一種薄片砂輪平面度檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種薄片砂輪平面度檢測裝置及方法，包括機架、載物圓臺、XY軸滑臺、XY軸滑臺驅動機構、激光位移傳感器、數據傳輸系統和工業計算機，載物圓臺水平設置在機架上且與機架的上表面轉動連接，XY軸滑臺水平設置在機架平臺上，激光位移傳感器設置在XY軸滑臺的移動件上，激光位移傳感器的輸出端連接數據傳輸系統的輸入端，數據傳輸系統與工業計算機通信連接；本發明利用激光位移傳感器的高精度測量能力，結合高效的數據處理算法，實現了薄片砂輪平面度的快速、自動、精準檢測，操作方便快捷，有效降低了人為誤差和儀器誤差對檢測結果的影響，檢測成本較低，大大提升了薄片砂輪平面度檢測的效率和精確度。
【專利說明】
一種薄片砂輪平面度檢測裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明涉及砂輪制造與精密檢測技術領域，尤其涉及一種薄片砂輪平面度檢測裝 置及方法。
【背景技術】
[0002] 薄片砂輪作為工業生產常用的工具之一，在對金屬和非金屬材料進行切割、修磨 方面發揮著重要的作用；隨著微電子技術和微加工技術的快速發展，精密切割用超硬材料 薄片砂輪的厚度也變得越來越薄，薄片砂輪厚度越薄，越易變形，性能越差;薄片砂輪平面 度的好壞是影響其加工精度和加工質量的關鍵指標(薄片砂輪表面具有的宏觀凹凸高度相 對理想基準平面的偏差稱為薄片砂輪的平面度），當薄片砂輪的平面度較差時，不僅會直接 影響開槽和切割等的精度，甚至還會造成砂輪破裂，引起安全事故，因此，對薄片砂輪平面 度的檢測就顯得尤為重要了。
[0003] 薄片砂輪是一種表面粗糙、剛性差、易變形的復合非均質材料，其平面度的檢測在 行業內一直沒有較好的解決方法。
[0004] 關于平面度的檢測，現有方法有液平面法、打表測量法、水平儀走位法、三點支撐 法、三坐標測量機法、平晶干涉法、光軸平面法和激光測距法等;但薄片砂輪具有小且薄、剛 性差、易變形、表面極其粗糙和易磨損接觸物等特性，因此采用接觸式檢測方法將會額外增 加薄片砂輪的形變，并且容易造成測量儀器的磨損，所以打表測量法、水平儀走位法和三坐 標測量機法等接觸式平面度檢測方法并不適用于薄片砂輪平面度的檢測;液平面法則不 適用于小平面的平面度檢測，且難以獲得較高的檢測精度;平晶干涉法、光軸平面法和激光 測距法等光學檢測方法僅適用于光滑、致密零部件表面的檢測，也不適用于表面極其粗糙 的薄片砂輪平面度的測量；比如，CN201320872526.X和CN201510570316.9基于激光測距法 實現了被測產品平面度的檢測，但均應用于鋼板、陶瓷等光滑表面的平面度測量，針對表面 不平滑的薄片砂輪無合適的檢測方案，無法應用于薄片砂輪平面度的檢測。
[0005] 目前薄片砂輪平面度檢測的常用方法為，將薄片砂輪平放于大理石臺上，將塞尺 塞入薄片砂輪與臺面之間形成的縫隙，根據縫隙的大小判定平面度值;該方法在實際檢測 操作中受人為判斷主觀因素影響較大，檢測精確度極低。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提供一種薄片砂輪平面度檢測裝置及方法，用以解決現有的平 面度檢測方法不適用于薄片砂輪平面度的檢測的問題，同時還解決了行業內現有的薄片砂 輪平面度檢測方法檢測結果不精確、檢測效率低的問題。