专利名称:检测磨料制品取向的系统和方法
技术领域：
本发明涉及对研磨机的研磨操作的控制。更具体地，本发明涉及通过检测(感测)与安装在所述研磨机上的研磨物(abradingarticle)有关的信息来控制所述研磨操作。
背景技术：
诸如微抛光等研磨操作通常是产品制造中的重要步骤。研磨操作指的是在工件上施加磨料。通常为产生更高级的光洁度和/或从工件上去除缺陷而进行研磨操作。在此使用的术语“工件”指的是表面需要加工的基材。磨料制品(abrasive article)长久以来用于磨削、定尺度、清洁、抛光或用其它方式精加工基材(工件)的表面。适用的工件包括但不限于由金属、木材、塑料、复合材料、陶瓷和/或上述各项的组合制成的工件。例如，发动机的很多部件都必须研磨以确保正常的运行，和消除不研磨就可能发生的发动机故障。凸轮轴、曲轴和传动轴都是这样的发动机部件的实例。这些发动机用于汽车、卡车、农机设备、轮船、汽艇等等中。
这些研磨操作用研磨机来进行，研磨机使用研磨物作为磨料。研磨物可依据研磨操作的具体要求采取各种形式。磨料制品基本上分成但不限于三种类型粘合磨料、无纺磨料和涂覆磨料。所有这些类型的磨料制品都包含固定在粘结剂中的磨粒。术语“磨粒”指的是有足以改变工件表面的硬度的颗粒。术语“研磨”指的是一种动作或者工序，用所述动作或者工序通过在磨料制品和工件之间引入相对运动以加工工件。术语“涂覆磨料衬底”指的是将磨粒用粘结剂粘于其上的片状部件。研磨物的例子包括在至少一侧上具有磨料涂层的薄膜、纸或者布，并且研磨物还包括结构化磨料，例如3M of St.Paul，Minnesota的Trizact磨料。磨料涂层的分类由分配给研磨物的等级标示，这样就可以根据研磨物的等级为具体的研磨操作选择研磨物。这里使用的研磨物包括所有的等级或者磨蚀性。
对于发动机部件的抛光，通常，研磨物从研磨机的源区处的卷轴或者卷绕器展开，通过放置待研磨工件的研磨区，然后向前延伸至收集区。在工件相对研磨物旋转或者以其它方式运动时，在研磨区内研磨机将研磨物施加于工件。当研磨物的一部分磨损时，研磨机会使研磨物前进。最终，源区处的卷轴或者卷绕器上的研磨物量用尽，并且必须例如通过将新的研磨物连接在前一研磨物的端部上来安装新的研磨物卷轴或者卷绕器。
在这种类型的研磨机上安装研磨物主要是手工作业，这样就会有人工失误的弱点。一个失误的例子是安装研磨物时将研磨面朝向错误的方向，这样磨料永远不会与工件接触。这种失误是可能发生的，因为很难区分研磨面和非研磨面。当这种情况发生时，用研磨物研磨的任何工件都没有被正确地研磨，并且从而可能有缺陷。而且，如果该失误没能检测出来，在研磨物用尽并且安装另一个卷轴之前，很多工件可能会被不正确地研磨。并且，如果安装人员没有注意到已发生的错误，那么接下来的几个卷轴也可能装反。
在将新的研磨物连接在现有研磨物的端部上时，通常是用胶带来连接两个端部。在将存在胶带的研磨物区域施加于工件上时，胶带造成了不正确研磨的可能性。因此，操作人员必须确保在将研磨物施加于工件上之前，使胶带前进到超过研磨区，这是人为失误可能导致有缺陷工件的另一个例子。
另外一个有时会发生的情况是，磨料制品在施加于工件时断开。当这种情况发生时，随后的任何研磨工件的尝试都会失败，因为研磨物不再由研磨机正确地保持在工件上的合适位置。在继续研磨操作之前，操作人员必须干预，即，使研磨机停机，并且使研磨物重新穿过研磨机。传统的系统尝试使用与研磨物接触的机械标志检测断开的研磨物，该机械标志在研磨物运动时也运动，并且在运动时遮断光束以表示研磨物是否在运动。但是，这种标志系统容易出于以下原因而导致误差，即，残余物使标志停止运动，以及标志有时需要比研磨物运动的合理增量更大的运动增量以遮断光束。因此，操作人员必须持续监控研磨机以判断研磨物是否断开，这也是人为失误可能导致有缺陷工件和/或低效的例子。
研磨通常涉及多个阶段，其中工件从一台研磨机移动至下一台研磨机，每个研磨机在工件上施加更精细等级的研磨物。紧邻的研磨机通常使用不同等级的研磨物，安装研磨物的操作人员必须将等级正确的研磨物安装在特定的研磨机上，以保持正确的研磨顺序。由于操作人员可能会安装等级不正确的研磨物，所以这种情况引起了人为失误导致有缺陷工件的另一个可能性。
工业中需要一种更加用户友好的用于抛光工件(包括发动机部件)的系统。
