CN101743094B - 磨料产品在使用过程中的特征的自动化检测 - Google Patents

Abstract

一种用包括单一标记的重复的涂覆的磨料产品加工物品的方法包括检测单一标记的重复的至少两个特征。该重复沿着在一个第一主要表面处的该磨料产品的长度布置，其中这些检测到的特征各自传递关于该磨料产品的独立信息。该方法进一步包括将信息与一个数据库进行比较。一种获取该涂覆的磨料产品的信息的方法包括检测和比较步骤。

Description

磨料产品在使用过程中的特征的自动化检测

本实用专利申请要求于2007年7月27日提交的美国临时申请号60/962,278以及于2007年9月21日提交的美国临时申请号60/994,744的权益，它们的全部传授的内容通过引用结合在此。

背景技术

已开发出了不同类型的自动化处理系统以对不同成分和构型的物品进行研磨性加工。例如，采用从自动磨料进料机器进料的涂覆的研磨条、卷、带来加工部件，如汽车部件动力传动系统部件(例如，曲轴、凸轮轴、变速器轴、转向轴、转向杆)。尽管常规的自动磨料进料机器系统提供了某种程度的自动化，但是某些方面仍然是手工操作的，并且易于出现误差，如将磨料卷适当地加载到进料机器上，包括用于有待加工的部件的磨料的类型，以及该卷的朝向。手动检查和验证是费时的和昂贵的。由操作人员导致的错误可具有非常有害的结果，从而导致制造过程中的重大浪费。

因此，对获取关于涂覆的磨料产品的信息的方法存在一种需要，具体地是在物品的加工过程中从自动磨料进料机器上进料的涂覆的磨料产品，这些方法显著地减少或消除了这些问题。

发明内容

本发明总体上涉及一种用涂覆的磨料产品加工物品的方法，涉及一种获取关于这种涂覆的磨料产品的信息的方法，并涉及一种制备第一涂覆的磨料产品和第二涂覆的磨料产品的方法，其中该第一和第二磨料产品的粒度是互不相同的。

在一个实施方案中，本发明针对一种用涂覆的磨料产品加工物品的方法，该磨料产品包括单一标记的重复。该方法包括检测单一标记的重复的至少两个特征。该重复被沿着在该磨料产品的第一主表面处的该磨料产品的长度布置，其中每一个被检测的特征传递关于该磨料产品的独立信息。该方法进一步包括对该信息与数据库进行比较。

在另一个实施方案中，本发明针对一种获取涂覆的磨料产品的信息的方法，该涂覆的磨料产品包括单一标记的一种重复。该重复被沿着在该磨料产品的第一主表面处的该磨料产品的长度布置。该方法包括检测单一标记的重复的至少两个特征，每一个被检测的特征传递关于该磨料产品的独立信息。该方法进一步包括对该信息与数据库进行比较。

本发明具有许多优点。例如，可以容易地从该磨料产品上的一种重复标记上获得关于在加工一种物品时要采用的一种磨料产品的不同类型的信息。因为通过本发明的方法检测的每个特征传递独立的信息，所以可从这个单一标记的重复中获得关于该磨料产品的多于一种类型的信息(例如，制品识别、该制品的端部、该制品的朝向，等等)。磨料产品的验证和控制通过从单一的重复标记检测关于该制品的信息而得到极大简化。

附图说明

图1A是示出在本发明中可采用的一种涂覆的磨料产品的一个实施方案的示意图。

图1B是示出在本发明中可采用的一种涂覆的磨料产品的另一个实施方案的示意图。

图2是示出在本发明中可采用的不同的类型的单一标记的示意图。

图3是示出在本发明中能够采用的单一标记的不同类型的重复的示意图。

图4是示出本发明的一种方法的一个实施方案的示意图，该方法使用嵌入涂覆的磨料产品中的单一标记的重一种重复来识别该涂覆的磨料产品的磨料侧。

图5是示出本发明的一种方法的一个实施方案的示意图，该方法使用嵌入涂覆的磨料产品中的单一标记的一种重复来测量涂覆的磨料产品的标度的程度。

图6是示出一个处理系统的示意图，对该处理系统可使用本发明的方法。

具体实施方式

从以下对本发明的示例性实施方案的更详细的说明中上述内容将更加清楚，这些实施方案如在附图中所展示，其中类似的参考符号贯穿这些不同的视图是指相同的部分。这些图是不一定是按比例的，而是着重于展示本发明的多个实施方案。

