[发明专利]一种基于视觉检测激光修整成型砂轮装置及其修整方法

权利要求书

1.一种基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置，具体包括计算机(1)、背光源(2)、三维移动台(3)、光纤激光器(4)、激光烧蚀头(5)、成型砂轮(6)、磨床(7)、远心镜头(8)、CCD相机(9)以及图像采集卡(10)；其特征在于：

激光烧蚀头(5)安装固定在三维移动台(3)上面，磨床(7)带动成型砂轮(6)转动，远心镜头(8)竖直放置于成型砂轮(6)右上方，并且远心镜头(8)光轴与成型砂轮外周相切，且切点正好处于远心镜头的焦点位置；

背光源(2)位于远心镜头(8)的右下方，CCD相机(9)和远心镜头(8)通过接口连接在一起，组成一个图像采集系统；

图像采集卡(10)通过信号线与CCD相机(9)连接，计算机(1)接收来自图像采集卡(10)的数据，对成型砂轮(6)边缘轮廓信息进行处理、并提取出轮廓特征信息，然后与标准的成型砂轮边缘轮廓特征进行相似度比对，检测出被修整成型砂轮的缺陷区域，计算机(1)依次计算出待成型砂轮误差余量，进行实时补偿，自动规划激光修整成型砂轮运动轨迹并生成相应的NC控制指令；计算机(1)能够对光纤激光器(4)的功率密度和脉冲频率进行控制；

激光烧蚀头(5)安装在三维移动台(3)上面，并水平放置于砂轮的左边，计算机(1)控制三维移动台(3)，使激光烧蚀头(5)能够沿着x、y、z三个方向上预定的轨迹进行运动；

通过CCD相机拍摄成型砂轮轮廓照片，并判断提取出的成型砂轮轮廓是否合格；如果不合格，计算机将再次输出相应的数控控制信号控制激光烧蚀头完成对应激光修整过程。

2.一种根据权利要求1所述的基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置修整砂轮的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：首先将砂轮安装在磨床上，并将磨床调整到预设的转速；预设的转速设置为300r/min，使其带动砂轮以300r/min的速度匀速转动；

步骤2：通过计算机启动光纤激光器发射激光，并设置激光修整参数，使激光烧蚀头发射激光束照射在砂轮表面；

步骤3：三维移动台接受来自计算机NC控制指令，带动激光烧蚀头沿着激光修整成型砂轮轨迹进行运动，使聚焦后的激光光斑沿着成型砂轮的轴向和径向方向进行移动，实现对成型砂轮粗修整；

步骤4：打开背光源，使背光源能够照射在成型砂轮的切向轮廓面上，并启动CCD相机实现对成型砂轮的切向边缘轮廓的图像采集；被检测成型砂轮放置于远心镜头的左下方,同时使成型砂轮的圆周和远心镜头的光轴相切，并且使切点位于远心镜头的焦平面位置上，使CCD相机能够采集图像，完成成型砂轮的切向边缘轮廓的图像采集；

步骤5：图像采集卡接收来自CCD相机的信号，通过数字采样之后，转换成数字图像信号；

步骤6：计算机接收来自图像采集卡的数字图像信号，并完成图像去噪预处理工作；

步骤7：计算机对经过数字滤波预处理的图像进行分割和边缘提取，将成型砂轮的切向轮廓的边缘信息提取出来，并且转换为相应的矢量图；最后就是对于成型砂轮的边缘轮廓特征进行相应的描述，包括长度、曲率、直径的几何特征；

步骤8：计算机将提取出来的成型砂轮边缘轮廓特征匹配到特定坐标系内；

步骤9：计算机将提取出的成型砂轮边缘轮廓特征与提前加载到坐标系内标准的成型砂轮轮廓特征进行相似度比对，判断被检测成型砂轮边缘轮廓形状是否达到预定的修整形状精度要求，如果已经达到预期精度要求，则完成本次激光修整成型砂轮过程，反之，将继续进行成型砂轮的精修整过程。

3.根据权利要求2所述的基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置修整砂轮的方法，该步骤2中，该步骤中将光纤激光机的平均功率设置为100W，重复频率设置为50khz。