CN204748333U - 基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，包括矩形小喷头、高倍摄像头、两根滚珠丝杆、研磨盘，所述矩形小喷头安装在第一滚珠丝杆上，并在研磨盘上方沿径向匀速移动，所述矩形小喷头两侧还安装两根UV光灯管，所述高倍摄像头安装在第二滚珠丝杆上，并在研磨盘上方沿径向隔一段时间移动一段距离，所述矩形小喷头在喷洒时，根据分析的结果对平整度不够的区域进行定点补偿。本实用新型，对研磨盘修复更加简单快捷且无需拆卸研磨盘，修复后研磨盘表面更加平整。

Description

基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构

技术领域

本实用新型涉及一种研磨/抛光领域，尤其是一种基于UV光固化涂料对研磨盘表面进行修复的方法。

技术背景

超精密研磨抛光是超精密加工领域的一种主要加工方法，近年来发展起来的超精密研磨抛光是一种可以实现先进材料工件高精度、高质量加工的方法。一般的研磨抛光方法采用的加工方式是：在表面平整均匀的研磨盘上铺设固着磨粒，加工工件安装于研磨盘上方的工件安装头上，研磨时，在工件安装头上施加压力，研磨盘转动，使工件与固着磨粒间有相对运动进行磨削从而完成研磨加工。另一方面，一般所用的研磨盘表面附着着大量的磨粒，并由于研磨盘制作工艺的局限，研磨盘表面会出现磨粒分布不均造成的凹槽，同时在加工过程中，由于压力等外部因素，使得研磨盘表面不同部位磨粒与工件间磨削程度不同，会造成局部磨粒磨损加剧，进一步造成研磨盘表面的局部凹陷及研磨盘表面的不平整，使得工件在与研磨盘接触的过程中，产生振动和跳动，危害工件加工质量和精度。

目前常用的研磨盘修复保养方法是：利用硬脂和硫为基础的各种浸渍剂来处理磨盘，即将研磨盘拆下来然后放入被加热到130-135℃的浸渍剂溶融物中，将研磨盘从浸渍剂溶融物中抽出来以后甩掉多余的浸渍剂溶融物，再利用电镀金刚石的修正轮修整，整个修复工作需要几个小时。

使用传统方法修复研磨盘，需要将磨盘拆卸下来，而根据研磨盘的磨损速度一般需要5天对研磨盘修复一次，采用传统修复方法，修复繁琐麻烦耗费人力同时耗费时间，而所用修复材料对环境有污染，同时修复效果不佳，所以，寻找一种简单快捷且修复效果好的研磨盘表面修复方法显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能够进行工件研磨加工又能快速对研磨盘进行修复、且使用方便原理简单、同时修复效果极佳修复质量高的研磨机构。

为了解决这一问题，本实用新型提出了一种基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，包括矩形小喷头、高倍摄像头、两根滚珠丝杆、研磨盘，所述矩形小喷头安装在第一滚珠丝杆上，并在研磨盘上方沿径向匀速移动，所述矩形小喷头均匀喷洒混有磨粒的UV光固化涂料在研磨盘表面，开始进行研磨盘表面的自生长，所述矩形小喷头两侧还安装两根UV光灯管，所述高倍摄像头安装在第二滚珠丝杆上，并在研磨盘上方沿径向隔一段时间移动一段距离，拍摄研磨盘表面状况进而通过图像检测分析出研磨盘表面平整度，所述矩形小喷头在喷洒时，根据分析的结果对平整度不够的区域进行定点补偿。

所述研磨盘表面自生长是将一种UV光固化涂料均匀喷洒覆盖在研磨盘表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨盘表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先将UV光固化涂料与磨粒均匀混合，然后将混有磨粒的UV光固化涂料均匀喷洒于研磨盘表面，喷洒时利用图像检测判断研磨盘表面平整度，然后对平整度不够的区域进行定点补偿，直至整个研磨盘表面覆盖的混有磨粒的UV光固化涂料均匀平整，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化，使UV光固化涂料生长成坚硬的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨盘表面，在修复研磨盘表面凹坑及刮痕的同时，生长成一层硬质均匀平整的研磨层。

所述的UV光固化涂料是一种新型环保型节能涂料，在UV光(紫外线)的照射下，液态UV光固化涂料中的光引发剂受激发变为自由基或阳离子，从而引发UV光固化涂料中具有反应活性的物质间发生化学反应，最终导致体型结构的形成，从而使UV光固化涂料固化，其固化时间根据厚度不同而改变，具体固化时间可以控制在1分钟内。本实用新型利用UV光固化涂料的这种特性，将其喷洒在研磨盘表面，然后引发UV光固化涂料固化，即相当于让研磨盘表面生长出一层新的研磨层，形成的研磨层的硬度大、厚度可控，故称这种方法为研磨盘表面自生长技术。由于UV光固化涂料的固化时间很短且无需拆卸研磨盘，所以这种方法快捷简单。

