CN110774102B - 一种打磨点定位系统及定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种打磨点定位系统及定位方法，所述系统包括：打磨装置、测量装置以及定位装置；其中，所述打磨装置用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；所述测量装置与所述打磨装置关联设置，用于对打磨装置在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至所述定位装置；所述定位装置用于根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。通过采用上述技术方案，可以实现对打磨点的实时定位。

Description

一种打磨点定位系统及定位方法
技术领域
本发明实施例涉及打磨加工技术领域，尤其涉及一种打磨点定位系统及定位方法。
背景技术
在打磨加工的过程中，通过使高速旋转的打磨盘与被打磨加工物接触，从而实现对被打磨加工物的凸点进行打磨的目的。其中，打磨盘与被打磨加工物的接触点称为打磨点，打磨点通常为被打磨加工物上的凸点。
目前常用的打磨方法为：预先对被打磨加工物的凸点位置进行估计，然后根据所估计的位置编写控制程序，通过预先编写的控制程序控制打磨盘的进刀方向以及进刀量。
上述打磨方法存在的问题在于，当遇到形状结构不规则的被打磨加工物时，由于无法较准确地对被打磨加工物的凸点位置进行估计，或者当被打磨加工物存在随机的、未被估计的凸点时，若按照预先编写的控制程序控制打磨盘的进刀方向以及进刀量时，无法对打磨盘的磨损程度进行准确预判。并且在打磨较大体积的凸点时，由于无法确定较准确的打磨点位置，会出现打磨时间延长或者进刀量过大的问题。打磨时间延长会导致打磨盘过热，打磨盘过热会加快其老化速度；而进刀量过大则会导致由于打磨盘受力不均而瞬间破碎的情况发生。
发明内容
本发明实施例提供一种打磨点定位系统及定位方法，通过所述定位系统可实现对打磨点的实时定位。
第一方面，本发明实施例提供了一种打磨点定位系统，所述系统包括：
打磨装置、测量装置以及定位装置；
其中，所述打磨装置用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；
所述测量装置与所述打磨装置关联设置，用于对打磨装置在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至所述定位装置；
所述定位装置用于根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；
其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。
进一步的，所述打磨装置包括：打磨盘，以及设置在打磨盘背面的铸制应变片；
所述打磨盘用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对。
进一步的，所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同。
进一步的，所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括被打磨加工物的密度。
进一步的，所述测量装置包括：至少一个温度传感器、至少一个振波传感器以及数字信号处理器；
所述至少一个温度传感器分别设置于打磨盘的不同位置，用于检测打磨盘不同位置的表面温度，并将检测到的温度数据发送至数字信号处理器；
所述至少一个振波传感器用于检测打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据，并将检测到的振波数据发送至数字信号处理器；
所述数字信号处理器用于计算接收到的至少一路温度数据的平均值，基于所述平均值对接收到的至少一路振波数据进行修正，以降低温度对振波数据的干扰，并将修正后的至少一路振波数据发送至所述定位装置。
进一步的，所述至少一个温度传感器包括非接触式温度传感器。
进一步的，所述系统还包括：存储装置，与所述定位装置通信连接，用于对通过定位装置计算得到的当前打磨点的位置进行存储。
第二方面，本发明实施例提供了一种打磨点定位方法，所述方法包括：
通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；
通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置；
通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；
其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。
进一步的，所述通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨，包括：
通过背面设置有铸制应变片的打磨盘对被打磨加工物进行打磨；
其中，所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对，所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同。
进一步的，所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括：打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括：被打磨加工物的密度。
进一步的，所述通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置，包括：
通过至少一个温度传感器获取打磨盘表面的至少一路温度数据；
