一种轧辊表面激光毛化设备及方法技术

本发明专利技术涉及毛化技术领域，公开了一种轧辊表面激光毛化设备及方法，包括：根据目标轧辊待加工表面的展开尺寸和激光光斑相关参数确定空白图片的像素规格；根据期望实现的微观结构特征对所述空白图片中的像素进行赋值，得到所述目标轧辊待加工表面微观结构的数字化图像；根据所述数字化图像对所述目标轧辊待加工表面进行毛化加工；保证空白图片的每个像素都不重复的代表待加工表面的区域，然后根据微观结构特征的需要对空白图片中像素进行设置，最后由激光设备根据图片中的像素参数进行相应的毛化加工，从而实现高效、高质量的对轧辊表面按照任意指定微观结构进行毛化的激光毛化方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种轧辊表面激光毛化设备及方法


[0001]本专利技术涉及毛化
，具体涉及一种轧辊表面激光毛化设备及方法。

技术介绍

[0002]表面轮廓的微观结构对材料的表面特性有着重要的影响，例如很多专家学者受自然生物界的启发，开展了大量的材料仿生结构设计和试验，通过合理的设计表面微观结构，可以显著的改善材料表面的摩擦、抗磨损、润湿、光泽色泽、流体减阻、胶粘等特性。
[0003]以钢板为例，不同的用户对钢板表面特性的关注也有所不同，如部分用户关注钢板表面的储油能力、部分用户关注钢板表面的抗摩擦磨损能力、部分用户关注钢板表面的光泽度、部分用户关注钢板表面的涂漆效果。因此针对不同的用户需求，合理的设计及控制钢板表面微观结构，将有利于进一步改善钢板在用户端的使用效果。
[0004]钢板表面轮廓的微观结构一般是通过钢板生产过程的轧制或平整过程从轧辊表面转印而来的，而轧辊表面轮廓的微观结构又是通过对轧辊表面进行毛化处理而来。现有的轧辊毛化技术主要包括有抛丸/喷砂毛化、电火花毛化、激光毛化、电子束毛化、镀铬毛化等技术，然而这些现有的轧辊毛化技术都存在着毛化微观结构难以自由控制的问题，往往具有其技术的固有特征，如抛丸/喷砂毛化、电火花毛化、镀铬毛化其毛化微观结构的形成过程是完全随机的，因此无法精确的控制毛化结构的微观形状，而激光毛化和电子束毛化其毛化坑的形状又是偏向有序的，其每个能量脉冲产生的毛化点微观结构是相同或相似的，同样无法对毛化形貌的微观结构进行自由控制和调节。
[0005]公开号CN104884180B专利中提到了一种具有规则纹理的表面结构，一定程度上解决了现有轧辊毛化技术在表面微观结构控制上的不足，但其表面微观结构是规则的、重复的纹理，无法对轧辊表面微观结构进行自由控制。
[0006]综上所述，合理控制钢板表面微观结构是改善钢板表面特性的关键手段，而现有轧辊毛化技术无法实现对轧辊表面微观结构的自由控制，因此也难以充分满足不同用户对不同表面特性的需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种轧辊表面激光毛化设备及方法，解决以下技术问题：
[0008]如何提供一种能够高效、高质量的对轧辊表面按照任意指定微观结构进行毛化的激光毛化方法。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0010]一种轧辊表面激光毛化方法，包括：
[0011]步骤S1，根据目标轧辊待加工表面的展开尺寸和激光光斑相关参数确定空白图片的像素规格；
[0012]步骤S2，根据期望实现的微观结构特征对所述空白图片中的像素进行赋值，得到所述目标轧辊待加工表面微观结构的数字化图像；
[0013]步骤S3，根据所述数字化图像对所述目标轧辊待加工表面进行毛化加工；
[0014]其中，所述激光光斑相关参数包括激光光斑有效烧蚀面积和光斑重叠系数，所述数字化图像中的每一像素均对应于所述目标轧辊待加工表面的一块区域。
[0015]通过上述技术方案，在毛化前，建立与目标轧辊待加工表面呈对应关系的空白图片，保证空白图片的每个像素都不重复的代表待加工表面的区域，然后根据微观结构特征的需要对空白图片中像素进行设置，最后由激光设备根据图片中的像素参数进行相应的毛化加工，由于图片像素的赋值设置灵活，且像素数量适配目标轧辊的待加工表面，精度高，从而实现高效、高质量的对轧辊表面按照任意指定微观结构进行毛化的激光毛化方法。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤S1中，所述确定空白图片的像素规格的方法包括：
[0017][0018]其中，L为所述空白图片长度方向的像素个数，L
roll
为所述目标轧辊待加工表面的展开尺寸中的长度尺寸，W为所述空白图片宽度方向的像素个数，W
roll
为所述目标轧辊待加工表面的展开尺寸中的宽度尺寸，d
l
为所述激光光斑有效烧蚀面积的长度方向尺寸，d
w
为所述激光光斑有效烧蚀面积的宽度方向尺寸，η为所述光斑重叠系数。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤S2包括：