本发明采用了嵌入一个磨料产品如一个精密磨削的卷或膜中的单一标记的重复，以便自动地提供关于该制品的特征(例如，制品类型、粒度、磨料侧识别以及该制品的尺寸)和加工需要(例如，标度、该磨料产品的破裂、该磨料产品的末端，等等)的信息。

图1A和1B示出了在本发明的一个实施方案中采用的磨料产品10(磨料产品10A和10B的总称)。如图中所示的，磨料产品10包括沿着在它的主要的表面14上的磨料产品10的长度的单一标记12的一种重复。优选地，基本上贯穿磨料产品10的长度布置单一标记12的重复。在此所使用的，磨料产品的“基本上贯穿这个长度”意思是贯穿该磨料产品的长度的至少约50％。更优选地，贯穿磨料产品的长度的至少70％布置单一标记12的重复。进一步优选地，贯穿该磨料产品的长度的至少约90％布置单一标记12的重复，如至少95％。

虽然在图1A和1B中将单一标记12描绘为一个椭圆形的形状，但可以使用任何适当的形状。这样的实例包括圆、矩形、正方形、三角形、菱形、星形、多边形(至少包括如五边形、六边形以及八边形)以及任何使用者定义的任意形状。适合于在本发明中使用的单一标记12包括多个凸起、凹陷、孔、空隙、颜色或色素变化，以及磁性或电标记。优选地，单一标记12是孔、凸起、条纹印记、字母印记(例如，“A”)或数字印记(例如，“3”)。更优选地，单一标记12是一个孔或一个凸起。

在一个实施方案中，如在图1A中所示，单一标记12的重复是周期性的。在另一个实施方案中，如在图1B中所示，单一标记12的重复是非周期性的。在单一标记12的这样的非周期性重复的一个实例中，在多个单一标记12之间的距离(在图1B中用参考符号“b”标明)是从该重复的开始到结束逐渐增加的。优选地，这种增量是有规律的，如在标记12ai与12ai+1之间的距离(在图1B中用参考符号“b2”标明)是比在标记12ai与12ai-1之间的距离(在图1B中用参考符号“b1”标明)长一个因数(例如，1.5x、或2x、或3x、等等)。

在本发明的一些实施方案中，单一标记12的这种重复不是一个条型码。在此处所使用的，一个“条型码，”是指一个标记系统，该标记系统采用至少两个可识别的特征的一个组合来传送单条信息，如两个不同的标记的一个组合传送一个单一的数字。与单一的重复标记(如一个单一的条、一个正方形或一个圆)相反，一个条型码典型的特征为以不同尺寸和/或颜色的条的多种组合(不论是单一形状的还是组合的，如“黑条”和“白条”或在多个条之间的空间的一种组合)。在这种系统中，每个特征不能够单独地传送关于一个磨料产品的单条独立信息。

在本发明的方法中，对单一标记12的重复的至少两个特征进行检测。每一个检测到的特征传递关于该磨料产品的独立信息。由每一个特征传递的信息是相互独立的。单一标记12的重复的特征的实例包括单一标记12的形状、单一标记12的尺寸、单一标记12的颜色、单一标记12离距沿着磨料产品10的长度的边缘的距离(在图1A和1B中用符号“a”标明)、这些单一标记12之间的距离(在图1A和1B中用符号“b”标明)以及单一标记12的数目。一个或多个特征独立地传递关于磨料产品10的信息，包括识别信息(例如，制品种类、粒度、宽度、制造商、等等)以及加工需要(例如，磨料侧的识别、标度、磨料产品的断裂或破裂、磨料产品的端部，等等)，以用于用磨料产品10加工物品。例如，单一标记12的这种形状可表明该磨料的粒度，而这些标记之间的距离能可表明该磨料产品的制造商。