通过至少一个振波传感器获取至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
通过数字信号处理器计算所述至少一路温度数据的平均值，并基于所述平均值对所述至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据进行修正，得到修正后的至少一路振波数据；
将所述修正后的至少一路振波数据作为测量结果发送至定位装置。
进一步的，通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算，包括：
将所述修正后的至少一路振波数据、打磨盘的转速、打磨盘的密度以及被打磨加工物的密度输入至预先训练好的神经网络模型，得到当前打磨点的位置。
进一步的，所述方法还包括：
通过存储装置对计算得到的当前打磨点的位置进行存储。
本发明实施例提供的一种打磨点定位系统，包括：打磨装置、测量装置以及定位装置；其中，所述打磨装置用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；所述测量装置与所述打磨装置关联设置，用于对打磨装置在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至所述定位装置；所述定位装置用于根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。通过所述打磨点定位系统实现了对打磨点的实时定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种打磨点定位系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种测量装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种打磨点定位方法的流程示意图；
图4为本发明实施例二提供的另一种打磨点定位方法的流程示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种定位装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种打磨点定位系统的结构示意图。本实施例公开的打磨点定位系统适用于对打磨点的位置进行实时定位。具体参见图1所示，该系统具体包括：打磨装置110、测量装置120以及定位装置130。
其中，打磨装置110用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；测量装置120与打磨装置110关联设置，用于对打磨装置110在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至定位装置130；定位装置130用于根据所述测量结果、打磨装置110的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；所述打磨点为打磨装置110与被打磨加工物的接触点。
示例性的，打磨装置110包括：打磨盘，所述打磨盘用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨。
本实施例提供的打磨点定位系统的实现原理为：高速旋转的打磨盘在接触被打磨加工物时，由于打磨盘表面的粗糙特性，会在打磨盘的盘面与被打磨加工物的接触点上产生巨大的摩擦力，将角动能转化成特定频率范围的高频振荡，并在接触点以振荡波的形式向空间释放(受打磨盘材料以及被打磨加工物材料特性的影响，振荡频率的频域区间并不是固定的)，传导介质为空气、打磨盘以及与打磨盘相连接的机构。基于上述特性，通过捕获空间中的振荡波便能够定位接触点(即打磨点)的位置。具体的，通过利用神经网络的大样本特性，可有效克服被打磨加工物材料密度不均、打磨盘加工精度不均、打磨盘表面磨砂分布一致性差的等个体差异导致的定位误差。且可以将捕获的振波数据、打磨盘的转速、打磨盘密度、被打磨加工物密度作为学习参量，进行深度学习得到学习模型(映射关系)。在实际应用中便可根据设定的打磨盘以及被打磨加工物的属性信息(具体指打磨盘的密度以及被打磨加工物的密度)、检测到的振波数据(具体可以是振波传感器的读数)以及打磨盘转速实时确定打磨点的位置。
进一步的，所述打磨装置还包括：设置在打磨盘背面的铸制应变片；所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对。所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同。
在打磨盘背面设置铸制应变片的原因是为了提高打磨盘的敏感度，进而使得最终的定位结果变得更加准确。具体的，两种不同物质(例如不同物质密度的打磨盘以及铸制应变片)在高频振荡中产生的振波特征(例如振幅、频率)也不一样，通过波的叠加效应便能够更准确、更容易的对打磨点的位置进行识别。
示例性的，所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括被打磨加工物的密度。
进一步的，测量装置120包括：至少一个温度传感器、至少一个振波传感器以及数字信号处理器；
所述至少一个温度传感器分别设置于打磨盘的不同位置，用于检测打磨盘不同位置的表面温度，并将检测到的温度数据发送至数字信号处理器；
所述至少一个振波传感器用于检测打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据，并将检测到的振波数据发送至数字信号处理器；
