[发明专利]超硬磨具出露磨粒数量和磨粒出露高度的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于磨具检测技术。

背景技术

超硬磨具通常是指用金刚石或立方氮化硼做磨料制成的磨具，包括砂轮、油石、切割锯片等。它们是通过将结合剂，例如金属结合剂、陶瓷结合剂、树脂结合剂等，与细小的磨粒混合压制成型，然后经过后续的热处理制成。磨具的制造过程决定了磨粒在磨具中分布的随机性。超硬磨具工作层表面单位面积出露磨粒数量和磨粒出露高度直接影响磨具的使用效果。出露磨粒数量和磨粒出露高度是表征磨具使用性能的重要指标，但目前对该指标的检测还没有一种简单高效的检测方法。对于磨粒出露高度国内外都有学者进行研究，所采用的方法有准焦法、激光三角法、针式轮廓仪法、干涉式轮廓仪法、聚焦合成法。在《金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌的研究进展》一文中，对这些方法都有介绍，该文发表在《金刚石与磨料磨具工程》杂志，2010年第3期，第36页。

准焦法的原理是利用显微镜带刻度的调焦旋钮，对出露磨粒顶点和底部分别进行调焦，两次调焦刻度之差即为磨粒出露高度；激光三角法是将激光束以特定的角度照射到出露磨粒上，采集激光的漫反射信息，根据反射信息由计算机对出露磨粒形貌进行三维重构，最终计算出磨粒出露高度；针式轮廓仪法是利用探针针尖与出露磨粒相接触并移动，由计算机对信号进行处理计算出磨粒出露高度；干涉式轮廓仪法是根据光的干涉原理，利用光程差信息进行三维重构，最终计算出磨粒出露高度；聚焦合成法，该方法是利用视频显微镜调焦原理和三维重构技术，对出露磨粒在“Z”轴方向，也就是磨粒出露高度方向，采集多幅两维图像，再利用计算机重构出露磨粒的三维图像，最终计算出磨粒出露高度。

上述方法的特点和不足分别是：显微镜准焦法特点，投资少，操作简单、缺点是主观性太强、测试准确性和稳定性差，效率低；激光三角法，测试精度低、只能用于粗颗粒测量，而且激光侧头昂贵，不能进行工业应用；针式轮廓仪法，属于接触式测量，测量精度低、测量速度慢，探针易磨损。干涉式轮廓仪法，测试精度高，技术复杂，仪器价格昂贵，不适用于工业推广应用；聚焦合成法，该方法基本原理与准焦法是一致的，但是利用计算机进行数据处理，提高了测试效率。

此外，上述方法存在的共同问题是：没有提出完善的数学模型，测试随意性大；由于出露磨粒底部高低不平，必须人为规定基准面，测试结果人为因素大，稳定性差；不能同时分析单位面积出露磨粒数量；因此上述方法都没有应用于工业生产检验。

由于出露磨粒的特殊性(出露磨粒底部高低不平，难以确定基准面)，很难准确的测量出磨粒出露高度。实际应用中只要提供磨粒出露高度近似统计值和分布规律即可满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、快速、有效的近似检测磨粒出露高度和单位面积出露磨粒数量的方法。

为了达到上述目的采用以下技术方案：超硬磨具出露磨粒数量和磨粒出露高度的检测方法，由计算机、显微镜和与显微镜相连的数码摄像头组成视频图像采集系统，采集图象并进行分析计算，超硬磨具经使用或开刃后，将超硬磨具磨削部位放置于显微镜下，由数码摄像头将图像转换成数码信息，连续采集不同部位的图像，通过计算机对图像进行存储；对采集的图像设置圆环采样区，对圆环采样区内的磨粒出露高度和出露磨粒数量进行分析；

其中对于磨粒出露高度的检测步骤为：将磨粒视为是圆球型，磨粒出露的部分视为球冠，出露高度相当于球冠的高，投影宽度相当于球冠底面直径，利用计算机标尺线段标记与出露部分的最大长度垂直的最大投影宽度，然后利用下述数学模型通过计算机计算得到磨粒出露高度，数学模型为

h=D2-(D2)2-(B2)2]]>

其中h-代表磨粒出露高度，D-代表磨粒基本粒粒径上限尺寸，B-代表磨粒出露部分最大投影宽度；