作方便，利用計算機的計算處理能力高效準確地實現砂輪 外圓輪廓和跳動值的顯示，避免較大的人為誤差和儀器誤差的影響，有效提高測量準確度 和測量效率。
[0016] 2.本發明提出的測量方法不受砂輪轉速、砂輪材質、機床特性等因素的限制，通 用性強，并且測量過程對砂輪和儀器無損耗，有效降低測試成本； 3.本發明提出了一種非接觸式測量砂輪外圓跳動的方法，可實現對砂輪外圓跳動的 在機測試和分析，為砂輪的結構設計和制造工藝的改進提供準確直觀的依據，對于提高磨 削加工質量和效率具有重要意義。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明的測量原理示意圖； 圖2是本發明的去噪處理前后數據曲線對比圖； 圖3是本發明的去噪處理后數據曲線和砂輪外圓輪廓曲線極坐標圖； 圖4是本發明的砂輪外圓輪廓曲線直角坐標圖； 圖1中：1.被測砂輪；2.激光位移傳感器；3.控制器；4.計算機；5.激光位移傳感器 的激光發射線。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方法做詳細說明，但以下實施例僅用 于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。
[0019] 如圖1所示，測量時，被測砂輪1以一定安全轉速旋轉；激光位移傳感器2安裝于 被測砂輪1外圓表面的正前方，激光位移傳感器的激光發射線5垂直于被測砂輪1的表面， 激光光斑的照射路徑通過砂輪軸的中心；通過分別將數據電纜激光位移傳感器2與控制器 3連接，控制器3與計算機4連接，激光位移傳感器2測得數據可傳輸至計算機4 ;通過軟件 編程，計算機4對傳感器測量數據進行處理，顯示處理后結果和曲線，獲得被測砂輪外圓跳 動值。
[0020] 具體實施步驟如下： (1) 砂輪外圓表面數據采集 首先根據被測砂輪的表面磨粒直徑、砂輪直徑和砂輪轉速來確定激光位移傳感器2的 信號采樣頻率fk和每次測量的采樣長度1^，為保證單個磨粒表面至少采樣4個點，砂輪表面 至少采樣一周，％和1^應滿足式（1)所示關系：
(1) 式⑴中，n3是被測砂輪轉速，ns =521rpm;ds是被測砂輪直徑，ds =500mm; 431是被測砂 輪表面磨粒直徑，=0. 271mm; 本實施例中，由上述已知參數確定激光位移傳感器2的采樣頻率fk =200kHz，采樣長度Ls =100000,并將該設置參數輸入激光位移傳感器的控制器3 ; 安裝好激光位移傳感器2后，啟動被測砂輪1旋轉，激光位移傳感器2對砂輪外圓表面 進行檢測，獲得各采樣點的相對高度信息，并將測量數據傳輸至控制器3,再導入計算機4 中； (2) 砂輪外圓表面采樣數據處理 將導入計算機4中的砂輪表面激光位移傳感器采樣數據進行處理，依次進行以下數據 處理方法：滑動窗口限幅去噪、中值插值、砂輪外圓特征點計算和砂輪外圓輪廓曲線計算； (2. 1)激光位移傳感器采樣數據的滑動窗口限幅去噪 首先對導入計算機4中的原始采樣數據點進行編號，然后取一個大小為M個數據點 的濾波窗口，在采樣數據上從前往后逐點滑動，滑動過程中對濾波窗口內數據進行限幅去 噪； 濾波窗口M的大小對處理結果影響較大，窗口過小則去噪效果差，窗口過大則造成數 據失真。