CN109752240A - 一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法。该方法将待测金刚石线锯置于抗拉强度试验机上，检测得到应力应变曲线；再对应力应变曲线进行滤波平滑处理；然后选择应力应变曲线上线性部分的数据回归分析得到线性回归方程及相应的直线；通过计算应力应变曲线偏离回归直线的距离，获得金刚石线锯的屈服应力。本发明解决了现有技术中人工手绘曲线的弊端，效率高、准确度高，便于智能化，且操作简单，能够准确测得金刚石线锯的屈服强度，使金刚石线锯的检测标准化，对于金刚石线锯在精加工切割中具有很大的应用价值。具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于金刚石应用技术领域，具体涉及一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法。
背景技术
电镀金刚石线锯是以电镀金属为结合剂，通过电沉积将金刚石磨料固结在金属线芯上而制成的一种线状切割工具，简称为“金刚石线锯”。常见的金刚石线锯如图4所示。
金刚石线锯是近年来开发并被广泛应用的一种新型切割工具。目前，金刚石线锯主要应用于宝石切割、光伏行业硅锭开方、硅片的切割等。
在金刚石线锯的使用过程中，金刚石线锯的屈服应力对金刚石线锯质量及其切割效果具有很关键的影响，金刚石线锯使用时的线张力必须小于屈服应力，因此其屈服应力一旦低于某一给定值，就会导致其在使用过程中断线，造成切割等使用过程无法进行、还会因为切割不完整造成产品的残次，带来较大的经济损失。所以，金刚石线锯在使用前需对其屈服应力进行检测，以保证其质量及使用效果。
现有技术中对金刚石线锯屈服应力的检测方法，通常是首先测得应力应变曲线，然后在应力应变曲线上人工手动绘直线，找到屈服点所对应的应力或者目力估计屈服应力。该方法具有较大的人为因素影响、误差较大，操作不便、效率低，分析结果稳定性差。
发明内容
本发明针对的技术问题是：现有技术中，对于金刚石线锯屈服应力的检测，均是采用人工手绘图线，找到屈服点所对应的应力，该方法虽然能够得到金刚石线锯的屈服应力，但是其检测结果受人为因素影响较大，误差大、操作繁琐不便、效率低，分析结果稳定性差。
为了解决上述问题，本发明提供了一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法。该方法通过计算分析得到金刚石线锯的屈服应力，准确度高、操作简单，避免了检测过程中人为因素造成的影响，提高了金刚石线锯屈服应力检测结果的准确性，明显提高了金刚石线锯的质量监控及使用效果。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：将待测金刚石线锯置于抗拉强度试验机上，检测得到应力应变曲线数据；
S2：对步骤S1得到的应力应变曲线数据进行平滑处理；
S3：选择步骤S2所述平滑处理之后的应力应变曲线上线性部分的数据，计算线性方程的斜率和截距，得到线性回归方程，得到对应的直线；
S4：给定屈服应力塑性变形允许数值△t；步骤S2所述应力应变曲线上，按照从大到小的顺序，逐步计算获得应变量偏离步骤S3所述直线上的应变量△x，当△x≤△t时，所对应的应力应变曲线上的应力fi即为金刚石线锯的屈服应力。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S2所述对应力应变曲线进行平滑处理采用三点平均值滤波法进行，公式为：
Fi＝(fi-1+fi+fi+1)/3 (1)
式中，Fi代表滤波后的应力数据；fi代表滤波前的应力数据。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S3所述应力应变曲线上线性部分的数据取应力大小为破断应力的20％～70％之间的数据。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S3所述斜率的公式为公式(2)，
所述的截距公式为公式(3)，
所得线性回归方程为公式(4)：
Fi＝a+bXi (4)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，表示测得N个xi的平均值，表示测得N个fi的平均值，N表示参与斜率计算的测点数量；
式中，Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S4所述的△x计算公式如下：
