专利名称：金刚线磨粒密度及分布的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅加工领域，更具体地说，涉及一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法及装置。
背景技术：
用于生产的线切割技术，主要是使用游离磨粒线锯，游离磨料线锯切割在切割过程中将高粘度SiC磨粒衆料带入切割区域,游离态的磨粒在钢丝的压力和速度的带动下进行硅锭的切割，该方法存在着切割效率低、切口精度低和作业环境差等缺点。另外还可以使用固结磨料线锯，固结磨料线锯是将金刚石磨粒通过一定工艺固结于钢丝表面制成的一种锯切工具，固结磨料线锯由于金刚石磨粒被固结在钢丝表面后，钢丝不直接与工件接触，不易损伤，寿命可大大提高，切割效率和精度也更高。固结磨料线锯的固结工艺主要有电镀金刚线和树脂金刚线两种。无论是电镀金刚线还是树脂金刚线，都会涉及到表面磨粒密度及其分布的问题，如果磨粒过少，则切割能力不足，磨粒过多则磨粒的把持力降低，同样造成切割效率低下；表面磨粒如果堆积，不仅会降低切削性能，而且会使切割工件的表面粗糙度变大。因此，检测金刚线表面磨粒密度及其分布变得尤为重要。现有的检测方法通过普通显微镜或者电子显微镜观察一段金刚线表面，数其中磨粒的个数来大致推算。这种方法虽然能够直观的观察到表面磨粒的分布情况，但是，它不具备连续观察性，通过人工数的方式，可靠性差。另外，受普通显微镜或者电子显微镜结构限制，在检测金刚线磨粒密度和分布时只能在静态条件下进行观察，而无法实现在线监测。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法及装置，以实现提高检测的可靠性。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法，包括步骤采集特定长度内金刚线的多个角度所对应的图像信息；根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像；根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。优选地，在上述检测方法中，所述得到密度值和分布值之后还包括分别比较预先存储的预设密度值与所述密度值，预先存储的预设分布值和所述分布值，当同时满足所述密度值大于所述预设密度值以及所述分布值大于所述预设分布值时报警。优选地，在上述检测方法中，所述角度数量为四个，相邻角度夹角为90°。
一种金刚线磨粒密度及分布的检测装置，包括呈特定角度环向分布在金刚线周围的多个图像采集单元，所述图像采集单元采集特定长度内金刚线所对应的图像信息；接收所述图像采集单元发送的所述图像信息的图像处理单元，并根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像；接收所述图像处理单元发送的所述三维图像的数据处理单元，根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。优选地，在上述检测装置中，还包括判断单元和报警单元，其中，所述判断单元接收所述数据处理单元的发送的所述密度值和分布值，分别比较预先存储的预设密度值与所述密度值，预先存储的预设分布值和所述分布值，当 同时满足所述密度值大于所述预设密度值以及所述分布值大于所述预设分布值时发出报警信息； 所述报警单元根据所述报警信息发出报警信号。优选地，在上述检测装置中，所述图像采集单元为CXD相机，该CXD相机的放大倍数为 300-1000。优选地，在上述检测装置中，所述CXD相机的数量为四个，且相邻的所述CXD相机的夹角为90°。优选地，在上述检测装置中，相邻的所述CXD相机之间还设置有点光源。优选地，在上述检测装置中，所述(XD相机距离所述金刚线的距离为30mm-50mm。优选地，在上述检测装置中，所述点光源距离所述金刚线的距离为25mm-30mm。由于本发明中检测方法，首先采集特定长度的金刚线的多个角度的图像信息，并根据多个图像信息建立三维图像，最终得到金刚线上磨粒密度和分布情况。由于上述方法中借助通过分析图像信息最终获得磨粒密度和分布情况较之传统方法相比，可靠性更高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法流程示意图；图2为本发明实施例提供的另一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法流程示意图；图3为本发明实施例提供的一种金刚线磨粒密度及分布的检测装置的剖视结构示意图；图4至图6为本发明实施例提供的一种金刚线磨粒密度及分布的检测装置使用结构示意图；其中，图I至图6中，I为金刚线；2为磨粒；3a为CXD相机；3b为CXD相机；3c为CXD相机；3d为CXD相机；4a为点光源；4b为点光源；4c为点光源；4d为点光源；5为图像处理单元；6数据处理单元；7为判断单元；8为报警单元。
具体实施例方式相关名词解释固结磨料磨料和芯线结合一体；
