CN113500522A - 一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法，本发明砂轮修整和轮廓测量过程全程在数控磨床上进行，砂轮不需拆卸，避免了安装误差，提高测量精度的同时极大的提高了磨削的作业效率。通过本发明的光路调整方法提高了设备的调整精度和调整效率，通过数控磨床的在位集成提高了测量精度和测量效率，极大的提高了数据的可信度，且可用于静态和动态测量，尤其适用于采用包络磨削技术加工零件的砂轮。该方法可广泛应用于砂轮轮廓的高精度测量中，克服了复杂轮廓砂轮测量效率低、测量精度差等缺陷和不足，为砂轮磨削精度和使用寿命的提高提供了保障，对高精度工件的批量生产具有重要意义。

Description

一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法

技术领域

本发明涉及精密超精密加工领域，尤其涉及一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法。

背景技术

对于难加工金属材料来说，磨削加工是一种能稳定保证加工质量的加工方式。其基本工艺流程是：首先利用材料成型技术加工工件毛坯，然后再利用固结磨料或游离磨料对毛坯进行精密、超精密磨削研磨及抛光处理等加工，使工件达到所要求的加工精度和加工质量，最终获得合格的机械产品。相对于车削、铣削等其他常用机械加工方式，磨削加工得到的工件加工精度高、加工质量好，这也使得磨削常被用于精加工或工艺过程中的最后一道工序。因此砂轮轮廓是工件精度能否得到保障的关键因素，砂轮的磨损状况不仅代表砂轮的使用寿命，还与加工工件的质量密切相关，在磨削加工过程中适时对砂轮轮廓进行检测，可以及时判断砂轮是否需要修整、补偿或更换。

但砂轮轮廓检测尤为困难，因为砂轮表面遍布众多磨粒，接触式测量会磨损探头，非接触式测量法的测量精度由于测量方法和设备调整方式的不同而差别很大，若测量光路与待测表面夹角过大，则会使得观测结果出现较大偏差，而对光路的调节较为复杂，获得高精度的观察光路尤为困难。目前国内外对盘形砂轮单一直径测量方法的研究较为成熟，而对球面砂轮如圆弧形、球形以及异形砂轮等复杂轮廓砂轮的轮廓测量方法研究较少，且测量精度较差。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法。本发明采用的技术手段如下：

一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，包括集成在数控磨床上的视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件，所述视觉测量部件安装在所述砂轮修整部件上方，所述砂轮修整部件安装在数控磨床主轴右侧，所述砂轮修整部件和主轴安装在数控磨床Z轴导轨上，所述砂轮驱动部件安装在数控磨床X轴导轨上，所述视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件均在数控磨床运动范围内，所述砂轮修整部件用于砂轮轮廓的修整，所述砂轮驱动部件用于驱动砂轮旋转和在预设的行程内移动，所述视觉测量部件用于采集砂轮轮廓图像。

进一步地，所述砂轮修整部件包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。

进一步地，所述视觉测量部件包括安装底座、视觉平台、平行背光光源，所述视觉平台通过所述安装底座安装在所述砂轮修整部件上方，所述视觉平台包含工业相机和远心镜头，所述工业相机和远心镜头通过螺纹连接，所述工业相机位于远心镜头正上方，所述远心镜头位于砂轮观测位正上方，所述平行背光光源安装在砂轮修整部件的旋转平台中孔上。

进一步地，所述工业相机与所述安装底座之间设有调整滑台，所述调整滑台用于调整测量角度，所述调整滑台上还设有用于调整测量视野在X轴的位置的视觉测量部件X轴微调旋钮，所述调整滑台上还设有用于调整测量焦距及视野在Y轴的位置的视觉测量部件Y轴微调旋钮，通过所述视觉测量部件X轴微调旋钮、视觉测量部件Y轴微调旋钮、调整滑台可以实现视觉测量部件的三自由度调节，从而使得所述工业相机、远心镜头、砂轮观测位、平行背光光源四者同轴，其中所述砂轮检测位中心与砂轮修整部件的回转中心同心。

本发明还公开了一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置光路调整方法，包括如下步骤：

S1：砂轮完成磨削作业后，通过砂轮驱动部件使砂轮移动至砂轮观测位，所述砂轮观测位的圆心坐标事先已输入数控磨床系统中；

S2：采用砂轮修整部件和机床运动导轨实现复杂轮廓砂轮的高精度修整，修整过程中所述砂轮除自身旋转运动外固定不动，采用砂轮修整部件的修整直线轴和修整回转轴运动实现砂轮修整；