Xi＝(Fi-a)/b (5)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变，△x表示应力应变曲线在x轴上偏离回归线性直线的偏移量，L表示金刚石线锯的测量长度。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S4所述，取屈服应力对应的应变为0.02％，
即△t＝0.02％ (7)
其中，△t表示屈服应力所允许的塑性应变数值。
按照应力从大到小的顺序，逐步计算应变曲线偏离回归直线的相对偏移量△x，当△x≤△t时，应变曲线上对应的应力既为屈服应力。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
采用本发明所述的方法，通过抗拉强度试验机检测得到应力应变曲线数据后，通过分析计算获得线性数据段对应的直线，然后通过曲线与直线相偏离的距离，即可得到金刚石线锯相应的屈服应力。本发明解决了现有技术中人工手动绘制曲线的弊端。具有便于智能化，效率高、准确，且操作简单，能够准确测得金刚石线锯的屈服应力等优点。对于金刚石线锯在使用过程中具有重要的应用价值。
本发明采用简单易于操作的方法测量金刚石线锯的屈服强度，该过程减少了人为因素对测量结果造成的较大影响，使得金刚石线锯屈服强度的测量更加标准化，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：将待测金刚石线锯置于抗拉强度试验机上，检测得到应力应变曲线数据；
S2：对步骤S1得到的应力应变曲线数据进行平滑处理；
该过程中采用三点平均值滤波法对应力应变曲线数据进行滤波平滑处理，所述公式为
Fi＝(fi-1+fi+fi+1)/3 (1)
公式中，Fi代表滤波后的应力数据；fi代表滤波前的应力数据。
S3：选择步骤S2所述平滑处理之后的应力应变曲线上线性部分的数据，计算线性方程的斜率和截距，得到线性回归方程，得到对应的直线；
其中，所述应力应变曲线上线性部分的数据取应力大小为破断应力的20％～70％之间的数据；即金刚石线锯拉断时最大拉力的20％～70％的应力数据，进行线性分析；
所述斜率的公式为公式(2)，
所述截距的公式为公式(3)，
所得线性回归方程为公式(4)：
Fi＝a+bXi (4)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，表示测得N个xi的平均值，示测得N个fi的平均值；N表示参与斜率计算的测点数量；
Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变。
S4：给出屈服应力塑性变形允许数值△t；步骤S2所述应力应变曲线上，按照从大到小的顺序，逐步计算获得应变量偏离步骤S3所述直线上的应变量△x，当△x≤△t时，所对应的应力应变曲线上的应力fi即为金刚石线锯的屈服应力。
步骤S4所述的△x计算公式如下：
Xi＝(Fi-a)/b (5)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变，△x表示应力应变曲线在x轴上偏离回归线性直线的偏移量，L表示金刚石线锯的测量长度。
所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S4所述△t的取值通常为0.02％，
△t＝0.02％ (7)
公式(7)表示当发生0.02％的塑性变形时，对应的应力为屈服应力。在实际测量过程中，可根据实际需要设定△t值。
即，本发明采用抗拉强度试验机对待测的金刚石线锯进行检测，得出相应的应力应变曲线数据，然后在应力应变曲线上选择应力为金刚石线锯最大破断应力20％～70％之间的应力数据及其对应的应变进行线性分析，得到直线方程、并绘制相应的直线；通过计算应力应变曲线偏离回归直线的允许数值(当△x≤△t时)，得到屈服应力数据。该方法便于智能化，准确度高、操作简便易于控制，也提高了检测效率。
下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：将200mm长的待测金刚石线锯置于抗拉强度试验机上，检测得到应力应变曲线；如图1所示；共采集数据1454组，如图1所示。对采集的数据按照本申请所述计算公式进行计算处理；
S2：采用三点平均值滤波法对步骤(1)检测得到的应力应变曲线数据进行滤波平滑处理，所述公式如公式(1)所示
Fi＝(fi-1+fi+fi+1)/3 (1)
公式中，Fi代表滤波后的应力数据；fi代表滤波前的应力数据。
滤波处理后的应力应变曲线如图2所示；
