CN104990503B - 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 - Google Patents
一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104990503B CN104990503B CN201510419556.9A CN201510419556A CN104990503B CN 104990503 B CN104990503 B CN 104990503B CN 201510419556 A CN201510419556 A CN 201510419556A CN 104990503 B CN104990503 B CN 104990503B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- grinding wheel
- displacement sensor
- point
- laser displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，包括以下检测步骤：首先将激光位移传感器安装于被测砂轮外圆表面的前方，将检测设备连接好线路；然后根据被测砂轮的测定条件确定激光位移传感器的信号采样频率和每次测量的采样长度，通过计算机软件对激光位移传感器的信号采样频率fk及采样长度Ls进行设定，并将信号采样频率fk和采样长度Ls输入激光位移传感器的控制器中，被测砂轮旋转时，激光位移传感器对被测砂轮外圆表面进行检测，采样数据传输至计算机，再对采样数据进行处理、分析，最终得到被测砂轮的外圆跳动值。该方法实现了对砂轮外圆径向跳动的实时、精密测量。
Description
技术领域
本发明属于机械精密加工技术领域，涉及一种非接触式砂轮外圆跳动测量方法，特别是一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法。
背景技术
砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具，在使用时高速旋转，对各种金属和非金属材料的外圆、内圆、平面和各种型面等进行磨削加工。磨削加工是精密加工的主要加工方法，近年来，随着高速磨削和超精密磨削加工技术的发展，对砂轮及其应用提出了更高的要求。为保证砂轮的磨削加工精度和质量，需要精密测量并精确控制砂轮的外形尺寸参数，尤其是外圆跳动参数。因此，如何高效、实时、精确地测量砂轮在磨削中的外圆径向跳动量，对于提高磨削加工质量和效率具有重要的意义。
目前，针对砂轮外圆跳动检测的方法，多采用接触式测量装置，由于砂轮表面极其粗糙，接触式量仪触头小、易嵌入砂轮表面，因此，检测中造成量仪触头损耗大，检测数据严重失真；改进后的接触式测量装置仍存在磨损损耗、检测效率低和测量误差大的缺陷；利用涡电流传感器的非接触测量则受到砂轮材质等因素的限制，通用性不强。采用激光位移传感器检测砂轮表面形貌信息，具有非接触实时测量、在线分析、检测速度快、通用性强等特点，可避免出现接触式检测面临的技术问题和缺陷。但现有公开资料显示，激光位移传感器获取的砂轮表面形貌参数，如算术平均高度、均方根偏差、最大峰值、最大谷值、均方根斜率面积比、结构形状比率、偏斜度、峭度、顶峰密度等，均不能作为砂轮外圆跳动的表征参数，并且受到复杂检测条件如高转速、粗磨粒等及检测对象的影响，激光位移传感器测得数据中包含较多噪点，且不适于频带滤波处理，因此，利用激光位移传感器检测砂轮外圆跳动需要对传感器测量数据进行特殊的数据处理。目前行业内还没有一种科学、通用、高效的砂轮外圆跳动检测方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足而提供一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，本发明方法实现了对砂轮外圆径向跳动的实时、精密测量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，包括以下检测步骤：
(1)首先将激光位移传感器安装于被测砂轮外圆表面的前方，并通过数据电缆分别将激光位移传感器与控制器连接，控制器与计算机连接；
(2)根据被测砂轮的表面磨粒直径、砂轮直径和砂轮转速来确定激光位移传感器的信号采样频率和每次测量的采样长度，然后通过计算机软件对激光位移传感器的信号采样频率fk及采样长度Ls进行设定，并将信号采样频率fk和采样长度Ls输入激光位移传感器的控制器中，fk和Ls应满足式(1)所示关系：
式(1)中，ns是被测砂轮转速，单位rpm；ds是被测砂轮直径，单位mm；dm是被测砂轮表面磨粒直径，单位mm；
(3)被测砂轮旋转时，激光位移传感器对被测砂轮外圆表面进行检测，获得各采样点的相对高度信息，并将各采样点的相对高度信息的测量数据传输至控制器，再导入计算机中；
(4)通过软件编程，将导入计算机中的被测砂轮表面采样数据进行处理，依次进行以下数据处理方法：滑动窗口限幅去噪、中值插值、砂轮外圆特征点计算和砂轮外圆轮廓曲线计算；
对被测砂轮表面采样数据进行处理的具体步骤如下：
