專利名稱：針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪精密加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
模具表面激光強化處理(包括激光相變硬化、激光熔凝、激光合金化、激光熔覆等)是代表國際先進水平和未來發(fā)展方向的高效綠色制造方法，具有三個突出優(yōu)勢，ー是可根據(jù)具體需求僅對模具的局部表面而不是全部表面進行強化，從而大幅度減少加工面積和加工能耗，節(jié)約加工時間和貴金屬使用量；ニ是可大幅提高表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和耐腐蝕性，改善模具使用性能和使用壽命；三是可根據(jù)模具自由曲面設(shè)計相應的激光掃描軌跡，以適應模具自由曲面的加工。在激光強化模具表面使用性能得到大幅度提高的同時，其加工難度也隨之加劇。高硬度、高耐磨性、自由曲面面形的復雜性、局域強化帶來的局域硬度差異成為制約激光強化模具表面后續(xù)加工的瓶頸因素。在后續(xù)加工エ序中，精磨加工受剛性砂輪形狀制約，難以在自由曲面曲率各向差異和多變性情況下，直接獲得精密的面形精度，不得不留下較大的尺寸加工余量和較粗糙的表面到后續(xù)的光整加工エ序。針對激光強化模具光整加工技術(shù)難題，提出ー種新型的光整加工工具軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪。其中氣壓砂輪是ー個由橡膠基體構(gòu)成的空心半球，并在其表面通過高分子粘結(jié)劑軟固結(jié)ー層有一定厚度磨粒(可以克服現(xiàn)有氣囊拋光中采用游離磨粒切削能力較弱的缺點)，其表面的柔性可以通過空心半球內(nèi)部氣壓在線控制，并可方便地與機器人配合使用。但目前針對軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的制備過程中，時常存在砂輪表面粘結(jié)劑涂覆不均勻，表面磨粒材料去除性能難以控制等問題，目前采用人為檢測，但肉眼也難以進行識別，且效率較低。本專利設(shè)計了ー套針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，對采用該方案針對高硬度表面實現(xiàn)精密光整具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)不能檢測磨粒群顆粒是否均勻地固結(jié)于氣壓砂輪表面、并針對性地選擇自動修復方案的缺點，本發(fā)明提出一種針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，使得砂輪制備后能夠自動實現(xiàn)檢驗修復一體化。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，其特征在于包括檢修系統(tǒng)操作平臺、砂輪檢測系統(tǒng)、砂輪修復裝置和エ控機，所述檢修系統(tǒng)操作平臺主要分為上層和下層，在下層平臺上安裝ー用于固定砂輪檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺，在所述的旋轉(zhuǎn)臺的中心位置固定一砂輪 裝配支架；上層平臺中心位置固定砂輪修復裝置，其中心與下層裝配支架中心對齊；所述砂輪檢測系統(tǒng)由CCD圖像傳感器、采樣相機、存儲器、高頻光源、光源發(fā)生器、環(huán)形幕布以及配套エ控機軟件構(gòu)成，所述的CCD圖像傳感器與采樣相機設(shè)置于所述的旋轉(zhuǎn)臺ー側(cè)，高頻光源固定于旋轉(zhuǎn)臺另ー側(cè)，兩者連線通過旋轉(zhuǎn)臺中心，所述的C⑶圖像傳感器水平對準所述的裝配支架上的砂輪外輪廓，所述的高頻光源對準所述的裝配支架，旋轉(zhuǎn)架外環(huán)設(shè)置一條環(huán)形光幕；所述的CCD圖像傳感器與采樣相機的數(shù)據(jù)線連接所述的エ控機；所述砂輪修復裝置主要由砂輪修型葉片、修型葉片進給電機、修型葉片旋轉(zhuǎn)電機以及電機驅(qū)動裝置構(gòu)成，所述的砂輪修型葉片安裝于所述的上層平臺中心，多個葉片整體構(gòu)成半球形狀，所述的半球形狀 