[发明专利]一种薄片砂轮自动检测与分拣方法及装置

权利要求书

1.一种薄片砂轮自动检测及分拣方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：循环送料机构将多片待检测薄片砂轮自动运输至进料指定位置；

步骤2：送料转运机构将一片待检测薄片砂轮自进料指定位置转移至检测工位；

步骤3:检测工位上设置有检测辅助面，检测工位上方设置有位移传感器组，所述的位移传感器组包括2D激光位移传感器和点激光位移传感器，检测辅助面和薄片砂轮上端面之间的高度差为薄片砂轮厚度；位移传感器组采集待检测薄片砂轮的采样位移数据；2D激光位移传感器发射的线形激光的光斑同时照射在薄片砂轮表面和检测辅助面上，且线形激光覆盖薄片砂轮环宽的范围，线形激光沿砂轮径向通过砂轮的中心；点激光位移传感器发射的点激光的光斑照射在薄片砂轮环的中部；2D激光位移传感器和点激光位移传感器进行扫描采样；2D激光位移传感器对薄片砂轮表面的单次采样位移数据为L个数据点，构成一行数据{y₁,y₂,…,y_L}，对薄片砂轮表面采样一周，构成一组二维数组；点激光位移传感器单次采样位移数据为一个数据点，对薄片砂轮表面采样一周，构成一组一维数组；

步骤4:对采样位移数据进行处理，得到薄片砂轮的厚度值、环宽值和表面粗糙度值：数据处理过程如下：

步骤4.1：提取2D激光位移传感器采集的二维数组中的轮廓高点：针对二维数组中的一行数据{y₁,y₂,…,y_L}，设置一个宽度K的窗口在该行数据上逐点滑动，获得L-K+1个包含K个数据的数据段{y₁,y₂,…,y_K}，{y₂,y₃,…,y_K+1}，…，{y_L-K+1,y_L-K+2,…,y_L}，每个数据段按降序排列后取前N个数据点，根据公式(1)对所述的N个数据点进行优化平均，得到优化平均值优化平均值作为一个轮廓高点Y_i′；

优化平均计算公式：

式(1)中，为N个数据点的算术平均值，a为N个数据中大于的数据个数，b为N个数据中小于的数据个数，Y_i为N个数据中大于或者小于的数据点；

从所述二维数组的一行数据{y₁,y₂,…,y_L}中可获得一组轮廓高点数据{Y₁′,Y₂′,…Y_i′…,Y_L-K+1′}；

步骤4.2：针对步骤4.1中获得的轮廓高点进行移动平均计算，采用各移动平均值组成的一行数据组替换步骤4.1中的轮廓高点数据，作为新的轮廓特征点；

步骤4.3：根据步骤4.2中获得的轮廓特征点，设定判断条件寻找分布在薄片砂轮上的轮廓特征点以及分布在检测辅助面上的轮廓特征点，划分薄片砂轮区域和检测辅助面区域；

分布在薄片砂轮上的轮廓特征点数据应满足条件：位于明显上升沿和明显下降沿特征之间的一段数据，并且该段数据中的每个值均大于步骤4.2中获得的全部轮廓特征点数据的均值；针对步骤4.2中获得的全部轮廓特征点数据，寻找到薄片砂轮区域以后，在其内侧且对应的原始采样数据波动幅度明显小于薄片砂轮区域对应原始数据波动幅度的一段数据即为分布在检测辅助面上的轮廓特征点，即为检测辅助面区域；

步骤4.4：薄片砂轮厚度计算：步骤4.3获得的一行数据中分布在薄片砂轮区域上的轮廓特征点的均值减去同一行数据中分布在检测辅助面区域上的轮廓特征点的均值，即为一次采样的砂轮厚度值；将2D激光位移传感器的二维数组中的每行数据均进行步骤4.1-4.4的数据处理，得2D激光位移传感器各次采样的砂轮厚度值；各次采样的砂轮厚度值的平均值作为最终的待检薄片砂轮的厚度值，各次采样的砂轮厚度值的最大偏差作为评价待检薄片砂轮厚度一致性的指标；

步骤4.5：薄片砂轮环宽计算；根据步骤4.3分布在薄片砂轮区域上的轮廓特征点的个数以及2D激光位移传感器单次采样的数据间隔，计算出该次采样的砂轮环宽值；将2D激光位移传感器的二维数组中的每行数据均进行步骤4.1-4.3及4.5的数据处理，得各次采样的砂轮环宽值；各次采样的砂轮环宽值的平均值作为最终的待检薄片砂轮的环宽值，各次采样的砂轮环宽值的最大偏差作为评价待检薄片砂轮环宽一致性的指标；

步骤4.6：点激光位移传感器的一维数组的中位线拟合：针对点激光位移传感器的一维数组，先采用移动平均法获得均值数据，然后利用最小二乘法对这些均值数据进行曲线拟合，获得中位线；

步骤4.7：砂轮表面粗糙度Ra计算：计算点激光位移传感器的一维数组中数据相对于拟合中位线的偏离值，依据公式(2)计算出表征砂轮表面粗糙程度的参数Ra：

参数Ra的值计算式为

R_a＝∑|Z_j|/M (2)式(2)中，Z_j为所述的一维数组中数据相对于拟合中位线的偏离值，M为拟合中位线数据的个数；

步骤5：通过与设定的合格值进行对比，判断检测砂轮是否为合格品：将步骤4中的检测得到的薄片砂轮厚度、环宽、表面粗糙度Ra分别与各项的合格值比较，判断检测砂轮是否为合格品；

步骤6：根据检测结果，出料转运机构将已检测薄片砂轮自检测工位转移至合格品出料机构或不合格品出料机构中；

步骤7：重复步骤2-6，当合格品出料机构或不合格品出料机构上存放的已检砂轮达到一定数量后，合格品出料机构或不合格品出料机构将已检砂轮送离当前位置；循环送料机构中，当前的待检砂轮被全部取走后，循环送料机构输送新的待检测砂轮至指定位置；

步骤8：检测完成的砂轮从合格品出料机构或不合格品出料机构中被取走。