为了保证修复后达到更高的平整度及精度，在研磨盘表面自生长过程中，需要精确控制研磨盘表面混有磨粒的UV光固化涂料的覆盖均匀性，因此，采用了图像检测技术来检测整个研磨盘表面的平整度，找出不平整的区域进行定点补偿，以期使整个研磨盘表面覆盖的混有磨粒的UV光固化涂料均匀平整。

所述图像检测是将所述高倍摄像头采集到的图像送到电脑进行像素分析、放大分析等图像处理，然后根据处理后图像的颜色、阴影、磨粒密度等特征判断图像对应区域的平整度。由于整个UV光固化涂料中混有磨粒，而所用磨粒多为碳化硅、氧化铝等有色磨粒，当某一区域UV光固化涂料过厚时，混入其中的磨粒必然比其他区域多且密度更大，同时，图像中该区域的颜色较其他区域深，而UV光固化涂料薄的区域颜色较浅，这样，通过分析图像中的颜色深浅、磨粒密度、阴影等可以判断出磨粒厚度，再根据磨粒厚度可以间接判断出该区域的UV光固化涂料的厚度。另外，通过对图像的编号，可以知道研磨盘表面具体哪一环偏薄，这样，得出具体分析结果，然后反馈回计算机。

进一步的，所述矩形小喷头喷洒混有磨粒的UV光固化涂料时采用先初次喷洒然后多次检测并多次补偿的方式，即先对研磨盘进行一次喷洒，同时，高倍摄像头拍摄研磨盘表面，拍摄到的照片送至电脑，通过图像检测技术判断研磨盘表面平整度，找出具体哪一区域不够平整，对于不够平整的区域进行补偿，重复多次上诉步骤，直至整个研磨盘表面覆盖的混有磨粒UV光固化涂料达到最大限度的均匀平整。

进一步的，由于在补偿时，需要补偿的区域可能较小，需要控制混有磨粒的UV光固化涂料的喷洒范围，因此，所述的矩形小喷头的喷口呈矩形排列，且每排喷口的开关状态可控，根据需要补偿区域具体大小来调节喷口喷洒范围。

进一步的，由于混有磨粒的UV光固化涂料需要多次补偿，在其补偿的过程中耗费一定时间，影响加工进度，因此，在矩形小喷头的两端安装两根长的UV光灯管，UV光灯管的长度接近研磨盘半径，采用线光源，UV光灯管上装有灯罩，用以控制所述UV光灯管照射的UV光的范围。矩形小喷头进行补偿时，UV光灯管照射UV光引发部分混有磨粒的UV光固化涂料固化，即一边固化一边补偿，直至最终补偿完成，然后固化完成节省了时间，且避免了液态UV光固化涂料涂料受向心力作用向外扩散影响其他区域厚度。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：(1)结构简单，便于生产加工和操作；(2)对研磨盘修复更加简单快捷且无需拆卸研磨盘；(3)采用UV光固化涂料，固化速度快，保证了加工效率，且污染小；(4)同时采用边补偿边固化的方法，缩短了固化时间且避免了液态UV光固化涂料涂料受向心力作用向外扩散影响其他区域厚度；(5)研磨盘表面生长出的研磨层平整度及精度更高，修复后研磨盘表面更加平整。

附图说明

图1为本实用新型修复装置的结构简图。

其中1为研磨盘，2为工件安装头，3为高倍摄像头，4为第二滚珠丝杆，7为第一滚珠丝杆，5为驱动电机，6为矩形小喷头，8为UV光灯管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，在研磨盘1上方一次安装有工件安装头2、高倍摄像头3、第二滚珠丝杆4和第一滚珠丝杆7、矩形小喷头6、UV光灯管8。其中高倍摄像头3安装在第二滚珠丝杆4上，第二滚珠丝杆4通过驱动电机5进行驱动，这样控制高倍摄像头3在第二滚珠丝杆4上移动。UV光灯管8安装在矩形小喷头6的两侧，UV光灯管8的长度接近研磨盘半径，采用线光源，UV光灯管8上装有灯罩，控制UV光照射更大区域。而矩形小喷头6安装在第一滚珠丝杆7上，同样，矩形小喷头6可以在第一滚珠丝杆7上自由移动。在第二滚珠丝杆4以及第一滚珠丝杆7上分别装有检测开关，研磨盘1上有探头，通过探头与检测开关来检测研磨盘1具体转了几圈。

本实用新型提供一种具体实施例，其具体操作流程如下：

首先，将磨粒与UV光固化涂料均匀混合，本实施例选用碳化硅作为磨粒进行混合，盛放在带有搅拌机的水槽内，等待被喷洒出去。

转动研磨盘1，使研磨盘1保持中速自转，研磨盘1自转带动研磨盘1边上的探头转动，通过探头与检测开关，可以知道研磨盘1转动圈数。

矩形小喷头6和高倍摄像头3重新置位回到研磨盘1圆心处，当检测到研磨盘1转动一圈时，矩形小喷头6从研磨盘1圆心处开始，沿着研磨盘1径向向外匀速移动，其移动速度配合研磨盘1转速，此时，矩形小喷头6的所有喷口全部打开，开始喷洒混有磨粒的UV光固化涂料。

