专利名称：砂轮截形精确测量和误差补偿方法
技术领域：
本发明涉及测量或校准磨具的方法。
背景技术：
砂轮是用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具，是磨具中用量最大、使用面最广的一种；使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。砂轮广泛应用于各种精加工设备中，其轮廓是工件成形或达到一定精度的关键，特别是在成形磨削时，需要把砂轮修整成和工件轮廓相吻合的形状，加工时，工件与砂轮成线接触复制出砂轮的截形。因此，对砂轮的精密修整尤为关键。
但是，不同于一般金属工件截形的检测，砂轮截形检测尤为困难。因为砂轮的表面粗糙，一般机械探测的方式会磨损探头。目前尚缺乏较为可靠、通用的方法来检测砂轮修整后的截形精度，一般只能靠对工件进行试磨削，通过检测工件的精度来间接衡量砂轮截形精度。同时，由于没有合适的精确测量方法，对不合格砂轮进行误差补偿也较为困难。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种测量砂轮截形的方法，以便衡量砂轮是否达到一定精度。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种砂轮截形精确测量方法，包括以下步骤I)获取待测砂轮轮廓图像用数码设备对待测砂轮进行图像采集；2)截形提取从步骤I)所获得的图像获取待测砂轮截形数据；3)获取比较基准获取标准砂轮截形数据；通过坐标变换，将所述待测砂轮截形数据和标准砂轮截形数据放到同一坐标系中；4)误差分析以所述标准砂轮截形为基准，计算出所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，以及平均误差。值得说明的是步骤I)中，为了避免砂轮表面凹凸不平对后续进行误差比较的影响，可以在采用数码设备对砂轮轮廓进行采集时，使砂轮高速旋转，获得一个轮廓较为光滑的图像；所述数码设备优选1200万像素以上的数码相机。步骤2)中，先对数码相机采集的图像进行预处理，即先彩色图像转换成灰度图像，再将灰度图像进行局部滤波处理、消除噪声，然后把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域，即图像分割，最后获取砂轮截形数据。步骤3)中，获取标准砂轮截形数据时，可以将标准尺寸数据(通常为设计尺寸)输入计算机，也可以采用步骤I)和2)所述方法及其优选方法对标准砂轮进行测量，获得其截形数据。
步骤4)进行前最好使待测砂轮截形数据与标准砂轮截形数据具有同样的基准线，步骤3)所述的坐标变换可以实现上述目的。另外，由于通过数码设备获取的轮廓数据通常是像素尺寸，可以通过变换，将像素尺寸转换为以长度单位度量的实际尺寸，以便计算出误差。本发明所公开的上述技术方案可以应用于各种类型砂轮截形的检测，特别是采用砂轮修整器修整后的砂轮截形的精度检测，其获得的数据是衡量砂轮修整器性能的重要指标。本发明的另一个目的是根据测量砂轮截形的结果，对不合格砂轮进行补偿加工的方法，以获得合格的砂轮。为实现上述目的，其技术方案是先按照上述砂轮截形精确测量方法对待测砂轮进行测量，当步骤4)获得的每一点的误差和/或平均误差大于合格标准时，根据步骤4)获得的所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，求出所述待测砂轮截形同标准砂轮截形之间 的均方差；以所述均方差作为误差补偿的基准，对所述待测砂轮进行误差补偿修整。待测砂轮截形上每一点的加工误差和平均误差均可以作为衡量标准来判断待测砂轮是否合格。如果待测砂轮与标准之间的误差在允许范围内，可以投入使用，否则，将根据所得的误差进行误差补偿，重新生成G代码，在砂轮修整器上进行修整，直到加工出来的砂轮符合要求为止。