在一个具体实施方案中，该重复的特征传递选自一个组的至少一条信息，该组构成如下：制品类型、粒度、磨料面的识别、磨料产品10的宽度(例如，卷宽度)、标度、磨料产品的断裂(例如，卷断裂)以及磨料产品10的端部(例如，卷的端部)。优选地，单一标记12形状、单一标记12的颜色、单一标记12的尺寸、单一标记12距沿着磨料产品10的长度的一个边缘的距离、在多个单一标记12之间的距离以及这些单一标记12的数量中的至少一项独立地传递磨料产品10的识别信息。例如，如在图2中所示，采用不同形状的单一标记12来区别一个磨料产品与另一个磨料产品，它们具有如多个精密磨削膜的不同的等级(例如，不同的粒度)：一个正方形代表制品“制品1”，一个圆代表制品“制品2”，以及一个三角形代表一个制品“制品3”。在另一个实例中，如在图3中所示，使用在多个单一标记12之间的不同的个距离将关于多个磨料产品10的粒度的信息进行编码。例如，多个单一标记的密度对应于以毫米为单位的一个固定尺寸(或距离)除以以微米为单位的一个砂粒尺寸的一个值。

在一个具体实施方案中，采用单一标记12的一个不同的重复来相互区别第一和第二磨料产品。例如，该第一和第二磨料产品能够以选自下组的至少一个特征相互不同，该组的构成为：粒度、磨料颗粒的类型、基衬、粘合剂、涂料类型以及涂料的数目。优选地，单一标记12的形状、单一标记12的颜色、单一标记12的尺寸、单一标记12距沿着每个磨料产品的长度的一个边缘的距离、多个单一标记12之间的距离中的至少一项被用于将该第一和第二磨料产品相互区别。

在一个实施方案中，通过读取多个单一标记12的重复能够确定一个磨料侧的识别，即具有磨料颗粒的表面。例如，如在图4中所示，通过多个单一标记12相反于磨料产品10的边缘17和中心线15的位置能够确定该磨料侧。

参见图5，在另一个实施方案中，通过检测多个单一标记12距边缘17的距离(例如a₁、a₂或a₃)能够确定磨料产品10的宽度。在一个具体实施方案中，将具有相互不同的宽度的多个磨料产品10装在同一台机器上，并且多个单一标记12距这些制品的边缘17的距离(例如，a₁、a₂或a₃)是相互不同的。因此，通过检测多个单一标记12距边缘17的距离(例如，a₁、a₂或a₃)，可对正确的磨料产品是否被安装在该机器上以用于所涉及的加工进行验证。

虽然并未示出，但除了多个单一标记12的形状、多个单一标记12之间的距离、多个单一标记12距磨料产品的一个边缘的距离之外，多个特征，如尺寸、颜色，等等，也能够在本发明中用于传递产品信息。

图6示出了自动处理系统20，在该系统中，磨料产品10被装在装载器22上用于加工物品28，如汽车部件或动力传统系部件(例如，曲轴、凸轮轴、变速器轴、转向轴、转向拉杆)。磨料产品10的多个单一标记12的重复的多个特征是通过检测器系统24检测的。检测到的这些特征与在控制器26内的数据库中的具体信息相关，这样每一个检测到的特征传递关于磨料产品10的独立信息。然后将该信息与控制器26的数据库进行比较。