(4.1)首先应用滑动窗口限幅去噪方法，先对导入计算机中的被测砂轮表面原始采样数据的数据点进行编号，然后采用自适应调节大小的滤波窗口在采样数据上从前往后逐点滑动，滑动过程中对滤波窗口内数据进行限幅去噪；
(4.2)然后应用中值插值方法针对滑动窗口限幅去噪后剔除的数据点进行中值插值补充；
(4.3)再对中值插值方法处理后的数据通过砂轮外圆特征点计算方法计算，得出砂轮外圆特征点；
(4.4)最后根据(4.3)中得出的砂轮外圆特征点，利用砂轮外圆轮廓曲线计算方法拟合出砂轮外圆轮廓曲线；
(5)通过步骤(4)对被测砂轮表面采样数据处理后，获得表征砂轮表面外圆轮廓的曲线，将曲线上的最大值和最小值差值定义为砂轮外圆跳动值；利用计算机将被测砂轮外圆跳动的测量结果和数据曲线直观显示并存储，分析得到被测砂轮的外圆跳动值。
步骤(1)中所述的被测砂轮在测量时可以一定安全转速旋转，所述安全转速即为砂轮旋转过程中无破损状态时的转速；所述的激光位移传感器安装于被测砂轮外圆表面的正前方，激光位移传感器的激光发射线垂直于被测砂轮的表面，激光光斑的照射路径通过砂轮轴的中心；所述的数据电缆分别将激光位移传感器、控制器和计算机连接，并将激光位移传感器测量数据传输至计算机。
步骤(2)中激光位移传感器工作参数的设定与被测对象和测量条件有关，不同的被测对象和测量条件下，需设置不同的工作参数。
步骤(3)中，激光位移传感器对砂轮外圆表面的采样数据中有可能包含干扰噪点，并且噪点的严重程度与被测对象和测量条件有关，需要对原始测量数据进行去噪处理。
步骤(4)滑动窗口限幅去噪方法：首先对原始采样数据点进行编号；然后取一个大小为M个数据点的滤波窗口，在采样数据上从前往后逐点滑动，设滤波窗口内数据样本H＝{h1，h2，...，hM}，计算每个滤波窗口内数据点的最大值与最小值的差值，即Δh＝hmax-hmin；将每个滤波窗口的Δh与设定的阈值Δthreshold比较，若Δh小于Δthreshold，则该窗口内的所有数据点均可通过窗口，若Δh大于等于Δthreshold，则滤除该窗口内的数据；将通过滤波窗口的数据点排列整理，去除编号相同的重复数据点，得滑动窗口限幅去噪处理后数据。
步骤(4)中滑动窗口限幅去噪方法还具有滤波窗口大小自适应调节的特征，包括以下步骤：
①设置滤波窗口M的最大值Mmax，设置比较阈值Δset；
②设置滤波窗口初始大小M＝5；
③计算与当前滤波窗口内数据邻近的P个数据点的均值gmean；
④计算当前滤波窗口内数据点与gmean的最小的差值绝对值，即Δg＝min[|gi-gmean|]；
⑤将Δg与Δset比较，若Δg≤Δset，则转到⑦，若Δg＞Δset，则转到⑥；
⑥滤波窗口大小扩展为M+2，若扩展后大于Mmax，则转到⑦，否则转到④；
⑦确定当前滤波窗口大小，对当前滤波窗口内数据进行滤波；
⑧滤波窗口向后滑动一个点，转到②。
步骤(4)中中值插值方法：将经过滑动窗口限幅去噪处理后的数据与原始采样数据比较，找出被滤除的缺失数据点，并将其作为待插值数据点；在原始采样数据中，将与待插值数据点邻近的L个数据点取出，并将其按照大小进行升序排列，然后取出排在正中间的一个数据点的值或两个数据点的均值，将该值作为插值数据点补充到经过去噪处理后的测量数据中。
步骤(4)中砂轮外圆特征点计算方法：针对去噪和插值处理后的数据，取一个大小为N个数据点的取样窗口，从前往后逐点滑动，设取样窗口内数据样本Z＝{z1，z2，...，zN}，计算每个取样窗口内N个数据点的最大值zmax，作为该取样窗口的特征点；然后将各取样窗口的特征点排列整理，去除编号相同的重复点，得取样窗口特征点集合；将去噪和插值处理后的数据等长划分为K段区间，取样窗口特征点集合中落入单段区间内的特征点数据为B＝{b1，b2，...，bj}，计算其平均值将bmean的值作为激光位移传感器采样数据的砂轮外圆特征点；其中，砂轮外圆特征点共K个，K和N应满足式(2)所示关系：
式(2)中，fk是传感器的采样频率，单位Hz；ns是被测砂轮转速，单位rpm；ds是被测砂轮直径，单位mm；dm是被测砂轮表面磨粒直径，单位mm。
步骤(4)中砂轮外圆轮廓曲线计算方法：利用数学的最小二乘法对砂轮外圆特征点进行多项式曲线拟合，将拟合后的曲线作为砂轮外圆轮廓曲线，并计算曲线上的最大值和最小值的差值，作为砂轮外圆跳动值输出。
步骤(5)中计算机可显示并存储各数据处理阶段的处理结果和曲线，并对其进行统计分析；测量结束后，可根据被测对象和条件保存当前设置参数，方便下次测量时调用。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果：
1.本发明专利结构简单、操作方便，利用计算机的计算处理能力高效准确地实现砂轮外圆轮廓和跳动值的显示，避免较大的人为误差和仪器误差的影响，有效提高测量准确度和测量效率。
2.本发明提出的测量方法不受砂轮转速、砂轮材质、机床特性等因素的限制，通用性强，并且测量过程对砂轮和仪器无损耗，有效降低测试成本；
3.本发明提出了一种非接触式测量砂轮外圆跳动的方法，可实现对砂轮外圆跳动的在机测试和分析，为砂轮的结构设计和制造工艺的改进提供准确直观的依据，对于提高磨削加工质量和效率具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的测量原理示意图；