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0008] -種薄片砂輪平面度檢測裝置，包括機架、載物圓臺、XY軸滑臺、XY軸滑臺驅動機 構、激光位移傳感器、數據傳輸系統和工業計算機，機架包括機架支架和機架平臺，機架支 架固定連接在機架平臺下面用于支撐機架平臺，載物圓臺水平設置在機架上，載物圓臺的 下表面與機架的上表面轉動連接，XY軸滑臺水平設置在機架平臺上，且XY軸滑臺設置在載 物圓臺的上方，XY軸滑臺驅動機構用于驅動XY軸滑臺作二維運動，激光位移傳感器設置在 XY軸滑臺的移動件上，激光位移傳感器的輸出端連接數據傳輸系統的輸入端，數據傳輸系 統與工業計算機通信連接。
[0009] 所述載物圓臺通過勻速電機水平轉動連接在機架平臺上，載物圓臺的上表面設置 有多個緊固裝置。
[0010] 所述的緊固裝置包括支撐桿和緊固件，支撐桿的下端與載物圓臺的上表面固定連 接，緊固件的上端與支撐桿的上端鉸接，緊固件通過還通過彈簧與載物圓臺的上表面連接， 彈簧的上端與緊固件的上部連接，彈簧的下端與載物圓臺的上表面固定連接。
[0011] 所述的XY軸滑臺驅動機構包括X向伺服電機和Y向伺服電機，X向伺服電機和Y向伺 服電機分別設置在X軸滑臺和Y軸滑臺的兩端，X向伺服電機和Y向伺服電機的輸入端均與數 據傳輸系統的輸出端連接。
[0012] -種薄片砂輪平面度檢測方法，包括以下步驟：
[0013] A:將待檢測薄片砂輪平放在載物圓臺中央，并用緊固裝置將薄片砂輪固定在載物 圓臺上；
[0014] B:利用工業計算機的程序對X向伺服電機、Y向伺服電機和激光位移傳感器的參數 進行配置;利用工業計算機控制X向伺服電機和Y向伺服電機驅動XY軸滑臺帶動激光位移傳 感器在砂輪上表面進彳丁米樣；
[0015] C:激光位移傳感器將采樣點采集的原始數據通過數據傳輸系統發送至工業計算 機；
[0016] D:工業計算機對激光位移傳感器采樣點采集的原始數據進行濾波去噪處理后得 到處理數據；
[0017] E:將處理數據以采樣次序的序號為橫坐標、以處理數據的值的大小為縱坐標排列 在二維直角坐標系中，然后對二維直角坐標系中的處理數據按一定間隔取一最大值作為特 征點，再利用最小二乘法對特征點數據進行曲線擬合，獲得可表征砂輪表面宏觀輪廓的二 維擬合曲線；
[0018] F:用激光位移傳感器采樣路徑上的采樣點坐標代替步驟E得到的二維擬合曲線的 橫坐標，將二維擬合曲線轉換為三維空間曲線；
[0019] G:選擇砂輪的一條直徑線并作與之垂直直徑線的平行平面，同時保證該平面與選 擇的直徑線平行，將該平面作為評定砂輪平面度的基準平面;利用三維直角坐標轉換的方 法，使三維直角坐標系的一條坐標軸垂直于基準平面，獲得新的三維直角坐標系，并將步驟 F得到的三維空間曲線在新的三維直角坐標系中重新計算，獲得新的三維空間曲線；
[0020] H:在步驟G得到的新的三維直角坐標系中，在垂直于基準平面的坐標軸上，計算步 驟G得到的新的三維空間曲線的分布范圍，即步驟G得到的新的三維空間曲線上的所有點， 在垂直于基準平面的坐標軸上坐標的極差值；
[0021] I:將步驟G選擇的直徑線繞砂輪圓心旋轉一定角度，重復步驟G和步驟H，直至所有 選擇的直徑線均分整個砂輪，獲得在不同的基準平面條件下，經過重新計算后獲得的三維 空間曲線在垂直基準平面方向坐標軸上的極差值；
[0022] J:計算步驟I中所有極差值的最小值，作為被檢測砂輪的平面度，并將該平面度與 預設閾值比較，以判定被檢砂輪平面度是否合格。
[0023] 步驟B中所述的激光位移傳感器在砂輪表面進行掃描采樣時的采樣路徑為環形正 弦波曲線、環形三角波曲線或者環形方波曲線，且掃描路徑需覆蓋砂輪表面整體區域。
