[實(shí)用新型]柔性拋光磨粒群動(dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420631443.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204286652U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾晰;計(jì)時(shí)鳴;潘燁;金明生;張利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/24
• 分類號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種柔性拋光磨粒群動(dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置。

背景技術(shù)

在柔性拋光超精密加工過(guò)程中，大量磨粒顆粒構(gòu)成的顆粒系統(tǒng)在柔性加工工具的支撐下對(duì)工件表面質(zhì)量進(jìn)行提升，從而使工件表面更為光潔，在工業(yè)運(yùn)用中有更長(zhǎng)的使用壽命。但柔性拋光方法由于支撐工具帶有柔性特征，使得磨粒顆粒體系在加工過(guò)程中宏觀上隨加工工具呈一致的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但是微觀上磨粒顆粒體系內(nèi)部相互擠壓，形成微動(dòng)，其顆粒間的微觀力學(xué)狀態(tài)也隨之變化。柔性拋光超精密加工方法要求極大限度的提升表面質(zhì)量，很多光學(xué)元件要求表面精度達(dá)到亞納米級(jí)別，在這種尺度的加工要求內(nèi)，為了進(jìn)一步提升加工表面質(zhì)量，僅對(duì)宏觀加工參數(shù)進(jìn)行研究是不夠的，需進(jìn)一步研究磨粒顆粒群體間的微觀力學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)柔性拋光中磨粒群的微觀力學(xué)特性難以直接分析以及現(xiàn)有對(duì)顆粒物質(zhì)力鏈研究裝置難以直接觀測(cè)顆粒微觀力鏈的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種以磨粒群的微觀力學(xué)特性為研究切入點(diǎn)，能夠進(jìn)一步提升各類柔性拋光方法的加工表面質(zhì)量的柔性拋光磨粒群動(dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置。

本實(shí)用新型所述的柔性拋光磨粒群動(dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于：包括圖像處理裝置和顆粒控制裝置，所述的圖像處理裝置包括光源發(fā)生器、光源采集器、數(shù)據(jù)分析儀，所述的光源發(fā)生器位于觀測(cè)區(qū)最低端，并且光源發(fā)生器發(fā)射的光源穿過(guò)下偏振光器指向位于由下偏振光器和上偏振光器組成的觀測(cè)區(qū)之間的顆粒控制裝置；所述的顆粒控制裝置的上表面覆蓋透明擋板；所述的光源采集器位于上偏振光器的正上方，并且光源采集器的光源采集視野覆蓋通過(guò)上偏振光器透射出的光源；所述的數(shù)據(jù)分析儀的數(shù)據(jù)輸入端與所述的光源采集器的數(shù)據(jù)輸出端相連、所述的數(shù)據(jù)分析儀的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)分析儀的顯示屏連接；

所述的顆粒控制裝置包括透明的上滑塊、透明的下滑塊、用于容納光彈顆粒的容納腔，所述的下滑塊配有應(yīng)力傳感器和位移傳感器，所述的應(yīng)力傳感器的數(shù)據(jù)輸出端和位移傳感器的數(shù)據(jù)輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)分析儀相應(yīng)的數(shù)據(jù)端連接。

所述的腔體包括上擋板、下?lián)醢濉⒆蠡瑒?dòng)擋板和右滑動(dòng)擋塊，所述的上擋板固定在上滑塊內(nèi)，所述的下?lián)醢骞潭ㄔ谙禄瑝K內(nèi)，所述的上擋板分別通過(guò)左滑動(dòng)擋板和右滑動(dòng)擋塊與所述的下?lián)醢褰g接，四個(gè)擋板以密封的形式約束光彈顆粒處于觀測(cè)區(qū)的中心，并且通過(guò)所述的上擋板和所述的下?lián)醢逯g的相對(duì)位移實(shí)現(xiàn)光彈顆粒內(nèi)部力學(xué)信息的變化，所述的上滑塊和所述的下滑塊分別通過(guò)上擋板和下?lián)醢鍖?shí)現(xiàn)二者之間的相對(duì)位移。

所述的上擋板和所述的下?lián)醢逑嗷テ叫小?/p>

所述的光源采集器為高分辨率相機(jī)。

所述的數(shù)據(jù)分析儀采用彩色梯度算法獲取光彈顆粒力學(xué)信息，從而獲得相應(yīng)的力鏈分布圖。

所述的光源發(fā)生器采用AOC-193FW，并且發(fā)射的光源直徑為19英寸。

本實(shí)用新型的工作原理在于：首先取下透明擋板，將光彈顆粒群放在顆粒控制模塊中，可選用AOC-193FW的19英寸光源發(fā)生器，光源發(fā)生器發(fā)出光線通過(guò)下偏光器照射到，觀測(cè)區(qū)域，由于上滑塊與下滑塊都為透明狀態(tài)，使得光可以照射到光彈顆粒上，基于Maxwell關(guān)于應(yīng)力-光學(xué)定理(其中，F(xiàn)(x)代表應(yīng)力傳感器受力與x軸位移之間的函數(shù)；X(t)代表位移傳感器位移與時(shí)間之間的函數(shù)；k為用于應(yīng)力傳感器與下滑塊之間的連接彈簧)，如果光彈顆粒不受力，光線通過(guò)光彈顆粒后將不發(fā)生改變；如果光彈顆粒受力，將產(chǎn)生暫時(shí)雙折射現(xiàn)象，即入射的偏振光將沿兩個(gè)主應(yīng)力方向分解為兩束相互垂直的偏振光，而且分解后的這兩束偏振光射出模型時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)相位差，然后可以采用高分辨相機(jī)對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行圖像采集，并傳送至數(shù)據(jù)分析儀進(jìn)行數(shù)字圖像分析。

進(jìn)一步，將光彈顆粒約束在觀測(cè)密閉區(qū)后，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)左滑動(dòng)擋板與右滑動(dòng)擋板，使得光彈顆粒在這個(gè)過(guò)程中獲得不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)位移傳感器記錄下滑塊的速度與位移，模擬磨粒在柔性拋光加工時(shí)候被施加的速度，通過(guò)在上滑塊與下滑塊設(shè)計(jì)應(yīng)力傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)得滑塊內(nèi)部對(duì)光彈顆粒所施加的壓力。將這些數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)分析儀，可作為對(duì)光彈顆粒的初始施加參數(shù)。

進(jìn)一步，對(duì)光彈實(shí)驗(yàn)拍攝得到的數(shù)字圖像進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合彩色梯度算法獲取光彈顆粒材料力學(xué)信息，得到力鏈分布圖，驗(yàn)證磨粒群力傳遞分析理論體系，并觀測(cè)顆粒群的幾何位置信息，驗(yàn)證顆粒物質(zhì)破壞性結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)型與形成規(guī)律，并以磨粒群理想切削狀態(tài)為目標(biāo)得到磨粒群理想控制參數(shù)。