專利名稱：超硬磨具出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方法
超硬磨具出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于磨具檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
超硬磨具通常是指用金剛石或立方氮化硼做磨料制成的磨具，包括砂輪、油 石、切割鋸片等。它們是通過將結(jié)合劑，例如金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑 等，與細小的磨?；旌蠅褐瞥尚?，然后經(jīng)過后續(xù)的熱處理制成。磨具的制造過程決定了 磨粒在磨具中分布的隨機性。超硬磨具工作層表面單位面積出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高 度直接影響磨具的使用效果。出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度是表征磨具使用性能的重要 指標，但目前對該指標的檢測還沒有一種簡單高效的檢測方法。對于磨粒出露高度國內(nèi) 外都有學者進行研究，所采用的方法有準焦法、激光三角法、針式輪廓儀法、干涉式輪 廓儀法、聚焦合成法。在《金剛石砂輪磨粒微觀出刃形貌的研究進展》一文中，對這些 方法都有介紹，該文發(fā)表在《金剛石與磨料磨具工程》雜志，2010年第3期，第36頁。
準焦法的原理是利用顯微鏡帶刻度的調(diào)焦旋鈕，對出露磨粒頂點和底部分別進 行調(diào)焦，兩次調(diào)焦刻度之差即為磨粒出露高度；激光三角法是將激光束以特定的角度照 射到出露磨粒上，采集激光的漫反射信息，根據(jù)反射信息由計算機對出露磨粒形貌進行 三維重構(gòu)，最終計算出磨粒出露高度；針式輪廓儀法是利用探針針尖與出露磨粒相接觸 并移動，由計算機對信號進行處理計算出磨粒出露高度；干涉式輪廓儀法是根據(jù)光的干 涉原理，利用光程差信息進行三維重構(gòu)，最終計算出磨粒出露高度；聚焦合成法，該方 法是利用視頻顯微鏡調(diào)焦原理和三維重構(gòu)技術(shù)，對出露磨粒在“Z”軸方向，也就是磨粒 出露高度方向，采集多幅兩維圖像，再利用計算機重構(gòu)出露磨粒的三維圖像，最終計算 出磨粒出露高度。
上述方法的特點和不足分別是顯微鏡準焦法特點，投資少，操作簡單、缺點 是主觀性太強、測試準確性和穩(wěn)定性差，效率低；激光三角法，測試精度低、只能用于 粗顆粒測量，而且激光側(cè)頭昂貴，不能進行工業(yè)應(yīng)用；針式輪廓儀法，屬于接觸式測 量，測量精度低、測量速度慢，探針易磨損。干涉式輪廓儀法，測試精度高，技術(shù)復 雜，儀器價格昂貴，不適用于工業(yè)推廣應(yīng)用；聚焦合成法，該方法基本原理與準焦法是 一致的，但是利用計算機進行數(shù)據(jù)處理，提高了測試效率。
此外，上述方法存在的共同問題是沒有提出完善的數(shù)學模型，測試隨意性 大；由于出露磨粒底部高低不平，必須人為規(guī)定基準面，測試結(jié)果人為因素大，穩(wěn)定性 差；不能同時分析單位面積出露磨粒數(shù)量；因此上述方法都沒有應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)檢驗。
由于出露磨粒的特殊性(出露磨粒底部高低不平，難以確定基準面)，很難準確 的測量出磨粒出露高度。實際應(yīng)用中只要提供磨粒出露高度近似統(tǒng)計值和分布規(guī)律即可 滿足要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、快速、有效的近似檢測磨粒出露高度和單位面 積出露磨粒數(shù)量的方法。
為了達到上述目的采用以下技術(shù)方案超硬磨具出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度 的檢測方法，由計算機、顯微鏡和與顯微鏡相連的數(shù)碼攝像頭組成視頻圖像采集系統(tǒng)， 采集圖象并進行分析計算，超硬磨具經(jīng)使用或開刃后，將超硬磨具磨削部位放置于顯微 鏡下，由數(shù)碼攝像頭將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)碼信息，連續(xù)采集不同部位的圖像，通過計算機對 圖像進行存儲；對采集的圖像設(shè)置圓環(huán)采樣區(qū)，對圓環(huán)采樣區(qū)內(nèi)的磨粒出露高度和出露 磨粒數(shù)量進行分析；
其中對于磨粒出露高度的檢測步驟為將磨粒視為是圓球型，磨粒出露的部分 視為球冠，出露高度相當于球冠的高，投影寬度相當于球冠底面直徑，利用計算機標尺 線段標記與出露部分的最大長度垂直的最大投影寬度，然后利用下述數(shù)學模型通過計算 機計算得到磨粒出露高度，數(shù)學模型為
權(quán)利要求
1.超硬磨具出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方法，由計算機、顯微鏡和與顯微 鏡相連的數(shù)碼攝像頭組成視頻圖像采集系統(tǒng)，采集圖象并進行分析計算，其特征是超 硬磨具經(jīng)使用或開刃后，將超硬磨具磨削部位放置于顯微鏡下，由數(shù)碼攝像頭將圖像轉(zhuǎn) 換成數(shù)碼信息，連續(xù)采集不同部位的圖像，通過計算機對圖像進行存儲；對采集的圖像 設(shè)置圓環(huán)采樣區(qū)，對圓環(huán)采樣區(qū)內(nèi)的磨粒出露高度和出露磨粒數(shù)量進行分析；其中對于磨粒出露高度的檢測步驟為將磨粒視為是圓球型，磨粒出露的部分視為 球冠，出露高度相當于球冠的高，投影寬度相當于球冠底面直徑，利用計算機標尺線段 標記與出露部分的最大長度垂直的最大投影寬度，然后利用下述數(shù)學模型通過計算機計 算得到磨粒出露高度，數(shù)學模型為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬磨具單位面積出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方 法，其特征是在一張圖片上設(shè)置至少一個圓環(huán)采樣區(qū)或者在多張圖片上設(shè)置多個圓環(huán) 采樣區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬磨具單位面積出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方 法，其特征是所述磨粒出露部分的最大寬度為與磨粒出露部分的最大長度垂直的最大 投影寬度。
全文摘要
一種超硬磨具出露磨粒數(shù)量和磨粒出露高度的檢測方法，由計算機、顯微鏡和與顯微鏡相連的數(shù)碼攝像頭組成視頻圖像采集系統(tǒng)，超硬磨具經(jīng)使用或開刃后，將超硬磨具磨削部位放置于顯微鏡下，由數(shù)碼攝像頭將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)碼信息，連續(xù)采集不同部位的圖像，通過計算機對圖像進行存儲；對采集的圖像設(shè)置圓環(huán)采樣區(qū)，對圓環(huán)采樣區(qū)內(nèi)的磨粒出露高度和出露磨粒數(shù)量進行分析。為產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和控制提供一種科學有效的快速的檢驗方法和手段，為產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高提供科學的依據(jù)。
文檔編號G01N15/02GK102023127SQ20101028836
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者周波, 王威, 陳鋒 申請人:鄭州三磨超硬材料有限公司, 鄭州磨料磨具磨削研究所