申请/专利权人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司

申请日：2022-05-16

公开（公告）日：2023-12-29

公开（公告）号：CN114838661B

主分类号：G01B11/00

分类号：G01B11/00;G01B11/02;G01B11/08;G01B11/24;G01B11/27;G01B11/275

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.29#授权;2022.08.19#实质审查的生效;2022.08.02#公开

摘要：本发明公开了一种砂轮回转动态几何参数的在机检测方法，通过在机床上回转状态下，利用点激光位移传感器连续扫描采样砂轮外圆周面，从而实时获得砂轮不同转速条件下的外圆周面微观起伏位移数据，再针对采集数据依次进行定位识别、整周分段、滤波、插值、轮廓线生成、坐标变换、非线性曲线拟合、检测指标计算等处理步骤，获得砂轮升速或稳定转速条件下的回转膨胀量、跳动、圆度、几何偏心量、偏心位置等检测结果。

主权项：1.一种砂轮回转动态几何参数的在机检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：机床停机时，在被检测砂轮前方固定点激光位移传感器，传感器发射的测量激光束垂直于砂轮外圆周面，沿砂轮径向照射且通过砂轮轴中心，然后在被检测砂轮外圆周面上做定位标记，具体的，采用反光条通过涂胶水粘附在砂轮外圆周面上，覆盖砂轮整个轴向宽度，反光条为长方形整齐窄条状且沿砂轮轴向粘附牢固；步骤2：启动砂轮旋转，砂轮转速从零开始逐步上升并稳定在设定转速，点激光位移传感器实时同步采集砂轮外圆周面微观起伏位移数据，采样数据总长度为L；步骤3：将采集数据按次序号排列，形成一维数组Z＝{z1,z2,…,zL}，并记录其相应的次序号，识别一维数组中定位标记对应的所有数据点，再从一维数组中将定位标记数据点之间的采样数据依次截取出来，即按照定位标记数据点的次序位置将一维数组依次分段，每一段数据都是砂轮回转状态下的外圆整周采样数据；所述定位标记对应数据点的识别方法为：取个数为M的一段数据生成数组Z1＝{z1,z2,…,zM}，计算zM与z1的差值、zM-1与z2的差值、zM-2与z3的差值，如果均大于阈值Ⅰ，则识别出数组Z1中包含定位标记数据点，再将数组Z1中相邻数据两两比较，直至搜寻出某序号大的数据与相邻序号小的数据的差值大于阈值Ⅱ，则判定该序号大的数据为定位标记数据点；如果Z1中数据不满足阈值Ⅰ条件，则判定数组Z1中不包含定位标记数据点；个数为M的数据段从前往后逐点滑动，依次得数组Z2＝{z2,z3,…,zM+1}，Z3＝{z3,z4,…,zM+2}，依次类推，采用上述相同方法识别各数组中是否包含定位标记数据点，并搜寻出对应的定位标记数据点；M的长度应满足关系式：Mw·fπ·D·ns，其中，w为定位标记在砂轮周向的宽度，f为点激光位移传感器采样频率，D为砂轮直径，ns为测量过程中砂轮最低转速；步骤4：针对步骤3中截取获得的各段砂轮外圆整周采样数据，均进行滤波去噪处理，获得了砂轮在不同回转状态下的无噪点干扰的砂轮外圆整周采样数据；步骤5：针对步骤4处理后的每段砂轮外圆整周采样数据，计算其中数据点个数Na，可得相对应的砂轮实时转速ns′＝fNa；步骤6：针对步骤4处理后的每段砂轮外圆整周采样数据，取第一段砂轮外圆整周采样数据，此段数据对应的砂轮转速最低，认为砂轮此时径向无膨胀，计算其中所有数据的平均值，作为砂轮径向膨胀量的静态基准值；计算各段砂轮外圆整周采样数据的平均值，与静态基准值的差值，即为砂轮径向膨胀量值；结合步骤5中的砂轮实时转速，即可得砂轮不同转速下的动态的径向膨胀量；步骤7：针对步骤4处理后的砂轮外圆整周采样数据，采用波峰检测算法搜寻每个波峰数据点，并记录波峰数据点相应的次序号，波峰检测算法为：砂轮外圆整周采样数据作为一个数组H1＝{h1,h2,…,ht}，针对数组中的每个数据点与相邻两个数据点进行两两比较，如果hihi-1且hihi+1，则判定hi数据点为一个峰点；针对砂轮外圆整周采样数据中的所有峰点做曲线拟合，拟合方法采用B样条曲线拟合，具有分段连续多项式的显著优势，从而获得与砂轮整圆周轮廓吻合度很高的拟合曲线，其中次序号生成横轴坐标X1＝{x1,x2,…,xt}，拟合曲线的数值生成纵轴坐标Y1＝{y1,y2,…,yt}，t表示砂轮整周采样数据的个数；针对步骤4处理后的每段砂轮外圆整周采样数据均处理获得一条砂轮圆周轮廓拟合曲线；步骤8：针对步骤7获得的砂轮圆周轮廓拟合曲线，计算曲线上数据Y1中的最大值与最小值之差，ymax-ymin，即为砂轮跳动值；结合步骤5中的砂轮实时转速，即可得砂轮不同转速下的动态的跳动值；步骤9：针对步骤7获得的砂轮圆周轮廓拟合曲线，进行坐标变换，使砂轮圆周轮廓拟合曲线转换为闭合曲线，计算式为：步骤10：针对步骤9中的坐标变换后的闭合曲线上的所有数据点xi′，yi′进行圆拟合；步骤11：计算步骤9获得的闭合曲线上的每个数据点xi′，yi′与步骤10获得的最佳拟合参数圆心坐标点xb′，yb′的距离计算最大距离值DTmax和最小距离值DTmin的差值，即为砂轮圆周轮廓的圆度值；结合步骤5中的砂轮实时转速，即可得砂轮不同转速下的动态的砂轮圆周轮廓圆度值；步骤12：计算最佳拟合参数圆心坐标点xb′，yb′与原点0，0的距离，即为砂轮几何圆心偏离回转中心的偏心量；结合步骤5中的砂轮实时转速，即可得砂轮不同转速下的动态的砂轮几何圆心偏心量；步骤13：计算最佳拟合参数圆心坐标点xb′，yb′与的比值的反正切，即为砂轮几何圆心偏心位置与定位标记位置的夹角；结合步骤5中的砂轮实时转速，即可得砂轮不同转速下的动态的砂轮几何圆心偏心位置。

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