图2是本发明的去噪处理前后数据曲线对比图；
图3是本发明的去噪处理后数据曲线和砂轮外圆轮廓曲线极坐标图；
图4是本发明的砂轮外圆轮廓曲线直角坐标图；
图1中：1.被测砂轮；2.激光位移传感器；3.控制器；4.计算机；5.激光位移传感器的激光发射线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方法做详细说明，但以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
如图1所示，测量时，被测砂轮1以一定安全转速旋转；激光位移传感器2安装于被测砂轮1外圆表面的正前方，激光位移传感器的激光发射线5垂直于被测砂轮1的表面，激光光斑的照射路径通过砂轮轴的中心；通过分别将数据电缆激光位移传感器2与控制器3连接，控制器3与计算机4连接，激光位移传感器2测得数据可传输至计算机4；通过软件编程，计算机4对传感器测量数据进行处理，显示处理后结果和曲线，获得被测砂轮外圆跳动值。
具体实施步骤如下：
(1)砂轮外圆表面数据采集
首先根据被测砂轮的表面磨粒直径、砂轮直径和砂轮转速来确定激光位移传感器2的信号采样频率fk和每次测量的采样长度Ls，为保证单个磨粒表面至少采样4个点，砂轮表面至少采样一周，fk和Ls应满足式(1)所示关系：
式(1)中，ns是被测砂轮转速，ns＝521rpm；ds是被测砂轮直径，ds＝500mm；dm是被测砂轮表面磨粒直径，dm＝0.271mm；
本实施例中，由上述已知参数确定激光位移传感器2的采样频率fk＝200kHz，采样长度Ls＝100000，并将该设置参数输入激光位移传感器的控制器3；
安装好激光位移传感器2后，启动被测砂轮1旋转，激光位移传感器2对砂轮外圆表面进行检测，获得各采样点的相对高度信息，并将测量数据传输至控制器3，再导入计算机4中；
(2)砂轮外圆表面采样数据处理
将导入计算机4中的砂轮表面激光位移传感器采样数据进行处理，依次进行以下数据处理方法：滑动窗口限幅去噪、中值插值、砂轮外圆特征点计算和砂轮外圆轮廓曲线计算；
(2.1)激光位移传感器采样数据的滑动窗口限幅去噪
首先对导入计算机4中的原始采样数据点进行编号，然后取一个大小为M个数据点的滤波窗口，在采样数据上从前往后逐点滑动，滑动过程中对滤波窗口内数据进行限幅去噪；
滤波窗口M的大小对处理结果影响较大，窗口过小则去噪效果差，窗口过大则造成数据失真。为了适应测试波形的复杂性，避免出现聚集的噪点宽度溢出滤波窗口的现象，达到较好去噪效果，滤波窗口大小可自适应调节，调节步骤如下：
①设置滤波窗口M的最大值Mmax，设置比较阈值Δset；
②设置滤波窗口初始大小M＝5；
③计算与当前滤波窗口内数据邻近的P个数据点的均值gmean；
④计算当前滤波窗口内数据点与gmean的最小的差值绝对值，即Δg＝min[|gi-gmean|]；
⑤将Δg与Δset比较，若Δg≤Δset，则转到⑦，若Δg＞Δset，则转到⑥；
⑥滤波窗口大小扩展为M+2，若扩展后大于Mmax，则转到⑦，否则转到④；
⑦确定当前滤波窗口大小，对当前滤波窗口内数据进行滤波；
⑧滤波窗口向后滑动一个点，转到②；
窗口内数据的去噪处理过程为：设滤波窗口内数据样本H＝{h1，h2，...，hM}，计算每个滤波窗口内数据点的最大值与最小值的差值，即Δh＝hmax-hmin；将每个滤波窗口的Δh与设定的阈值Δthreshold比较，若Δh小于Δthreshold，则该窗口内的所有数据点均可通过窗口，若Δh大于等于Δthreshold，则滤除该窗口内的数据；将通过滤波窗口的数据点排列整理，去除编号相同的重复数据点，得滑动窗口限幅去噪处理后数据。
本实施例中，根据激光位移传感器采样频率、砂轮转速、磨粒直径、磨粒浓度等信息，确定各参数的设置为：Mmax＝10，Δset＝0.01mm，P＝50，Δthreshold＝0.12mm。截取部分原始采样数据，显示原始数据曲线和经过去噪处理后的数据曲线如图2所示。
(2.2)激光位移传感器采样数据的中值插值
将经过滑动窗口限幅去噪处理后的数据与原始采样数据比较，找出被滤除的缺失数据点，并将其作为待插值数据点；在原始采样数据中，将与待插值数据点邻近的L＝15个数据点取出，并将其按照大小进行升序排列，然后取出排在正中间的一个数据点的值，将该值作为插值数据点补充到经过去噪处理后的测量数据中；
(2.3)激光位移传感器采样数据的砂轮外圆特征点计算
针对去噪和插值处理后的数据，取一个大小为N个数据点的取样窗口，从前往后逐点滑动，设取样窗口内数据样本Z＝{z1，z2，...，zN}，计算每个取样窗口内N个数据点的最大值zmax，作为该取样窗口的特征点；然后将各取样窗口的特征点排列整理，去除编号相同的重复点，得取样窗口特征点集合；将去噪和插值处理后的数据等长划分为K段区间，取样窗口特征点集合中落入单段区间内的特征点数据为B＝{b1，b2，...，bj}，计算其平均值将bmean的值作为激光位移传感器采样数据的砂轮外圆特征点。其中，砂轮外圆特征点共K个；为保证单段区间内至少有3个取样窗口特征点，一个取样窗口在砂轮圆周表面的长度至少有3个磨粒的宽度，K和N应满足式(2)所示关系：