游离磨料磨料分散在切割液中，切割时物理吸附在钢线表面；树脂金刚线以树脂为粘合剂将磨粒均匀分散在芯线表面，供切割用；电镀金刚线以金属镍为结合剂，通过电镀的方式将磨粒粘合在钢线表面；把持力金刚线树脂基体或镇基体对磨粒的粘结力；CXD相机(XD camera，以电荷耦合器件(CXD)作为光敏感器和光电转换器的遥感用相机；CCD Charge-coupled Device,电荷稱合兀件；景深摄取有限距离的景物时，可在像面上构成清晰影像的物距范围；工作距离指试样调准焦点时的物镜前缘与试样表面(或物镜使用盖玻片时，与盖玻片顶面)的距离。由背景技术记载的相关内容可知现有的技术方案中通过采用普通的显微镜或者电子显微镜观察金刚线的磨粒密度及分布情况，由于通过肉眼观察的检测磨粒密度以及分布，检测不可靠。为此本发明为了解决上述问题公开了一种新的检测方法以及检测装置。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法，以实现提高检测的可靠性。如图I所示，本发明公开的金刚线磨粒密度及分布的检测方法包括步骤步骤Sll :采集特定长度内金刚线的多个角度所对应的图像信息。在实际采集过程中，由于多个角度采集时距离金刚线的距离差异、像素差异、放大倍数的不同，所得到的图像信息可能存在差异，通常为了后续处理方便，会将所采集到的图片信息转换成放大倍数相同的图片。优选的，为了简化处理步骤，在实际操作过程中，在采集图像信息时，距离金刚线的距离相同，且采集过程中放大倍数相同，且多个角度均匀分布，例如若分四个角度进行采集，那么相邻的采集角度为90° ;若分五个角度进行采集，那么采集角度为72°，此次类推。又，由于在实际采集过程中，采集相邻的图像信息存在很有可能存在重合的部分，在后续处理过程中通过判断是否重合进行相应的修剪。步骤S12 :根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像。通过结合多个角度的图片信息整合成三维图像，其中由于多个角度内得到的图像信息存在重合部分，为此，在整合过程中需要重新判断图像信息是否存在重合的部分，如果相邻的角度之间存在重合的部分，则直接剪切掉重合的部分，然后继续建立该特定长度内的金刚线三维图像。上述所说特定长度是由于，在采集过程中采集角度的限制，不可能采集所有长度内金刚线的图像信息，而是根据设备的性能通过调整角度采集某一长度内的角度。步骤S13 :根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。
得到三维图像之后可以通过统计改特定长度内金刚线表面磨粒的个数、每相邻两个磨粒之间的间距来并与金刚线长度信息匹配，可以知道具体每段金刚线上磨粒的密度和分布情况。经过多次检测之后便可以得到多段金刚线的磨粒的密度和分布情况。上述检测方法还可以具体应用到现有设备中，如图2所示，将上述检测方法运用到工作过程中的设备中，将检测到的密度值和分布值与预先存储的密度值和分布值进行比较，当检测到的密度值和分布值超出预设值范围时，发出报警信息，以提示操作人员。具体步骤包括步骤S21 :采集特定长度内金刚线的多个角度所对应的图像信息。在实际采集过程中，由于多个角度采集时距离金刚线的距离差异、像素差异、放大倍数的不同，所得到的图像信息可能存在差异，通常为了后续处理方便，会将所采集到的图片信息转换成放大倍数相同的图片。优选的，为了简化处理步骤，在实际操作过程中，在采·集图像信息时，距离金刚线的距离相同，且采集过程中放大倍数相同，且多个角度均匀分布，例如若分四个角度进行采集，那么相邻的采集角度为90° ;若分五个角度进行采集，那么采集角度为72°，此次类推。又，由于在实际采集过程中，采集相邻的图像信息存在很有可能存在重合的部分，在后续处理过程中通过判断是否重合进行相应的修剪。步骤S22 :根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像。通过结合多个角度的图片信息整合成三维图像，其中由于多个角度内得到的图像信息存在重合部分，为此，在整合过程中需要重新判断图像信息是否存在重合的部分，如果相邻的角度之间存在重合的部分，则直接剪切掉重合的部分，然后继续建立该特定长度内的金刚线三维图像。上述所说特定长度是由于，在采集过程中采集角度的限制，不可能采集所有长度内金刚线的图像信息，而是根据设备的性能通过调整角度采集某一长度内的角度。步骤S23 :根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。得到三维图像之后可以通过统计改特定长度内金刚线表面磨粒的个数、每相邻两个磨粒之间的间距来并与金刚线长度信息匹配，可以知道具体每段金刚线上磨粒的密度和分布情况。经过多次检测之后便可以得到多段金刚线的磨粒的密度和分布情况。步骤S24 :分别比较预先存储的预设密度值与所述密度值，预先存储的预设分布值和所述分布值，当同时满足所述密度值大于所述预设密度值以及所述分布值大于所述预设分布值时报警。本发明还公开了一种金刚线I磨粒2密度及分布的检测装置，如图3至图6所示，该检测装置包括多个图像采集单元、图像处理单元5和数据处理单元6，其中，图像采集单元呈特定角度环向分布在金刚线I周围，图像采集单元采集特定长度内金刚线I所对应的图像信息；图像处理单元5接收图像采集单元发送的图像信息，并根据图像信息建立该特定长度内金刚线I的三维图像；数据处理单元6接收图像处理单元5发送的所述三维图像，根据三维图像获取磨粒2数量值以及相邻的磨粒2的距离值，并得到密度值和分布值。在本发明实施例中上述图像采集单元为CCD相机，优选的，本发明实施例中优选的设置有四个CXD相机，分别是CXD相机3a、(XD相机3b、(XD相机3c和CXD相机3d，四个CXD相机呈90°分布在金刚线I的周围，每个CXD相机捕捉四分之一金刚线I外表面的高清晰照片，然后经过图像处理单元5进行处理，并通过数据处理单元6获取出表面磨粒2的密度和分布值。