本发明的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。图I为砂轮修整器机械结构2为数码设备采集的待测砂轮的照片；图3为待测砂轮截形的像素尺寸图；图4为以待测砂轮轮廓中心为原点的待测砂轮截形实际尺寸图；图5为砂轮理论截形图；图6为待测砂轮截形与标准砂轮截形比较图；图7为待测砂轮尖角部分的照片；图8为待测砂轮尖角部分的轮廓中1-电主轴；2_伺服电机；3-砂轮；4_金刚石修整轮；5_大理石床身。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明范围内。实施例I :一种砂轮截形精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤I)获取待测砂轮轮廓图像用数码设备对待测砂轮进行图像采集；2)截形提取从步骤I)所获得的图像获取待测砂轮截形数据；3)获取比较基准获取标准砂轮截形数据；通过坐标变换，将所述待测砂轮截形数据和标准砂轮截形数据放到同一坐标系中；4)误差分析以所述标准砂轮截形为基准，计算出所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，以及平均误差。本实施例在采用砂轮修整器上修整后的普通白刚玉砂轮作为待测砂轮。所述砂轮修整器包括电主轴I ;伺服电机2 ;砂轮3 ;金刚石修整轮4 ;大理石床身5。所述白刚玉砂轮的规格为外径D=125mm,厚度T=13mm,内径R=20mm。数码相机型号为佳能数码相机IXUSl 15 HS(1210万像素)。砂轮修整系统机械结构的床身采用大理石制造，以金刚石修整轮作为修整工具，通过两个伺服电机控制X轴和Z轴的移动，两个电主轴分别带动修整轮和砂轮的转动，图I给出了修整系统的机械 部分结构。修整器的数控系统选用西门子802C。数控系统通过RS232接口实现与计算机之间的通讯。伺服电机自带的编码器可以实时反馈电机转速，实现半闭环控制。采集图像时，所述白刚玉砂轮高速旋转，之后将所获得彩色图像通过格式转换来转换成灰度图像，获得图2所示的图像。图2所示图像在计算机内存储为像素图，可以通过数据处理来提取砂轮截形数据，并将数据保存在矩阵中。但是，由于砂轮表面极为粗糙，某些部位还可能存在大小不均的孔隙，采用常规的提取方法可能会在某些情况下产生一定误差，不能最优地实现本发明的目的。因此，本发明还公开一种优选的提取方法，可以较为精确地提取砂轮截形数据。本发明实施例提取截形的方式如下采用matlab来进行数据处理。由于本实验中数据较多，故以图2中砂轮尖角部分L，即图7为例来说明具体实施过程。一、待提取轮廓图像，即图7对应的矩阵大小为18*40，记为Img
权利要求
1.一种砂轮截形精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤 1)获取待测砂轮轮廓图像用数码设备对待测砂轮进行图像采集； 2)截形提取从步骤I)所获得的图像获取待测砂轮截形数据； 3)获取比较基准获取标准砂轮截形数据；通过坐标变换，将所述待测砂轮截形数据和标准砂轮截形数据放到同一坐标系中； 4)误差分析以所述标准砂轮截形为基准，计算出所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，以及平均误差。
2.根据权利要求I所述的砂轮截形精确测量方法对砂轮进行误差补偿方法，其特征在于当步骤4)获得的每一点的误差和/或平均误差大于合格标准时，根据步骤4)获得的所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，求出所述待测砂轮截形同标准砂轮截形之间的均方差；以所述均方差作为误差补偿的基准，对所述待测砂轮进行误差补偿修整。
全文摘要
本发明提供一种砂轮截形精确测量方法，包括以下步骤1)获取待测砂轮轮廓图像:用数码设备对待测砂轮进行图像采集；2)截形提取从步骤1)所获得的图像获取待测砂轮轮廓数据；3)获取比较基准获取标准砂轮截形数据，通过坐标变换，将所述待测砂轮截形数据和标准砂轮截形数据放到同一坐标系中；4)误差分析以所述标准砂轮截形为基准，计算出所述待测砂轮截形上每一点的加工误差，以及平均误差。上述技术方案可以应用于各种类型砂轮截形的检测，特别是采用砂轮修整器修整后的砂轮截形的精度检测，其获得的数据是衡量砂轮修整器性能的重要指标。
文档编号G01B11/24GK102840839SQ20121034678
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者刘丰林, 康权, 洪达平, 徐晓刚, 邓兴奕 申请人:重庆大学