S3：砂轮修整后调用砂轮修整轮正上方视觉测量部件，通过液压开关开启镜头盖，打开工业相机运行界面，打开背光光源，使砂轮在相机显示界面边缘清晰；

S4：所述工业相机的观测界面在计算机端呈现，调整光路时首先在计算机端显示界面绘制相切直线，相切直线与所述砂轮检测位中心间距离约等于修整后砂轮半径，并使绘制的相切直线与计算机端显示界面内砂轮外圆相切；

S5：通过回转轴控制器控制修整回转轴缓慢转动，观察相切直线与计算机端显示界面内砂轮外圆相切情况：当出现过切或不相切时，通过调节相切直线与砂轮检测位中心间距离和调整滑台调节，使得相切直线在围绕砂轮旋转过程中砂轮圆弧范围内始终相切，同时使砂轮界面占据整个测量界面面积的80％，此时认为工业相机观测方向与砂轮待观测面相互垂直，调整完毕，可以对砂轮轮廓面进行测量。

本发明还公开了一种数控磨床砂轮轮廓在位测量方法，包括如下步骤：

步骤1、图像采集：待测量光路调整完毕后，启动工业摄像机采集砂轮轮廓图像。

步骤2、图像处理：先将砂轮轮廓图像进行灰度阈值分割，之后在砂轮边缘按均布角度选取测量点，即首先以砂轮观测位圆心坐标为中心，选取从四周按均布角度发射出的射线汇聚于砂轮观测位圆心坐标，所述测量点在射线上由外向内，按照相关像素灰度值变化，以临界灰度值作为判定标准确定射线与砂轮轮廓的交点处的测量点坐标，得到测量点像素坐标在轮廓上的位置坐标；

步骤3、数据处理：按上述步骤选取一定数量的测量点后，首先判断选取数据是否满足使用要求，即计算各测量点与砂轮观测位圆心坐标间的距离，之后求得距离最大值与距离最小值之间的差值，判断其是否满足精度要求，若不满足需要重复上述步骤，使得砂轮测量点满足使用要求，之后根据各测量点坐标选取拟合算法求得各测量点代表的砂轮实时圆弧半径和砂轮最大圆弧直径，进一步求得砂轮圆弧圆心在数控磨床上的坐标以及圆弧对应的圆心角，得到砂轮轮廓面型和砂轮圆弧圆度误差。

与现有发明相比，本发明的显著效果和益处是克服了克服现有的砂轮轮廓接触式测量法容易磨损探头、非接触式测量法受测量方法和设备调整方式影响较大的难题，采用非接触式在位测量法，发明一种数控磨床砂轮轮廓在位测量方法及光路调整方法，提高了设备的调整精度和调整效率，通过装置的光路调整和测量装置在数控磨床的在位集成提高了测量精度和测量效率，极大的提高了数据的可信度。进而针对不同的加工材料和应用场合，满足不同轮廓砂轮的测量需求，提高了砂轮的磨削精度和使用寿命，该方法面向球面砂轮如圆弧形、球形以及异形砂轮等复杂轮廓砂轮，且可用于静态和动态测量，尤其适用于采用包络磨削技术加工零件的砂轮。该方法可广泛应用于砂轮轮廓的高精度测量中，克服了复杂轮廓砂轮测量效率低、测量精度差等缺陷和不足，针对不同的加工材料和应用场合，满足不同轮廓砂轮的测量需求，为砂轮的磨削精度和使用寿命的提高提供保障，对高精度工件的获得具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数控磨床砂轮轮廓在位测量流程图；

