[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

说明书

本发明提供了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)，图像采集卡(10)，通过将视觉检测与激光修整进行结合，能够实现高效高精度自动化成型砂轮修整过程，运行稳定,后期装备维持和操作费用非常低，可以节省大量的人工成本,为企业带来可观利益大大节约生产成本。同时该方法具备很大的灵活性，能够快速拆卸与安装，对被检测对象环境要求极低，操作简便，并且能够适应不同种类测量，柔性极高。

技术领域

本发明涉及一种砂轮修整方法，特别是涉及一种基于视觉检测激光修整成型砂轮装置及其修整方法。

背景技术

随着工程陶瓷、光学玻璃和硬质合金等难加工材料器件广泛应用于各类关键设备，各种复杂型面零件的磨削加工逐渐增多，同时各种复杂型面零件又是通过超硬成型砂轮进行磨削加工。超硬成型砂轮是指立方氮化硼、金刚石成型砂轮，如图1所示。它具有非常好的磨削特性，如:抗磨损能力强、导热性好、极高的硬度等，但是正是由于超硬成型砂轮具有以上特性致使其修整加工变得非常困难。因此，为了使超硬成型砂轮在磨削加工过程中能够保持正确的几何形状精度和一定磨粒锐利性，就需要对超硬成型砂轮进行定期修整。

由于成型砂轮种类繁多，所采用的修整方法也大不相同，目前最为普遍的成型砂轮修整方法还是采用人工修整的方法，但是该方法修整效率低下，而且很难保证修整之后的轮廓精度。虽然出现了很多新的修整加工方法，如：车削修整法、磨削修整法、滚轮修整法、电火花修整法、在线电解修整法等，但是依然还存在许多缺点，如：磨削性能差、砂轮形状精度低、修整效率低、成本相对较高、加工环境要求高，并且无法做到实时检测成型砂轮修整是否达标，修整精度低，不适合成型砂轮高效高精密修整。

同时，成型砂轮轮廓检测技术主要通过超景深三维扫描显微镜或者直接对工件进行磨削加工观察磨削后的效果，其缺点是：前者对使用环境要求较高，通常要求在无尘的环境进行，因此还需要将砂轮从磨床拆除后，才能进行观察，使用过程麻烦，并且该设备价格昂贵，使用维护成本较高。后者虽然较前者的使用成本低，操作实施起来相对容易，但是实际情况是成型砂轮轮廓修整不可能在第一次修整就能够达到精度要求，因此还需要将砂轮从磨床上拆除，重新修整，然后将其安装在磨床上进行再次磨削加工观察磨削后工件的效果，该方法操作上虽然相对简单，但是具体实施时工作量巨大，不方便工厂高效生产加工，同时还影响生产进度。

目前，随着视觉检测技术进步发展，通过光学元器件使被检测物体成像于相机的感光元件上，可以实现对图像数字化，然后通过计算机对图像进行处理与检测，可以做到非接触精密测量，排除人为检测的主观因素干扰，通过集成自动设备可以进一步提高生产效率。同时通过结合激光修整可以实现成型砂轮非接触式的在线成型砂轮修整，通过CCD相机采集成型砂轮边缘轮廓信息，利用计算机控制算法对成型砂轮的特征轮廓信息进行识别与提取，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，计算机通过自动规划输出相应NC控制指令，使装载着激光烧蚀头的三维移动台沿着特定的轨迹进行运动，利用聚焦后的高能激光束将成型砂轮的缺陷区域进行激光烧蚀去除，从而使成型砂轮达到规定的几何形状，实现成型砂轮的修整。

随着计算机控制技术的发展，通过视觉检测技术与激光精密加工两者相结合，可以实现高效率、高精度、全自动化成型砂轮在机修整过程，并且成型砂轮激光修整技术也不仅仅局限于超硬磨料和精密化方向发展，而是逐渐迈向智能化方向发展。

发明内容

本发明的目的提供一种非接触式的测量方法，即采用CCD相机对成型砂轮进行边缘轮廓特征提取，排除接触式测量对被检测工件的人为干扰等外力的影响。同时采用数字图像进行处理，因而采集速度快，工作稳定,可长时间稳定工作。

本发明的技术方案是提供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，背光源，三维移动台，光纤激光器，激光烧蚀头，成型砂轮，磨床，远心镜头，CCD相机，图像采集卡；其特征在于：