发明内容本发明的实施例通过提供一种方法和系统来解决这些及其它问题，所述方法和系统借助检测安装在研磨机上的研磨物来控制研磨操作。检测研磨物能够判断研磨物是否安装为研磨面朝向错误的方向，从而控制是否开始研磨操作。检测研磨物能够判断在研磨区是否存在胶带，从而控制是否在不使研磨物前进的情况下进行研磨操作。检测研磨物能够判断研磨物是否已经因为断开而停止移动，从而控制是否进行研磨操作。另外，检测研磨物能够判断所安装的研磨物的等级，从而控制是否开始研磨操作。
一个实施例是这样一种系统，其通过检测研磨物是否以其研磨面朝向正确方向的方式安装在研磨机上来控制研磨操作。该系统包括传感器，该传感器瞄准安装在研磨机上的研磨物，并且接收来自研磨物第一面的反射以产生输入信号值，该输入信号值根据第一面是否为研磨面而不同。传感器包括逻辑电路，该逻辑电路相对于参考信号值分析输入信号值，并且产生具有由比较结果确定的值的输出信号。控制器将研磨机保持在启动或者停止的状态，并且将警报保持在启动或者停止的状态。警报表示研磨物的研磨面朝向不正确的方向。控制器接收输出信号，并且当输出信号的值表示研磨面朝向正确的方向时，控制器将研磨机从停止状态启动，同时将警报保持在停止状态。当输出信号的值表示研磨面不是朝向正确的方向时，控制器将警报从停止状态启动，同时将研磨机保持在停止状态。
另一个实施例是这样一种方法，其基于研磨物的研磨面是否朝向正确的方向来控制研磨操作。该方法包括检测来自安装在研磨机上的研磨物的第一面的反射以产生输入信号值，该输入信号值根据第一面是否为研磨面而不同。将输入信号值与参考信号值相比较，以判断研磨面是否朝向正确的方向。当判定研磨面朝向正确的方向时，将表示研磨物被安装为研磨面朝向不正确方向的警报保持在停止状态，同时将研磨机从停止状态启动。当判定研磨面不是朝向正确的方向时，将研磨机保持在停止状态，同时将警报从停止状态启动。
图1示出了根据本发明实施例的研磨机装置的实例，其包括瞄准研磨物的传感器。
图2示出了根据本发明实施例的用于检测研磨物并控制研磨机以及警报的主部件的相互联接的实例。
图3A示出了包括分度标记的研磨物的非研磨面的实例。
图3B示出了研磨物的研磨面的实例。
图3C示出了由胶带保持在一起的两个研磨物部分的端部的实例。
图4示出了根据本发明实施例的传感器的部件的实例。
图5示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，该逻辑操作关于判断研磨物的研磨面是否朝向正确的方向。
图6示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，该逻辑操作关于判断胶带是否位于研磨区内。
图7示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，该逻辑操作关于判断研磨物是否断开。
图8示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，该逻辑操作关于判断研磨物是否为正确的等级。
图9示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，其中传感器将多个分析合并成单个输出信号，控制器根据该信号起作用。
图10示出了图2所示的部件执行的逻辑操作，其中传感器提供多个输出信号，控制器接受所述多个输出信号并且根据所述多个输出信号起作用。
具体实施方式本发明的实施例用于检测安装在研磨机上的研磨物，以便控制研磨机和发给操作人员的相关警报。可以检测研磨物以判断其是否安装为研磨面面向正确的方向，胶带是否在研磨区之内，研磨物是否断开，以及研磨物是否为正确的等级。可以根据对研磨物的检测结果控制研磨操作，例如，在研磨物装反、研磨物断开、并且/或者研磨物为错误的等级时，可以防止研磨启动并且发送适当的警报。而且，如果检测到胶带，可以控制研磨操作以使研磨物前进足够大的量，从而在开始研磨之前将胶带移出研磨区。
图1示出了研磨机构造的一个实例。在这个实例中，研磨机100正在研磨汽车发动机的凸轮轴104。研磨机100包括研磨区118，其中至少一个支座102将研磨物114压在凸轮轴104上。当研磨物114安装正确时，支座102压在研磨物的非研磨面上，以使研磨面接触并研磨凸轮轴104。支座102由控制器启动，该控制器将在下面关于图2讨论。虽然图1中示出了两个支座102，但是可以理解，支座的数量对于不同的研磨机可以是不同的，并且可以使用任意数量的支座将研磨物压在被研磨的工件上。
