[實用新型]軟性磨粒流圖像采集裝置

有效

• 申請號: 201220610786.5
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN202975043U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 計時鳴;張微;譚大鵬;周龍兵;王嘉琦;李宜燃
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01P5/20
• 分類號: G01P5/20
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本實用新型涉及軟性磨粒流精密加工領域，尤其是一種軟性磨粒流圖像采集裝置。

背景技術

近年來，隨著我國模具行業的迅猛發展，其應用范圍已經涉及機械、輕工、電子、建材等多個行業。模具的傳統機械加工方法大多采用數控銑或電火花加工方法進行粗加工或半精加工，但加工后仍存在加工痕跡，因此光整加工成為必不可少的重要工藝。液-固兩相軟性磨粒流可以在被加工工件的結構化表面形成湍流流動，它不是通過射流的形式強力沖擊被加工表面，而是利用磨粒的微力微量切削的頻繁作用實現表面的逐步光整，并配以約束模塊，在加工工件表面形成磨粒流道，驅動磨粒對壁面的粗糙處進行切削，湍流流場中的磨粒運動的隨機性實現了表面紋理無序化，直至實現結構化表面的無工具化精密加工。

軟性磨粒流是一種具有弱粘性的液固兩相流，在加工過程中，兩相流在泵的驅動下進入約束流道，在流道內形成兩相湍流，利用磨粒群的微力微量切削頻繁作用于工件表面而實現逐步光整。因此的磨粒群的運動變化規律一直是研究的重點與難點，這對于實現湍流調控而言是必須克服的技術瓶頸。目前，這項技術的理論研究有了尚處在起步階段。在實驗測試方面，出現一種兩相流粒子圖像測速技術，以實現對多相流中流、固兩相的同時測量。該技術通過在兩相流場中散布能跟蹤不同相流體流動的示蹤粒子，用激光光源照射所測流場區域，通過在同一底片上連續曝光或在不同底片上曝光，從而獲得記錄示蹤粒子移動的底片，最后利用多種特定的圖像處理方法獲得兩相流場的速度分布。但是，軟性磨粒流湍流流場具有結構拓撲變換特性，所得到的湍流圖像單個示蹤粒子無規律可循，因此需對示蹤粒子分布較密集的磨粒群進行提取，分析其運動變化規律，現有的流場測試方法很難解決這一難題，更加無法快速準確地對軟性磨粒流磨粒群分布情況進行實時檢測與分析。

發明內容

為了克服已有軟性磨粒流檢測技術的無法獲得磨粒群的運動變化圖像、快速性較差、準確性較差的不足，本實用新型提供一種有效獲得磨粒群的運動變化圖像、快速性和準確性良好的軟性磨粒流圖像采集裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種軟性磨粒流圖像采集裝置，包括氦氖激光器、片光源、被加工流道、高速CCD攝像機、圖像采集卡和控制及圖像處理計算機，所述氦氖激光器的出射方向布置所述片光源，所述片光源與所述高速CCD光源之間為用于放置被加工流道的加工工位，所述被加工流道呈透明，且透明拍攝背景一側涂成黑色不透光材料，所述高速CCD攝像機的光軸和片光源產生的光平面相垂直，所述高速CCD攝像機與圖像采集卡連接，所述圖像采集卡與所述控制及圖像處理計算機連接。

本實用新型的有益效果主要表現在：有效獲得磨粒群的運動變化圖像、快速性和準確性良好。

附圖說明

圖1是軟性磨粒流圖像采集裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

參照圖1，一種軟性磨粒流圖像采集裝置，包括氦氖激光器1、片光源2、被加工流道3、高速CCD攝像機4、圖像采集卡5、控制及圖像處理計算機6，所述氦氖激光器1的出射方向布置所述片光源2，所述片光源2與所述高速CCD光源4之間為用于放置被加工流道3的加工工位，所述被加工流道3呈透明，且透明拍攝背景一側涂成黑色不透光材料，所述高速CCD攝像機4的光軸和片光源產生的光平面相垂直，所述高速CCD攝像機4與圖像采集卡5連接，所述圖像采集卡5與所述控制及圖像處理計算機6連接。

所述示蹤粒子應具備兩個基本要求：第一，粒子跟隨流體的流動性好；第二，粒子是良好的散射體，其成像可見性好。

所述高速CCD攝像機的光軸和片光源產生的光平面相垂直，并且被加工流道為透明拍攝背景一側涂成黑色不透光材料，保證拍攝質量。

在兩相流場中散布合適大小和濃度的示蹤粒子用于跟蹤連續相流體的運動，示蹤粒子在流場中分布均勻，能準確跟隨流體的流動，且不改變流場特性。氦氖激光器1發出連續激光束經過片光源2形成一個扇形光片豎直向下入射到被加工流道3的上表面，流場中的示蹤粒子和磨粒被激光打亮，高速CCD攝像機4拍攝流道內兩相流場相變過程及其運動變化情況，通過圖像采集卡5傳輸到圖像處理計算機6進行后續的圖像處理過程。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。