[0024] 步驟E中對特征點數據進行曲線擬合的方法采用最小二乘法。
[0025]步驟G中所述的三維直角坐標系的一條坐標軸為z軸。
[0026] 本發明的有益效果為：
[0027] 本發明利用激光位移傳感器的高精度測量能力，結合高效的數據處理算法，實現 了薄片砂輪平面度的快速、自動、精準檢測，操作方便快捷，有效降低了人為誤差和儀器誤 差對檢測結果的影響，檢測成本較低，大大提升了薄片砂輪平面度檢測的效率和精確度。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發明所述薄片砂輪平面度檢測裝置的結構示意圖；
[0029] 圖2為本發明所述的緊固裝置的結構示意圖；
[0030] 圖3為本發明所述薄片砂輪平面度檢測方法的流程示意圖；
[0031 ]圖4為本發明所述的激光位移傳感器掃描路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 如圖1和圖2所示:本發明所述的薄片砂輪平面度檢測裝置，包括機架、載物圓臺4、 XY軸滑臺9、XY軸滑臺驅動機構、激光位移傳感器10、數據傳輸系統和工業計算機;機架包括 機架支架2和機架平臺3,機架支架2固定連接在機架平臺3下面用于支撐機架平臺3;載物 圓臺4水平設置在機架平臺3上用于承載薄片砂輪1，為了方便激光位移傳感器10對放置在 載物圓臺4上的薄片砂輪1進行掃描，載物圓臺4的下表面應與機架平臺3的上表面轉動連 接，具體轉動連接的方式為:機架平臺3的中心位置固定設置有勻速電機5,載物平臺下表面 的中心與勾速電機5的輸出軸固定連接;為了保證薄片砂輪1不會在載物圓臺4上隨意晃動， 載物圓臺4的上表面還設置有多個用于固定薄片砂輪1的緊固裝置;優選方案為緊固裝置的 個數采用偶數個，且緊固裝置在載物圓臺4的表面對稱設置;緊固裝置包括支撐桿6和緊固 件7,支撐桿6的下端與載物圓臺4的上表面固定連接，緊固件7的上端與支撐桿6的上端鉸 接，緊固件7還通過彈簧8與載物圓臺4的上表面連接，彈簧8的上端與緊固件7的上部連接， 彈簧8的下端與載物圓臺4的上表面固定連接，當彈簧8處于自然狀態時，緊固件7的下端與 載物圓臺4的上表面接觸，且緊固件7與載物圓臺4的接觸面間有輕微的作用力;XY軸滑臺9 水平設置在機架平臺3上，且XY軸滑臺9的兩Y向滑臺平行分布于載物圓臺兩側的上方，X向 滑臺與兩Y向滑臺垂直連接，并可沿Y向在載物圓臺上方區域移動;XY軸滑臺驅動機構用于 驅動XY軸滑臺9作二維運動，XY軸滑臺驅動機構包括X向伺服電機11和Y向伺服電機12，Χ向 伺服電機11和Y向伺服電機12分別設置在X軸滑臺和Y軸滑臺的兩端，X向伺服電機11和Y向 伺服電機12的輸入端均與數據傳輸系統連接;激光位移傳感器10設置在XY軸滑臺9的移動 件上，激光位移傳感器10的輸出端連接數據傳輸系統的輸入端，數據傳輸系統與工業計算 機通信連接。
[0033] 利用上述薄片砂輪平面度檢測裝置所進行的檢測方法，包括以下步驟：
[0034] Α:向上拉開緊固裝置的緊固件7,將待檢測薄片砂輪1平放在載物圓臺4中央，然后 放下緊固裝置的緊固件7,利用彈簧8的彈力將薄片砂輪1固定在載物圓臺4上，然后打開勻 速電機5使薄片砂輪1隨載物圓臺4勾速旋轉，進入下一步；