的對稱中心與半球形砂輪對稱中心在同一條直線上、大小應與砂輪成型輪廓對應，所述的半球形狀的內(nèi)部球面輪廓即為砂輪成型后外表面的理想輪廓；所述的修型葉片通過連桿固定在上層平臺，并連接用于實現(xiàn)上下移動的進給電機、實現(xiàn)砂輪表面修復的旋轉(zhuǎn)電機、接近開關(guān)；エ控機通過電機驅(qū)動裝置控制進給電機和旋轉(zhuǎn)電機，所述的接近開關(guān)的輸出信號也連接所述的エ控機；所述的エ控機通過控制旋轉(zhuǎn)臺運轉(zhuǎn)和光源使能，采集砂輪在各個方向上的輪廓圖像數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)線將圖像傳入至上位機界面，隨后進行與標準輪廓的數(shù)據(jù)擬合，檢驗是否為合格樣品，隨后通過電機驅(qū)動裝置控制修型葉片進給電機和修型葉片旋轉(zhuǎn)電機，從而對不合格的磨粒固化砂輪進行修復。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為將制作完成后的半球形砂輪固定于砂輪裝配支架上，要求裝配支架尺寸與砂輪內(nèi)徑尺寸一致，使得支架外表面與砂輪內(nèi)表面緊密貼合，砂輪外表面處于伸展姿態(tài)，且無任何擠壓折皺。將環(huán)形幕布安裝在旋轉(zhuǎn)架一周，使得外部四周無光源干擾。打開エ控機運行系統(tǒng)操控軟件，同時打開光源發(fā)生器，調(diào)整光源的亮暗程度，并將光源調(diào)至裝配架同一水平高度，光源由多個高頻的LED燈珠構(gòu)成。調(diào)整CCD圖像傳感器，使其與光源和裝配架處于同一水平高度，并通過エ控機操控界面觀測調(diào)整CXD位置，使得氣壓砂輪在系統(tǒng)界面中心位置呈現(xiàn)完整的黒色背影。啟動操作過程，通過CCD和采用相機對砂輪外輪廓進行360度的旋轉(zhuǎn)拍攝，通過旋轉(zhuǎn)架實現(xiàn)CCD與光源圍繞氣壓砂輪旋轉(zhuǎn)，并保持相對位置，采用相機每隔40度拍攝ー幀圖像，并傳輸至上位機，系統(tǒng)通過事先存儲的完整輪廓圖像與采集的圖像進行擬合比較，給出誤差率，從而檢驗氣壓砂輪外輪廓的磨粒固化是否合格。若判定砂輪為不合格品，系統(tǒng)開始進行修復步驟，通過電機驅(qū)動裝置控制葉片進給電機和旋轉(zhuǎn)電機工作，使砂輪修型葉片在砂輪外表面進行旋轉(zhuǎn)修型，完畢后重新進行檢測。本發(fā)明的有益效果是正對球面形氣壓砂輪表面固化磨粒后易出現(xiàn)不均勻而造成砂輪精密加工失準的問題，設(shè)計了一套磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)。采用高頻光源構(gòu)成氣壓砂輪白色背景，使得砂輪正面成黒色清晰輪廓。采用CCD制成像系統(tǒng)，將砂輪輪廓采集至上位機，并通過與已存儲的理想輪廓進行比較，從而檢測砂輪磨粒固化是否合格。并對不合格砂輪通過控制修型葉片進行修復。該方案便于試驗操作和處理、適用面廣；能夠為軟固結(jié)磨粒群氣壓砂輪的高效加工提供了エ藝保障；為該拋光技術(shù)在模具拋光領(lǐng)域發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢和應用潛カ奠定重要基礎(chǔ)。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明氣壓砂輪磨粒固結(jié)檢測系統(tǒng)示意圖。圖3是本發(fā)明氣壓砂輪修復系統(tǒng)示意圖。圖4是通過CXD采集的氣壓砂輪的輪廓圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步描述。參照附圖ト4:針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，其特征在于包括檢修系統(tǒng)操作平臺、砂輪檢測系統(tǒng)、砂輪修復裝置和エ控機，所述檢修系統(tǒng)操作平臺主要分為上層和下層，在下層平臺上安裝ー用于固定砂輪檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺，在所述的旋轉(zhuǎn)臺的中心位置固定一砂輪裝配支架；上層平臺中心位置固定砂輪修復裝置，其中心與下層裝配支架中心對齊；所述砂輪檢測系統(tǒng)由CXD圖像傳感器、采樣相機、存儲器、高頻光源、光源發(fā)生器、環(huán)形幕布以及配套エ控機軟件構(gòu)成，所述的CCD圖像傳感器與采樣相機設(shè)置于所述的旋轉(zhuǎn)臺ー側(cè)，高頻光源固定于旋轉(zhuǎn)臺另ー側(cè)，兩者連線通過旋轉(zhuǎn)臺中心，所述的C⑶圖像傳感器 