研磨物114从源区向下延伸穿过研磨区118，并随后延伸至收集区，其中在源区设置有卷绕器或者卷轴106以供应研磨物，在收集区接收研磨物114。如图所示，接收研磨物的是第二卷绕器或者卷轴108，但可以理解，也可以使用其它技术来收集研磨物，例如一组相互接合的拉着研磨物的齿轮。根据需要，可以用各种辊子引导研磨物通过研磨区118并且返回卷轴106、108。当研磨物114的位于研磨区118中的部分磨损时，驱动电动机116使卷绕器或者卷轴108或者其它收集机构转过设定的量，以步进式移动研磨物114。驱动电动机116由控制器启动，该控制器将在下面关于图2讨论。
这种类型和其它类型的研磨机都是易于得到的，并且可适用于根据本发明的实施例。图1中所示研磨机的一个实例是IndustrialMetal Products Corp.(IMPCO)of Lansing，Michigan制造的GBQ1500。但是，本领域的技术人员可以理解，公开如图1所示的这种具体的研磨机只是为了说明的目的，而并非旨在限制本发明的范围。
同样地，在这种研磨机中使用的研磨物也是易于得到的，并可适合于根据本发明的实施例。3M of St.Paul，Minnesota制造的372LMicrofinishing Film就是这种研磨物的一个实例。这种特定的薄膜具有十分精细的等级，当工件需要更精细的光洁度时使用该等级。研磨物卷的尺寸差别可能很大。例如，卷的长度通常从几英尺(例如1米)到大于1200英尺(例如365米或者更长)，而卷的宽度(也就是研磨带的宽度)通常从1cm到30cm。
下面讨论示例研磨物卷的细节。但是，提供这些细节只是为了说明的目的，而并非旨在将本发明限制于这些研磨物实例。
示例研磨物卷的衬底具有前表面和后表面，并且可以是任何常规的研磨物衬底。可用衬底的实例包括聚合物薄膜、上底漆的聚合物薄膜、布、纸、硬化纸板、无纺布及其组合。其它可用的衬底包括如美国专利No.5,316,812公开的纤维加强热塑性衬底和国际专利申请No.WO 93/12911公开的环形无缝衬底。衬底还可以进行一种或多种处理以密封衬底并且/或者改变衬底的某些物理性质。这些处理都是该技术领域：
中熟知的。
示例研磨物卷的磨粒通常具有范围在从约0.1到1500微米的粒度，该粒度一般在约0.1到400微米之间，优选地在0.1到100微米之间，最优选地在0.1到50微米之间。磨粒优选具有至少约为8的莫氏硬度，更优选地为9以上。这样的磨粒的实例包括熔融氧化铝(其包括棕氧化铝、热处理氧化铝和白氧化铝)、陶瓷氧化铝、绿碳化硅、碳化硅、氧化铬、氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铁、二氧化铈、立方氮化硼、碳化硼、石榴石及其组合。
磨粒散布于有机粘结剂中以形成磨料涂层。粘结剂是从包括有机可聚合树脂的粘结剂前体获得的。在制造本发明的磨料制品的过程中，粘结剂前体暴露于能量源下，该能量源有助于聚合或者固化过程的开始。能量源的实例包括热能和辐射能，后者包括电子束、紫外光和可见光。在这个聚合过程中，树脂聚合并且粘结剂前体转化成固体粘结剂。粘结剂前体固化后，就形成了磨料涂层。磨料涂层中的粘结剂通常也起着将磨料涂层粘到衬底上的作用。
为了持续监控安装在研磨机100上的研磨物114，根据本发明的实施例，在距离研磨物114的设定距离处设置一个或多个传感器110。在如图1所示的示例性构造中，传感器110发出一束光，射到研磨物114的预期是非研磨面的一侧上。如下面关于图3的讨论，非研磨面具有多种使其区别于研磨面的特性。传感器110还接收反射光束以产生输入信号，然后对该输入信号进行一个或多个分析以产生一个或多个输出信号。这些输出信号被提供给研磨机100的控制器以实现对研磨操作和相关警报的控制。下面关于图4-8更详细地讨论输出信号的分析和产生。
可以使用各种传感器构造来检测研磨物114，并且分析和产生输出信号。如图所示，提供一个传感器110来检测研磨物114，这是做出一个或多个判断所必需的。例如，传感器110可以构造为仅用于单个目的，例如检测研磨物114是否安装为研磨面朝向正确的方向。或者，这一个传感器110可以构造为用于多个目的，例如不仅检测研磨物114是否安装为研磨面朝向正确的方向，而且检测是否存在胶带、研磨物114是否在移动以及研磨物114是否为正确的等级。作为另一种替代，可以使用多个传感器而不是一个传感器，其中一个传感器专门用于协助做出一个或多个判断，而一个或多个其它的传感器也专门用于协助做出一个或多个不同的判断。