[0035] B:設置工業計算機程序(利用計算機程序通過X向伺服電機和Y向伺服電機驅動XY 軸滑臺屬于現有成熟技術，這里不再贅述），利用工業計算機的程序對X向伺服電機11、Y向 伺服電機12和激光位移傳感器10的參數進行配置;工業計算機通過數據傳輸系統將程序設 置的參數發送給X向伺服電機11、Υ向伺服電機12和激光位移傳感器10,利用X向伺服電機11 和Y向伺服電機12驅動XY軸滑臺9帶動激光位移傳感器10在砂輪上表面進行采樣，激光位移 傳感器10在砂輪表面進行采樣時的采樣路徑為環形正弦波曲線、環形三角波曲線或者環形 方波曲線，且采樣路徑需覆蓋砂輪表面整體區域；
[0036] 進入下一步；
[0037] C:激光位移傳感器10將采樣點的原始數據通過數據傳輸系統發送至工業計算機， 進入下一步；
[0038] D:工業計算機對激光位移傳感器10采集的原始數據進行濾波去噪處理后得到處 理數據，具體濾波去噪處理的方法為：
[0039] 由于激光光斑照射到薄片砂輪1表面磨粒(構成薄片砂輪的顆粒)的邊緣或兩磨粒 交界位置時，激光位移傳感器10會輸出峰值和谷值的噪點數據，為了剔除這些噪點數據，首 先將每個采樣點數據與相鄰的k個采樣點的數據構成數據段，計算各數據段的極差值，然后 將極差值與閾值Q比較，若超出閾值Q，則認為該數據段中存在噪點數據并舍棄該數據段，否 則認為該數據段中的采樣點數據均為有效數據，然后提取各個數據段中的有效數據按照采 樣次序進行排列重組（同一數據不重復提取），即可將噪點數據剔除，獲得濾波和去噪后的 處理數據;其中，k和Q的值根據砂輪表面磨粒直徑、激光位移傳感器10采樣頻率、伺服電機 轉速和載物圓臺4轉速等參數設置，這里不再贅述；
[0040] 進入下一步；
[0041] E:將處理數據以采樣次序的序號為橫坐標、以處理數據的值的大小為縱坐標排列 在二維直角坐標系中，然后對二維直角坐標系中的處理數據按一定間隔取一最大值作為特 征點，再利用最小二乘法對特征點數據進行曲線擬合，即可獲得可表征砂輪表面宏觀輪廓 的二維擬合曲線，具體方法如下：
[0042]由于薄片砂輪1的表面較粗糙，因此二維直角坐標系中的處理數據包含了薄片砂 輪1表面粗糙度和磨粒高度的信息，為準確合理地計算薄片砂輪1的平面度，特采用提取特 征點和曲線擬合的方法消除薄片砂輪1表面粗糙度的干擾;其中，提取特征點的方法為對直 角坐標系中的處理數據按一定間隔At取一最大值作為特征點，再利用數學的最小二乘法 對特征點數據進行曲線擬合，獲得可表征砂輪表面宏觀輪廓的二維擬合曲線；
[0043] 其中，At的大小由磨粒直徑、激光位移傳感器10采樣頻率、伺服電機轉速、載物圓 臺4轉速等參數決定，這里不再贅述;同時，為消除擬合曲線首尾處的擬合誤差，如圖4所示， 設A點為激光位移傳感器10的采樣起始點，則截取JA段和AF段的采樣數據分別添加至全部 采樣數據的起始和末尾位置，即選擇JABCDAF段數據進行提取特征點和曲線擬合的處理，最 后再將JA段和AF段的擬合數據刪除，即得可表征薄片砂輪1表面宏觀輪廓的二維擬合曲線；
[0044] 進入下一步；
[0045] F:將激光位移傳感器10的采樣路徑上的采樣點的坐標信息替代步驟E得到的二維 擬合曲線的橫坐標(采樣次序序號），將二維擬合曲線轉換為三維空間曲線；
[0046] 進入下一步；
[0047] G:選擇薄片砂輪1的一條直徑線L并作與之垂直的直徑線的平行平面α，同時保證 平面α平行于直徑線L，將平面α作為評定薄片砂輪1平面度的基準平面α;利用三維直角坐標 轉換的方法，使三維直角坐標系的Z軸垂直于基準平面α，獲得新的三維直角坐標系，并將步 驟F中獲得的三維空間曲線在新的三維直角坐標系中重新計算，獲得新的三維空間曲線； [0048] 進入下一步；