水平對準所述的裝配支架上的砂輪外輪廓，所述的高頻光源對準所述的裝配支架，旋轉(zhuǎn)架外環(huán)設(shè)置一條環(huán)形光幕；所述的CCD圖像傳感器與采樣相機的數(shù)據(jù)線連接所述的エ控機；所述砂輪修復裝置主要由砂輪修型葉片、修型葉片進給電機、修型葉片旋轉(zhuǎn)電機以及電機驅(qū)動裝置構(gòu)成，所述的砂輪修型葉片安裝于所述的上層平臺中心，多個葉片整體構(gòu)成半球形狀，所述的半球形狀的對稱中心與半球形砂輪對稱中心在同一條直線上、大小應與砂輪成型輪廓對應，所述的半球形狀的內(nèi)部球面輪廓即為砂輪成型后外表面的理想輪廓；所述的修型葉片通過連桿固定在上層平臺，并連接用于實現(xiàn)上下移動的進給電機、實現(xiàn)砂輪表面修復的旋轉(zhuǎn)電機；エ控機通過電機驅(qū)動裝置控制進給電機和旋轉(zhuǎn)電機，所述的接近開關(guān)的輸出信號也連接所述的エ控機；所述的エ控機通過控制旋轉(zhuǎn)臺運轉(zhuǎn)和光源使能，采集砂輪在各個方向上的輪廓圖像數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)線將圖像傳入至上位機界面，隨后進行與標準輪廓的數(shù)據(jù)擬合，檢驗是否為合格樣品，隨后通過電機驅(qū)動裝置控制修型葉片進給電機和修型葉片旋轉(zhuǎn)電機，從而對不合格的磨粒固化砂輪進行修復。參照圖1，磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，主要包括檢測修復平臺12，砂輪表面磨粒固化檢測系統(tǒng)2，砂輪修復系統(tǒng)3三個部分。將檢測修復平臺12水平安置，在下層平臺上安裝一個旋轉(zhuǎn)架13，其上中心位置固定裝配支架14，用于固定氣壓砂輪。在旋轉(zhuǎn)架四周設(shè)計ー塊環(huán)形的幕布15，其材質(zhì)要求反光不明顯。而在旋轉(zhuǎn)架14上安裝高頻LED光源22以及CXD圖像傳感器24并配備采樣相機25，要求LED光源22和CXD圖像傳感器24兩者保持在同一條直線上，且裝配支架14位于其中心位置，當旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動吋，上述兩者保持相對距離不變，圍繞裝配支架14做旋轉(zhuǎn)運動，裝配支架14保持固定不動，該檢測信號通過數(shù)據(jù)線被發(fā)送至エ控機11，供后續(xù)處理。下層平臺12通過支柱16支撐上層平臺17，上層平臺17主要用于固定砂輪修復系統(tǒng)3，其中砂輪修型葉片33構(gòu)成球形，其中心與裝配支架14中心在同一條直線上，通過旋轉(zhuǎn)電機32，進給電機34控制修型葉片33對砂輪表面進行修復，并在固定位置安裝接近開關(guān)35，用于傳送到位信號，エ控機11通過電機驅(qū)動裝置31控制兩個電機。參照圖2，所述2砂輪表面磨粒固結(jié)檢測系統(tǒng)，其信號輸入部分包括CXD圖像傳感器24，其通過接插件連接采樣相機25，采集的信號通過圖像采集器26傳送至エ控機11上位機軟件。而信號輸出部分主要用于控制光源，其中包括光源發(fā)生器21和高頻LED光源22。參照圖3，所述砂輪表面修復系統(tǒng)主要由エ控機11通過電機驅(qū)動裝置31控制修型葉片旋轉(zhuǎn)電機32和修型葉片進給電機34，修型葉片33呈球面型，能夠很好的在磨粒固化砂輪表面起修型效果，其進給距離受限位開關(guān)35控制，并將信號反饋至11エ控機。 本發(fā)明的工作過程是將磨粒固化后的砂輪安裝在轉(zhuǎn)配支架14上，保證其表面無壓縮變折皺。隨后安裝環(huán)形幕布15，要求其表面無明顯反光，并起到屏蔽外部光源干擾的作用。砂輪安裝完成后，打開エ控機11，運行系統(tǒng)，并連接砂輪檢測系統(tǒng)2和砂輪修復系統(tǒng)3。開始對砂輪表面進行檢測，首先主系統(tǒng)通過光源發(fā)生器21啟動高頻LED22，使砂輪背景呈現(xiàn)白色，砂輪正面呈現(xiàn)清晰黑色輪廓。隨后(XD24結(jié)合采樣相機25采集圖像信息，并將數(shù)據(jù)通過圖像采集器26傳送至エ控機11，通過旋轉(zhuǎn)架13，毎次旋轉(zhuǎn)40度進行一次采樣，在毎次采樣時打開高頻LED光源22，為采樣提供白色背景。エ控機11將接收到的圖像信號與已存儲其中的理想輪廓圖像42進行對比，并計算出誤差率。當エ控機11中的軟件系統(tǒng)判斷出該砂輪為不合格時，通過電機驅(qū)動裝置31來控制兩個電機，來實現(xiàn)對不合格砂輪的修復。