图2为本发明数控磨床砂轮轮廓在位测量装置安装示意图；

图3为本发明视觉测量部件安装示意图；

图4为本发明视觉测量部件主视图。

图5为本发明视觉测量部件右视图。

图6为本发明计算机端显示界面光路调整过程中不相切情况示意图。

图7为本发明计算机端显示界面光路调整过程中相切情况示意图。

图8为本发明实施例中半球砂轮轮廓测量点选取示意图。

图9为本发明实施例中一般圆弧砂轮轮廓测量点选取示意图。

图10为本发明数据处理后获得的测量点。

图11为本发明实施例中砂轮全轮廓测量点拟合过程示意图。

图12为本发明实施例中砂轮半轮廓测量点拟合过程示意图。

图中：1、视觉测量部件；2、砂轮修整部件；3、砂轮驱动部件；4、数控磨床主轴；5、数控磨床Z轴导轨；6、数控磨床X轴导轨；7、安装底座；8、视觉平台；9、工业相机；10、远心镜头；11、光路；12、平行背光光源；13、磨削主轴；14、调整滑台转接板；15、砂轮修整轴；16、修整直线轴；17、修整回转轴；18、砂轮修整/观测位中心；19、调整滑台；1901、视觉测量部件X轴微调旋钮；1902、视觉测量部件Y轴微调旋钮；20、回转轴回转中心；21、相切直线；22、砂轮实际观测轮廓；23、选取的测量点P；2301、砂轮轮廓边缘处测量点Pe；24、测量点P_min；25、测量点P_min决定的最小砂轮轮廓；26、测量点P_max；27、测量点P_max决定的最大砂轮轮廓；28、拟合得到的理想砂轮轮廓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，包括集成在数控磨床上的视觉测量部件1、砂轮修整部件2、砂轮驱动部件3，所述视觉测量部件通过安装底座7安装在所述砂轮修整部件上方，所述砂轮修整部件通过转接板安装在数控磨床主轴4右侧，所述砂轮修整部件和主轴安装在数控磨床Z轴导轨5上，所述砂轮驱动部件安装在磨削主轴13上，磨削主轴13安装在数控磨床X轴导轨6上，所述视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件均在数控磨床运动范围内，所述砂轮修整部件用于砂轮轮廓的修整，所述砂轮驱动部件用于驱动砂轮旋转和在预设的行程内移动，所述视觉测量部件用于采集砂轮轮廓图像和调整测量光路。

如图2所示，本实施例中，所述砂轮修整部件包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所述砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴15上，本实施例中，砂轮修整轮通过螺纹固定连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，本实施例中，砂轮修整轴夹紧在修整轴壳体上，并通过公差配合保证修整轴轴线的平行度，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴16的底端转动连接在所述修整回转轴17上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。所述砂轮修整轮安装于砂轮修整轴轴线上。通过对修整直线轴、修整回转轴在机床坐标系下的联动可以实现各种不规则复杂型面轮廓砂轮的修整，进而针对不同的加工材料和应用场合，满足不同的磨削加工要求。回转轴控制器控制修整回转轴转动，无干涉情况下可进行360°旋转。

所述砂轮检测位中心18与砂轮修整部件回转中心20同心，回转轴回转中心20的坐标事先已输入至磨床数控系统内，砂轮修整时，通过数控磨床的导轨运动将待修整砂轮轮廓的回转中心移动到回转轴回转中心，使二者重合；之后通过调节修整直线轴和修整回转轴实现砂轮的修整。修整直线轴可以调整回转半径即修整的砂轮半径，修整回转轴可以调整回转范围即砂轮的圆弧长度；修整过程中使修整直线轴锁定不运动，通过控制修整回转轴旋转实现待修整砂轮轮廓的修整。

如图3所示，所述视觉测量部件包括安装底座、视觉平台8、平行背光光源12，所述视觉平台通过所述安装底座安装在所述砂轮修整部件上方，所述视觉平台包含工业相机9和远心镜头10，所述工业相机和远心镜头通过螺纹连接，所述工业相机位于远心镜头正上方，所述远心镜头位于砂轮观测位正上方，所述平行背光光源安装在砂轮修整部件的旋转平台中孔上。可选地，所述相机采用电荷耦合器件。可选地，所述视觉测量部件还包括夹持和调整部件，包括但不限于转接板、调整滑台、镜头安装座和镜头防护装置。

本实施例中所述工业相机9选用MV-GEC2000M-TPO-CL，所述平行背光光源12选用VLPXBGSD80X80W-24V，配备可调亮度电源，实际使用时考虑防水问题将进行IP67级防水改装。

如图4、图5所示，本实施例中，所述工业相机与所述安装底座之间设有调整滑台19，其间通过调整滑台转接板14相连，所述调整滑台和工业相机通过螺栓固定连接，所述调整滑台用于调整测量角度，所述调整滑台上还设有用于调整测量视野在X轴的位置的视觉测量部件X轴微调旋钮1901，所述调整滑台上还设有用于调整测量焦距及视野在Y轴的位置的视觉测量部件Y轴微调旋钮1902，通过所述视觉测量部件X轴微调旋钮、视觉测量部件Y轴微调旋钮、调整滑台可以实现视觉测量部件的三自由度调节，从而使得所述工业相机、远心镜头、砂轮观测位、平行背光光源四者同轴，其中所述砂轮检测位中心与砂轮修整部件的回转中心同心。

所述砂轮检测位中心与砂轮修整部件回转中心同心。所述镜头防护装置用于磨削和修整过程中摄像机对磨削液、砂轮修整碎屑、工件磨屑的防护，主要包括外罩和液压开关。外罩用于防护所述视觉测量部件四周，液压开关用于控制所述视觉测量部件下方镜头盖开启和关闭。

所述砂轮驱动部件主要包括高精度磨削轴、伺服电机、机床X、Z轴运动导轨等，所述伺服电机通过电主轴与砂轮连接，所述伺服电机驱动砂轮转动，所述机床X、Z轴运动导轨驱动砂轮在直角坐标系的X、Z轴方向上移动。

为了使所述工业相机9、远心镜头10、砂轮观测位18三者同轴，使光路11与砂轮观测界面垂直，需要调节所述调整滑台19，使所述工业相机9、远心镜头10在直角坐标系下的位置，以使所述工业相机9、远心镜头10、砂轮观测位18三者同轴。本发明还公开了一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置光路调整方法，包括如下步骤：

S1：砂轮完成磨削作业后，通过砂轮驱动部件3和数控磨床Z轴导轨5、数控磨床X轴导轨6使砂轮移动至砂轮观测位。砂轮观测位圆心坐标18事先已输入数控磨床系统中；

S2：采用所述砂轮修整部件2和数控磨床Z轴导轨5、数控磨床X轴导轨6实现复杂轮廓砂轮的高精度修整。修整过程中所述砂轮除自身旋转运动外无保持原位不动，采用所述修整直线轴16和所述修整回转轴17的运动实现砂轮修整；

S3：砂轮修整后调用砂轮修整轮正上方视觉测量部件，通过液压开关开启镜头盖，打开工业相机运行界面，打开背光光源，使砂轮在相机显示界面边缘清晰，然后调整光路使得工业相机观测方向与砂轮待观测面相互垂直。调整时所述修整后砂轮保持原位不动，调整方法如下：

S4：垂直。调整时所述修整后砂轮保持原位不动，调整方法如下：

所述工业相机观测界面可在计算机端呈现，调整光路时首先在计算机端显示界面绘制相切直线21，相切直线21与所述砂轮检测位中心18间距离约等于修整后砂轮半径R，并使绘制的相切直线与计算机端显示界面内砂轮外圆相切；

S5：通过所述回转轴控制器控制修整回转轴17缓慢转动，观察相切直线19与计算机端显示界面内砂轮实际轮廓22相切情况：当出现如图6所示的过切或不相切，通过调节相切直线与所述砂轮检测位中心间距离R和调整滑台19调节角度，使得相切直线围绕砂轮旋转过程中在砂轮圆弧范围内始终如图7所示相切，同时使砂轮界面占据整个测量界面面积的80％左右，满足以上两个条件此时认为观测光路11方向与砂轮待观测面相互垂直，调整完毕，可以对砂轮轮廓面进行测量。

考虑到磨削过程中，实际材料去除过程是砂轮表面的突出磨粒与工件材料相互作用的结果，即高点去除，低点的磨粒实际不参与磨削，为能够使砂轮轮廓测量结果能真实反映磨削加工过程中的砂轮轮廓形状，本发明提供了一种数控磨床砂轮轮廓在位测量方法，应用于上述任一项所描述的数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，在对砂轮轮廓进行在位测量时，通过所述视觉测量组件的工业相机采集实时砂轮轮廓图像，进一步对采集到的砂轮轮廓图像进行处理，得到砂轮轮廓面型、砂轮实时圆弧半径、砂轮最大圆弧直径、砂轮圆弧圆心在数控磨床上的坐标以及圆弧对应的圆心角、圆弧圆度误差等，满足后续对刀、磨削和修整需求。

如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤1、图像采集：待测量光路调整完毕后，启动工业摄像机采集砂轮轮廓图像22。

步骤2、图像处理：先将砂轮轮廓图像进行灰度阈值分割，以使砂轮边缘更清晰，之后在砂轮边缘按均布角度选取测量点23，即首先以砂轮观测位圆心坐标18为中心，选取从四周按均布角度发射出的射线汇聚于砂轮观测位圆心坐标，如图8所示，由于砂轮磨削属于包络磨削，砂轮轮廓上高点磨粒参与实际材料去除，因此在射线上由外向内按照相关像素灰度值变化选取测量点P，以临界灰度值作为判定标准确定射线与砂轮轮廓的交点处的测量点P23坐标，得到测量点像素坐标在轮廓上的位置坐标值(Xpi，Zpi)；

可选地，本数据选取方法除可应用于半球砂轮外，也可应用于一般圆弧砂轮，如图9所示。

步骤3、数据处理：按上述步骤选取n个测量点P后(测量点P的数量n可根据待测砂轮直径大小、数据处理能力和测量精度选取)得到测量点P1、P2、……、Pi、……、Pn，如图10所示。其次判断选取测量点P是否满足使用要求，即计算各测量点23与砂轮观测位圆心坐标18间的距离r：

式中，ri为第i个测量点与砂轮观测位圆心坐标18间的距离，第i个测量点在机床中坐标为(Xpi，Zpi)，砂轮观测位圆心坐标在机床坐标中为(Xc，Zc)。

得到各测量点23与砂轮观测位圆心坐标18间的距离r1、r2、……、ri、……、rn，在其中得到坐标距离最大值rmax和坐标距离最小值rmin，如图11所示。

之后求得距离最大值与距离最小值之间的差值Δd，看其是否满足精度要求。在本实施例中选取砂轮初始圆弧半径R＝20mm，选取精度指标为Δ＝10μm，则需使得所选取的测量点P坐标均满足Δd≤Δ。

确定砂轮测量点满足使用要求后，根据各测量点坐标选取最小二乘法计算测量点23到砂轮观测位圆心坐标18最小二乘拟合圆心的距离，分析其变化规律，求得测量点代表的砂轮实测圆弧半径r，进一步根据砂轮轮廓边缘处测量点Pe2301坐标(Xpe，Zpe)求得一般圆弧砂轮圆心在数控磨床上的坐标(Xci，Zci)以及圆弧对应的圆心角θ，得到砂轮轮廓面型和砂轮圆弧圆度误差，如图11所示。图中2301为砂轮轮廓边缘处测量点Pe；24为测量点Pmin；25为测量点Pmin决定的最小砂轮轮廓；26为测量点Pmax；27为测量点Pmax决定的最大砂轮轮廓；28为拟合得到的理想砂轮轮廓。

考虑到砂轮大小和计算机端显示界面大小差异，为使得砂轮轮廓和计算机端显示界面相匹配，满足使用精度要求，除可测量砂轮全轮廓，也可选取砂轮半轮廓测量，如图12所示。一般圆弧砂轮轮廓测量方法与上述类似。

本实施例中砂轮修整和轮廓测量过程全程在数控磨床上进行，砂轮不需拆卸，避免了安装误差，提高测量精度的同时极大的提高了磨削的作业效率。

本方法在砂轮不转动的静态测量过程中测量点由外向内的选择方法使测量点能够真实反映磨削加工过程中的砂轮轮廓形状。

本发明也可应用于转动中的砂轮，由于转动过程中的砂轮轮廓变化情况为整个砂轮圆周的轮廓变动，包含了砂轮径向跳动、周向跳动、磨削轴振动等因素，需要降低多测量点判别标准，同时满足砂轮轮廓精度测量需求。

本发明对于复杂型面砂轮也有一定适用性，除在数据处理阶段砂轮圆弧可采用分段拟合法外，其余方法同上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，其特征在于，包括集成在数控磨床上的视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件，所述视觉测量部件安装在所述砂轮修整部件上方，所述砂轮修整部件安装在数控磨床主轴右侧，所述砂轮修整部件和主轴安装在数控磨床Z轴导轨上，所述砂轮驱动部件安装在数控磨床X轴导轨上，所述视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件均在数控磨床运动范围内，所述砂轮修整部件用于砂轮轮廓的修整，所述砂轮驱动部件用于驱动砂轮旋转和在预设的行程内移动，所述视觉测量部件用于采集砂轮轮廓图像。

2.根据权利要求1所述的数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，其特征在于，所述砂轮修整部件包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。

3.根据权利要求1所述的数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，其特征在于，所述视觉测量部件包括安装底座、视觉平台、平行背光光源，所述视觉平台通过所述安装底座安装在所述砂轮修整部件上方，所述视觉平台包含工业相机和远心镜头，所述工业相机和远心镜头通过螺纹连接，所述工业相机位于远心镜头正上方，所述远心镜头位于砂轮观测位正上方，所述平行背光光源安装在砂轮修整部件的旋转平台中孔上。

4.根据权利要求3所述的数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，其特征在于，所述工业相机与所述安装底座之间设有调整滑台，所述调整滑台用于调整测量角度，所述调整滑台上还设有用于调整测量视野在X轴的位置的视觉测量部件X轴微调旋钮，所述调整滑台上还设有用于调整测量焦距及视野在Y轴的位置的视觉测量部件Y轴微调旋钮，通过所述视觉测量部件X轴微调旋钮、视觉测量部件Y轴微调旋钮、调整滑台可以实现视觉测量部件的三自由度调节，从而使得所述工业相机、远心镜头、砂轮观测位、平行背光光源四者同轴，其中所述砂轮检测位中心与砂轮修整部件的回转中心同心。

5.一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置光路调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：砂轮完成磨削作业后，通过砂轮驱动部件使砂轮移动至砂轮观测位，所述砂轮观测位的圆心坐标事先已输入数控磨床系统中；

S2：采用砂轮修整部件和机床运动导轨实现复杂轮廓砂轮的高精度修整，修整过程中所述砂轮除自身旋转运动外固定不动，采用砂轮修整部件的修整直线轴和修整回转轴运动实现砂轮修整；

S3：砂轮修整后调用砂轮修整轮正上方视觉测量部件，通过液压开关开启镜头盖，打开工业相机运行界面，打开背光光源，使砂轮在相机显示界面边缘清晰；

S4：所述工业相机的观测界面在计算机端呈现，调整光路时首先在计算机端显示界面绘制相切直线，相切直线与所述砂轮检测位中心间距离约等于修整后砂轮半径，并使绘制的相切直线与计算机端显示界面内砂轮外圆相切；

S5：通过回转轴控制器控制修整回转轴缓慢转动，观察相切直线与计算机端显示界面内砂轮外圆相切情况：当出现过切或不相切时，通过调节相切直线与砂轮检测位中心间距离和调整滑台调节，使得相切直线在围绕砂轮旋转过程中砂轮圆弧范围内始终相切，同时使砂轮界面占据整个测量界面面积的80％，此时认为工业相机观测方向与砂轮待观测面相互垂直，调整完毕，可以对砂轮轮廓面进行测量。

6.一种数控磨床砂轮轮廓在位测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、图像采集：待测量光路调整完毕后，启动工业摄像机采集砂轮轮廓图像；

步骤2、图像处理：先将砂轮轮廓图像进行灰度阈值分割，之后在砂轮边缘按均布角度选取测量点，即首先以砂轮观测位圆心坐标为中心，选取从四周按均布角度发射出的射线汇聚于砂轮观测位圆心坐标，所述测量点在射线上由外向内，按照相关像素灰度值变化，以临界灰度值作为判定标准确定射线与砂轮轮廓的交点处的测量点坐标，得到测量点像素坐标在轮廓上的位置坐标；

步骤3、数据处理：按上述步骤选取一定数量的测量点后，首先判断选取数据是否满足使用要求，即计算各测量点与砂轮观测位圆心坐标间的距离，之后求得距离最大值与距离最小值之间的差值，判断其是否满足精度要求，若不满足需要重复上述步骤，使得砂轮测量点满足使用要求，之后根据各测量点坐标选取拟合算法求得各测量点代表的砂轮实时圆弧半径和砂轮最大圆弧直径，进一步求得砂轮圆弧圆心在数控磨床上的坐标以及圆弧对应的圆心角，得到砂轮轮廓面型和砂轮圆弧圆度误差。

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