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在采用金刚石刀具进行超精密加工过程中,往往需要对刀具的磨损状况和初始的对刀间隙进行准确掌握并进行反馈控制,因此研究刀具的磨损检测及对刀监控技术对于保证超精密加工精度具有重要意义。 首先,基于夫琅和费衍射原理提出了一种通过检测对刀间隙衍射条纹中光强峰值点的位置来测量对刀间隙的方法。由于加工过程中刀具的磨损会引起初始对刀间隙的变化,通过对对刀间隙的检测和相关变化规律的掌握,进而实现对刀具磨损情况的检测。此外,也获得了对刀刃倾斜度及圆弧刀圆弧半径的检测方法。其次,利用MATLAB软件对影响对刀衍射现象的相关工艺因素进行了分析,模拟仿真了不同对刀间隙下衍射条纹的变化规律;分析了光轴与衍射接收屏的垂直度对两条衍射条纹峰值点间距的影响。然后,研究了衍射条纹检测图像的滤波处理方法,通过行元素求和的方法来检测峰值点位置,再利用最小二乘法定位了衍射峰值点的亚像素位置,进而获得对刀间隙检测结果。最后,搭建了一套基于激光衍射的对刀试验测量平台,通过实验研究了对刀过程中衍射条纹的变化规律。分析了提取的峰值点所在像元位置的误差、升降台升降误差、光轴与衍射接收屏不垂直产生的误差等因素对对刀间隙计算精度造成的影响。 测量结果表明,采用激光衍射方法测量的对刀间隙达到了亚微米级的精度。基于以上研究,本文最终提出了采用激光衍射法进行金刚石刀具磨损及在线对刀的监控策略。