先通過修型葉片34進給電機，使修型葉片33貼合砂輪表面，通過限位開關(guān)35告エ控機11，說明修型葉片33已進入帶加工狀態(tài)，隨后エ控機11啟動修型葉片32旋轉(zhuǎn)電機，進行砂輪修型，修型葉片33單片成花瓣狀，且旋轉(zhuǎn)側(cè)成刀片狀，修型過程當中，砂輪表面突出部分的磨粒41和43隨著修型葉片的旋轉(zhuǎn)而被去除，從而達到砂輪表面固化磨粒呈現(xiàn)均勻狀42。隨后重新進行磨粒固化表面均勻度的檢測。本說明書實施例所述內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思所實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當僅局限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所能想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)，其特征在于包括檢修系統(tǒng)操作平臺、砂輪檢測系統(tǒng)、砂輪修復裝置和エ控機，所述檢修系統(tǒng)操作平臺主要分為上層和下層，在下層平臺上安裝ー用于固定砂輪檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺，在所述的旋轉(zhuǎn)臺的中心位置固定一砂輪裝配支架；上層平臺中心位置固定砂輪修復裝置，其中心與下層裝配支架中心對齊； 所述砂輪檢測系統(tǒng)由CCD圖像傳感器、采樣相機、存儲器、高頻光源、光源發(fā)生器、環(huán)形幕布以及配套エ控機軟件構(gòu)成，所述的CCD圖像傳感器與采樣相機設(shè)置于所述的旋轉(zhuǎn)臺ー偵牝高頻光源固定于旋轉(zhuǎn)臺另ー側(cè)，兩者連線通過旋轉(zhuǎn)臺中心，所述的CXD圖像傳感器水平對準所述的裝配支架上的砂輪外輪廓，所述的高頻光源對準所述的裝配支架，旋轉(zhuǎn)架外環(huán)設(shè)置一條環(huán)形光幕；所述的 CCD圖像傳感器與采樣相機的數(shù)據(jù)線連接所述的エ控機； 所述砂輪修復裝置主要由砂輪修型葉片、修型葉片進給電機、修型葉片旋轉(zhuǎn)電機以及電機驅(qū)動裝置構(gòu)成，所述的砂輪修型葉片安裝于所述的上層平臺中心，多個葉片整體構(gòu)成半球形狀，所述的半球形狀的對稱中心與半球形砂輪對稱中心在同一條直線上、大小應與砂輪成型輪廓對應，所述的半球形狀的內(nèi)部球面輪廓即為砂輪成型后外表面的理想輪廓；所述的修型葉片通過連桿固定在上層平臺，并連接用于實現(xiàn)上下移動的進給電機、實現(xiàn)砂輪表面修復的旋轉(zhuǎn)電機、接近開關(guān)；エ控機通過電機驅(qū)動裝置控制進給電機和旋轉(zhuǎn)電機，所述的接近開關(guān)的輸出信號也連接所述的エ控機； 所述的エ控機通過控制旋轉(zhuǎn)臺運轉(zhuǎn)和光源使能，采集砂輪在各個方向上的輪廓圖像數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)線將圖像傳入至上位機界面，隨后進行與標準輪廓的數(shù)據(jù)擬合，檢驗是否為合格樣品，隨后通過電機驅(qū)動裝置控制修型葉片進給電機和修型葉片旋轉(zhuǎn)電機，從而對不合格的磨粒固化砂輪進行修復。
全文摘要
一種針對磨粒軟固結(jié)氣壓砂輪的檢測修復系統(tǒng)主要包括檢修系統(tǒng)操作平臺、砂輪表面檢測系統(tǒng)、砂輪修復系統(tǒng)和工控機。所述檢修系統(tǒng)操作平臺主要分為兩層，下層主要用于安裝旋轉(zhuǎn)臺，砂輪裝配支架以及砂輪表面檢測系統(tǒng)，所述砂輪檢測系統(tǒng)主要由工業(yè)CCD圖像傳感器，采樣相機，存儲器，高頻光源，光源發(fā)生器，環(huán)形幕布以及配套工控機軟件構(gòu)成。上層平臺主要用于固定砂輪修復裝置，所述砂輪修復裝置主要由砂輪修型葉片，修型葉片進給電機，修型葉片旋轉(zhuǎn)電機以及電機驅(qū)動裝置構(gòu)成。所有的檢測與修復能動部件由工控機通過其驅(qū)動設(shè)備控制。
文檔編號B24B53/06GK102642176SQ20121011656
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者曾晰, 蔡姚杰, 計時鳴, 金明生 申請人:浙江工業(yè)大學