[發明專利]一種基于圖像技術的全自動摩擦角測量儀

在審

• 申請號: 201410351277.9
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104197862A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李耀明;馬征;徐立章;唐忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01N19/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于摩擦測試領域，特別涉及一種基于圖像技術的全自動摩擦角測量儀。

背景技術

材料的摩擦特性是很多科學研究和工程應用中常用的重要基礎性數據，摩擦測試儀器的性能優劣直接關系到試驗所得摩擦數據的精確性、穩定性與可靠性。通常，按照摩擦介質之間的相對運動狀態，可將摩擦特性大體分為動摩擦特性與靜摩擦特性。其中，靜摩擦特性是指摩擦介質之間將要發生而未發生相對運動時的界面摩擦阻力的大小。對于常見的宏觀、低速情況而言，按照庫侖定律對摩擦特性進行表達依然是合適的，并常用摩擦系數表示摩擦特性的大小。由于靜摩擦系數等于摩擦角的正切值，因而，對于靜摩擦特性的測量，通常采用測量其摩擦角的方式予以間接測量。其基本的測量思路是：將材料放在一個初始位置水平的平臺上，然后緩慢增大平臺的傾角并觀察材料是否發生運動(含滑動與滾動)，當材料開始發生運動時，平臺的傾角即為該材料與臺面(材料)之間的摩擦角。基于這種測量思路，相關科研工作者和工程技術人員開發出了若干摩擦角測量裝置。

專利申請號為201210579862.5的發明專利公開了一種“煤的摩擦角測量裝置”，由框架、平板、伸縮控制裝置和量角儀組成，其中平板的一段與框架上平面的一邊鉸接，另一段與伸縮控制裝置相連，從而形成一個傾角可調的動平臺，量角儀則位于平板側面，用來指示平板的傾角。該裝置結構簡單且功能明確，能夠在較低的精度要求下用來測量煤與平板之間的摩擦角，不足之處在于平板不具備在任意傾斜角度狀態下鎖止保持的能力，且測量全過程中均需要人工干預與操作，包括平板傾角的緩慢調節、傾角的保持和傾角的讀數，從而不可避免地給測量帶入了人為操作誤差，難以保證測量結果的穩定性與可靠性。

專利申請號為201210413462.7的發明專利公開了一種“用于散粒體物料摩擦角和摩擦系數測量的斜面儀裝置”，由可調斜板、限位立柱、接料盤、直尺、圓弧尺和搖桿棘輪等組成，也能夠進行散體物料的摩擦角測量。由于該發明所述裝置中的搖桿棘輪部件具有自鎖功能，因而在使用時，可調斜板能夠在任意位置保持傾斜狀態而無需人力扶持，使操作員能專心讀取傾角數據。但是，使用該發明所述裝置進行摩擦角測量時，仍需依靠人工對傾角大小進行持續調節，并由肉眼觀察、判斷物料是否發生運動，最后需要人工讀取傾角數據，所以測量的全程仍然離不開人工干預與操作，還是會不可避免地帶入人為操作誤差，使得測量結果的穩定性、客觀性與可靠性仍存在對人工操作的依賴。

專利號為201010547073.4的發明專利公開了一種“散粒物料摩擦角或休止角測量裝置和測量方法”，由電機、物料盤、紅外對射管、和微處理器等組成，能夠測量散體物料顆粒與板材之間的摩擦角。由于該發明專利所述的裝置中采用了電機對物料盤的傾斜進行驅動，并采用了紅外檢測元件對散體物料顆粒是否發生運動進行檢測并反饋給微處理器，因而，使用該裝置進行物料摩擦角測量能夠擺脫測量全過程中的人工干預，具有一定的自動化特點，從而在一定程度上保證測量結果的客觀性與準確性。但是，該發明專利所述的摩擦角測量裝置仍存在一定的局限性與不足之處：(1、由于該裝置采用一對紅外射管對物料的狀態進行監測，操作方法是“將一顆谷粒放置在物料盤上2個紅外對射管的連線位置上”，以谷粒運動后離開紅外對射管連線位置時紅外對射管光路不再被阻擋作為停止電機運轉的觸發信號，所以，該裝置僅能測量單個散體顆粒與板材之間的摩擦角，對于顆粒群體而言，該測量結果必然因顆粒個體之間的差異而存在隨機性，這正是科學測量中應盡量避免的；(2、受限于上述的測量原理與方法，用該裝置測量摩擦角時，被測物料必須是顆粒狀且不能太大，因此該裝置僅能用于對散體顆粒進行摩擦角測量，而不能用于其它板狀材料(如手機外殼)、片狀材料(如銀行卡、紙張等)的摩擦角測量；(3、雖然該裝置具備一定的自動化能力，但其測量環境依然是開放式的，所以，對于質量較輕或外形較特殊的顆粒體而言，開放式測量環境中的氣流擾動會影響到測量結果的準確性。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足之處，為材料的摩擦角測量提供一種基于圖像技術的全自動摩擦角測量儀。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。