各种类型的传感器诸如基于激光的传感器、光学传感器、LED光纤传感器等都可以用于这些目的。例如，可以使用基于激光的传感器来检测研磨物114的特性，这是作出一个或多个上述判断所必需的。示例传感器的型号是QS30LDL、QC50以及QC50X，它们均由BannerEngineering of Minneapoils，Minnesota制造。这些传感器一般基于对检测的输入信号值是否在参考信号值的容许限度之内所作出的判断来提供二进制输出信号值，该参考信号值是通过检测已知的样本(例如，研磨物的非研磨面)而学习得来的。但是，可以理解，也可以使用产生更复杂的输出信号的传感器。
传感器一般包括发射器和接收器。发射器发射能量束，如激光束，并且能量束的反射由接收器接收以产生输入信号值。已经发现，令人满意的、导致正确分析的输入信号值可以由设置于距离研磨物三至九英寸的Banner激光传感器得到。但是，也可以使用其它的距离，并且距离会因传感器的不同而不同。
还要考虑图1中的系统的润滑剂的影响。为了防止润滑剂在传感器的镜头上积聚，要连续地或周期性地在镜头上施加低压吹气。另外，低压吹气还可以施加于激光器，并且可以用相对长的管作为激光器的外壳，以进一步将激光器与润滑剂雾隔离。研磨物也可以暴露于润滑剂中。已经发现，即使润滑剂接触研磨物，仍然可以检测研磨物。但是，为了帮助消除润滑剂对薄膜的任何负面影响，传感器可以瞄准尚未前进到润滑剂雾中的研磨物区域。
图2示出了组成控制系统200的部件之间的相互联接，该控制系统200用于检测研磨物并由此用于控制研磨操作和/或者警报。控制系统200包括传感器206，例如图1所示传感器110，其检测安装在研磨机上的研磨物的一个或多个特性，并且进行一个或多个分析以产生输出信号值。例如，传感器可以产生其值代表反射强度的输入信号，并且传感器206可以已经学习到了代表参考强度的值，该值对应于不存在胶带的情况。这个实例中的传感器206包括逻辑电路，该逻辑电路比较输入信号值和参考信号值，以产生输出信号值。这个实例中的输出信号值可以是二进制数(简单的高或低电压)，该二进制数被提供给控制器202以表示是否存在胶带，或者输出信号值可以是包括几位数据或者包括各种模拟信号电平或频率的更复杂的信号值。
控制器202可以是可编程逻辑器件，如经常用于控制研磨机操作的器件。但是，控制器202包括用于接收传感器206的输出信号的输入端。并且，这个实例中的控制器202包括用于每个警报208、210和212的输出端，在适当的情况下，如受传感器206发出的输出信号的控制时，警报208、210和212将会启动。这样，当接收到特定的高或低的输出信号(或是其它值，对于不是单个二进制值的情况)，控制器202就可以识别，随后，控制器202或者启动与该输出信号相关的特定警报，或是允许启动研磨操作以开始研磨操作。在进行多个分析时，只有当传感器206(或多个传感器，如果存在的话)的多个输出信号都不会导致启动禁止研磨操作的警报的时候，控制器才会允许研磨机启动。
警报208、210和212可以是听觉的、视觉的或其它可为操作人员感知的表示形式。这些警报告知操作人员在机器继续运行之前需要注意机器。在对于每个所进行的分析都存在警报时，可以使操作人员立即注意到这些问题。但是，可以理解，可以将单个警报208用于所有所进行的分析，以向操作人员表示存在一些问题。操作人员可以随后视觉上分析研磨物以判断发生了哪些问题。
控制器202具有与研磨物驱动器204建立的输入/输出通信。研磨物驱动器204包括驱动电动机以及与研磨物驱动器204移动研磨物的实际距离有关的反馈(例如，来自编码器的反馈)。这样，控制器202可以启动和停止研磨物驱动器204的驱动电动机，以便以正确的增量移动研磨物。而且，对于在研磨物应该前进时分析研磨物运动(如确定研磨物是否断开)的实施例，控制器202可以利用表示驱动电动机正在使研磨物前进的反馈。
图3A示出了研磨物300的非研磨面302的实例。这个实例中的非研磨面包括可以由传感器检测以产生输入信号的分度标记304。例如，当研磨物移动时，分度标记会导致产生一个输入信号值，或者重复的一组值，如高、低、高、低。因此，在这里使用的输入信号值可以指瞬时取得的单个值，或是在一段时间上取得的一组值。如果研磨物静止，则出现另一输入信号值，例如，恒定高或恒定低。
已经发现，横跨整个研磨物300宽度的对角分度标记304提供的输入信号足以能够与参考值进行比较，以判断研磨物是否安装为研磨面朝向正确方向，以及研磨物是在移动还是静止。而且还发现，可以根据研磨物的等级为对角分度标记304赋予颜色，并且具有不同对比度的颜色可以由Banner激光传感器检测，以提供足以能够与参考值进行比较以判断研磨物是否为正确等级的输入信号。例如，对于红色激光二极管传感器(如上述Banner传感器)，可以使用白色背景，绿色分度标记代表一个等级，黑色分度标记代表另一个等级。相应地，绿色和黑色分度标记都可以在白色背景下检测到，以检测研磨面是否朝向正确的方向以及研磨物是否在移动。绿色和黑色又可以相互区分以允许检测是否安装了正确等级的研磨物。
