[發(fā)明專利]一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910136096.7
• 申請(qǐng)日: 2019-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN109702648B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王向紅;劉俊;胡宏偉;易可夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/00
• 分類號(hào): B24B49/00;B24B49/16;B24B51/00
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本發(fā)明涉及一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，包括聲發(fā)射信號(hào)采集裝置，采用一個(gè)流體式聲發(fā)射傳感器；聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)，包括特征參量提取模塊和判斷模塊；視覺檢測(cè)裝置，采用一個(gè)CCD高清攝像頭；圖像處理系統(tǒng)，包括灰度值提取模塊、面積計(jì)算模塊和負(fù)載率計(jì)算模塊；診斷系統(tǒng)，包括一個(gè)判斷模塊和報(bào)警模塊，根據(jù)負(fù)載率判斷是否需要報(bào)警及修整砂輪。本發(fā)明還提供了一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)方法：首先利用流體式聲發(fā)射傳感器采集聲發(fā)射信號(hào)，其次根據(jù)聲發(fā)射特征參數(shù)和閾值的比較判斷是否產(chǎn)生負(fù)載現(xiàn)象，若是，則開啟CCD高清攝像頭拍攝砂輪表面形貌，然后對(duì)表面形貌圖像進(jìn)行處理，得到負(fù)載區(qū)域面積和負(fù)載率，最后根據(jù)負(fù)載率判斷是否需要報(bào)警及修整齒輪。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著高速高精度磨削技術(shù)的發(fā)展，磨削加工逐漸被應(yīng)用于各種精密、高精密等加工場(chǎng)合，且涉及到機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域。砂輪作為磨削加工和磨床上最重要的工具，砂輪的表面狀況對(duì)磨削性能起著重要的作用。在加工過程中極易因?yàn)榧庸すぜ|(zhì)地較軟，而導(dǎo)致砂輪產(chǎn)生負(fù)載現(xiàn)象，即砂輪磨粒之間的多孔空間中分離的碎屑堆積，這種現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生磨鈍的砂輪晶粒，導(dǎo)致砂輪切削能力退化，產(chǎn)生過度的摩擦和振動(dòng)；降低了砂輪的使用壽命，提高了磨削力和磨削溫度。因此，砂輪在磨削過程中負(fù)載現(xiàn)象的識(shí)別是十分關(guān)鍵和必要的。

文獻(xiàn)[1](Chien-Sheng Liu.Yu-An Li.Evaluation of grinding wheel loadingphenomena by using acoustic emission signals.The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology(2018)99:1109–1117.)中提到一種將聲發(fā)射信號(hào)的過程集成測(cè)量、離線數(shù)字圖像處理和工件表面粗糙度測(cè)量相結(jié)合，利用聲發(fā)射信號(hào)的某些特征參數(shù)表征和評(píng)價(jià)砂輪的負(fù)載現(xiàn)象的測(cè)量方法。該測(cè)量方法可以從聲發(fā)射信號(hào)中提供一個(gè)定量指標(biāo)來評(píng)價(jià)砂輪負(fù)載現(xiàn)象，用離線數(shù)字圖像處理和工件表面粗糙度測(cè)量相結(jié)合來判斷聲發(fā)射信號(hào)所檢測(cè)到的砂輪負(fù)載現(xiàn)象是否準(zhǔn)確，沒有將聲發(fā)射檢測(cè)和視覺檢測(cè)很好的結(jié)合起來，最終還是單獨(dú)的用聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)來評(píng)價(jià)砂輪負(fù)載現(xiàn)象，評(píng)價(jià)結(jié)果不直觀。并且采用離線數(shù)字圖像處理，砂輪的卸載和安裝過程繁瑣，效率低下。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)砂輪負(fù)載現(xiàn)象處理主要為離線形式，速度慢，且監(jiān)測(cè)過程較為繁瑣，智能化程度不高，無法將砂輪負(fù)載現(xiàn)象進(jìn)行量化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)砂輪負(fù)載現(xiàn)象的在位監(jiān)測(cè)，利用負(fù)載區(qū)域面積和總體面積的比值，將砂輪負(fù)載現(xiàn)象進(jìn)行量化，具體的技術(shù)方案如下：

一種砂輪負(fù)載現(xiàn)象在位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

聲發(fā)射信號(hào)采集裝置，包括一個(gè)流體式聲發(fā)射傳感器，安裝在砂輪加工處用來代替冷卻液噴頭，用于采集砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)；

聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)，包括特征參量提取模塊和判斷模塊，用于對(duì)采集到的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行處理，以便于即時(shí)發(fā)現(xiàn)砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的砂輪負(fù)載現(xiàn)象；

視覺檢測(cè)裝置，包括一個(gè)CCD高清攝像頭，垂直安裝在砂輪工作面上方，用于采集金剛石砂輪的表面形貌；

圖像處理系統(tǒng)，包括灰度值提取模塊、面積計(jì)算模塊和負(fù)載率計(jì)算模塊，用于處理采集到的金剛石砂輪的表面形貌圖像，根據(jù)灰度值確定金剛石磨粒和加載金屬碎片的分布情況，進(jìn)一步確定圖像中砂輪產(chǎn)生負(fù)載現(xiàn)象的區(qū)域，并量化得到負(fù)載率；

診斷系統(tǒng)，包括一個(gè)判斷模塊和報(bào)警模塊，根據(jù)產(chǎn)生負(fù)載現(xiàn)象的區(qū)域和負(fù)載率，以確定是否需要報(bào)警及修整砂輪。