多个单一标记12的重复可以是机器或人类可识别的，或者是机器与人类均可识别的。优选地，多个单一标记12的重复至少是机械可识别的。本领域中已知的任何适当的检测机构能够被用于本发明中的检测器系统24。实例包括本领域中已知的光学的、电的、磁的表征系统。优选地，检测器系统24是一个光学的表征系统。更优选地，该光学的检测器系统包括一个导向系统、在该制品后面的一个光源、能够识别多个单一标记12的多个特征的一个传感器和/或进行图像分析的一个控制器。

在一个优选实施方案中，控制器26通过使用由每一个检测到的特征所传递的信息来提供磨料产品10是否适合于有待加工的物品28的验证。在此处使用时，“适当的”意思是指装在加载器22处的磨料产品10是有待用于加工特定的物品28的正确的磨料产品。例如，通过检测到的至少一个特征传递的信息验证磨料产品10的正确制品类型(例如，在图2中的制品“制品1”)已经装在加载器22处用于物品28的加工。在另一个优选的实施方案中，控制器26响应于这种验证的失败而使磨料产品10不能够移动或者防止磨料产品10的操作。在磨料产品10静止或移动时，可进行这种验证。在一个具体实施方案中，在磨料产品10静止时并且在用磨料产品10加工物品28开始之前进行这种验证。

也可通过由检测到的单一标记12的重复的至少一个特征所传递的信息来测量磨料产品10的标度程度。在一个具体实施方案中，通过跟踪磨料产品10行进的量来测量标度程度。在磨料产品10行进时，用几个单一标记12测量标度程度。典型地，磨料产品10前进了一个固定的量，然后这种量被记录在该数据库中。通过在这些单一标记12之间的一个已知的间距以及有待被拉动的磨料产品10的已知的量，于是通过检测器24对该标度程度的读数与包含在该数据库中的一个预定的标度量值进行比较就是直接了当的。

由检测到的多个单一标记12的重复的每个特征所传递的信息也能够在物品28的加工过程中被用于检测磨料产品10的破裂或断裂。在一个具体实施方案中，系统20采用第一检测器系统24和第二检测器系统30，其中第一检测器系统24和第二检测器系统30是分别在物品28的一个区域的加工之前和之后安放的，如在图6中所示。若第一检测器系统24感测到磨料产品10的运动(例如，周期性地检测多个单一标记12)，而第二检测器系统30未检测这样的运动，则检测到在该加工区域的磨料产品10的破裂或断裂。若第一检测器系统24未感测到磨料产品10的任何运动，则检测到在该装载区域的磨料产品10的破裂或断裂。在一个更具体的实施方案中，在预定时间段之后对一个进来的单一标记12检测的失败可确定对磨料产品的运动进行的检测的失败。

在另一个具体实施方案中，检测器系统24和/或检测器系统30独立地对多个单一标记12进行计数，如通过将磨料产品带卷的长度除以多个单一标记12之间的间距，或仅通过对检测到的单一标记进行计数来提供单一标记12的数目。在一个更具体的实施方案中，将单一标记12的计数的数量与存储在控制器26的数据库中的涂覆的磨料产品10的单一标记的总数进行比较。这种比较提供了关于接近磨料产品10的端部以及到达磨料产品10的端部的信息。在另一个更具体的实施方案中，在已对预定数量的单一标记12进行计数之后，控制器26提供磨料产品10的端部的一个警告信号。在另一个更具体的实施方案中，优选以预定的速度对单一标记12的数量进行计数，例如，每30秒钟或每分钟。因此，这些单一标记的重复是通过对该磨料产品的有限的观察来检测的，由此以与单一标记的每一个重复在一个观测点的出现相重合的频率来观察该磨料产品。

在本发明中采用的磨料产品10可以是任何形式。优选地，磨料产品10是以一个卷或带的形式。更优选地，磨料产品10是一个涂覆的磨料卷，如精密磨削片、研磨片或精加工布的卷。优选地，该涂覆的磨料卷进一步包括在一个表面处的印刷信息，该表面与包括多个单一标记12的重复的表面相反。更优选地，这些磨料颗粒附着在单一标记的重复的表面上，该表面与印刷信息的表面相反。印刷信息的实例包括制造商的识别印迹或该磨料卷的粒度。该印刷信息可以是周期性的重复的形式或者可以是随机的。该附加的印刷信息(如图标印迹)可以用于识别该磨料卷包括这些磨料颗粒的一侧。