為了適應測試波形的復雜性，避免出現聚集的噪點寬度溢出濾波窗口的現象，達到 較好去噪效果，濾波窗口大小可自適應調節，調節步驟如下： ①設置濾波窗口M的最大值設置比較閾值; ② 設置濾波窗口初始大小M=5 ; ③ 計算與當前濾波窗口內數據鄰近的P個數據點的均值§_" ; ④ 計算當前濾波窗口內數據點與gMaa的最小的差值絕對值，即rain[|g: -gMeaa 0 ; ⑤ 將~與^:比較，若則轉到⑦，若Aset，則轉到⑥； ⑥ 濾波窗口大小擴展為M+2,若擴展后大于Mma:t，則轉到⑦，否則轉到④； ⑦ 確定當前濾波窗口大小，對當前濾波窗口內數據進行濾波； ⑧ 濾波窗口向后滑動一個點，轉到②； 窗口內數據的去噪處理過程為：設濾波窗口內數據樣本hx}，計算每個 濾波窗口內數據點的最大值與最小值的差值，即&= -h3KS ;將每個濾波窗口的％與 設定的閾值^._i比較，若4小于，則該窗口內的所有數據點均可通過窗口，若4 大于等于％^^^，則濾除該窗口內的數據；將通過濾波窗口的數據點排列整理，去除編號 相同的重復數據點，得滑動窗口限幅去噪處理后數據。
[0021] 本實施例中，根據激光位移傳感器采樣頻率、砂輪轉速、磨粒直徑、磨粒濃度等信 息，確定各參數的設置為：=10,Aset=0.OlmnbPzSOdto-jjzO. 12mm。截取部分原始采 樣數據，顯示原始數據曲線和經過去噪處理后的數據曲線如圖2所示。
[0022] (2. 2)激光位移傳感器采樣數據的中值插值 將經過滑動窗口限幅去噪處理后的數據與原始采樣數據比較，找出被濾除的缺失數據 點，并將其作為待插值數據點；在原始采樣數據中，將與待插值數據點鄰近的L=15個數據 點取出，并將其按照大小進行升序排列，然后取出排在正中間的一個數據點的值，將該值作 為插值數據點補充到經過去噪處理后的測量數據中； (2. 3)激光位移傳感器采樣數據的砂輪外圓特征點計算 針對去噪和插值處理后的數據，取一個大小為N個數據點的取樣窗口，從前往后逐 點滑動，設取樣窗口內數據樣本Z=(Zpz:,zN}，計算每個取樣窗口內N個數據點的最 大值zma:f，作為該取樣窗口的特征點；然后將各取樣窗口的特征點排列整理，去除編號相 同的重復點，得取樣窗口特征點集合；將去噪和插值處理后的數據等長劃分為K段區間， 取樣窗口特征點集合中落入單段區間內的特征點數據為B= 〇^b:,,b,}，計算其平均值
的值作為激光位移傳感器采樣數據的砂輪外圓特征點。其中， 砂輪外圓特征點共K個；為保證單段區間內至少有3個取樣窗口特征點，一個取樣窗口在砂 輪圓周表面的長度至少有3個磨粒的寬度，K和N應滿足式（2)所示關系：
(2) 式（2)中，4是傳感器的采樣頻率；&是被測砂輪轉速；d,是被測砂輪直徑；是被測 砂輪表面磨粒直徑； 本實施例中，根據已知的傳感器采樣頻率、砂輪轉速、砂輪直徑、磨粒直徑等信息，取N=15,K=261 ； (2. 4)激光位移傳感器采樣數據的砂輪外圓輪廓曲線計算 砂輪外圓特征點計算時，選取特征點數量較少，則測量結果誤差較大；數量較多，則特 征點數據中包含部分磨粒高度信息。為了消除砂輪外圓特征點中的磨粒高度信息，更加準 確合理地表征砂輪外圓輪廓，利用數學的最小二乘法對砂輪外圓特征點進行多項式曲線擬 合，將擬合后的曲線作為砂輪外圓輪廓曲線。
[0023] 設砂輪外圓特征點為pi(xi,yi)，i=l, 2,…，k(k為特征點總個數)，尋找近似曲線 =as =ap-…-aaxa(n為多項式的階數)，使近似曲線在各特征點處的偏差的平方 和最小，即R=SJWlXa。-ap:------y:]2最小； 根據多元函數的極值必要條件，令R在%\處的偏導數為零，即：
由式（6)可知，式（5)中方程組有唯一解，
求解該方程組，得ae.,ai，…,.a2的值，并代入<p(x)=七-ap-…-anxa得擬合曲線方程。本實施例中，為了達到一定的擬合效果，取 k=261，n=20 ; 擬合曲線可以反映砂輪表面的外圓輪廓，通過對擬合曲線特征進一步計算，輸出砂輪 外圓跳動值； (3)砂輪表面外圓跳動測量結果顯示 通過軟件編程對上述激光位移傳感器采樣數據進行處理和計算，獲得表征砂輪表面外 圓輪廓的曲線，將曲線上的最大值和最小值差值定義為砂輪外圓跳動值，利用計算機