为了获得更加清晰的图像信息，每相邻的两个CXD相机之间放置一个点光源，CXD相机3a和CXD相机3b之间设置有点光源4a，CXD相机3b和CXD相机3c之间设置有点光源4b、(XD相机3c和CXD相机3d之间设置有点光源4c和CXD相机3d和CXD相机3a之间设置有点光源4d。另外，为了更好的提醒操作人员，本发明的检测装置还设置有判断单元7和报警单元8，该判断单元7接收数据处理单元6的发送的密度值和分布值，分别比较预先存储的预设密度值与密度值，预先存储的预设分布值和分布值，当同时满足密度值大于预设密度值以及分布值大于预设分布值时发出报警信息；报警单元8根据所述报警信息发出报警信号。 上述报警单元8为启动声光报警装置，上述CXD相机的放大倍数为300-1000。且控制(XD相机距离金刚线I的距离为30mm-50mm,点光源距离金刚线I的距离为25mm-30mm。可以自动捕捉到快速运动的金刚线I表面形貌，自动合成立体图像并统计磨粒2个数以及每两个相邻的磨粒2之间的间距，从而可以得到表面磨粒2密度与分布情况，具有异常报警系统，可以实时在线监测。全程无需人工干预，具备连续性、准确性高等优点。对静态的观测也同样方便的给出磨粒2密度与分布值。由于本发明中检测方法，首先采集特定长度的金刚线I的多个角度的图像信息，并根据多个图像信息建立三维图像，最终得到金刚线I上磨粒2密度和分布情况。由于上述方法中借助通过分析图像信息最终获得磨粒2密度和分布情况较之传统方法相比，可靠性更高。另外，由于采用C⑶相机，如图4至图6所示，在金刚线I运行过程中本检测装置可以快速的捕捉到特定长度的金刚线1，实现连续监测金刚线I磨粒2及分布情况。克服传传统的方法只能检测静态的金刚线I的磨粒2及分布。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法，其特征在于，包括步骤 采集特定长度内金刚线的多个角度所对应的图像信息； 根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像； 根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。
2.如权利要求I所述的检测方法，其特征在于，所述得到密度值和分布值之后还包括 分别比较预先存储的预设密度值与所述密度值，预先存储的预设分布值和所述分布值，当同时满足所述密度值大于所述预设密度值以及所述分布值大于所述预设分布值时报 目O
3.如权利要求I所述的检测方法，其特征在于，所述角度数量为四个，相邻角度夹角为90。。
4.一种金刚线磨粒密度及分布的检测装置，其特征在于，包括 呈特定角度环向分布在金刚线周围的多个图像采集单元，所述图像采集单元采集特定长度内金刚线所对应的图像信息； 接收所述图像采集单元发送的所述图像信息的图像处理单元，并根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像； 接收所述图像处理单元发送的所述三维图像的数据处理单元，根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。
5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，还包括判断单元和报警单元，其中， 所述判断单元接收所述数据处理单元的发送的所述密度值和分布值，分别比较预先存储的预设密度值与所述密度值，预先存储的预设分布值和所述分布值，当同时满足所述密度值大于所述预设密度值以及所述分布值大于所述预设分布值时发出报警信息； 所述报警单元根据所述报警信息发出报警信号。
6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述图像采集单元为CCD相机，该CCD相机的放大倍数为300-1000。
7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述CCD相机的数量为四个，且相邻的所述CXD相机的夹角为90°。
8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，相邻的所述CCD相机之间还设置有点光源。
9.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述CCD相机距离所述金刚线的距离为30mm-50mmo
10.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述点光源距离所述金刚线的距离为25mm-30mmo
全文摘要
本发明实施例公开了一种金刚线磨粒密度及分布的检测方法，包括步骤采集特定长度内金刚线的多个角度所对应的图像信息；根据所述图像信息建立该特定长度内金刚线的三维图像；根据所述三维图像获取磨粒数量值以及相邻的磨粒的距离值，并得到密度值和分布值。由于本发明中检测方法，首先采集特定长度的金刚线的多个角度的图像信息，并根据多个图像信息建立三维图像，最终得到金刚线上磨粒密度和分布情况。由于上述方法中借助通过分析图像信息最终获得磨粒密度和分布情况较之传统方法相比，可靠性更高。本发明还公开了一种金刚线磨粒密度及分布的检测装置。
文档编号G01N15/14GK102890039SQ201110208008
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者万容兵, 赵涛, 刘伟 申请人:浙江思博恩新材料科技有限公司