S3：选择步骤S2所述平滑处理之后的应力应变曲线上线性部分的数据，数据的选取符合S3的约定：起点为破断应力的20％对应的数据序号328，拉力数值6.96，拉伸长度1.59；终止点为破断应力的70％对应的数据序号939，拉力数值24.36，拉伸长度3.92；参与线性回归的数据共有578组，即N＝578。将578组数据分别代入公式(2)和公式(3)计算斜率和截距。得到回归直线方程公式(4)，根据公式(4)绘制出回归直线，如图3所示；
所述斜率的公式为公式(2)，
所述截距的公式为公式(3)，
所得线性回归方程为公式(4)：
Fi＝-5.007+0.0313Xi (4)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，表示测得578个xi的平均值，表示测得578个fi的平均值；
Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变。
S4：给出屈服应力塑性变形允许数值△t＝0.02％
所述直线上的应变量差值为△x，当△x≤△t时、应力应变曲线上对应的应力为屈服应力值，
其中，所述的△x采用如下计算公式：
Xi＝(Fi-a)/b (5)
按照应力值从大到小的顺序，逐点计算△x，当△x≤0.02％时，应力应变曲线上对应的应力为27.15N。即所测金刚石线锯的屈服应力为27.15N。
采用人工判读屈服应力的方法，对本发明所检测的金刚石线锯进行屈服应力的标定，得到该金刚石线锯的屈服应力为28N。因此，本发明的自动检测方法与人工标定方法基本一致，且本发明所述的方法避免了人工操作带来的人为因素影响，准确度高，效率高。
金刚石线锯在精加工应用中，其质量对于加工的产品具有很大的影响，屈服强度的检测结果具有很关键的作用。本发明的检测方法避免了人工标定人为因素的影响，使其检测方法更便于智能化、标准化，具有很好的应用前景。
Claims (6)
1.一种金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：将待测金刚石线锯置于抗拉强度试验机上，检测得到应力应变曲线数据；
S2：对步骤S1得到的应力应变曲线数据进行平滑处理；
S3：选择步骤S2所述平滑处理之后的应力应变曲线上线性部分的数据，计算线性方程的斜率和截距，得到线性回归方程，得到对应的直线；
S4：给定屈服应力塑性变形允许数值△t；步骤S2所述应力应变曲线上的应变量偏离步骤S3所述直线上的应变量△x≤△t时，所对应的应力应变曲线上的应力fi即为金刚石线锯的屈服应力。
2.根据权利要求1所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，步骤S2所述对应力应变曲线进行平滑处理,采用三点平均值滤波法进行，公式为：
Fi＝(fi-1+fi+fi+1)/3 (1)
式中，Fi代表滤波后的应力数据；fi代表滤波前的应力数据。
3.根据权利要求1所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，步骤S3所述应力应变曲线上线性部分的数据取应力大小为破断应力的20％～70％之间的数据。
4.根据权利要求1所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，步骤S3所述斜率的公式为公式(2)，
所述的截距公式为公式(3)，
所得线性回归方程为公式(4)：
Fi＝a+bXi (4)
式中,b表示回归直线的斜率，a表示回归直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，表示测得N个xi的平均值，表示测得N个fi的平均值，N表示参与斜率计算的测点数量；
式中，Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变。
5.根据权利要求1所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，步骤S4所述的应变量△x计算公式如下：
Xi＝(Fi-a)/b (5)
式中，b表示线性直线的斜率，a表示线性直线的截距，fi表示实测应力，xi表示与应力fi对应的应变，Fi表示线性回归方程直线上滤波后的应力，Xi表示与应力Fi对应的应变，△x表示应力应变曲线在x轴上偏离回归线性直线的偏移量，L表示金刚石线锯的测量长度。
6.根据权利要求1所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，其特征在于，所述的金刚石线锯屈服应力的自动检测方法，步骤S4所述△t的取值为0.02％，
即△t＝0.02％ (7)。
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