[发明专利]一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种砂轮不平衡量在位测量系统，包括：信号采集装置，采用三个相互垂直分布的激光位移传感器；信号处理系统，包括滤波模块，三维轨迹构建模块，重心计算模块，轴心偏移量计算模块；反馈系统，根据轴心偏移量指导操作人员对砂轮进行平衡量的调整。本发明还提供了一种砂轮不平衡量在位测量方法：首先采用三个相互垂直分布的激光位移传感器采集砂轮轴心的径向和轴向振动信号，其次通过滤波、三维轨迹构建、重心计算等信号处理方法获得轴心的偏移量；最后根据砂轮轴心的偏移量指导操作人员调整砂轮的平衡量。

技术领域

本发明涉及砂轮平衡性检测技术领域，尤其涉及一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法。

背景技术

随着高速高精度磨削技术的发展，磨削加工逐渐被应用于各种精密、高精密等加工场合，且涉及到机械加工的各个领域。砂轮作为磨削加工和磨床上最重要的工具，对其平衡精度的要求也是越来越高。由于砂轮的制造工艺以及砂轮磨粒分布不均匀，使得砂轮极易出现不平衡的缺陷，严重影响高速加工条件下工件的质量。

传统砂轮卧式静平衡检测方法具有检测精度低，检测效率低、操作繁琐且等缺点。文献[1](母德强,陈懿,崔博,范以撒.砂轮不平衡量检测方法的研究[J].机床与液压,2015,43(03):168-170+91.)中提到利用激光位移传感器和电涡流传感器实现了砂轮单一径向以及轴向的不平衡量的在线非接触式检测，但是该方法无法实现砂轮直径平面内轴心偏移位移量的测量，更加无法对砂轮不平衡量进行量化，只能检测到砂轮是否产生不平衡现象，而无法对砂轮的平衡性调整给出指导性意见。因此，本领域的技术人员致力于开发一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术砂轮平衡性检测检测精度低，检测效率不高，无法将砂轮不平衡性进行量化。

为实现上述目的，本发明提供了一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法，实现砂轮不平衡量的在位测量，利用轴心运动的三维轨迹，将砂轮不平衡量进行量化，具体的技术方案如下：

一种砂轮不平衡量在位测量系统包括：

信号采集装置，采用三个相互垂直分布的激光位移传感器，其中激光位移传感器41和激光位移传感器42处于同一个径向XY平面内且相互垂直，用于采集砂轮运转过程中轴心径向运动的振动信号，激光位移传感器43的安装与砂轮静态时的轴心位置相平行，用于采集砂轮运转过程中轴心轴向运动的振动信号；

信号处理系统，包括滤波模块，三维轨迹构建模块，重心计算模块，轴心偏移量计算模块；

反馈系统，根据轴心偏移量指导操作人员对砂轮进行平衡量的调整。

进一步地，所述的信号采集装置中的激光位移传感器采用三角测量法，测量精度在1μm及以上。

进一步地，所述的信号处理系统将采集的轴心振动信号进行低通滤波去除干扰信号，根据滤波以后X,Y,Z三个方向上的振动信号，构建出轴心运动的三维轨迹图。

本发明另一方面提供了一种基于所述装置的砂轮不平衡量在位测量方法，包括步骤：

步骤1：采集砂轮运转过程中轴心的径向和轴向三维振动信号；

步骤2：对采集的振动信号进行低通滤波处理，构建出轴心运动的X、Y、Z方向三维轨迹图；

步骤3：利用重心积分公式求出径向XY平面轴心轨迹图的重心位置，轴向Z方向的偏移量为最大值的一半，获得轴心的三维重心坐标，跟砂轮静态时的轴心位置作比较，定量的得到轴心偏移量，以指导操作人员对砂轮进行平衡量的调整。

具体而言，所述步骤2具体包括：

步骤21：对采集到的轴心X、Y所属径向和Z所属轴向的振动信号进行低通滤波处理；