一种基于视觉检测激光修整成型砂轮装置及其修整方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108747825A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810632377.7(22)申请日2018.06.19(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路2号(72)发明人陈根余熊彪(74)专利代理机构北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)11457代理人孙红颖(51)Int.Cl.B24B53/06(2006.01)B24B53/12(2006.01)B24B49/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于视觉检测激光修整成型砂轮装置及其修整方法(57)摘要本发明提供了一种基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置，具体包括计算机(1)，背光源(2)，三维移动台(3)，光纤激光器(4)，激光烧蚀头(5)，成型砂轮(6)，磨床(7)，远心镜头(8)、CCD相机(9)，图像采集卡(10)，通过将视觉检测与激光修整进行结合，能够实现高效高精度自动化成型砂轮修整过程，运行稳定,后期装备维持和操作费用非常低，可以节省大量的人工成本,为企业带来可观利益大大节约生产成本。同时该方法具备很大的灵活性，能够快速拆卸与安装，对被检测对象环境要求极低，操作简便，并且能够适应不同种类测量，柔性极高。CN108747825ACN108747825A权利要求书1/2页1.一种基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置，具体包括计算机(1)，背光源(2)，三维移动台(3)，光纤激光器(4)，激光烧蚀头(5)，成型砂轮(6)，磨床(7)，远心镜头(8)、CCD相机(9)，图像采集卡(10)；其特征在于其特征在于：光纤激光器(4)上激光烧蚀头(5)，安装磨床(7)带动成型砂轮(6)转动，远心镜头(8)竖直放置于成型砂轮(6)右上方，并且远心镜头(8)光轴与成型砂轮外周相切，且切点正好处于远心镜头的焦点位置；背光源(2)位于远心镜头(8)的右下方，CCD相机(9)和远心镜头(8)通过接口连接在一起，组成一个图像采集系统；图像采集卡(10)通过信号线与CCD相机(9)连接，计算机(1)接收来自图像采集卡(10)的数据，对成型砂轮(6)边缘轮廓信息进行处理、并提取出轮廓特征信息，然后与标准的成型砂轮边缘轮廓特征进行相似度比对，检测出被修整成型砂轮的缺陷区域，计算机(1)依次计算出待成型砂轮误差余量，进行实时补偿，自动规划激光修整成型砂轮运动轨迹并生成相应的NC控制指令；激光烧蚀头(5)安装固定三维移动台(3)上面，并水平放置于砂轮的左边，计算机(1)控制三维移动台(3)，使激光烧蚀头(5)能够沿着x、y、z三个方向上预定的轨迹进行运动。2.根据权利要求1所述的基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置，其特征在于：计算机1能够对光纤激光器2的功率密度和脉冲频率进行控制。3.根据权利要求1所述的基于投影法轮廓检测激光修整成型砂轮装置，其特征在于：通过CCD相机拍摄成型砂轮轮廓照片，并判断提取出的成型砂轮轮廓是否合格；如果不合格，计算机将再次输出相应的数控控制信号控制激光烧蚀头完成对应激光修整过程。4.一种基于视觉检测检测激光修整成型砂轮装置修整砂轮的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：首先将砂轮安装在磨床上，并将磨床调整到预设的转速；步骤2：通过计算机启动光纤激光器发射激光，并设置激光修整参数，使激光烧蚀头发射激光束照射在砂轮表面；步骤3：三维移动台接受来自计算机NC控制指令，带动激光烧蚀头沿着激光修整成型砂轮轨迹进行运动，使聚焦后的激光光斑沿着成型砂轮的轴向和径向方向进行移动，实现对成型砂轮粗修整；步骤4：打开背光源，使背光源能够照射在成型砂轮的切向轮廓面上，并启动CCD相机实现对成型砂轮的切向边缘轮廓的图像采集；步骤5：图像采集卡接收来自CCD相机的信号，通过数字采样之后，转换成数字图像信号；步骤6：计算机接收来自图像采集卡的数字图像信号，并完成图像去噪预处理工作；步骤7：计算机对经过数字滤波等预处理的图像进行分割和边缘提取，将成型砂轮的切向轮廓的边缘信息提取出来，并且转换为相应的矢量图；步骤8：计算机将提取出来的成型砂轮边缘轮廓特征匹配到特定坐标系内。步骤9：计算机将提取出的成型砂轮边缘轮廓特征与提前加载到坐标系内标准的成型砂轮轮廓特征进行相似度比对，判断被检测成型砂轮边缘轮廓形状是否达到预定的修整形状精度要求，如果已经达到预期精度要求，则完成本次激光修整成型砂轮过程，反之，将继2CN108747825A权利要求书2/2页续进行成型砂轮的精修整过程。5.根据权利要求4所述的基于视觉检测检测激光修整成型砂轮装置修整砂轮的方法，该步骤1中，将调节磨床转速设置为300r/min，使其带动砂轮以300r/min的速度