式(2)中，fk是传感器的采样频率；ns是被测砂轮转速；ds是被测砂轮直径；dm是被测砂轮表面磨粒直径；
本实施例中，根据已知的传感器采样频率、砂轮转速、砂轮直径、磨粒直径等信息，取N＝15，K＝261；
(2.4)激光位移传感器采样数据的砂轮外圆轮廓曲线计算
砂轮外圆特征点计算时，选取特征点数量较少，则测量结果误差较大；数量较多，则特征点数据中包含部分磨粒高度信息。为了消除砂轮外圆特征点中的磨粒高度信息，更加准确合理地表征砂轮外圆轮廓，利用数学的最小二乘法对砂轮外圆特征点进行多项式曲线拟合，将拟合后的曲线作为砂轮外圆轮廓曲线。
设砂轮外圆特征点为pi(xi,yi)，i＝1,2,…,k(k为特征点总个数)，寻找近似曲线(n为多项式的阶数)，使近似曲线在各特征点处的偏差的平方和最小，即最小；
根据多元函数的极值必要条件，令R在a0,a1,…,an处的偏导数为零，即：
将代入式(3)，并化简，可得：
将式(4)中这些等式表示为矩阵的形式，可得：
式(5)中矩阵可转化为式(6)形式：
由式(6)可知，式(5)中方程组有唯一解，求解该方程组，得a0，a1，…，an的值，并代入得拟合曲线方程。本实施例中，为了达到一定的拟合效果，取k＝261，n＝20；
拟合曲线可以反映砂轮表面的外圆轮廓，通过对拟合曲线特征进一步计算，输出砂轮外圆跳动值；
(3)砂轮表面外圆跳动测量结果显示
通过软件编程对上述激光位移传感器采样数据进行处理和计算，获得表征砂轮表面外圆轮廓的曲线，将曲线上的最大值和最小值差值定义为砂轮外圆跳动值，利用计算机4将各数据处理阶段的处理结果和数据曲线直观显示并存储。测量结束后，保存当前设置参数。图3所示为去噪处理后数据曲线和拟合的砂轮外圆轮廓曲线的极坐标显示图，图4所示为拟合的砂轮外圆轮廓曲线的直角坐标图。本实施例中，最终计算出该测量中的砂轮外圆跳动值为0.054mm。
最后需说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于包括以下检测步骤：
(1)首先将激光位移传感器安装于被测砂轮外圆表面的前方，并通过数据电缆分别将激光位移传感器与控制器连接，控制器与计算机连接；
(2)根据被测砂轮的表面磨粒直径、砂轮直径和砂轮转速来确定激光位移传感器的信号采样频率和每次测量的采样长度，然后通过计算机软件对激光位移传感器的信号采样频率fk及采样长度Ls进行设定，并将信号采样频率fk和采样长度Ls输入激光位移传感器的控制器中，fk和Ls应满足式(1)所示关系：
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>&pi;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mn>60</mn>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>60</mn>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(1)中，ns是被测砂轮转速，单位rpm；ds是被测砂轮直径，单位mm；dm是被测砂轮表面磨粒直径，单位mm；
(3)被测砂轮旋转时，激光位移传感器对被测砂轮外圆表面进行检测，获得各采样点的相对高度信息，并将各采样点的相对高度信息的测量数据传输至控制器，再导入计算机中；
(4)通过软件编程，将导入计算机中的被测砂轮表面采样数据进行处理，依次进行以下数据处理方法：滑动窗口限幅去噪方法、中值插值方法、砂轮外圆特征点计算方法和砂轮外圆轮廓曲线计算方法；
对被测砂轮表面采样数据进行处理的具体步骤如下：
(4.1)首先应用滑动窗口限幅去噪方法，先对导入计算机中的被测砂轮表面原始采样数据的数据点进行编号，然后采用自适应调节大小的滤波窗口在采样数据上从前往后逐点滑动，滑动过程中对滤波窗口内数据进行限幅去噪；
(4.2)然后应用中值插值方法针对滑动窗口限幅去噪后剔除的数据点进行中值插值补充；
(4.3)再对中值插值方法处理后的数据通过砂轮外圆特征点计算方法计算，得出砂轮外圆特征点；
(4.4)最后根据(4.3)中得出的砂轮外圆特征点，利用砂轮外圆轮廓曲线计算方法拟合出砂轮外圆轮廓曲线；
(5)通过步骤(4)对被测砂轮表面采样数据处理后，获得表征砂轮表面外圆轮廓的曲线，将曲线上的最大值和最小值差值定义为砂轮外圆跳动值；利用计算机将被测砂轮外圆跳动的测量结果和数据曲线直观显示并存储，分析得到被测砂轮的外圆跳动值。
2.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于：步骤(1)中所述的被测砂轮在测量时可以一定安全转速旋转；所述的激光位移传感器安装于被测砂轮外圆表面的正前方，激光位移传感器的激光发射线垂直于被测砂轮的表面，激光光斑的照射路径通过砂轮轴的中心；所述的数据电缆分别将激光位移传感器、控制器和计算机连接，并将激光位移传感器测量数据传输至计算机。
