一种砂轮修整质量检测与评价方法技术

本发明专利技术公开了一种砂轮修整质量检测与评价方法，属于磨削加工技术领域，本发明专利技术的方法：首先，利用手持式扫描仪对修整后砂轮表面所要评价区域的表面进行三维数据采集。然后，对采集的三维数据的奇异点进行剔除和插值补充数据处理、并对修补处理后的三维数据组进行曲面拟合得到其中心面。最后，根据中心面与数据处理后的砂轮表面三维数据组，计算得到评价砂轮修整质量的相关参量值，实现对砂轮的修整质量快速检测与评价。该方法克服了目前砂轮修整质量检测方法成本高、操作复杂、或数据采集精度不高等问题，可为砂轮修整工艺的改进提供依据，对提高磨削加工质量和效率具有重要意义。对提高磨削加工质量和效率具有重要意义。对提高磨削加工质量和效率具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种砂轮修整质量检测与评价方法


[0001]本专利技术涉及精密超精密加工和精密测试
，尤其涉及砂轮修整质量检测与评价方法。

技术介绍

[0002]磨削加工所用的砂轮一般是用磨料和结合剂等制作而成的。对于新安装的砂轮和在磨削过程中砂轮表面钝化不能进行有效磨削的砂轮，都必须对砂轮进行修整。修整后的砂轮表面质量影响磨削加工质量和效率，需要对修正后的砂轮表面质量进行检测与评价，因此，快速准确地检测砂轮修整后的表面质量，不仅有助于进一步认识磨削机理，而且，对磨削加工质量和效率的提高有着重要意义。
[0003]对砂轮表面质量进行检测的方法主要包括：（1）凭借视觉和触觉人为的检测方法，一般依靠工人的经验，通过加工时的声音及工件的表面质量进行判断，这需要工人具备较高的加工经验，主观性较强，并且增加了人工成本。而且受人为因素影响极大，检测准确性无法保证。（2） 利用轮廓仪等接触式量仪对砂轮表面的轮廓进行测量；这种方法虽然理论上可以测量砂轮表面粗糙度，但由于量仪的测头需要接触砂轮粗糙表面，测量时极易造成测头磨损从而损坏量仪，尤其是在砂轮粒度大、尺寸大的条件下，情况更为恶劣，这种方法耗时费力，受限因素多，也无法实现在机检测，而且这种方法的操作比较复杂。（3）利用CCD相机或激光传感器对砂轮表面质量进行检测，这种方法虽然可以测量砂轮表面质量，但是，由于CCD相机和激光传感器的三维数据采集精度不高，鲁棒性不够，会给砂轮质量检测结果带来较大偏差，检测准确性无法保证。
[0004]综上所述，当砂轮在修整后，需要对其修整质量进行检测，由于目前的砂轮修整质量检测操作复杂、耗时费力、数据采集精度不高等原因，因此，砂轮修整质量检测与评价方法也是磨削加工
的研究问题之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种利用手持式扫描仪进行砂轮修整质量检测与评价方法，具有快速、精度高等特点，克服了目前砂轮表面质量的检测检测成本高、耗时费力等问题。
[0006]本专利技术提供的技术方案为：本专利技术提供了一种利用手持式扫描仪进行砂轮修整质量检测与评价方法，其检测系统主要包括：被测砂轮（1）、固定胶带（2）、开有矩形通孔的弹性透明塑料薄片（3）、反光标记点（4）、手持式扫描仪（5）、电源数据线（6）和计算机（7）。在弹性透明塑料薄片矩形通孔周边贴有一定数量的反光标记点（4）；透明塑料薄片的两端是用固定胶带（2）粘贴固定在被测砂轮（1）表面上，且保证透明塑料薄片矩形通孔长边沿砂轮表面的圆周方向；手持式扫描仪（5）通过电源数据线（6）与计算机（7）相连。
[0007]砂轮修整质量检测与评价方法主要步骤有：步骤1：选取评定表面。在修整后砂轮工作面上，选取一定弧长的面积作为评定表
面区域；用胶带将带有反光标记点（4）的弹性透明塑料薄片（3）粘贴固定在所选取的评定表面上。
[0008]步骤2：点云数据采集与数据处理。利用手持式扫描仪（5）对弹性透明塑料薄片矩形通孔露出的砂轮工作面进行三维数据采集，直到数据采集完备，计算机（7）得到修整后砂轮工作面的三维数据A
0 ；计算机对三维数据 进行分析处理，剔除数据A0中的奇异点（奇异点的特征在于相比于正常点来说奇异点与其他点离得较远）。
[0009]然后，利用空间点插值方法对剔除的数据点进行补充处理，得到数据处理后的砂轮工作面三维数据组A
1 。
[0010]步骤3：获取中心面。根据数据处理后的砂轮工作面三维数据组A
1 ，利用最小二乘法方法求得三维数据组A
1 的中心面S
面
。
