本發(fā)明涉及砂輪激光整形，尤其涉及一種異形陶瓷金剛石砂輪檢測修整方法。

背景技術(shù)：

1、砂輪整形技術(shù)是將砂輪表面超出設(shè)計(jì)輪廓的多余材料全部去除，無差別地修整砂輪中的金剛石和結(jié)合劑材料，將原本存在較大輪廓誤差的砂輪修整到符合設(shè)計(jì)要求，使其具有某種特定輪廓形狀。目前得到廣泛應(yīng)用的砂輪修整方法主要為機(jī)械修整法和電加工修整法。對于異形陶瓷金剛石砂輪一般使用的是成形滾輪修整技術(shù)，但是修整工具的加工成本極高，且修整工具也會發(fā)生磨損，需要定期更換。偏轉(zhuǎn)激光修整方法為修整成形凹形面砂輪提供了修整方案，進(jìn)而開發(fā)了激光能量修整砂輪的技術(shù)，但是現(xiàn)有的偏轉(zhuǎn)激光修整技術(shù)的精度和效率均較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種異形陶瓷金剛石砂輪檢測修整方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在偏轉(zhuǎn)激光修整的精度和效率較低的問題。

2、本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是：

3、一種異形陶瓷金剛石砂輪檢測修整方法，包括：

4、通過激光修整設(shè)備對所述異形陶瓷金剛石砂輪進(jìn)行激光修整，在激光修整過程中調(diào)節(jié)激光的切深量和/或偏轉(zhuǎn)角；

5、獲取所述激光修整后的異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓圖像；

6、基于所述異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓圖像，將所述異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓數(shù)據(jù)分割為直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集；

7、去除所述分割獲得的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集中的異常數(shù)據(jù)，獲得待擬合的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集；

8、對待擬合的直線段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，得到擬合后的直線段數(shù)據(jù)集；對待擬合的圓弧段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，得到擬合后的圓弧段數(shù)據(jù)集；

9、基于所述擬合后的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集對激光修整的效果進(jìn)行評估；如評估合格，則修整完畢；如評估不合格，重復(fù)前述步驟。

10、進(jìn)一步的，所述基于所述異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓圖像，將所述異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓數(shù)據(jù)分割為直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集，包括：

11、基于所述異形陶瓷金剛石砂輪的輪廓圖像，提取亞像素邊緣輪廓，生成輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；

12、根據(jù)設(shè)定的距離值，對所述輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)集合進(jìn)行ramer分割，獲得多個(gè)分段直線段數(shù)據(jù)集和分段圓弧段數(shù)據(jù)集；

13、對共端點(diǎn)的分段直線段數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并獲得直線段數(shù)據(jù)集；

14、對共端點(diǎn)的分段圓弧段數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并獲得圓弧段數(shù)據(jù)集。

15、進(jìn)一步的，所述對待擬合的直線段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，得到擬合后的直線段數(shù)據(jù)集，包括：

16、采用最小二乘法對分割獲得的直線段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)為：

17、ax+by+c＝0；

18、目標(biāo)函數(shù)為：

19、

20、限制條件為：

21、a2+b2＝1；

22、式中，n為擬合點(diǎn)集大小，(xi,yi)為點(diǎn)集中第i個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，a、b、c為的擬合函數(shù)系數(shù)。

23、進(jìn)一步的，所述對待擬合的圓弧段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，得到擬合后的圓弧段數(shù)據(jù)集，包括：

24、采用最小二乘法對分割獲得的圓弧段數(shù)據(jù)集進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)為：

25、(x-xc)2+(y-yc)2＝r2；

26、目標(biāo)函數(shù)為：

27、

28、式中，n為擬合點(diǎn)集大小，(xi,yi)為點(diǎn)集中第i個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，(xc,yc)表示圓心坐標(biāo)，r表示圓半徑。

29、進(jìn)一步的，所述去除所述分割獲得的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集中的異常數(shù)據(jù)，獲得待擬合的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集，包括：

30、從所述分割獲得的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集中隨機(jī)抽取設(shè)定數(shù)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

31、分別計(jì)算所述設(shè)定數(shù)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)中所有點(diǎn)的殘差，將殘差小于最低殘差閾值的點(diǎn)加入內(nèi)點(diǎn)集；

