一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法与流程

本发明涉及砂轮平衡性检测技术领域，尤其涉及一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法。

背景技术：

随着高速高精度磨削技术的发展，磨削加工逐渐被应用于各种精密、高精密等加工场合，且涉及到机械加工的各个领域。砂轮作为磨削加工和磨床上最重要的工具，对其平衡精度的要求也是越来越高。由于砂轮的制造工艺以及砂轮磨粒分布不均匀，使得砂轮极易出现不平衡的缺陷，严重影响高速加工条件下工件的质量。

传统砂轮卧式静平衡检测方法具有检测精度低，检测效率低、操作繁琐且等缺点。文献[1](母德强,陈懿,崔博,范以撒.砂轮不平衡量检测方法的研究[j].机床与液压,2015,43(03):168-170+91.)中提到利用激光位移传感器和电涡流传感器实现了砂轮单一径向以及轴向的不平衡量的在线非接触式检测，但是该方法无法实现砂轮直径平面内轴心偏移位移量的测量，更加无法对砂轮不平衡量进行量化，只能检测到砂轮是否产生不平衡现象，而无法对砂轮的平衡性调整给出指导性意见。因此，本领域的技术人员致力于开发一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法。

技术实现要素：

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术砂轮平衡性检测检测精度低，检测效率不高，无法将砂轮不平衡性进行量化。

为实现上述目的，本发明提供了一种砂轮不平衡量在位测量系统及方法，实现砂轮不平衡量的在位测量，利用轴心运动的三维轨迹，将砂轮不平衡量进行量化，具体的技术方案如下：

一种砂轮不平衡量在位测量系统包括：

信号采集装置，采用三个相互垂直分布的激光位移传感器，其中激光位移传感器41和激光位移传感器42处于同一个径向xy平面内且相互垂直，用于采集砂轮运转过程中轴心径向运动的振动信号，激光位移传感器43的安装与砂轮静态时的轴心位置相平行，用于采集砂轮运转过程中轴心轴向运动的振动信号；

信号处理系统，包括滤波模块，三维轨迹构建模块，重心计算模块，轴心偏移量计算模块；

反馈系统，根据轴心偏移量指导操作人员对砂轮进行平衡量的调整。

进一步地，所述的信号采集装置中的激光位移传感器采用三角测量法，测量精度在1μm及以上。

进一步地，所述的信号处理系统将采集的轴心振动信号进行低通滤波去除干扰信号，根据滤波以后x,y,z三个方向上的振动信号，构建出轴心运动的三维轨迹图。

本发明另一方面提供了一种基于所述装置的砂轮不平衡量在位测量方法，包括步骤：

步骤1：采集砂轮运转过程中轴心的径向和轴向三维振动信号；

步骤2：对采集的振动信号进行低通滤波处理，构建出轴心运动的x、y、z方向三维轨迹图；

步骤3：利用重心积分公式求出径向xy平面轴心轨迹图的重心位置，轴向z方向的偏移量为最大值的一半，获得轴心的三维重心坐标，跟砂轮静态时的轴心位置作比较，定量的得到轴心偏移量，以指导操作人员对砂轮进行平衡量的调整。

具体而言，所述步骤2具体包括：

步骤21：对采集到的轴心x、y所属径向和z所属轴向的振动信号进行低通滤波处理；

步骤22：根据砂轮轴心的x方向振动位移量、y方向振动位移量、z方向振动位移量构建出砂轮轴心运动的三维轨迹图。

具体而言，所述的轴心偏移量包括x方向的轴心偏移量，y方向的轴心偏移量，z方向的轴心偏移量。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)与传统砂轮卧式静平衡检测相比，本发明设计的砂轮不平衡量在线测量装置可以实现在线非接触式测量，提高检测效率和检测精度。

(2)与电涡流和激光位移传感器结合的检测方法相比，本发明设计的利用轴心运动的三维轨迹进行不平衡量测量的方法，结果直观，可以对砂轮不平衡量进行量化，以指导操作人员对砂轮进行修整工作。

附图说明

图1是本发明实施例的砂轮不平衡量在位测量系统示意图。

图2是本发明实施例的砂轮不平衡量在位测量方法流程示意图。

图中所示：1-砂轮轴；2-砂轮；3-平衡头；4-激光位移传感器；5-信号处理系统；6-反馈系统。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

如图1所示，一种砂轮2不平衡量在位测量系统，包括：

信号采集装置，采用三个相互垂直分布的激光位移传感器4，其中激光位移传感器41和激光位移传感器42处于同一个径向xy平面内且相互垂直，用于采集砂轮2运转过程中轴心径向运动的振动信号，激光位移传感器43的安装与砂轮2静态时的轴心位置相平行，用于采集砂轮2运转过程中轴心轴向运动的振动信号；

信号处理系统5，包括滤波模块，三维轨迹构建模块，重心计算模块，轴心偏移量计算模块；

反馈系统6，根据轴心偏移量指导操作人员对砂轮2进行平衡量的调整。

本实施例中，所述的信号采集装置中的激光位移传感器4采用三角测量法，测量精度在1μm及以上。

本实施例中，在精密磨床上安装砂轮2，将激光位移传感器41和激光位移传感器42安装在垂直于砂轮轴1的位置，并使激光位移传感器41和激光位移传感器42处于同一个径向平面内。将一个激光位移传感器43安装在垂直于平衡头3并与砂轮2轴心平行的位置，并使三个激光位移传感器4的处于相互垂直分布的位置。所述激光位移传感器41和激光位移传感器42用于采集砂轮2运转过程中轴心径向运动的振动信号，激光位移传感器43用于采集砂轮2运转过程中轴心轴向运动的振动信号。所述信号处理系统5包括滤波模块，三维轨迹构建模块，重心计算模块，轴心偏移量计算模块；所述反馈系统6用于根据轴心偏移量指导操作人员对砂轮2进行平衡量的调整。

如图2所示，一种砂轮2不平衡量在位测量方法，包括步骤：

步骤1：采集砂轮2运转过程中轴心的径向和轴向三维振动信号；

步骤2：对采集到的振动信号进行低通滤波处理，构建出轴心运动的x、y、z方向三维轨迹图；

步骤3：利用重心积分公式求出径向xy平面轴心轨迹图的重心位置，轴向z方向的偏移量为最大值的一半，获得轴心的三维重心坐标，跟砂轮2静态时的轴心位置作比较，定量的得到轴心偏移量，以指导操作人员对砂轮2进行平衡量的调整。

具体而言，所述步骤2具体包括：

步骤21：对采集到的轴心x、y所属径向和y所属轴向的振动信号进行低通滤波处理；

步骤22：根据砂轮2轴心的x方向振动位移量、y方向振动位移量、z方向振动位移量构建出砂轮2轴心运动的三维轨迹图。

具体而言，所述的轴心偏移量包括x方向的轴心偏移量，y方向的轴心偏移量，z方向的轴心偏移量。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而非是对本发明的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。