[发明专利]带磨粒检测的半球型气压砂轮静电植砂系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种带磨粒检测的半球型气压砂轮静电植砂系统。

背景技术

软固结磨粒气压砂轮呈半球形结构，分为两层。内层由弹性复合材料构成橡胶基体层，形成一个半球形密闭空间，通过控制气压使砂轮具有柔性特性，便于自由曲面的加工；外层由磨粒混合粘结剂构成磨粒层，磨粒在粘结剂的作用下，宏观上随着砂轮保持一致的运动状态，微观上也存在局部微动，在加工过程中形成磨粒间的相互挤压，从而提升加工应力。气压砂轮配合机器人可实现高效自动化加工，这种加工方法在面向大曲率高硬度模具表面光整加工中有着独特的优势，目前正被推广运用于生产实践过程中。

而在半球形气压砂轮的制作过程中，主要的问题在于如何在半球形橡胶基体表面均匀固结磨粒层。静电植砂方法在各类平面砂带、砂纸植砂过程中已被证明是一种可以形成均匀磨粒层的方法。但目前的各类静电植砂设备只能简单地解决平面植砂问题，尚无法解决除平面外其他形状的静电植砂问题，除此之外，现有静电植砂设备对砂粒植入效果没有检测反馈，同时也无法进一步控制植砂过程，导致植砂效果参差不齐。

发明内容

为了解决现有静电植砂技术无法针对半球形表面进行植砂的难点以及无法实时在线检测从而进行反馈控制的问题，本发明提出了一种通过静电植砂方法在半球形砂轮表面均匀固结磨粒、并通过系统进行控制，大大提升气压砂轮表层磨粒固结效果的带磨粒检测的带磨粒检测的半球型气压砂轮静电植砂系统。

本发明所述的带磨粒检测的半球型气压砂轮静电植砂系统，其特征在于：包括用于实现气压砂轮表层磨粒通过静电方式均匀固结的静电植砂模块、用于控制砂轮运动状态的砂轮运动模块、用于实时在线采集气压砂轮表层磨粒图像的图像检测模块、用于实现半球形气压砂轮静电植砂的主控系统；所述的静电植砂模块与所述的砂轮运动模块相应的控制电机相连、所述的砂轮运动模块的信号输入端与所述的主控系统的信号输出端相连、所述的图像检测模块的信号输出端与所述的主控系统的信号输入端相连；

所述的静电植砂模块包括用于在半球形砂轮表面提供电场的上半区、用于传送待固结磨粒并使其带电的下半区，所述的上半区包括旋转支架、上环形电极、半球形的砂轮、供电装置，所述砂轮套在所述的旋转支架末端，并且砂轮的半球形表面随着砂轮的摆动与分散磨粒层接触；所述的上环形电极固定在砂轮内部；所述的下半区包括下平面电极、传送带、用于带动传送带运动的传送电机，所述的下平面电极安装于传送带下方，传送带表面平铺分散磨粒层，所述传送电机的输出轴与所述的传送带连接；所述的上环形电极和所述的下平面电机分别与所述的供电装置的正负极电连；

所述砂轮运动模块包括主支架、用于控制砂轮转速的旋转驱动电机、用于控制旋转支架与主支架之间的角度位置的关节驱动电机、用于控制主支架升降的升降电机，所述的主支架上端铰接旋转支架，所述旋转驱动电机安装于旋转支架末端，并且旋转驱动电机的输出轴与旋转支架末端固接；所述关节驱动电机连接旋转支架和主支架；所述升降电机安装于主支架底部；

所述主控系统包括主控机、电机驱动板，所述的主控机的信号输入端与所述的图像检测模块的信号输出端连接、信号输出端与电机驱动板的信号输入端连接；所述电机驱动板的相应输出控制端分别与传送电机、旋转驱动电机、关节驱动电机和升降电机的信号控制端连接；所述的工控机的输电端与供电装置电连。

所述的图像检测模块包括CCD摄像头、扭杆、套筒，所述CCD摄像头安装于扭杆末端，并且CCD摄像头的拍摄视野始终覆盖砂轮的半球形表面；所述扭杆固定于套在旋转支架外层的套筒上，其运动状态不跟随旋转支架旋转，但在关节驱动电机作用下跟随砂轮与底部平面成相同角度变化；所述的套筒与所述的关节电机固接，所述的CCD摄像头的数据输出端与所述工控机的信号输入端相连。

所述的扭杆包括用于连接在套筒上的第一连杆、用于连接摄像头的第二连杆，所述的第一连杆的一端与所述的套筒固定、另一端与所述的第二连杆的一端铰接；所述的第二连杆的另一端安装CCD摄像头。

所述的上环形电极的表面与砂轮的内表面之间的同径向间隙均匀且一致。