32、如所述內(nèi)點(diǎn)集大于設(shè)定閾值，則所述內(nèi)點(diǎn)集作為待擬合數(shù)據(jù)集；

33、如所述內(nèi)點(diǎn)集小于設(shè)定閾值，則重復(fù)上述步驟直至達(dá)到最大循環(huán)次數(shù)n后，取n次循環(huán)中最大的內(nèi)點(diǎn)集作為待擬合數(shù)據(jù)集；

34、其中，直線段數(shù)據(jù)集的殘差為：

35、

36、式中，a'、b'和c'為假設(shè)直線模型a'x+b'y+c'＝0的參數(shù)，(xi,yi)為點(diǎn)集中第i個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；

37、圓弧段數(shù)據(jù)集的殘差為：

38、

39、式中，xc',yc'和r'為假設(shè)圓模型(x-xc')2+(y-yc')2＝r'2的參數(shù)。

40、進(jìn)一步的，在擬合直線段數(shù)據(jù)集時(shí)，隨機(jī)抽取的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量為2，最大循環(huán)次數(shù)n為3；

41、在擬合圓弧段數(shù)據(jù)集時(shí)，隨機(jī)抽取的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量為3，最大循環(huán)次數(shù)n為4。

42、進(jìn)一步的，所述對所述異形陶瓷金剛石砂輪進(jìn)行激光修整，依次包括：

43、粗修整，基于所述工業(yè)相機(jī)的觀測，將待修整砂輪多出的材料去除，其中，激光的切深量大于1mm；

44、半精修整，進(jìn)行大余量去除；

45、精修整，所述精修整的激光偏轉(zhuǎn)角小于所述半精修整的激光偏轉(zhuǎn)角。

46、進(jìn)一步的，所述激光粗修整激光加工的參數(shù)是功率p＝100w,脈沖頻率f＝100khz，切深量a＝50mm，掃描速度v為3mm/min；

47、所述半精修整的激光偏轉(zhuǎn)角為10°；

48、所述精修整的激光偏轉(zhuǎn)角為2°。

49、對異形陶瓷金剛石砂輪進(jìn)行精度修形，調(diào)整激光偏轉(zhuǎn)角，在激光偏轉(zhuǎn)角10°下進(jìn)行大余量去除的半精修整，去除大余量后，調(diào)整激光偏轉(zhuǎn)角為2°進(jìn)行精修整。

50、進(jìn)一步的，所述獲取所述激光修整后的異形陶瓷金剛石砂輪的圖像，包括：

51、使所述激光修整后的異形陶瓷金剛石砂輪磨削石墨板工件；

52、獲得所述石墨板工件的輪廓圖形；

53、將所述石墨板工件的輪廓圖形作為所述激光修整后的異形陶瓷金剛石砂輪的圖像。

54、進(jìn)一步的，所述激光修整設(shè)備包括：

55、主軸，所述異形陶瓷金剛石砂輪安裝在主軸上，所述主軸可旋轉(zhuǎn)，并在機(jī)床驅(qū)動下在平面內(nèi)完成插補(bǔ)運(yùn)動；

56、激光燒蝕頭，用于發(fā)射激光束照射在所述異形陶瓷金剛石砂輪表面實(shí)現(xiàn)砂輪材料的去除；

57、偏轉(zhuǎn)角度裝置，用于驅(qū)動所述激光燒蝕頭圍繞一個(gè)固定聚焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；

58、工業(yè)相機(jī)，所述工業(yè)相機(jī)安裝在機(jī)床上，用于直接觀測加工過程中的修整狀況，實(shí)現(xiàn)砂輪實(shí)際輪廓和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)輪廓比對。

59、本發(fā)明實(shí)施例提供的異形陶瓷金剛石砂輪檢測修整方法，通過在激光修整過程中調(diào)節(jié)激光的切深量和偏轉(zhuǎn)角，結(jié)合砂輪輪廓的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集的分割和擬合，并基于所述擬合后的直線段數(shù)據(jù)集和圓弧段數(shù)據(jù)集對激光修整的效果進(jìn)行評估，解決了異形陶瓷金剛石砂輪檢測修整效率和精度較低的問題。

60、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。