[0049] Η:計算步驟G所述新的三維空間曲線在步驟G所述新的三維直角坐標系Z軸中的分 布范圍，即步驟G所述新的三維空間曲線上的所有點在垂直于基準平面α方向的坐標軸(Ζ 軸)上的極差值；
[0050] I:將步驟G選擇的直徑線L繞砂輪中心旋轉一定角度，重復步驟G和步驟Η，直至選 擇的所有直徑線均分整個薄片砂輪1，獲得在不同基準平面條件下，經過重新計算后獲得的 三維空間曲線上的所有點在垂直于基準平面α方向的坐標軸（Z軸）上的極差值;進入下一 步；
[0051] J:計算步驟I中所有極差值的最小值，作為被檢測砂輪的平面度，并將該平面度與 預設閾值比較，若未超出預設閾值，則判定被檢砂輪平面度合格;若超出預設閾值，則判定 被檢砂輪平面度不合格，存在較大變形量。
[0052] 實施例1:
[0053]步驟A:向上拉開緊固裝置的緊固件7,將待檢測薄片砂輪1平放在載物圓臺4中央， 然后放下緊固裝置的緊固件7,利用彈簧8的彈力將薄片砂輪1固定在載物圓臺4上，然后打 開勾速電機5使薄片砂輪1隨載物圓臺4勾速旋轉，進入下一步；
[0054] 步驟B:設置工業計算機程序(利用計算機程序通過X向伺服電機和Y向伺服電機驅 動XY軸滑臺屬于現有成熟技術，這里不再贅述），利用工業計算機的程序對X向伺服電機11、 Y向伺服電機12和激光位移傳感器10的參數進行配置;在本實施例中，工業計算機通過數據 傳輸系統控制X向伺服電機11和Y向伺服電機12運動使激光位移傳感器10在薄片砂輪1表面 按照環形正弦波曲線的路徑進行采樣；以XY軸滑臺9的二維運動方向作XY直角坐標系，以載 物圓臺4的中心作為坐標系原點，則環形正弦波曲線的參數方程可以表示為：
[0055]
其中1 = 1，2，一，11^和1?2分別為薄片砂輪1的外圓半徑和內孔半徑；丫為掃描預留量， 用于防止激光式位移傳感器掃描至砂輪邊緣而引入誤差數據;M為一周的掃描路徑中正弦 波的周期總數;N為掃描采樣點總量;i為當前掃描采樣點序號;進入下一步；
[0056] 步驟C:激光位移傳感器10將采樣點的原始數據通過數據傳輸系統發送至工業計 算機;進入下一步；
[0057]步驟D:在工業計算機中對激光位移傳感器10采樣的原始數據進行濾波去噪處理， 以剔除噪點數據，得到處理數據，進入下一步；
[0058]步驟E:將處理數據以采樣次序的序號為橫坐標、以處理數據的值的大小為縱坐標 排列在二維直角坐標系中，然后對二維直角坐標系中的處理數據按一定間隔取一最大值作 為特征點，再利用最小二乘法對特征點數據進行曲線擬合，即可獲得可表征砂輪表面宏觀 輪廓的二維擬合曲線，曲線擬合具體方法如下：
[0059] 本實施例中，多項式階數取15;設特征點數據為Pi(i，Wi)，i = 1，2，…，N，尋找近似 的多項式曲線
[0060]
[0061] 滿足曲線在各數據點處的偏差的平方和最小，即
[0062]
[0063] 爲/丨、.相麻；古的'/、亜:么處ITI丨ΙτΑμ …伯愛市得：
將式(2)表示為矩陣的形式，并化簡轉換，可得：
[0064]
[0065]
[0066] 由式(3)可知，利用式(2)滿足多元一次方程組有唯一解的條件，求解式(2)得
[0067] ao，ai，a2,…，ai5
[0068] 的值，并代入
[0069]
[0070] 得二維擬合曲線方程Cp(X)。
[0071 ]步驟F:將激光位移傳感器10的采樣路徑曲線的坐標信息(x，y)
[0072]
[0073] 替代二維擬合曲線
[0074]
[0075]的采樣次序序號的坐標信息（X)，獲得三維空間曲線，并設置在三維直角坐標系 中。