以此同时，高倍摄像头3向外移动一段距离后停止，开始拍摄研磨盘1表面照片，控制高倍摄像头3每次的移动距离，并且根据研磨盘1的转动速度，可以保证高倍摄像头3在一个位置拍摄5张研磨盘1表面照片，而高倍摄像头3能够移动5次完成整个研磨盘1表面的拍摄，这样高倍摄像头共拍摄5组照片，每组照片有5张照片，代表研磨盘1同一环内5个不同位置。

高倍摄像头拍摄的5组照片，送进计算机进行图像处理，并分析UV光固化涂料厚度，具体分析依据为：由于UV光固化涂料中混有碳化硅，而碳化硅为绿色磨粒，UV光固化涂料为无色，这样，当UV光固化涂料喷洒过多、过厚时，必然导致该区域磨粒比其他区域多、且密度大，那么该区域的颜色也比其他区域深，根据照片颜色、磨粒密度等因素，可以各区域UV光固化涂料的厚度。

根据图像处理的判断结果以及各个图像的编号，判断研磨盘1表面各部分具体的UV光固化涂料厚度情况，这一结果反馈给计算机控制系统。

研磨盘1保持中速自转，计算机通过反馈信息，控制驱动电机5带动第一滚珠丝杆7，使矩形小喷头6移动至需要补偿的位置，进行依次补偿，同时关闭矩形小喷头6的适当喷口，控制矩形小喷头6的合适喷洒范围。在这个过程中，高倍摄像头3再次移动5次，拍摄5组研磨盘1表面照片。

启动UV光灯管8，照射UV光，UV光灯管8随矩形小喷头6移动。

矩形小喷头6依次补偿完所有需要补偿的区域，完成第一次补偿，同时，根据高倍摄像头第二次拍摄的5组照片，再次进行图像处理并分析UV光固化涂料厚度，判断哪一部分需要再次补偿。

根据判断结果，并再次缩小矩形小喷头6的喷洒范围，进行第二次补偿。这样，在补偿两次以后，保证整个研磨盘1表面的UV光固化涂料厚度一致，能够形成均匀平整的平整面。

这样，在等待研磨盘1表面自生长结束之后，整个研磨盘1的修复工作完成，由于UV光固化涂料在液态时填补了研磨盘1表面的凹坑、刮痕等缺陷，而在固化后形成了新的平整面，这样最终完成研磨盘表面的修复工作。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，包括矩形小喷头(6)、高倍摄像头(3)、两根滚珠丝杆、研磨盘(1)，其特征在于：所述矩形小喷头(6)安装在第一滚珠丝杆(7)上，并在研磨盘(1)上方沿径向匀速移动，所述矩形小喷头(6)两侧还安装两根UV光灯管(8)，所述高倍摄像头(3)安装在第二滚珠丝杆(4)上，并在研磨盘(1)上方沿径向隔一段时间移动一段距离，所述矩形小喷头(6)在喷洒时，根据分析的结果对平整度不够的区域进行定点补偿。

2.根据权利要求1所述的基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，其特征在于：所述的研磨盘(1)表面自生长，是将一种UV光固化涂料均匀喷洒覆盖在研磨盘(1)表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨盘(1)表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先将UV光固化涂料与磨粒均匀混合，然后将混有磨粒的UV光固化涂料均匀喷洒于研磨盘(1)表面，喷洒时利用图像检测判断研磨盘(1)表面平整度，然后对平整度不够的区域进行定点补偿，直至整个研磨盘(1)表面覆盖的混有磨粒的UV光固化涂料均匀平整，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化，使UV光固化涂料生长成坚硬的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨盘(1)表面，在修复研磨盘(1)表面凹坑及刮痕的同时，生长成一层硬质均匀平整的研磨层。

3.根据权利要求1或2所述的基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，其特征在于：所述图像检测是将所述高倍摄像头(3)采集到的图像送到电脑进行像素分析、放大分析等图像处理，然后根据处理后图像的颜色、阴影、磨粒密度等特征判断图像对应区域的平整度。

4.根据权利要求1所述的基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，其特征在于：所述矩形小喷头(6)喷洒混有磨粒的UV光固化涂料时采用先初次喷洒然后多次检测并多次补偿的方式，所述的矩形小喷头(6)的喷口呈矩形排列，且每排喷口的开关状态可控，根据需要补偿区域具体大小来调节喷口喷洒范围。

5.根据权利要求1所述的基于图像检测和研磨盘表面自生长的精确修复机构，其特征在于：所述的UV光灯管(8)的长度接近研磨盘(1)半径，采用线光源，UV光灯管(8)上装有灯罩用以控制所述UV光灯管(8)照射的UV光的范围。