量砂輪表面數據計算后可實現三維形貌參數顯示與比較，計算后的三維形貌參數能有效地反映出砂輪表面微觀結合形狀的特性，測量三次后計算的砂輪形貌各參數比較；

(3.2)利用MATLAB軟件編程對上述測量砂輪表面數據實現三維圖形化顯示，使用三維圖形方便直觀地觀測砂輪表面形貌構造。

進一步，本發明的基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法還可以具有這樣的特征：

步驟(1)中，調整超高精度2D激光位移傳感器的激光射線垂直于被測砂輪表面，先啟動機床砂輪做低速轉動，通常設置砂輪轉速V_S≤3m/s，再觸發該超高精度2D激光位移傳感器進行數據采樣，同時將超高精度2D激光位移傳感器采集的數據信號通過控制器傳送到PC機里進行處理分析。

進一步，本發明的基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法還可以具有這樣的特征：

步驟(2)中，砂輪表面三維形貌基準平面的計算：利用最小二乘法來確定被測三維形貌數據的基準平面，該基準平面是3D表面形貌評定非常合適的參考基準，殘差表面數據ξ(x_i，y_j)將被作為濾波和計算三維形貌參數的數據源。

進一步，本發明的基于二維激光位移傳感器的砂輪三維形貌測量方法還可以具有這樣的特征：

步驟(2)中，砂輪表面三維數據的數字濾波：采用頻譜分析和數字濾波方法對測得的原始數據進行預處理，

砂輪形貌表面的三維形貌數據，如式(9)所示：