[发明专利]砂轮磨削性能的多传感器在线检测及数据处理系统

说明书

本发明公开了一种砂轮磨削性能的多传感器在线检测及数据处理系统，包括磨削力检测装置，用于检测砂轮的磨削力的大小；磨削区功率检测装置，用于检测砂轮磨削区功率信号的大小；声发射检测装置，用于检测砂轮在磨削过程中发出的声音大小；砂轮地貌检测装置，用于检测砂轮的地貌；工件表面粗糙度检测装置，用于检测工件表面的粗糙度；计算机处理装置，对所述的磨削力检测装置、磨削区功率检测装置、声发射检测装置、砂轮地貌检测装置、工件表面粗糙度检测装置检测的数据进行处理。

技术领域

本发明公开了一种基于多传感器融合的砂轮磨削性能在线检测系统及数据处理系统。

背景技术

磨削加工作为一种常用的精密和超精密加工工艺，是决定工件加工精度和表面质量的关键因素之一，在生产加工中发挥着越来越重要的作用。而在影响磨削加工的多种因素中，砂轮的磨削性能是决定磨削加工质量的重要因素之一。传统的通过磨削加工机理研究、离线或在位检测砂轮磨削性能的方法，越来越难以胜任变参数、多品种自动化加工生产的需求。为达成磨削过程的最优控制，提高磨削加工的质量和经济性，发明了一种关于砂轮磨削性能的在线检测系统与方法。

通过对现有技术的研究发现，对于砂轮磨削性能的在线检测尚存在不足之处：

(1)虽然不同学者已经使用不同的单一传感器针对砂轮磨削性能的在线检测展开了研究，但在线检测得到的数据往往需要后续复杂的人工处理和选用算法进行离线融合，缺乏一套对于砂轮磨削在线检测的自动化系统，难以做到真正在磨削加工过程中对砂轮磨削性能的在线检测；

(2)现有的研究往往只针对砂轮磨削性能的某一方面，如砂轮的磨损程度或磨削工件的表面质量等，但砂轮的磨削性能是涉及多方面的综合评价，单从某一方面进行评价难以满足实际生产加工中的要求；

(3)现有应用多个传感器与多种信号特征进行在线检测的研究多集中在车削、铣削领域，尚无对砂轮磨削性能进行在线检测的应用。

发明内容

本发明基于实际生产的砂轮磨削性能的评价可从磨削加工效率、工件加工表面质量、磨削加工成本三方面考虑，此三方面又可通过磨削比、工件表面纹理与表面层物理力学性能、砂轮耐用度等评价指标来反映，这些评价指标又受砂轮的固有特性、砂轮的表面形貌、磨削用量、磨削液的使用、磨削加工环境以及砂轮的磨损状态等方面的影响，而砂轮的表面形貌和磨损状态又可通过磨削过程中的磨削力、磨削功率、声发射(AE)等在线检测信号间接反映。因此，本发明基于激光测微仪、多分量测力仪、声发射传感器和功率计，借助LabVIEW的开发平台和MATLAB的工具包设计开发了一套多传感器融合系统，完成了信息融合各流程的自动处理，实现了包括砂轮磨损状态的在线识别、磨削工件表面粗糙度和磨削比的在线预测在内的砂轮磨削性能的在线检测。

本发明采用的技术方案如下：

砂轮磨削性能的多传感器在线检测系统,包括：

磨削力检测装置，用于检测砂轮的磨削力信号；

磨削区功率检测装置，用于检测砂轮磨削区功率信号；

声发射检测装置，用于检测砂轮在磨削过程中的声发射信号；

砂轮地貌检测装置，用于检测砂轮的地貌；

工件表面粗糙度检测装置，用于检测工件表面的粗糙度；

计算机处理装置，对所述的磨削力检测装置、磨削区功率检测装置、声发射检测装置、砂轮地貌检测装置、工件表面粗糙度检测装置检测的数据进行处理。

进一步的，所述的磨削力检测装置为多分量测力仪平台；所述的多分量测力仪平台将检测的磨削力经电荷放大器放大后，发送给数据采集卡，所述的数据采集卡与计算机处理装置相连。

进一步的，所述的磨削区功率检测装置为功率计；所述的功率计与数据采集卡相连，所述的数据采集卡与计算机处理装置相连。