图3B示出了研磨物300的研磨面310的实例。研磨面310是要与工件接触并且进行研磨的面。研磨面310的磨蚀性的剧烈程度决定了研磨物是哪个等级，并且由此决定了非研磨面的分度标记是哪种颜色。这个实例中的研磨面没有分度标记，因此如果研磨物装反了，就不会检测到分度标记，由此产生与参考值不符的输入信号。作为另一个实例，对于半透明的磨料，可以在两面上都出现分度标记，但会以不同的强度水平检测到。这样，磨料是否朝向正确的方向就可以通过分度标记的检测强度与参考强度的对比来做出判断。
可以理解，当判断研磨面是否朝向正确的方向时，上述的情况也可以相反。例如，传感器可以朝向研磨物的预期为研磨面的那一面，从而预期输入信号不会表示存在分度标记。而且，可以有样的情况，即分度标记设置在研磨面上而不是非研磨面上，因此预期在研磨面上检测到分度标记，以检测研磨面是否朝向正确的方向、研磨物是否正在移动以及研磨物是否为正确的等级。
图3C示出了由一段研磨物300的尾部和另一段研磨物312的头部形成的结合部306的实例。一般地，在研磨物300接近其尾部时，操作人员会在结合部306处将两段研磨物连在一起，这样研磨机可以继续运转而不用停下来再装一卷新的研磨物。结合部306可以重叠连接或是如图所示的端部对接。通过使用胶带308将两个端部连接在一起，一般在研磨面310和非研磨面302都有胶带308。
胶带一般具有高于研磨物的反射率。因此，因为检测到胶带308所在区域而产生的输入信号趋向于使传感器饱和，以产生与对应于没有胶带308的参考信号相区别的输入信号。如上所述，该情况也可以反过来，即参考值对应于由胶带产生的饱和态，从而与参考值不相符表示不存在胶带。
图4示出了传感器的逻辑电路的构造400，其用于产生控制器使用的输出信号。传感器包括一个或多个传感器输入端402，该输入端由收集来自研磨物的反射光束的传感器的接收器构成。传感器输入端向比较逻辑电路406提供输入信号。传感器还包括参考值404的某些形式的存储器。例如，当输入信号是二进制数据时，参考值也存储为数字存储器中的二进制数据，并且比较逻辑电路在两组数字数据之间进行比较。输入信号也可以是模拟信号，参考值404也是模拟信号的复制品并被提供给逻辑电路406进行模拟比较。在每种情况中，比较逻辑电路406产生向控制器提供输出信号的输出408。
如上所述，输出信号对于每个进行的分析可以是二进制数或者更复杂的信号或者一组信号。作为一个实例，传感器可以构造成对于每个由逻辑电路406进行的比较都具有参考值。传感器输出端408随后为每个比较提供一个输出。随后控制器可基于比较的结果启动单独的且专用的警报。或者，输出端408可以向控制器产生单个输出信号，该信号表示或者所有分析都可接受，或是一个或多个分析不可接受，从而控制器可随后启动一般警报。
图5示出了可由传感器和控制器执行的一组逻辑操作500，其用于基于检测安装在研磨机上的研磨物的特性来控制研磨操作和警报。具体地，图5对应基于研磨物的研磨面是否朝向正确方向所进行的检测以及随后的控制。逻辑操作从输入操作502开始，在输入操作502，传感器接收反射光束作为输入，以产生相应的输入信号值。在比较操作504，输入信号值与表示研磨物的非研磨面(或者可选地表示研磨面)的适当参考值相比较。在查询操作506，确定比较结果是否为输入信号值相对于参考值在规定的容许限度之内，使得它们基本上相等或者不等。对于给定的安装(包括具体的研磨物、具体的传感器、研磨物与传感器之间的距离等等)，规定的容许限度可以凭经验确定。这样，查询操作506由控制器执行，其中控制器接收输出信号和确定输出信号具有何值。
在检测到输入等于来自输出信号值的参考值时，其中参考值表示非研磨面并且预期为非研磨面的表面是正在被检测的面，随后操作流程转到启动操作508。这里，控制器启动研磨物驱动和研磨以进行正常的操作。启动操作508假设没有要中止研磨物驱动和研磨的启动的其它原因，例如这是唯一一个已经进行的分析，或者因为其它分析都令人满意。另外，在警报操作510，控制器将研磨物安装警报保持在停止状态。