3.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于：步骤(2)中激光位移传感器工作参数的设定与被测对象和测量条件有关，不同的被测对象和测量条件下，需设置不同的工作参数。
4.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于：步骤(3)中，激光位移传感器对砂轮外圆表面的采样数据中有可能包含干扰噪点，并且噪点的严重程度与被测对象和测量条件有关，需要对原始测量数据进行去噪处理。
5.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于所述步骤(4)滑动窗口限幅去噪方法：首先对原始采样数据点进行编号；然后取一个大小为M个数据点的滤波窗口，在采样数据上从前往后逐点滑动，设滤波窗口内数据样本H＝{h1,h2,...,hM}，计算每个滤波窗口内数据点的最大值与最小值的差值，即Δh＝hmax-hmin；将每个滤波窗口的Δh与设定的阈值Δthreshold比较，若Δh小于Δthreshold，则该窗口内的所有数据点均可通过窗口，若Δh大于等于Δthreshold，则滤除该窗口内的数据；将通过滤波窗口的数据点排列整理，去除编号相同的重复数据点，得滑动窗口限幅去噪处理后数据。
6.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于：步骤(4)中滑动窗口限幅去噪方法还具有滤波窗口大小自适应调节的特征，包括以下步骤：
①设置滤波窗口M的最大值Mmax，设置比较阈值Δset；
②设置滤波窗口初始大小M＝5；
③计算与当前滤波窗口内数据邻近的P个数据点的均值gmean；
④计算当前滤波窗口内数据点与gmean的最小的差值绝对值，即Δg＝min[|gi-gmean|]；
⑤将Δg与Δset比较，若Δg≤Δset，则转到⑦，若Δg＞Δset，则转到⑥；
⑥滤波窗口大小扩展为M+2，若扩展后大于Mmax，则转到⑦，否则转到④；
⑦确定当前滤波窗口大小，对当前滤波窗口内数据进行滤波；
⑧滤波窗口向后滑动一个点，转到②。
7.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于步骤(4)中中值插值方法：将经过滑动窗口限幅去噪处理后的数据与原始采样数据比较，找出被滤除的缺失数据点，并将其作为待插值数据点；在原始采样数据中，将与待插值数据点邻近的L个数据点取出，并将其按照大小进行升序排列，然后取出排在正中间的一个数据点的值或两个数据点的均值，将该值作为插值数据点补充到经过去噪处理后的测量数据中。
8.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于步骤(4)中砂轮外圆特征点计算方法：针对去噪和插值处理后的数据，取一个大小为N个数据点的取样窗口，从前往后逐点滑动，设取样窗口内数据样本Z＝{z1,z2,...,zN}，计算每个取样窗口内N个数据点的最大值zmax，作为该取样窗口的特征点；然后将各取样窗口的特征点排列整理，去除编号相同的重复点，得取样窗口特征点集合；将去噪和插值处理后的数据等长划分为K段区间，取样窗口特征点集合中落入单段区间内的特征点数据为B＝{b1,b2,...,bj}，计算其平均值将bmean的值作为激光位移传感器采样数据的砂轮外圆特征点；其中，砂轮外圆特征点共K个，K和N应满足式(2)所示关系：
<mrow>
<mn>3</mn>
<mi>N</mi>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>60</mn>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>K</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>&pi;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mn>60</mn>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>K</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>N</mi>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mn>3</mn>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(2)中，fk是传感器的采样频率，单位Hz；ns是被测砂轮转速，单位rpm；ds是被测砂轮直径，单位mm；dm是被测砂轮表面磨粒直径，单位mm。
9.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于步骤(4)中砂轮外圆轮廓曲线计算方法：利用数学的最小二乘法对砂轮外圆特征点进行多项式曲线拟合，将拟合后的曲线作为砂轮外圆轮廓曲线，并计算曲线上的最大值和最小值的差值，作为砂轮外圆跳动值输出。