[0077]
[0076] 本實施例中，獲得的三維空間曲線的參數方程為：
[0078]
[0079] 步驟G:選擇薄片砂輪1的一條直徑線L并作與之垂直的直徑線的平行平面α，同時 保證平面α平行于直徑線L，將平面α作為評定薄片砂輪1平面度的基準平面α;利用三維直角 坐標轉換的方法，使三維直角坐標系的Z軸垂直于基準平面α，獲得新的三維直角坐標系，并 將式(4)的三維空間曲線在新的三維直角坐標系中重新計算，獲得新的三維空間曲線，新的 三維空間曲線的計算方法如下：
[0080] 本實施例中，如圖4所示，選擇直徑線AC和直徑線BD來定位基準平面α;將式(4)三 維空間曲線繞X軸旋轉一定角度Θ，使點A和點C在Z軸的坐標相等，式(4)三維空間曲線繞X軸 旋轉角度Θ后，新曲線的參數方程為：
[0081]
[0082] 其中i = l，2,…，Ν;將點A和點C的序號值iA和ic代入式(5)，由= ^計算出Θ角 度值;然后再將繞X軸旋轉后的三維空間曲線繞Y軸旋轉一定角度S，使點B和點D在Z軸的坐 標相等，式(5)曲線繞Y軸旋轉角度δ后，新曲線的參數方程為：
[0083]
將點B和點D的序號值iB和iD代入式(6)，由Z〃B = z〃D計算出δ角度值;將δ值代入式(6)， 可得坐標系Z軸垂直于砂輪平面度基準平面時的三維空間曲線參數方程；
[0084] H:對式(6)得到的三維空間曲線，計算曲線上所有點的Z軸坐標的極差值，即H1 = // _ // · Z max-Z min ；
[0085] I:將步驟G中選定的直徑線AC和直徑線BD繞薄片砂輪1圓心旋轉一定角度，重復步 驟G和步驟H的過程，直至所有選擇過的直徑線均分整個薄片砂輪1，獲得在不同的基準平面 條件下，經過重新計算后的三維空間曲線在坐標系Z軸上的極差值H 2、H3、H4、……；
[0086] 本實施例中，如圖4,選擇直徑線EF和直徑線GH來定位基準平面，計算轉換后的空 間曲線在Z軸上的極差值H2,并重復以上步驟。
[0087] J:對所有計算出的極差值，尋找其最小值Hmin作為被檢薄片砂輪1的平面度，并將 該平面度與預定閾值比較，以自動快速準確地判定被檢薄片砂輪1平面度是否合格，是否存 在變形。
[0088]本發明的有益效果為：
[0089]本發明利用激光位移傳感器的高精度測量能力，結合高效的數據處理算法，實現 了薄片砂輪平面度的快速、自動、精準檢測，操作方便快捷，有效降低了人為誤差和儀器誤 差對檢測結果的影響，檢測成本較低，大大提升了薄片砂輪平面度檢測的效率和精確度。
【主權項】
1. 一種薄片砂輪平面度檢測裝置，其特征在于:包括機架、載物圓臺、XY軸滑臺、XY軸滑 臺驅動機構、激光位移傳感器、數據傳輸系統和工業計算機，機架包括機架支架和機架平 臺，機架支架固定連接在機架平臺下面用于支撐機架平臺，載物圓臺水平設置在機架上，載 物圓臺的下表面與機架的上表面轉動連接，XY軸滑臺水平設置在機架平臺上，且XY軸滑臺 設置在載物圓臺的上方，XY軸滑臺驅動機構用于驅動XY軸滑臺作二維運動，激光位移傳感 器設置在XY軸滑臺的移動件上，激光位移傳感器的輸出端連接數據傳輸系統的輸入端，數 據傳輸系統與工業計算機通信連接。2. 根據權利要求1所述的一種薄片砂輪平面度檢測裝置，其特征在于:所述載物圓臺通 過勻速電機水平轉動連接在機架平臺上，載物圓臺的上表面設置有多個緊固裝置。3. 