回到查询操作506，如果控制器根据输出信号值判定输入信号与参考值不相等，意味着研磨面朝向了错误的方向(这里参考值等于非研磨面)，随后操作流程转到中止操作512。这里，控制器将研磨物驱动和研磨操作保持(或者转变)为停止状态，以防止研磨机将研磨物的非研磨面施加于工件。同时，控制器在启动操作514启动警报，如具体表示出研磨物装反的安装警报，或者表示存在一些问题而不是具体问题的一般警报。警报(如闪光或者可听见的声音)用于引起操作人员的注意，操作人员可以随后重新安装研磨物，把研磨面朝着正确的方向，以使研磨操作能够继续。
图6示出了可以由传感器和控制器执行的另一组逻辑操作600，其基于检测安装在研磨机上的研磨物的特性来控制研磨操作。具体地，图6对应基于是否检测到胶带所进行的检测以及随后的控制。逻辑操作从输入操作602开始，在输入操作602，传感器接收反射光束作为输入，以产生相应的输入信号值。在比较操作604，输入信号值与表示不存在胶带(或者可选地表示存在胶带)的适当参考值相比较。在查询操作606，确定比较结果是否为输入信号值相对于参考值在规定的容许限度之内，使得它们基本上相等或者不等。同样，对于给定的安装(包括具体的研磨物、具体的胶带、具体的传感器、研磨物与传感器之间的距离等等)，规定的容许限度可以凭经验确定。这样，查询操作606由控制器执行，其中控制器接收输出信号和确定输出信号具有何值。
在检测到输入等于来自输出信号值的参考值(其中参考值表示不存在胶带)时，随后操作流程转到启动操作608。这里，控制器启动研磨物驱动和研磨，以开始或继续正常的操作。启动操作608假设没有要中止研磨物驱动和研磨的启动的其它原因，例如这是唯一一个已经进行的分析，或者因为其它分析都令人满意。
回到查询操作606，如果控制器根据输出信号值判定输入信号与参考值不相等，意味着存在胶带(这里参考值等于不存在胶带)，随后操作流程转到移动操作610。在移动操作610中，控制器指示研磨物驱动器以将胶带移出研磨区所需要的距离移动研磨物，并且在移动过程中通过从工件上移开支座来停止研磨操作，以防止研磨机将胶带施加于工件。移动量可以是预先定义的量，其为已知的可以将胶带从被检测区域移出研磨区的移动量。在将胶带移出研磨区之后，操作流程转到如上所述的启动操作608。尽管未示出，当进行移动操作610时或者作为移动操作610的替代，控制器还可以启动具体表示正移动研磨物以避开胶带的警报。提供该警报可以通知操作人员，研磨机正在使研磨物移动大于正常移动的距离，这是有目的的事件，而不是故障。作为移动操作610的替代措施，该警报还可发出表示存在胶带而需要人工干预的信号。
图7示出了可以由传感器和控制器执行的另一组逻辑操作700，其基于检测安装在研磨机上的研磨物的特性来控制研磨操作和警报。具体地，图7对应基于研磨物是否断开所进行的检测以及随后的控制。逻辑操作从输入操作702开始，在输入操作702，传感器接收反射光束作为输入，以产生相应的输入信号值。因为用于比较的参考值预期研磨物在运动中，因此在控制器已经指示研磨物驱动器使研磨物前进时进行该分析。在比较操作704，输入信号值与表示研磨物在运动中并因而没有断开(或者可选地表示研磨物没有移动因而是断开的)的适当参考值相比较。在查询操作706，确定比较结果是否为输入信号值相对于参考值在规定的容许限度之内，使得它们基本上相等或者不等。同样，对于给定的安装(包括具体的研磨物和分度标记、具体的传感器、研磨物与传感器之间的距离等等)，规定的容许限度可以凭经验确定。这样，查询操作706由控制器执行，其中控制器接收输出信号和确定输出信号具有何值。
在检测到输入等于来自输出信号值的参考值(其中参考值表示研磨物在运动中因而没有断开)时，随后操作流程转到启动操作708。这里，控制器启动研磨物驱动和研磨以进行正常的操作。启动操作708假设没有要中止研磨物驱动和研磨的启动的其它原因，例如这是唯一一个已经进行的分析，或者因为其它分析都令人满意。另外，在警报操作710，控制器将断开警报保持在停止状态。
回到查询操作706，如果控制器根据输出信号值判定输入信号与参考值不相等，意味着研磨物不在移动所以是断开的(这里参考值等于研磨物在运动中)，随后操作流程转到中止操作712。这里，控制器将研磨物驱动和研磨操作转变为停止状态，以防止研磨机在研磨物断开时将其施加于工件。同时，控制器在启动操作714启动警报，如具体表示研磨物断开的断开警报，或者表示存在一些问题而不是具体一个问题的一般警报。警报(如闪光或者可听见的声音)用于引起操作人员的注意，操作人员可以随后连接研磨物的断开部分，以使研磨操作继续。