可以在本发明中采用的适当的涂覆的磨料产品10的实例总体上包括一个基衬、一种磨料材料以及将该磨料材料保持在该基衬上的至少一种粘合剂。在此使用时，术语“涂覆的磨料产品”包括一种纺织的磨料工具和一种非纺织的磨料工具。在一个实例中，涂覆的磨料产品10包括一个基衬，它是任选地用一个预胶结涂层和压在该预胶结涂层上面的一个制作涂层进行处理的。涂覆的磨料产品10可进一步包括磨料微粒，或者这些微粒的结块在使用时附着到该制作涂层或该预胶结涂层上。一个胶结涂层可任选地涂覆在该磨料微粒或一种结块上。一种超级胶结涂层也可任选地包括在涂覆的磨料产品10中。取决于该磨料产品的特定用途而将一个背胶结涂层、预胶结涂层、胶结涂层和/或超级胶结涂层包括在内。

在本领域中已知的任何适当的基衬材料可以用于涂覆磨料产品10。在本发明中有用的基衬可以是刚性的，但总体上是柔性的。实例包括纸、布、膜、纤维、聚合材料、非纺织材料、硫化橡胶或纤维，等等，或者是这些材料中的一种或多种的一个组合，或者是它们的经过处理的形式。该基衬材料的选择总体上取决于有待形成的该涂覆的磨料产品的预期的用途。在此使用时，“非纺织的”是指以机械、化学或物理方式或它们的任何组合保持在一起的随机的或定向的纤维的网。非纺织的材料的实例包括被形成为一种非纺织的网的纤维，这种非纺织的网提供一个三维整合的网络结构。任何已知的有待用在非纺织的研磨工具中的纤维均可用在本发明中。这类纤维总体上是从不同的聚合物类形成的，这些聚合物包括聚酰胺类、聚酯类、聚丙烯、聚亚甲基以及它们的不同的共聚物。棉、毛的防暴纤维(blast fibers)以及不同的动物毛也可用于形成非纺织的纤维。在某些用途中，该非纺织的基衬可包括松散的纤维的一种集合，将磨料粉末或结块加入该集合中以提供具有遍布的磨料粉末或结块的一种磨料网。

用在本发明中的适当的磨料材料包括金刚石、刚玉、金刚砂、石榴石、燧石、石英、沙岩、玉髓、火石、石英岩、硅石、长石、轻石与云母、碳化硼、立方氮化硼、熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、热处理的氧化铝、氧化铝氧化锆、玻璃、碳化硅、氧化铁类、碳化钽、二氧化铈、氧化锡、碳化钛、合成金刚石、二氧化锰、氧化锆以及氮化硅。根据这些涂覆的研磨工具的具体所希望的性质，该磨料材料可以被定向，或者可以涂覆到该基衬上而无定向(即随机地)。在选择一个适当的磨料材料时，总体上考虑多种特征，如尺寸、硬度、与工件的相容性以及热传导性。在本发明中有用的磨料材料典型地具有一个粒度，该粒度的范围从约0.1微米到约1,500微米，如从约10微米到约1000微米。