所述数字信号处理器用于计算接收到的至少一路温度数据的平均值，基于所述平均值对接收到的至少一路振波数据进行修正，以降低温度对振波数据的干扰，并将修正后的至少一路振波数据发送至所述定位装置。通过对多路温度数据计算平均值，并将计算得到平均值作为打磨盘的真实温度，提高了温度数据的测量精度。进一步通过基于温度数据对振波数据进行修正，可降低温度对振波数据所带来的干扰，从而提高振波数据的可靠性，为得到较准确的打磨点定位结果提供良好的基础。可以理解的，温度会影响物质的特性，进而对物质振动所产生的振波数据带来干扰，本实施例通过基于温度数据对振波数据进行修正，可最大限度地降低温度对振波数据带来的干扰。
进一步的，所述至少一个温度传感器包括非接触式温度传感器。可以理解的是，测量装置120还可以包括：传感器支架，以用于固定温度传感器以及振波传感器。需要说明的是，本实施例不对各传感器的安装方式以及安装位置进行限定，以能够获得较精确的温度数据以及振波数据为安装原则。各传感器与数字信号处理器之间通过数据传输线缆连接。
具体的，可参见图2所示的一种测量装置的结构示意图，其包括至少一路振波数据采集通道210、至少一路温度数据采集通道220以及数字信号处理器230，图2所示的结构示意图中的数字信号处理器具体为DSP。振波传感器捕捉到截止频率范围内的振波频率以及波强后，将数据进行前置处理，具体进行信号降噪、放大以及模数转换等处理，并将处理后的数据以数字信号的形式传递给DSP信号处理模块。非接触式温度传感器采集当前打磨盘多个区域的表面温度，将采集结果传输给DSP信号处理模块。多路多通道DSP信号处理模块负责收集一路或者多路振波数据以及温度数据，并计算多路温度数据的平均值，将该平均值作为振波数据修正基础，对振波数据进行数值修正，并将修正后的数据使用HART现场总线(或者其他的传输形式)传输给定位装置。
进一步的，所述打磨点定位系统还包括：存储装置，与所述定位装置通信连接，用于对通过定位装置计算得到的当前打磨点的位置进行存储。
本实施例提供的一种打磨点定位系统，包括：打磨装置、测量装置以及定位装置；其中，所述打磨装置用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；所述测量装置与所述打磨装置关联设置，用于对打磨装置在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至所述定位装置；所述定位装置用于根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。通过所述打磨点定位系统实现了对打磨点的实时定位。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种打磨点定位方法的流程示意图。本实施例提供的打磨点定位方法可应用于上述实施例所述的打磨点定位系统。具体参见图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤310、通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨。
步骤320、通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置。
步骤330、通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点。
示例性的，所述通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨，包括：
通过背面设置有铸制应变片的打磨盘对被打磨加工物进行打磨；
其中，所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对，所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同。
可以理解的是，当打磨盘具备一定的角动量和角速度，且被打磨加工物具备一定的刚性时，得到的打磨点的定位结果更加精确。这是由于打磨盘在高速旋转下与足够刚性的物质接触时可以产生较为明显的振动，进而激发用于定位的振波特征数据。受限于振波传感器的灵敏度，振波越强烈，则检测到的振波数据越精确，进而得到的定位结果越准确。
示例性的，所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括：打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括：被打磨加工物的密度。
进一步的，所述通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置，包括：
通过至少一个温度传感器获取打磨盘表面的至少一路温度数据；
通过至少一个振波传感器获取至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
通过数字信号处理器计算所述至少一路温度数据的平均值，并基于所述平均值对所述至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据进行修正，得到修正后的至少一路振波数据；
将所述修正后的至少一路振波数据作为测量结果发送至定位装置。
具体的，可参见图4所示的另一种打磨点定位方法的流程示意图，所述方法包括：
通过至少一个温度传感器获取打磨盘表面的至少一路温度数据，并将获取到的至少一路温度数据发送至数字信号处理器；
通过至少一个振波传感器获取至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据，并将获取到的至少一路振波数据发送至数字信号处理器；
通过数字信号处理器对接收到的至少一路温度数据求取平均值，并基于该平均值对接收到的至少一路振波数据进行修正；并将修正后的振波数据通过传输线缆发送至定位装置。
进一步的，通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算，包括：
