专利名称：便携式砂轮三维形貌测量分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于精密机械加工与精密测量装置，尤其是一种用于便携式砂轮三维形貌测量装置。
背景技术：
磨削是利用砂轮表面上突出于结合剂之外的磨粒进行微量切削的加工过程，磨削砂轮表面的三维形貌对磨削力、材料去除方式、磨削温度和工件表面质量都有重要影响。有效准确测量和分析砂轮表面三维形貌不仅仅有助于对砂轮微观结构组成的认识，还是对提高磨削工件表面质量、优化砂轮修整工艺参数和磨削加工工艺参数的重要依据。由于砂轮表面三维形貌的结构复杂性和机床实际加工的局限性，目前还没有有效测量砂轮表面的三维形貌的方法及测量装置。在现有常用的测量方法上，是利用三维显微镜、白光干涉仪和激光共聚焦测量仪等仪器测量砂轮表面三维形貌是一项非常复杂而又耗时的工作，也难以保证砂轮是在机测量。
发明内容本实用新型是要解决磨削加工过程中砂轮表面三维形貌的检测的技术问题，而提供一种便携式砂轮三维形貌测量分析装置。为达到上述目的，本实用新型采用了下述技术方案一种便携式砂轮三维形貌测量分析装置，包括2D激光位移传感器，控制器，PC机， 其特点是2D激光位移传感器安放于被测机床砂轮表面的前方，并通过数据电缆与控制器连接，控制器与PC机连接。2D激光位移传感器的激光射线垂直于被测砂轮的表面。2D激光位移传感器的传感器信号的采样频率A =250Hz。本实用新型具有如下有益效果本实用新型采用的是非接触式超高精度2D激光位移传感器，因而在加工现场方便测量、使用简单、携带方便；通过对测量砂轮三维形貌数据进行数字滤波处理后，更加有利于砂轮表面三维形貌的分析评价。此实验测量分析装置，可有效方便测量出砂轮表面三维形貌数据，对数据处理后绘制出的砂轮三维图形非常有助于帮助工人了解磨削加工中砂轮的微观形貌结构组成变化，特别是砂轮三维形貌参数表在实际加工中应用，不仅仅对定量分析砂轮表面三维形貌提供了依据，将会对砂轮修整工艺参数和磨削加工工艺参数优化有着重要意义。本实用新型测量方法可达到0. 25um的测量精度，而且整个测量装置具有适用于加工现场、安装容易、操作简单、携带方便、抗干扰能力强的特点，具有一定的实用性。
图1是本实用新型的结构原理示意图；[0011]图2是绘制测量砂轮表面三维形貌图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本实用新型的便携式砂轮三维形貌测量分析装置，包括2D激光位移传感器2，控制器3，PC机4等。2D激光位移传感器2安放于被测机床砂轮1表面的前方，并调整2D激光位移传感器2的激光射线5垂直于被测砂轮1表面。超高精度2D激光位移传感器2利用数据电缆与该传感器的控制器3相连接，控制器3信号输入到PC机4进行运算和处理。机床砂轮1在测量时可以进行任意角度旋转，来实现超高精度2D激光位移传感器2的多次数据采集。本实用新型采用2D测量仪器来实现机床砂轮表面三维形貌的测试分析功能。本实用新型是使用超高精度2D激光位移传感器进行数据采样，在测量过程中同时保证被测砂轮也在旋转，然后将测量的砂轮表面三维形貌数据输入到计算机，最后通过软件分析计算处理后可获得砂轮表面三维形貌的各种信息。本实用新型专利可对砂轮表面三维形貌实现有效测量和分析，对提高磨削加工质量和加工效率有着重要意义。本实用新型用于机床砂轮表面三维形貌测量具体方法首先是将超高精度2D激光位移传感器2安放于被测机床砂轮1表面的前方，并调整2D激光位移传感器2的激光射线垂直于被测砂轮表面。然后在测量开始前，设定该2D激光位移传感器2信号的采样频率 4 =250HZ，2D激
光位移传感器2每次采样的数据点数为M，并通过计算机软件输入传感器的测量次数参数
N。实际测量过程中，先启动机床砂轮1做低速转动，通常设置砂轮1转速&,再触
发该2D激光位移传感器2进行数据采样，同时将2D激光位移传感器2采集的数据信号通过控制器3传送到PC机4里进行处理分析。砂轮表面三维测量数据的处理方法该实验数据处理主要有三维测量数据的数字滤波和分析显示功能。(1)砂轮表面三维数据的数字滤波该实验测量的砂轮三维形貌数据含有大量系统噪声和砂轮表面的高频成分，不利于直接用于砂轮表面三维形貌的分析评价。本专利采用频谱分析和数字滤波方法对测得的原始数据进行预处理。在欧式坐标系中，砂轮表面三维形貌可以用函数表示，
2 (Xj)表示坐标点(U)处的高度值。对于三维表面Ix F数字阵列巩&乃)Λ<ι<Μ ^
Iij SF,其维离散傅里叶变换为
mif(p g ^F(up = Hx esP -J2.T -jk+^-l(1)
i-0 A-O\\M iv JJ式(1)中= 0Λ...，1 -1, = 0Λ…，况一1。沿U方向的空间频率Vi分别为
权利要求1.一种便携式砂轮三维形貌测量分析装置，包括2D激光位移传感器(2)，控制器(3)， PC机(4)，其特征在于所述2D激光位移传感器(2)安放于被测机床砂轮(1)表面的前方， 并通过数据电缆与控制器(3 )连接，控制器(3 )与PC机(4 )连接。
2.根据权利要求1所述的便携式砂轮三维形貌测量分析装置，其特征在于所述2D激光位移传感器(2)的激光射线(5)垂直于被测砂轮(1)的表面。
3.根据权利要求1或2所述的便携式砂轮三维形貌测量分析装置，其特征在于所述2D激光位移传感器(2)的传感器信号的采样频率 Λ =250Ηζ。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式砂轮三维形貌测量分析装置，2D激光位移传感器安放于被测机床砂轮表面的前方，并通过数据电缆与控制器连接，控制器与PC机连接。本实用新型采用的是非接触式超高精度2D激光位移传感器，因而在加工现场方便测量、使用简单、携带方便；通过对测量砂轮三维形貌数据进行数字滤波处理后，更加有利于砂轮表面三维形貌的分析评价。可有效方便测量出砂轮表面三维形貌数据，对数据处理后绘制出的砂轮三维图形非常有助于帮助工人了解磨削加工中砂轮的微观形貌结构组成变化，特别是砂轮三维形貌参数表在实际加工中应用，不仅仅对定量分析砂轮表面三维形貌提供了依据，将会对砂轮修整工艺参数和磨削加工工艺参数优化有着重要意义。
文档编号G01B11/24GK202229737SQ20112028635
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者朱欢欢, 李郝林, 迟玉伦 申请人:上海理工大学