[0020]根据所述期望实现的微观结构特征建立对应的三维形貌结构；
[0021]确定所述三维形貌结构垂直于像素面的高度；
[0022]将所述三维形貌结构对应的图像以所述像素面为基准面转换为包含高度信息的二维图像；
[0023]将所述二维图像以随机且不重叠的方式放置在所述空白图片上，得到所述数字化图像。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：所述高度信息为所述二维图像内像素的灰度数据。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：所述步骤S2还包括：
[0026]对所述数字化图像的指定区域进行毛化评价；
[0027]将所述毛化评价的评价分与预设阈值进行对比，若满足预设条件，则可执行毛化处理，否则重新进行所述数字化图像的生成。
[0028]一种轧辊表面激光毛化设备，包括：
[0029]辊车床、轧辊、短脉冲激光器、激光毛化头和控制系统；
[0030]所述轧辊装设置在所述辊车床上，所述辊车床驱动所述轧辊进行旋转；
[0031]所述短脉冲激光器和所述激光毛化头安装在所述辊车床的水平拖板上，并与所述轧辊表面相互垂直，所述水平拖板带动所述激光毛化头沿着所述轧辊的轴线方向水平移动；
[0032]所述辊车床驱动所述轧辊进行旋转的主轴上设置有旋转编码器，所述水平拖板下设置有光栅尺；
[0033]所述控制系统通过采集所述旋转编码器和所述光栅尺的信息，得到当前所述激光毛化头与所述轧辊表面之间的相对位置关系，同时根据数字化图像，控制所述短脉冲激光器进行激光脉冲的发射和关闭，所发出的激光脉冲经所述激光毛化头聚焦后对所述轧辊表
面进行烧蚀，实现轧辊的毛化加工。
[0034]本专利技术的有益效果：本专利技术在毛化前，建立与目标轧辊待加工表面呈对应关系的空白图片，保证空白图片的每个像素都不重复的代表待加工表面的区域，然后根据微观结构特征的需要对空白图片中像素进行设置，最后由激光设备根据图片中的像素参数进行相应的毛化加工，由于图片像素的赋值设置灵活，且像素数量适配目标轧辊的待加工表面，精度高，从而实现高效、高质量的对轧辊表面按照任意指定微观结构进行毛化的激光毛化方法。
附图说明
[0035]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0036]图1为本专利技术中的轧辊表面激光毛化方法流程示意图；
[0037]图2为本专利技术本实施例中单个三维形貌结构的三维示意图；
[0038]图3为本专利技术本实施例中单个三维形貌结构的二维示意图；
[0039]图4为本专利技术轧辊表面目标毛化形貌的局部数字化图像；
[0040]图5为本专利技术中加工完成后轧辊对应位置的实际微观结构示意图；
[0041]图6为本专利技术中的轧辊表面激光毛化设备结构示意图。
[0042]附图说明：1、辊车床；101、旋转编码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.根据权利要求1所述的轧辊表面激光毛化方法，其特征在于，包括：步骤S1，根据目标轧辊待加工表面的展开尺寸和激光光斑相关参数确定空白图片的像素规格；步骤S2，根据期望实现的微观结构特征对所述空白图片中的像素进行赋值，得到所述目标轧辊待加工表面微观结构的数字化图像：步骤S3，根据所述数字化图像对所述目标轧辊待加工表面进行毛化加工；其中，所述激光光斑相关参数包括激光光斑有效烧蚀面积和光斑重叠系数，所述数字化图像中的每一像素均对应于所述目标轧辊待加工表面的一块区域。2.根据权利要求1所述的轧辊表面激光毛化方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述确定空白图片的像素规格的方法包括：其中，L为所述空白图片长度方向的像素个数，L
roll
为所述目标轧辊待加工表面的展开尺寸中的长度尺寸，W为所述空白图片宽度方向的像素个数，W
roll
为所述目标轧辊待加工表面的展开尺寸中的宽度尺寸，d
l
为所述激光光斑有效烧蚀面积的长度方向尺寸，d
w
为所述激光光斑有效烧蚀面积的宽度方向尺寸，η为所述光斑重叠系数。3.根据权利要求1所述的轧辊表面激光毛化方法，其特征在于，所述步骤S2包括：根据所述期望实现的微观结构特征建立对应的三维形貌结构；确定所述三维形貌结构垂直于像素面的高度；将所述三维形貌结构对应的图像以所述像素面为基准面转换为包含高度信息的二维图像；将所述二维图像以随机且不重叠的方式放置在所述空白图片上，得到所述数字化图像。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，
申请(专利权)人：上海宝铟实业有限公司，
类型：发明
国别省市：