在一些情形中，一种超胶结涂层用在本发明的一种磨料产品中。总体上，一种超胶结涂层的功能是在涂覆的磨料材料的表面上布置一种附加物，这种附加物提供特别的特征，如提高的研磨能力、表面润滑作用、防静电性质或抗负荷性质。适当的研磨助剂的实例包括KBF₄和碳酸钙。适当的润滑剂的实例包括硬脂酸锂等。适当的抗静电剂的实例包括碱金属磺酸盐、叔胺等等。适当的抗负荷剂的实例包括脂肪酸金属盐类，例如，硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锂、月桂硫酸钠、等等。阴离子的有机的表面活性剂也可以用作有效的抗负荷剂。许多种这类阴离子表面活性剂和抗负荷组合物的多种实例包括在美国专利申请书公开号2005/0085167A1中说明的一种阴离子表面活性剂，该专利申请的全部传授内容通过引用结合在此。适当的抗负荷剂的其他实例包括无机的抗负荷剂类，如金属硅酸盐类、硅酸盐类、金属碳酸盐类、金属硫酸盐类。这类抗负荷剂类的实例可在WO 02/062531中找到，该专利的全部传授内容通过引用结合在此。

单一标记12可通过本领域中已知的任何适当的方法来制造。例如，在本领域中已知的任何适当的印刷方法可以用于制作多种印刷类型的单一标记12。同样，本领域已知的任何切割或压印方法(例如，一种激光技术)可用于制作孔、浮凸或凸起类型的单一标记12。

等效物

虽然通过参考本发明的示例性实施方案具体地展示和说明了本发明，但本领域中的普通技术人员将会理解，在并不脱离由所附的权利要求书所涵盖的本发明的范围的前提下，可在形式和细节上对这些实施方案进行不同的改变。

Claims (15)

1.一种用包括单一标记的重复的涂覆的磨料产品加工物品的方法，该方法包括以下步骤：

a)检测一个单一标记的重复的至少两个特征，该重复沿着在一个第一主要表面处的该磨料产品的长度布置，其中这些检测到的特征各自传递关于该磨料产品的独立信息；并且

b)将该信息与一个数据库进行比较。

2.如权利要求1所述的方法，其中该单一标记重复是周期性的。

3.如权利要求1所述的方法，其中这些特征是选自下组，其构成为：该单一标记的形状、该单一标记的尺寸、该单一标记的颜色、该单一标记距沿着该磨料产品的长度的一个边缘的距离、在这些单一标记之间的距离、以及这些单一标记的数目。

4.如权利要求3所述的方法，其中该重复的这些特征传递选自下组的至少一条信息，该组的构成为：制品类型、粒度、磨料侧的识别、卷宽度、标度、膜断裂以及该卷的端部。

5.如权利要求1所述的方法，其中所检测到的这些特征的至少一种传递该磨料产品是否是用于对该物品进行加工的正确的磨料产品。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括如果该磨料产品不是用于对该物品进行加工的正确的磨料产品时防止该磨料产品运动的步骤。

7.如权利要求5所述的方法，其中该磨料产品对于该物品是否正确的检测是在该磨料产品静止时并且在用该磨料产品加工该物品开始之前进行的。

8.如权利要求1所述的方法，其中对该重复的这些特征的检测包括对这些单一标记的数目进行计数。

9.如权利要求8所述的方法，其中将这些单一标记计数的数量与存储在该数据库中的涂覆的磨料产品的单一标记的一个总数进行比较，以便由此识别该磨料产品的端部。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括提供正在接近该磨料产品的端部的一个警告信号的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括在已将一个预定数目的单一标记进行计数之后提供该警告信号的步骤。 

12.如权利要求8所述的方法，其中这些单一标记的重复是通过对该磨料产品的有限的观察进行检测的，由此以与单一标记的每一个重复在一个观测点的出现重合的频率对该磨料产品进行观察。

13.如权利要求8所述的方法，进一步包括通过预定时间段之后对一个到来的单一标记检测的失败来检测该涂覆的磨料产品的断裂的步骤。

14.如权利要求1所述的方法，其中该单一标记是选自下组，其构成为：一个孔、一个凸起、一个条纹印记、一个字母印记以及一个数字印记。

15.如权利要求14所述的方法，其中该孔或凸起具有选自下组的一个形状，该组的构成为：一个圆、一个矩形、一个正方形、一个三角形、一个椭圆形、一个菱形、一个星形和一个多边形。 

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