图8示出了可以由传感器和控制器执行的另一组逻辑操作800，其基于检测安装在研磨机上的研磨物的特性来控制研磨操作。具体地，图8对应基于研磨物是否为正确等级所进行的检测以及随后的控制。逻辑操作从输入操作802开始，在输入操作802，传感器接收反射光束作为输入，以产生相应的输入信号值。在比较操作804，输入信号值与表示研磨物正确等级(或者可选地表示不正确等级)的适当参考值相比较。在查询操作806，确定比较结果是否为输入信号值相对于参考值在规定的容许限度之内，使得它们基本上相等或者不等。对于给定的安装(包括具体的研磨物、具体的传感器、研磨物与传感器之间的距离等等)，规定的容许限度可以凭经验确定。这样，查询操作806由控制器执行，其中控制器接收输出信号和确定输出信号具有何值。
在检测到输入等于来自输出信号值的参考值(其中参考值表示正确的等级)时，操作流程随后转到启动操作808。这里，控制器启动研磨物驱动和研磨以进行正常的操作。启动操作808假设没有要中止研磨物驱动和研磨的启动的其它原因，例如这是唯一一个已经进行的分析，或者因为其它分析都令人满意。另外，在警报操作810，控制器将研磨物等级警报保持在停止状态。
回到查询操作806，如果控制器根据输出信号值判定输入信号与参考值不相等，意味着研磨物为错误的等级(这里参考值代表正确的等级)，随后操作流程转到中止操作812。这里，控制器将研磨物驱动和研磨操作保持(或者转变)为停止状态，以防止研磨机将错误等级的研磨物施加于工件。同时，控制器在启动操作814启动警报，例如具体表示研磨物为不正确等级的研磨物等级警报，或者表示存在一些问题而不是具体一个问题的一般警报。警报(如闪光或者可听见的声音)用于引起操作人员的注意，操作人员可以随后安装正确等级的研磨物，以使研磨操作继续。
图9示出了逻辑操作900的实例，其可能发生于如下情况中，即，传感器逻辑电路对于多个参考值进行多个分析，并将结果合并以产生单个输出信号。这样，带有单个输出端和警报的控制器可以通过响应单个输出信号值而正确地响应多个分析。在分析操作902中，传感器进行多个分析，例如判断输入信号与表示研磨物朝向正确方向、研磨物未断开以及研磨物为正确等级的参考值是否匹配。在查询操作904，传感器随后检测这些分析中是否有一个分析因输入信号与参考值不匹配而表明失败。
如果没有分析表明失败，那么传感器提供具有第一值的输出信号，控制器将该第一值解释为表示在输出操作906没有问题。随后，通过在控制器操作908将一般警报保持在停止或者关闭状态并且启动研磨物驱动和研磨操作，控制器响应第一输出信号值。如果在查询操作904一个或多个分析表明失败，那么传感器提供具有第二值的输出信号，控制器将该第二值解释为表示在输出操作910中存在问题。随后，通过在控制器操作912启动一般警报并且将研磨物驱动和研磨操作保持或者转变为停止状态，控制器响应第二输出信号值。
图10示出了逻辑操作1000的实例，其可能发生于如下情况中，即，一个或多个传感器对于多个参考值进行分析，以产生多个输出信号。控制器随后或者将输出信号合并以控制一般警报，或者根据每个输出信号起作用来控制各个警报。传感器在分析操作1002进行相对于参考值的分析。传感器随后针对在输出操作1004进行的每个分析产生输出信号。在查询操作1006，控制器随后检测是否有任何一个输出信号(例如因为获得表示研磨面朝向错误方向、研磨物断开以及/或者研磨物为错误等级的值)表示有问题。
如果控制器检测没有输出信号表示有问题，那么控制器在控制器操作1008将一般警报或者全部具体警报保持在停止或者关闭状态，并且启动研磨物驱动和研磨操作。如果控制器检测到一个或多个输出信号表示有问题，那么操作流程按照是否有合并分析结果的一般警报或者是否有针对每个分析的具体警报来进行。
如果有合并分析结果的一般警报，那么控制器在控制器操作1010启动一般警报，同时将研磨物驱动和研磨操作保持在停止或者关闭状态。如果有具体警报，那么控制器基于哪些输出信号表示有问题而在查询操作1012判断启动哪些警报。如图所示，假设控制器接收到三个输出信号。如果警报一的输出信号表示有问题，那么控制器在控制器操作1014启动警报一，同时将研磨物驱动和研磨操作保持在停止状态。如果警报二的输出信号表示有问题，那么控制器在控制器操作1016启动警报二，同时将研磨物驱动和研磨操作保持在停止状态。同样，如果警报三的输出信号表示有问题，那么控制器在控制器操作1018启动警报三，同时将研磨物驱动和研磨操作保持在停止状态。可以理解，当多个问题共存时，一个、两个或者所有三个控制器操作1014、1016和1018可以同时进行。