将所述修正后的至少一路振波数据、打磨盘的转速、打磨盘的密度以及被打磨加工物的密度输入至预先训练好的神经网络模型，得到当前打磨点的位置。
具体的，参见图5所示的一种定位装置的结构示意图，其包括输入层、中间网络层和输出层。其中，输入层用于接收输入参量，具体为a0：经过修正处理后的振波传感器0所检测到的振波数据，a1：经过修正处理后的振波传感器1所检测到的振波数据，a2：经过修正处理后的振波传感器2所检测到的振波数据，a3：经过修正处理后的振波传感器3所检测到的振波数据；b0：打磨盘转速；c0：打磨盘密度；d0：被打磨加工物密度。其中，输入的振波数据为至少一路，因此，输入量a1、a2和a3为可选输入量。输出层的输出定位结果为打磨点的相对定位坐标值，x:映射打磨点的X坐标，y：映射打磨点的Y坐标。该坐标值的参考值由网络训练时所使用的样本数据确定。
本实施例提供的一种打磨点定位方法，通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置；通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点的技术手段，实现了对打磨点的实时定位。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种打磨点定位系统，其特征在于，包括：打磨装置、测量装置以及定位装置；
其中，所述打磨装置用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；
所述测量装置与所述打磨装置关联设置，用于对打磨装置在对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量进行测量，并将测量结果发送至所述定位装置；
所述定位装置用于根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；
其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点；
所述打磨装置包括：打磨盘，以及设置在打磨盘背面的铸制应变片；
所述打磨盘用于在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对；
所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同；
所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括被打磨加工物的密度；
所述测量装置包括：至少一个温度传感器、至少一个振波传感器以及数字信号处理器；
所述至少一个温度传感器分别设置于打磨盘的不同位置，用于检测打磨盘不同位置的表面温度，并将检测到的温度数据发送至数字信号处理器；
所述至少一个振波传感器用于检测打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据，并将检测到的振波数据发送至数字信号处理器；
所述数字信号处理器用于计算接收到的至少一路温度数据的平均值，基于所述平均值对接收到的至少一路振波数据进行修正，以降低温度对振波数据的干扰，并将修正后的至少一路振波数据发送至所述定位装置。
2.根据权利要求1所述的打磨点定位系统，其特征在于，所述至少一个温度传感器包括非接触式温度传感器。
3.根据权利要求1-2任一项所述的打磨点定位系统，其特征在于，还包括：存储装置，与所述定位装置通信连接，用于对通过定位装置计算得到的当前打磨点的位置进行存储。
4.一种打磨点定位方法，其特征在于，包括：
通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨；
通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置；
通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算；
其中，所述打磨点为打磨装置与被打磨加工物的接触点；
所述通过打磨装置在预设程序的控制下对被打磨加工物进行打磨，包括：
通过背面设置有铸制应变片的打磨盘对被打磨加工物进行打磨；
其中，所述打磨盘正面为与被打磨加工物接触的面，所述打磨盘背面与所述打磨盘正面相对，所述铸制应变片的密度与所述打磨盘的密度不同；
所述关联参量包括下述至少一种：打磨盘的转速、打磨盘表面的温度以及打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
所述打磨装置的属性信息包括：打磨盘的密度；
所述被打磨加工物的属性信息包括：被打磨加工物的密度；
所述通过测量装置实时测量打磨装置对被打磨加工物进行打磨时产生的关联参量，并将测量结果发送至定位装置，包括：
通过至少一个温度传感器获取打磨盘表面的至少一路温度数据；
通过至少一个振波传感器获取至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据；
通过数字信号处理器计算所述至少一路温度数据的平均值，并基于所述平均值对所述至少一路打磨盘在对被打磨加工物进行打磨时产生的振波数据进行修正，得到修正后的至少一路振波数据；
将所述修正后的至少一路振波数据作为测量结果发送至定位装置。
5.根据权利要求4所述的打磨点定位方法，其特征在于，通过所述定位装置根据所述测量结果、打磨装置的属性信息以及被打磨加工物的属性信息对当前打磨点的位置进行计算，包括：
将所述修正后的至少一路振波数据、打磨盘的转速、打磨盘的密度以及被打磨加工物的密度输入至预先训练好的神经网络模型，得到当前打磨点的位置。
6.根据权利要求4-5任一项所述的打磨点定位方法，其特征在于，还包括：
通过存储装置对计算得到的当前打磨点的位置进行存储。
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