随着科技的进步,人类对于加工精度和效率的要求越来越高。砂轮作为一类经常使用的磨具,在精密加工中是不可或缺的工具。单层排布金刚石砂轮由于其出色的磨削性能,及较高的寿命,得到了大量的使用。现有研究表明,磨粒数、磨粒的尺寸、出露高度等参数以及磨粒在砂轮表面分布情况对单层排布金刚石砂轮的磨削性能具有重要影响。因此,对单层排布金刚石砂轮表面磨粒的个数、尺寸及分布情况进行检测是十分有意义的。砂轮的直径跨度较大,从几十毫米到几百毫米,现有检测设备获取砂轮表面全场磨粒信息存在困难。首先,难以获取全场磨粒信息,主要因为现有形貌测量设备主要针对小样本或局部取样测试,通常是三维形貌测量,或二维粗糙度测量。其次即使能够测量较大样本,所需测量时间较长,本文针对大尺寸单层排布金刚石砂轮,不以磨粒高度信息测量为主要目标,搭建一套检测系统对全场磨粒的个数、二维尺寸及分布情况进行快速检测。本文主要研究工作包括:(1)分析了脆性材料的加工需求,砂轮表面磨粒情况对于加工效率和精度的影响。重点阐述了适合砂轮表面二维形貌检测的方法以及国内外专家学者搭建的检测设备,通过对比分析最终选择基于线扫描法搭建检测系统。(2)分析了检测需求,明确了大尺寸砂轮的检测范围,砂轮外径尺寸限定在250-400mm、内径限定在50-160mm、厚度限定在小于35mm。检测参数选择磨粒个数、磨粒直径、磨粒面积、磨粒周长和质心坐标。根据检测对象的特点及线扫描检测方法的特点,设计了检测系统的整体方案。(3)对检测系统所需硬件进行了选型,包括,线阵相机、镜头、光源、图像采集卡、砂轮固定装置、电控平移台、运动控制器等。对装配位置关系、三爪卡盘定心精度以及平面度引起的误差进行了分析。(4)基于VS2010软件开发平台,实现了整个软件的设计,包括,检测系统软件的界面设计,对软件进行了需求分析,明确所要设计的软件需要具备的功能模块,包括运动控制模块、图像采集模块和图像处理模块,对每一块的功能进行了设计,最终实现了整个系统的运动控制、图像采集、图像处理。(5)通过标准件和激光共聚焦对检测系统的精度进行了验证,标准件实验得出的最大误差为0.8%,激光共聚焦对比实验得出的最大误差为3%。对检测系统关键运动部件进行了标定,一维电控平移台在移动100μm的情况下,最大误差是1.41μm,MRS102电控旋转台的平均误差是0.00029°/每0.04°,误差是0.7%。最后,对直径250mm、350mm、400mm的砂轮进行检测,砂轮的磨粒粒度号分别为120#、30#和60#,磨粒数分别是,6838颗、9777颗和21602颗,检测时间分别为,26分钟,29分钟,68分钟。综上所述,本课题所搭建的检测系统能够快速获取大尺寸单层排布金刚石砂轮全场磨粒的个数及二维信息。