10.根据权利要求1所述基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法，其特征在于：步骤(5)中计算机可显示并存储各数据处理阶段的处理结果和曲线，并对其进行统计分析；测量结束后，可根据被测对象和条件保存当前设置参数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510419556.9A CN104990503B (zh) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510419556.9A CN104990503B (zh) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104990503A CN104990503A (zh) | 2015-10-21 |
| CN104990503B true CN104990503B (zh) | 2018-04-20 |
Family
ID=54302346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510419556.9A Active CN104990503B (zh) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104990503B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105345663A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-02-24 | 厦门理工学院 | 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置 |
| CN105690258B (zh) * | 2016-03-08 | 2018-07-20 | 华侨大学 | 一种砂轮径向跳动在位测量方法及装置 |
| CN106041740B (zh) * | 2016-07-25 | 2018-11-06 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮精密修整自动对刀方法及装置 |
| CN106352796A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-25 | 无锡市计量检定测试中心 | 激光盘轴类零件测量仪 |
| CN106926134B (zh) * | 2017-03-24 | 2019-12-17 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位精密测量方法 |
| CN107263319B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-11-08 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种寻迹法砂轮对刀方法及系统 |
| CN107179101B (zh) * | 2017-05-27 | 2019-03-19 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮表面粗糙度和磨粒分布状态的检测及评价方法 |
| CN107553216B (zh) * | 2017-09-06 | 2023-04-07 | 天津大学 | 偏心可调测试球和测试系统及机床主轴回转精度检测方法 |
| CN107576267A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种金刚石砂轮盘修整精度的在位精密测量方法 |
| CN107505475B (zh) * | 2017-10-13 | 2019-07-12 | 河海大学 | 一种基于激光的转轴瞬时转速及摆度的测量装置和方法 |
| CN108061499B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-02-14 | 无锡艾科瑞思产品设计与研究有限公司 | 一种圆跳度检测装置 |
| CN108372122B (zh) * | 2018-04-17 | 2019-12-27 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种薄片砂轮自动检测与分拣方法及装置 |
| CN110125802B (zh) * | 2019-04-17 | 2020-12-01 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种超硬材料砂轮微小磨损量的在线检测方法及系统 |
| CN110340805B (zh) * | 2019-05-27 | 2020-12-01 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮/工件复杂圆弧廓形在位检测方法及装置 |