根據權利要求2所述的一種薄片砂輪平面度檢測裝置，其特征在于:所述的緊固裝置 包括支撐桿和緊固件，支撐桿的下端與載物圓臺的上表面固定連接，緊固件的上端與支撐 桿的上端鉸接，緊固件通過還通過彈簧與載物圓臺的上表面連接，彈簧的上端與緊固件的 上部連接，彈簧的下端與載物圓臺的上表面固定連接。4. 根據權利要求1所述的一種薄片砂輪平面度檢測裝置，其特征在于:所述的XY軸滑臺 驅動機構包括X向伺服電機和Y向伺服電機，X向伺服電機和Y向伺服電機分別設置在X軸滑 臺和Y軸滑臺的兩端，X向伺服電機和Y向伺服電機的輸入端均與數據傳輸系統的輸出端連 接。5. 利用權利要求1所述的一種薄片砂輪平面度檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于， 包括以下步驟： A:將待檢測薄片砂輪平放在載物圓臺中央，并用緊固裝置將薄片砂輪固定在載物圓臺 上； B:利用工業計算機的程序對X向伺服電機、Y向伺服電機和激光位移傳感器的參數進行 配置;利用工業計算機控制X向伺服電機和Y向伺服電機驅動XY軸滑臺帶動激光位移傳感器 在砂輪上表面進行采樣； C:激光位移傳感器將采樣點采集的原始數據通過數據傳輸系統發送至工業計算機； D:工業計算機對激光位移傳感器采樣點采集的原始數據進行濾波去噪處理后得到處 理數據； E:將處理數據以采樣次序的序號為橫坐標、以處理數據的值的大小為縱坐標排列在二 維直角坐標系中，然后對二維直角坐標系中的處理數據按一定間隔取一最大值作為特征 點，再利用最小二乘法對特征點數據進行曲線擬合，獲得可表征砂輪表面宏觀輪廓的二維 擬合曲線； F:用激光位移傳感器采樣路徑上的采樣點坐標代替步驟E得到的二維擬合曲線的橫坐 標，將二維擬合曲線轉換為三維空間曲線； G:選擇砂輪的一條直徑線并作與之垂直直徑線的平行平面，同時保證該平面與選擇的 直徑線平行，將該平面作為評定砂輪平面度的基準平面;利用三維直角坐標轉換的方法，使 三維直角坐標系的一條坐標軸垂直于基準平面，獲得新的三維直角坐標系，并將步驟F得到 的三維空間曲線在新的三維直角坐標系中重新計算，獲得新的三維空間曲線； H:在步驟G得到的新的三維直角坐標系中，在垂直于基準平面的坐標軸上，計算步驟G 得到的新的三維空間曲線的分布范圍，即步驟G得到的新的三維空間曲線上的所有點，在垂 直于基準平面的坐標軸上坐標的極差值； I:將步驟G選擇的直徑線繞砂輪圓心旋轉一定角度，重復步驟G和步驟H，直至所有選擇 的直徑線均分整個砂輪，獲得在不同的基準平面條件下，經過重新計算后獲得的三維空間 曲線在垂直基準平面方向坐標軸上的極差值； J:計算步驟I中所有極差值的最小值，作為被檢測砂輪的平面度，并將該平面度與預設 閾值比較，以判定被檢砂輪平面度是否合格。6. 根據權利要求5所述的一種薄片砂輪平面度檢測方法，其特征在于:步驟B中所述的 激光位移傳感器在砂輪表面進行掃描采樣時的采樣路徑為環形正弦波曲線、環形三角波曲 線或者環形方波曲線，且掃描路徑需覆蓋砂輪表面整體區域。7. 根據權利要求5所述的一種薄片砂輪平面度檢測方法，其特征在于：步驟E中對特征 點數據進行曲線擬合的方法采用最小二乘法。8. 根據權利要求5所述的一種薄片砂輪平面度檢測方法，其特征在于:步驟G中所述的 三維直角坐標系的一條坐標軸為z軸。
【文檔編號】G01B11/30GK105890550SQ201610255062
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】師超鈺, 馮克明, 朱建輝
【申請人】鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司