[发明专利]一种实时预测研抛加工过程去除效果的装置及方法

说明书

本发明提供了一种实时预测研抛加工过程去除效果的装置及方法，该方法包括以下步骤：（1）采用机器视觉方法监测加工区域，获取实时图像特征信息；（2）将所述实时图像特征信息，经过研磨抛光去除模型处理和计算，输出预测去除效果。该装置包括机器视觉系统、主机、预测去除软件模块和辅助支撑机构。该方法自动化智能化程度高，提高了工件的加工精度和加工效率；本发明综合考虑工件在研磨抛光加工过程的实际状况，能够实时预测加工去除效果，对研磨抛光加工具有积极指导意义。

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，具体涉及一种实时预测研抛加工过程去除效果的方法以及利用该方法实现实时预测研磨加工效果的装置。

背景技术

目前常见的研磨抛光方式为散粒研磨，但传统的散粒研磨加工效率低、加工成本高、加工精度和加工质量不稳定等缺点。固着磨料研磨加工技术则解决了这些问题，既能保证研磨加工精度和加工质量，又能显著提高研磨效率、降低加工成本。

由于研磨抛光过程大部分是浮动研磨，一般具体表现为磨具运动已知，但工件运动未知。而研磨抛光加工过程中，磨料与工件的相对运动为磨具自身的回转运动与工件自身的回转运动相叠加，因此固着磨料加工工件的去除效果无法预判。

在一些研究中，研究者已用数学公式推导和模拟在特定情况下，单颗研磨微粒相对于工件的运动轨迹。但随着加工过程的进行，由于工件的转动是随动的，在不同加工条件下的转速不同。仅用特定的转速或转速比来推断预测一段时间内工件加工面形的变化，存在较大的误差，不能反映实际加工过程中磨料的实际轨迹。

目前轨迹模拟仅限于二维坐标系中进行，通过二维轨迹线的疏密来模拟去除效果，当轨迹线较为稠密时，无法分辨去除效果，不具有实际应用价值。

发明内容

本发明提供一种实时预测研抛加工过程去除效果的方法及装置，能够实时预测研磨抛光加工过程中对工件的去除效果。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种实时预测研抛加工过程去除效果的方法，包括以下步骤：

(1)采用机器视觉方法监测加工区域，获取实时图像特征信息；

(2)将所述实时图像特征信息，经过研磨抛光去除模型处理和计算，输出预测去除效果。

进一步的，所述实时图像特征信息包括通过机器视觉处理系统所获取的工件转速、时间间隔、研磨盘转速或工件相对于研磨盘的偏心量。

进一步的，在单段加工过程中，图像采集装置的位置不变，研磨盘的转速可以视为恒定。

进一步的，工件转速的算法为：机器视觉处理系统实时识别工件上的特征点以及特征点在图像中对应的位置，根据图像采集的帧率和数据的更新频率，设定一次处理图像的帧数；计算处理图像序列第一帧与最后一帧图像中特征点转动的角度和时间间隔，确定此段时间内工件转动的角度，即为工件的实时转速。

进一步的，构建去除模型的算法为：根据研磨抛光轨迹方程，已知研磨盘转速、工件相对于研磨盘的偏心距，研磨抛光磨粒根据统计规律结合实验分析给出；此时根据参数方程，将二维轨迹线离散化取点，可以实时获取轨迹坐标；通过数字化坐标系，将二维笛卡尔坐标系中平面坐标轴进行数字化，以一定粒度进行划分，比较轨迹点和相应坐标区间，以坐标区间中轨迹点的个数为基准，结合去除系数和去除因子，生成去除量；最后根据二维坐标区间中点所处的平面点、此平面点对应的去除量在三维坐标系中构建离散点，利用相应算法，将三维点集转化为各种预测去除效果图。

进一步的，去除效果的显示方式包括三维点集、等值面、轮廓图或三维曲面图。

进一步的，平面坐标轴划分粒度、去除系数和去除因子的取值，与加工过程中的偏心距、压力、磨料或摩擦力因素有关，并根据实际加工过程进行优化确定，以使去除模型与实际加工过程吻合。