虽然参考本发明的各种实施例具体示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，对本发明在形式和细节上做出各种其它改变。
权利要求
1.一种系统，其通过检测研磨物是否以所述研磨物的研磨面朝向正确方向的方式安装在研磨机上来控制研磨操作，该系统包括传感器，其瞄准安装在所述研磨机的研磨物，并且接收来自所述研磨物的第一面的反射以产生输入信号值，所述输入信号值根据所述第一面是否包括分度标记而不同，所述分度标记表示所述第一面是否为研磨面，所述传感器包括逻辑电路，所述逻辑电路相对于参考信号值分析所述输入信号值，并且产生具有由比较结果确定的值的输出信号；以及控制器，其将所述研磨机保持在启动或者停止状态，并且将警报保持在启动或者停止状态，其中，所述警报表示所述研磨物的研磨面朝向不正确的方向，其中，所述控制器接收所述输出信号，并且当所述输出信号的值表示所述研磨面朝向正确的方向时，将所述研磨机从停止状态启动，同时将所述警报保持在停止状态，并且当所述输出信号的值表示所述研磨面不是朝向正确的方向时，所述控制器将所述警报从停止状态启动，同时将所述研磨机保持在停止状态。
2.如权利要求
1所述的系统，其中，所述输出信号的值为二进制数，并且当所述输入信号值与所述参考信号值基本相等时，表示所述研磨物的研磨面朝向正确的方向。
3.如权利要求
1所述的系统，其中，所述输出信号的值为二进制数，并且当所述输入信号值与参考信号值基本相等时，表示所述研磨物的研磨面不是朝向正确的方向。
4.如权利要求
1所述的系统，其中，所述研磨物为包括附着于薄膜衬底上的多个磨粒的磨料制品。
5.如权利要求
1所述的系统，其中，所述研磨物包括在所述研磨物一面上的对角线形式的分度标记。
6.如权利要求
1所述的系统，还包括具有外表面的工件，其中，所述研磨物研磨所述工件的外表面。
7.如权利要求
6所述的系统，其中，所述工件为发动机部件。
8.如权利要求
1所述的系统，还包括源区，所述研磨物从所述源区展开；以及收集区，所述研磨物重新卷绕到收集区。
9.一种方法，其基于研磨物的研磨面是否朝向正确的方向来控制研磨操作，所述方法包括将来自传感器装置的激光束发射器的能量束向所述研磨物的第一面发射；通过所述传感器装置的接收器检测来自安装在研磨机上的所述研磨物的第一面的能量束反射，以产生输入信号值，所述输入信号值根据所述第一面是否为研磨面而不同；将所述输入信号值与参考信号值比较，以判断所述研磨面是否朝向正确的方向；当判定所述研磨面朝向正确的方向时，将表示所述研磨物被安装成研磨面朝向不正确方向的警报保持在停止状态，同时将所述研磨机从停止状态启动；并且当判定所述研磨面不是朝向正确的方向时，将所述研磨机保持在停止状态，同时将所述警报从停止状态启动。
10.如权利要求
9所述的方法，其中，所述输入信号值与所述参考信号值之间的比较产生输出信号值，并且所述输出信号值提供所述研磨面是否朝向正确方向的表示。
11.如权利要求
10所述的方法，其中，所述输出信号值为二进制数，并且当比较所述输入信号值与所述参考信号值的结果为所述输入信号值与所述参考信号值基本上相等时，所述输出信号值表示所述研磨物的研磨面朝向正确的方向。
12.如权利要求
10所述的方法，其中，所述输出信号值为二进制数，并且当比较所述输入信号值与所述参考信号值的结果为所述输入信号值与所述参考信号值基本上相等时，所述输出信号值表示所述研磨物的研磨面不是朝向正确的方向。
13.如权利要求
9所述的方法，其中，所述研磨物为包括粘附于薄膜衬底上的多个磨粒的磨料制品。
14.如权利要求
9所述的方法，其中，所述研磨物包括在所述研磨物一面上的分度标记。
专利摘要
本发明公开一种系统和方法，该系统和方法通过检测安装在研磨机上的研磨物的特性来控制研磨机的研磨操作。当通过检测所述研磨物而发现问题时，将会采取适当的行动。作为一个实例，可以检测所述研磨物，以判断所述研磨物是否安装为研磨面朝向错误的方向。警报使操作人员能够重新安装所述研磨物。
文档编号B24B49/00GK1993205SQ200580025699
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月12日
发明者丹尼尔·A·比利希 申请人:3M创新有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan