CN202668347U - 针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统 - Google Patents

Abstract

一种针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统：主要包括检修系统操作平台、砂轮表面检测系统、砂轮修复系统和工控机。所述检修系统操作平台主要分为两层，下层主要用于安装旋转台，砂轮装配支架以及砂轮表面检测系统，所述砂轮检测系统主要由工业CCD图像传感器，采样相机，存储器，高频光源，光源发生器，环形幕布以及配套工控机软件构成。上层平台主要用于固定砂轮修复装置，所述砂轮修复装置主要由砂轮修型叶片，修型叶片进给电机，修型叶片旋转电机以及电机驱动装置构成。所有的检测与修复能动部件由工控机通过其驱动设备控制。

Description

针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统

技术领域

本实用新型涉及软固结磨粒气压砂轮精密加工领域。

背景技术

模具表面激光强化处理(包括激光相变硬化、激光熔凝、激光合金化、激光熔覆等)是代表国际先进水平和未来发展方向的高效绿色制造方法，具有三个突出优势，一是可根据具体需求仅对模具的局部表面而不是全部表面进行强化，从而大幅度减少加工面积和加工能耗，节约加工时间和贵金属使用量；二是可大幅提高表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性，改善模具使用性能和使用寿命；三是可根据模具自由曲面设计相应的激光扫描轨迹，以适应模具自由曲面的加工。

在激光强化模具表面使用性能得到大幅度提高的同时，其加工难度也随之加剧。高硬度、高耐磨性、自由曲面面形的复杂性、局域强化带来的局域硬度差异成为制约激光强化模具表面后续加工的瓶颈因素。在后续加工工序中，精磨加工受刚性砂轮形状制约，难以在自由曲面曲率各向差异和多变性情况下，直接获得精密的面形精度，不得不留下较大的尺寸加工余量和较粗糙的表面到后续的光整加工工序。

针对激光强化模具光整加工技术难题，提出一种新型的光整加工工具软固结磨粒气压砂轮。其中气压砂轮是一个由橡胶基体构成的空心半球，并在其表面通过高分子粘结剂软固结一层有一定厚度磨粒(可以克服现有气囊抛光中采用游离磨粒切削能力较弱的缺点)，其表面的柔性可以通过空心半球内部气压在线控制，并可方便地与机器人配合使用。但目前针对软固结磨粒气压砂轮的制备过程中，时常存在砂轮表面粘结剂涂覆不均匀，表面磨粒材料去除性能难以控制等问题，目前采用人为检测，但肉眼也难以进行识别，且效率较低。本专利设计了一套针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，对采用该方案针对高硬度表面实现精密光整具有重要意义。

发明内容

本实用新型要解决现有技术不能检测磨粒群颗粒是否均匀地固结于气压砂轮表面、并针对性地选择自动修复方案的缺点，本实用新型提出一种针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，使得砂轮制备后能够自动实现检验修复一体化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，其特征在于：包括检修系统操作平台、砂轮检测系统、砂轮修复装置和工控机，所述检修系统操作平台主要分为上层和下层，在下层平台上安装一用于固定砂轮检测系统的旋转台，在所述的旋转台的中心位置固定一砂轮装配支架；上层平台中心位置固定砂轮修复装置，其中心与下层装配支架中心对齐；

所述砂轮检测系统由CCD图像传感器、采样相机、存储器、高频光源、光源发生器、环形幕布以及配套工控机软件构成，所述的CCD图像传感器与采样相机设置于所述的旋转台一侧，高频光源固定于旋转台另一侧，两者连线通过旋转台中心，所述的CCD图像传感器水平对准所述的装配支架上的砂轮外轮廓，所述的高频光源对准所述的装配支架，旋转架外环设置一条环形光幕；所述的CCD图像传感器与采样相机的数据线连接所述的工控机；

所述砂轮修复装置主要由砂轮修型叶片、修型叶片进给电机、修型叶片旋转电机以及电机驱动装置构成，所述的砂轮修型叶片安装于所述的上层平台中心，多个叶片整体构成半球形状，所述的半球形状的对称中心与半球形砂轮对称中心在同一条直线上、大小应与砂轮成型轮廓对应，所述的半球形状的内部球面轮廓即为砂轮成型后外表面的理想轮廓；所述的修型叶片通过连杆固定在上层平台，并连接用于实现上下移动的进给电机、实现砂轮表面修复的旋转电机、接近开关；工控机通过电机驱动装置控制进给电机和旋转电机，所述的接近开关的输出信号也连接所述的工控机；

所述的工控机通过控制旋转台运转和光源使能，采集砂轮在各个方向上的轮廓图像数据，并通过数据线将图像传入至上位机界面，随后进行与标准轮廓的数据拟合，检验是否为合格样品，随后通过电机驱动装置控制修型叶片进给电机和修型叶片旋转电机，从而对不合格的磨粒固化砂轮进行修复。

本实用新型的技术构思为：将制作完成后的半球形砂轮固定于砂轮装配支架上，要求装配支架尺寸与砂轮内径尺寸一致，使得支架外表面与砂轮内表面紧密贴合，砂轮外表面处于伸展姿态，且无任何挤压折皱。将环形幕布安装在旋转架一周，使得外部四周无光源干扰。打开工控机运行系统操控软件，同时打开光源发生器，调整光源的亮暗程度，并将光源调至装配架同一水平高度，光源由多个高频的LED灯珠构成。调整CCD图像传感器，使其与光源和装配架处于同一水平高度，并通过工控机操控界面观测调整CCD位置，使得气压砂轮在系统界面中心位置呈现完整的黑色背影。

启动操作过程，通过CCD和采用相机对砂轮外轮廓进行360度的旋转拍摄，通过旋转架实现CCD与光源围绕气压砂轮旋转，并保持相对位置，采用相机每隔40度拍摄一帧图像，并传输至上位机，系统通过事先存储的完整轮廓图像与采集的图像进行拟合比较，给出误差率，从而检验气压砂轮外轮廓的磨粒固化是否合格。若判定砂轮为不合格品，系统开始进行修复步骤，通过电机驱动装置控制叶片进给电机和旋转电机工作，使砂轮修型叶片在砂轮外表面进行旋转修型，完毕后重新进行检测。

本实用新型的有益效果是：正对球面形气压砂轮表面固化磨粒后易出现不均匀而造成砂轮精密加工失准的问题，设计了一套磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统。采用高频光源构成气压砂轮白色背景，使得砂轮正面成黑色清晰轮廓。采用CCD制成像系统，将砂轮轮廓采集至上位机，并通过与已存储的理想轮廓进行比较，从而检测砂轮磨粒固化是否合格。并对不合格砂轮通过控制修型叶片进行修复。该方案便于试验操作和处理、适用面广；能够为软固结磨粒群气压砂轮的高效加工提供了工艺保障；为该抛光技术在模具抛光领域发挥其技术优势和应用潜力奠定重要基础。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型气压砂轮磨粒固结检测系统示意图。

图3是本实用新型气压砂轮修复系统示意图。

图4是通过CCD采集的气压砂轮的轮廓图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照附图1-4：

针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，其特征在于：包括检修系统操作平台、砂轮检测系统、砂轮修复装置和工控机，所述检修系统操作平台主要分为上层和下层，在下层平台上安装一用于固定砂轮检测系统的旋转台，在所述的旋转台的中心位置固定一砂轮装配支架；上层平台中心位置固定砂轮修复装置，其中心与下层装配支架中心对齐；

所述砂轮检测系统由CCD图像传感器、采样相机、存储器、高频光源、光源发生器、环形幕布以及配套工控机软件构成，所述的CCD图像传感器与采样相机设置于所述的旋转台一侧，高频光源固定于旋转台另一侧，两者连线通过旋转台中心，所述的CCD图像传感器水平对准所述的装配支架上的砂轮外轮廓，所述的高频光源对准所述的装配支架，旋转架外环设置一条环形光幕；所述的CCD图像传感器与采样相机的数据线连接所述的工控机；

所述砂轮修复装置主要由砂轮修型叶片、修型叶片进给电机、修型叶片旋转电机以及电机驱动装置构成，所述的砂轮修型叶片安装于所述的上层平台中心，多个叶片整体构成半球形状，所述的半球形状的对称中心与半球形砂轮对称中心在同一条直线上、大小应与砂轮成型轮廓对应，所述的半球形状的内部球面轮廓即为砂轮成型后外表面的理想轮廓；所述的修型叶片通过连杆固定在上层平台，并连接用于实现上下移动的进给电机、实现砂轮表面修复的旋转电机；工控机通过电机驱动装置控制进给电机和旋转电机，所述的接近开关的输出信号也连接所述的工控机；

所述的工控机通过控制旋转台运转和光源使能，采集砂轮在各个方向上的轮廓图像数据，并通过数据线将图像传入至上位机界面，随后进行与标准轮廓的数据拟合，检验是否为合格样品，随后通过电机驱动装置控制修型叶片进给电机和修型叶片旋转电机，从而对不合格的磨粒固化砂轮进行修复。

参照图1，磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，主要包括检测修复平台12，砂轮表面磨粒固化检测系统2，砂轮修复系统3三个部分。将检测修复平台12水平安置，在下层平台上安装一个旋转架13，其上中心位置固定装配支架14，用于固定气压砂轮。在旋转架四周设计一块环形的幕布15，其材质要求反光不明显。而在旋转架14上安装高频LED光源22以及CCD图像传感器24并配备采样相机25，要求LED光源22和CCD图像传感器24两者保持在同一条直线上，且装配支架14位于其中心位置，当旋转台转动时，上述两者保持相对距离不变，围绕装配支架14做旋转运动，装配支架14保持固定不动，该检测信号通过数据线被发送至工控机11，供后续处理。

下层平台12通过支柱16支撑上层平台17，上层平台17主要用于固定砂轮修复系统3，其中砂轮修型叶片33构成球形，其中心与装配支架14中心在同一条直线上，通过旋转电机32，进给电机34控制修型叶片33对砂轮表面进行修复，并在固定位置安装接近开关35，用于传送到位信号，工控机11通过电机驱动装置31控制两个电机。

参照图2，所述2砂轮表面磨粒固结检测系统，其信号输入部分包括CCD图像传感器24，其通过接插件连接采样相机25，采集的信号通过图像采集器26传送至工控机11上位机软件。而信号输出部分主要用于控制光源，其中包括光源发生器21和高频LED光源22。

参照图3，所述砂轮表面修复系统主要由工控机11通过电机驱动装置31控制修型叶片旋转电机32和修型叶片进给电机34，修型叶片33呈球面型，能够很好的在磨粒固化砂轮表面起修型效果，其进给距离受限位开关35控制，并将信号反馈至11工控机。

本实用新型的工作过程是：将磨粒固化后的砂轮安装在转配支架14上，保证其表面无压缩变折皱。随后安装环形幕布15，要求其表面无明显反光，并起到屏蔽外部光源干扰的作用。砂轮安装完成后，打开工控机11，运行系统，并连接砂轮检测系统2和砂轮修复系统3。

开始对砂轮表面进行检测，首先主系统通过光源发生器21启动高频LED22，使砂轮背景呈现白色，砂轮正面呈现清晰黑色轮廓。随后CCD24结合采样相机25采集图像信息，并将数据通过图像采集器26传送至工控机11，通过旋转架13，每次旋转40度进行一次采样，在每次采样时打开高频LED光源22，为采样提供白色背景。工控机11将接收到的图像信号与已存储其中的理想轮廓图像42进行对比，并计算出误差率。

当工控机11中的软件系统判断出该砂轮为不合格时，通过电机驱动装置31来控制两个电机，来实现对不合格砂轮的修复。先通过修型叶片34进给电机，使修型叶片33贴合砂轮表面，通过限位开关35告工控机11，说明修型叶片33已进入带加工状态，随后工控机11启动修型叶片32旋转电机，进行砂轮修型，修型叶片33单片成花瓣状，且旋转侧成刀片状，修型过程当中，砂轮表面突出部分的磨粒41和43随着修型叶片的旋转而被去除，从而达到砂轮表面固化磨粒呈现均匀状42。随后重新进行磨粒固化表面均匀度的检测。

本说明书实施例所述内容仅仅是对实用新型构思所实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当仅局限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围及于本领域技术人员根据本实用新型的技术构思所能想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.针对磨粒软固结气压砂轮的检测修复系统，其特征在于：包括检修系统操作平台、砂轮检测系统、砂轮修复装置和工控机，所述检修系统操作平台主要分为上层和下层，在下层平台上安装一用于固定砂轮检测系统的旋转台，在所述的旋转台的中心位置固定一砂轮装配支架；上层平台中心位置固定砂轮修复装置，其中心与下层装配支架中心对齐；

所述砂轮检测系统由CCD图像传感器、采样相机、存储器、高频光源、光源发生器、环形幕布以及配套工控机软件构成，所述的CCD图像传感器与采样相机设置于所述的旋转台一侧，高频光源固定于旋转台另一侧，两者连线通过旋转台中心，所述的CCD图像传感器水平对准所述的装配支架上的砂轮外轮廓，所述的高频光源对准所述的装配支架，旋转架外环设置一条环形光幕；所述的CCD图像传感器与采样相机的数据线连接所述的工控机；

所述砂轮修复装置主要由砂轮修型叶片、修型叶片进给电机、修型叶片旋转电机以及电机驱动装置构成，所述的砂轮修型叶片安装于所述的上层平台中心，多个叶片整体构成半球形状，所述的半球形状的对称中心与半球形砂轮对称中心在同一条直线上、大小应与砂轮成型轮廓对应，所述的半球形状的内部球面轮廓即为砂轮成型后外表面的理想轮廓；所述的修型叶片通过连杆固定在上层平台，并连接用于实现上下移动的进给电机、实现砂轮表面修复的旋转电机、接近开关；工控机通过电机驱动装置控制进给电机和旋转电机，所述的接近开关的输出信号也连接所述的工控机；

所述的工控机通过控制旋转台运转和光源使能，采集砂轮在各个方向上的轮廓图像数据，并通过数据线将图像传入至上位机界面，随后进行与标准轮廓的数据拟合，检验是否为合格样品，随后通过电机驱动装置控制修型叶片进给电机和修型叶片旋转电机，从而对不合格的磨粒固化砂轮进行修复。

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