[发明专利]一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法及装置

说明书

本发明提供一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法及装置，属于轴承沟道精密磨削加工领域。该方法包括：砂轮/工件相对线型激光位移传感器匀速转动，线型激光位移传感器每采样一次获得一组轮廓数据，得到表示砂轮/工件表面轮廓的多组轮廓数据；对获得的多组轮廓数据进行预处理；对预处理后的多组轮廓数据进行宏观轮廓线提取；对每条宏观轮廓线进行圆弧分段处理，并对每条宏观轮廓线的各圆弧段分别进行拟合得到各圆弧段拟合曲线，将各圆弧段拟合曲线组合为检测廓形线；利用宏观轮廓线和检测廓形线计算得到砂轮/工件廓形的检测指标参数。该方法的检测精度高且为非接触式在位检测，且该方法的检测通用性强，能实现复杂廓形检测。

技术领域

本发明涉及一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法及装置，属于轴承沟道精密磨削加工技术领域。

背景技术

轴承沟道的加工和最终状态是影响轴承精度和性能的主要因素，由于轴承沟道的加工是用轴承沟道磨砂轮修出圆弧廓形后进行切入式磨削加工，因此轴承沟道磨砂轮修整廓形的精度直接决定了轴承沟道的加工精度。目前轴承沟道磨砂轮多为80#～120#粒度的微晶刚玉陶瓷结合剂砂轮，这种砂轮粒度粗、气孔多、砂轮表面极其粗糙，再加上磨削沟道廓形复杂且精度要求很高，因此对砂轮廓形检测提出了较高要求。

关于砂轮廓形的检测，目前普遍采用复印法，此外还有声发射法、投影法、电涡流法等。但是，复印法不能直接检测砂轮廓形，且检测工序复杂、效率低，还容易造成砂轮表面损伤和堵塞，检测精度差；声发射法只能用于动态测量，而轴承沟道磨砂轮廓形复杂且修整过程不连续，声发射法无法适用；投影法多用于轮廓比对，难以提供准确的检测指标，适用范围有限；电涡流法只能适用金属砂轮，检测局限性大。

目前还有采用激光法、图像处理法等来实现砂轮廓形检测的方法。例如，授权公告号为CN205111585U的实用新型专利文件中，公开了一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，该装置利用激光位移传感器采集砂轮表面廓形数据，经计算机处理后获得砂轮表面廓形，但由于激光位移传感器采集砂轮表面廓形数据时是需要来回移动的，导致数据采集的准确性较低，而且需要设置相应的驱动机构来控制激光位移传感器的移动，增加了检测装置的复杂度，且未考虑砂轮粗糙表面对检测数据的影响，检测适应性差、精度差。申请公布号为CN106926134A的发明专利申请文件中公开了一种非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位测量方法，该方法采用点激光位移传感器螺旋式扫描砂轮表面，获得各扫描点高度数据，并通过数据处理得到砂轮廓形几何参数，但是无法适应气孔多、粒度粗砂轮的检测要求，也无法应用于多段圆弧构成的复杂廓形检测，并且该方法的数据采集方式造成其廓形分析数据多是插值计算而来，并非实际测量值，无法满足高精度检测要求。申请公布号为CN108081134A的发明专利申请文件中，公开了一种砂轮廓形原位检测系统，该系统采用视觉测量组件获取砂轮的刀尖轮廓图像，并利用图像处理技术从刀尖轮廓图像中提取表征砂轮廓形精度的参数，但是图像处理算法较为复杂，而且相对于采用激光位移传感器进行砂轮廓形检测，图像处理算法的检测精度不够高。

发明内容

本发明的目的是提供一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法，用以解决现有砂轮/工件廓形检测精度低的问题；本发明还提供一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测装置，用以解决现有砂轮/工件廓形检测精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法，该检测方法包括以下步骤：

调节线型激光位移传感器发射的线型激光束平行于砂轮/工件的旋转轴线并通过其轴心；

砂轮/工件相对线型激光位移传感器匀速转动，线型激光位移传感器每采样一次获得一组轮廓数据，从而得到表示砂轮/工件表面轮廓的多组轮廓数据；

对获得的多组轮廓数据进行预处理，包括：对获得的多组轮廓数据进行滤波去噪处理，使砂轮/工件表面设定长度范围内的轮廓数据的极差不超过第一设定阈值；对滤波去噪处理后的多组轮廓数据进行边缘特征识别处理，保留有效区域内的数据；