| CN110181404B (zh) * | 2019-07-18 | 2020-07-31 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种超硬砂轮精密修整方法 |
| CN110514129A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-11-29 | 郑州大学 | 一种基于激光位移传感器的螺栓螺距测量装置及测量方法 |
| CN113970449B (zh) * | 2020-12-24 | 2022-11-11 | 航天智造（上海）科技有限责任公司 | 一种多功能麦克纳姆轮尺寸与性能综合测试台 |
| CN114264234A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-01 | 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院 | 一种非接触式叶轮跳动检测系统和方法 |
| CN114838661B (zh) * | 2022-05-16 | 2023-12-29 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮回转动态几何参数的在机检测方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1133910A (ja) * | 1997-07-15 | 1999-02-09 | Nikon Corp | 砥石の軸振れ修正方法、及び研削装置 |
| CN101178338A (zh) * | 2006-11-06 | 2008-05-14 | 张芝泉 | 轮胎跳动度测量处理方法 |
| CN101817236A (zh) * | 2010-04-10 | 2010-09-01 | 成山集团有限公司 | 一种未硫化轮胎径向跳动度的测量处理方法 |
| JP2011020233A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Kyoto Univ | 機上測定方法及び測定装置 |
| CN102128587A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-07-20 | 洛阳轴研科技股份有限公司 | 一种砂轮圆跳动测量仪 |
| CN102554780A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-11 | 上海理工大学 | 金属结合剂砂轮磨削径向跳动的测量装置 |
| CN103042468A (zh) * | 2013-01-09 | 2013-04-17 | 湖南大学 | 一种金刚石砂轮的粗修整的方法 |
| CN103424084A (zh) * | 2012-06-25 | 2013-12-04 | 上海理工大学 | 基于二维激光位移传感器的砂轮三维形貌测量方法 |
| CN103644863A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 贯流风叶径向圆跳度非接触在线诊断装置与方法 |
| CN104175221A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-12-03 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮外圆跳动检测方法 |
| CN204240941U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 杭州手表有限公司 | 一种测量擒纵轮齿的径向跳动的装置 |
-
2015
- 2015-07-16 CN CN201510419556.9A patent/CN104990503B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1133910A (ja) * | 1997-07-15 | 1999-02-09 | Nikon Corp | 砥石の軸振れ修正方法、及び研削装置 |
| CN101178338A (zh) * | 2006-11-06 | 2008-05-14 | 张芝泉 | 轮胎跳动度测量处理方法 |
| JP2011020233A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Kyoto Univ | 機上測定方法及び測定装置 |
| CN101817236A (zh) * | 2010-04-10 | 2010-09-01 | 成山集团有限公司 | 一种未硫化轮胎径向跳动度的测量处理方法 |
| CN102128587A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-07-20 | 洛阳轴研科技股份有限公司 | 一种砂轮圆跳动测量仪 |
| CN102554780A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-11 | 上海理工大学 | 金属结合剂砂轮磨削径向跳动的测量装置 |