[0011]步骤4：砂轮修整质量评价参数获取。利用数据处理后的砂轮工作面三维数据组A1和中心面S
面 ，根据需要求得评价砂轮修整质量的相关参数（如：砂轮磨粒等高性、砂轮表面粗糙度等）。 通过对得到相关参数的分析，实现对砂轮修整质量的评价。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种砂轮修整质量检测与评价方法。综合利用手持式扫描仪高效率、高精度的特点，对砂轮进行非接触式扫描获得三维点云数据以及计算机的高效数据处理能力，克服了操作复杂、耗时费力又采集精度不足的困难。检测对象可以是陶瓷、树脂等各种结合剂类型的砂轮，也不受砂轮大小和粒度型号等因素的限制，检测通用性强。
附图说明
[0013]图1为本专利技术所述的检测系统的组成原理示意图。
[0014]图1中：1、被测砂轮；2、固定胶带；3、开有矩形通孔的弹性透明塑料薄片；4、反光标记点；5、手持式扫描仪；6、电源数据线；7、计算机。
具体实施方式
[0015]下面结合附图1，对本专利技术的具体实施方案做进一步的详细说明。
[0016]本专利技术提供的一种砂轮修整质量检测与评价方法，其检测系统（如图1所示）主要包括：被测砂轮（1）、固定胶带（2）、开有矩形通孔的弹性透明塑料薄片（3）、反光标记点（4）、手持式扫描仪（5）、电源数据线（6）和计算机（7）。为了数据处理和最后的评价能够顺利进行，要根据精度需要和扫描仪说明书规定，两点相距一定的距离，无规则、均匀的在弹性透明塑料薄片矩形通孔周边贴有一定数量的反光标记点（4），透明塑料薄片的两端是用固定胶带（2）粘贴固定在被测砂轮（1）表面上，且保证透明塑料薄片矩形通孔长边沿砂轮表面的圆周方向，手持式扫描仪（5）通过电源数据线 （6）与计算机（7）相连。
[0017]准备工作，为了确保良好的数据质量，在手持式激光扫描仪（5）开始使用前，利用快速标定板对手持式激光扫描仪（5）进行校准，将手持式激光扫描仪（5）正对标定板，根据需要在一定距离内开始标定。
[0018]步骤1：选取评定表面。在修整后砂轮工作面上，选取一定弧长的面积作为评定表面区域；用固定胶带（2）将带有反光标记点（4）的弹性透明塑料薄片（3）粘贴固定在所选取的评定表面上。
[0019]步骤2：点云数据采集与数据处理。利用手持式扫描仪（5）对弹性透明塑料薄片矩形通孔露出的砂轮工作面进行三维数据采集，缓慢移动手持式扫描仪（5），并实时调整手持式扫描仪（5）与被测砂轮评定表面区域之间距离，直到数据采集完备，计算机（7）得到修整后砂轮工作面的三维数据 A0。
[0020]计算机对三维数据 A0进行分析处理，剔除数据A
0 中的奇异点（奇异点的特征在于相比于正常点来说奇异点与其他点离得较远），滤波原理为：对于点云 A0中某一点p
j ，离它最近的第 k个点p
jk ，则两点间距离表示为：求离某个点附近的K个点可以使用空间二叉树(KD
‑
tree)进行搜索，而KD
‑
tree是一种对空间中实例点快速检索的树形数据结构；然后计算这K个点与p
j
距离的平均值d
j
：对于整个点云 ，求所有d
j
的均值 μ和方差σ2，其计算公式如下：其中N表示A
0 中点的数量。
[0021]求出均值和方差后，所有的点p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砂轮修整质量检测与评价方法，其特征在于，检测系统主要包括：被测砂轮（1）、固定胶带（2）、开有矩形通孔的弹性透明塑料薄片（3）、反光标记点（4）、手持式扫描仪（5）、电源数据线（6）和计算机（7）;在弹性透明塑料薄片矩形通孔周边贴有一定数量的反光标记点（4）；透明塑料薄片的两端是用固定胶带（2）粘贴固定在被测砂轮（1）表面上，且保证透明塑料薄片矩形通孔长边沿被测砂轮（1）表面的圆周方向；手持式扫描仪（5）通过电源数据线（6）与计算机（7）相连;砂轮修整质量检测与评价方法主要步骤有：步骤1: 选取评定表面,在修整后砂轮工作面上，选取一定弧长的面积作为评定表面区域；用固定胶带（2）将带有反光标记点（4）的弹性透明塑料薄片（3）粘贴固定在所选取的评定表面上;步骤2: 点云数据采集与数据处理,利用手持式扫描仪（5）对弹性透明塑料薄片...

【专利技术属性】
技术研发人员：母德强，田尚雨，吴奎，司苏美，褚笛轲，赵伟，王震，苍鹏，李晓东，宋文明，李帅，司泽凯，张继轩，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：