| CN103424084A (zh) * | 2012-06-25 | 2013-12-04 | 上海理工大学 | 基于二维激光位移传感器的砂轮三维形貌测量方法 |
| CN103042468A (zh) * | 2013-01-09 | 2013-04-17 | 湖南大学 | 一种金刚石砂轮的粗修整的方法 |
| CN103644863A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 贯流风叶径向圆跳度非接触在线诊断装置与方法 |
| CN104175221A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-12-03 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砂轮外圆跳动检测方法 |
| CN204240941U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 杭州手表有限公司 | 一种测量擒纵轮齿的径向跳动的装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 托辊径跳参数的采集与处理;吴全等;《机床与液压》;20120430;第40卷(第8期);第154-156页 * |
| 激光位移传感器在轴类零件径向跳动测量中的应用;裴俊平等;《工业计量》;20140911;第82-83页正文第2节-第3.1节 * |
| 砂轮圆跳动测定方法的探讨;牛文龙等;《金刚石 与磨料磨具工程》;19960331;第26-28页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104990503A (zh) | 2015-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104990503B (zh) | 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法 | |
| CN101871767B (zh) | 零件形位公差检测系统及方法 | |
| CN101947750B (zh) | 用于测定工件形状的方法 | |
| CN104819766B (zh) | 基于谐噪比的包络解调频带确定方法 | |
| CN109032069B (zh) | 一种采用电涡流位移传感器的非接触式R-test测量仪球心坐标计算方法 | |
| CN105890550B (zh) | 一种薄片砂轮平面度检测方法 | |
| CN101300482B (zh) | 管内面涡流探伤中的s/n比测量方法 | |
| CN102183366A (zh) | 滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法 | |
| CN107179101A (zh) | 一种砂轮表面粗糙度和磨粒分布状态的检测及评价方法 | |
| CN110091216B (zh) | 铣削噪声与铣削振动的监测及其相关性分析系统及方法 | |
| CN103008973A (zh) | 一种水轮发电机机组主轴轴线调校方法 | |
| CN106078508B (zh) | 一种砂轮磨损在线监测方法 | |
| CN115388817B (zh) | 基于图像处理分析实现铸造件打磨质量检测的方法 | |
| CN102426400A (zh) | 一种激光雨滴谱仪降水信息反演修正方法 | |
| CN107356677B (zh) | 基于旅行时层析成像和逆时偏移成像的超声无损检测方法 | |
| CN108020409A (zh) | 一种主轴回转误差的四点动态测量与分离方法 | |
| CN105628176A (zh) | 一种旋转机械扭转振动信号采集分析方法 | |
| Lin et al. | Determination of proper frequency bandwidth for 3D topography measurement using spectral analysis. Part I: isotropic surfaces | |
| CN105300691B (zh) | 基于最佳安装距的锥齿轮传动误差测量方法 | |
| CN107966388A (zh) | 一种随动式单层砂轮磨粒分布特性检测方法及其装置 | |
| JP2567519B2 (ja) | 軸受ころゲージ | |
| CN104516991A (zh) | 一种伽马传感器全温度范围补偿方法 | |
| CN105486757B (zh) | 一种便携式探伤仪缺陷定位方法 | |
| CN109238200B (zh) | 一种检测锥齿轮根锥参数的方法 | |
| CN104132949A (zh) | 一种子午线轮胎模具皮下缺陷无损检测的装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |