[發明專利]真空銷盤式磨損試驗機單相機雙試樣原位成像裝置

有效

• 申請號: 201610207605.7
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105675426B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 李幫俊;馬志宏;張執南
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/06
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 王一琦

技術領域

本發明涉及一種真空銷盤式磨損試驗機單相機雙試樣原位成像裝置，屬于空間摩擦學技術領域。

背景技術

摩擦磨損研究中最常用的磨損試驗設備是銷盤式摩擦磨損試驗機，此類設備實驗過程中銷保持固定不動，轉盤保持旋轉運動，其中銷可以是球、半球面柱銷、平面柱銷或長方形。

盡管在大環境下磨損表面形貌觀察和分析已經有了長足發展，但在模擬航空航天環境下的摩擦實驗中，需要保證實驗環境的高真空狀態，如果磨損試樣從真空環境進入大氣環境，摩擦界面會迅速變化，因此需要對磨損表面進行原位圖像采集和分析。

目前現有技術中的設備不能僅使用一個相機同時完成真空環境下銷盤式磨損試驗機上、下試樣原位圖像采集，導致設備的結構比較復雜，成本較高，使用也有不便之處。

經對現有技術專利的檢索發現，文獻號為CN104197862A的中國專利文獻公開了一種基于圖像技術的全自動摩擦角測量儀，該裝置通過安裝在摩擦設備透明罩外的CCD相機獲取摩擦圖像，該裝置雖然適用各種形狀摩擦試樣，但只能用于測量摩擦角；文獻號為CN102944512A以及CN203231962U的中國專利文獻公開了一種實時動態觀測摩擦界面的端面扭動摩擦磨損試驗機及方法，均采用上透明盤、下銷試樣結構，高清攝像機通過透明盤記錄磨損表面，但是該方法只適用于為聚合物等透明材料的磨損試樣，不能觀察金屬等不透明材料，這極大限制了其使用范圍；文獻號為202229998U的中國專利文獻介紹的一種實時觀測與記錄微動摩擦磨損的設備，也采用了透明試樣，無法實現金屬與金屬材料之間的磨損的成像試驗。

以上專利均存在使用材料有限的問題。經專利檢索發現目前針對摩擦試驗機的原位觀察主要采用相機直拍下試樣或采用透明材料試樣的方法，而對于不透明材料上、下試樣均能進行磨損圖像原位采集的裝置未見報道，而在真空環境下實現這一功能將面對更多挑戰。

發明內容

綜合上述背景技術，本發明實際需要解決的技術問題是：現有的銷盤式磨損試驗機雙試樣原位成像裝置，或不能僅使用一個相機同時完成真空環境下銷盤式磨損試驗機上、下試樣原位圖像采集，導致設備的結構比較復雜，成本較高，使用也有不便之處；或通過透明轉盤自下而上拍攝并記錄磨損表面，但是該方法只適用于為聚合物等透明材料的磨損試樣，不能觀察金屬等不透明材料，無法實現金屬與金屬材料之間的磨損的成像試驗；這極大限制了其使用范圍。

本發明采取以下技術方案：

一種真空銷盤式磨損試驗機單相機雙試樣原位成像裝置，包括真空罩1、底座2，所述底座2上固定設置轉盤機構，加載機構，光反射機構；所述轉盤機構包括水平的下試樣轉盤20，下試樣固定設置在下試樣轉盤20上，下試樣轉盤20受到馬達動力能夠旋轉；所述加載機構包括加載電機3、加載絲杠9、加載彈簧7，上加載梁11、下加載梁6、限位卡扣8；所述上加載梁11與加載絲杠9螺紋配合，限位卡扣8固定在下加載梁6上，其上端鉤體8勾住上加載梁11的上端面；加載彈簧7套設在加載絲杠9外部，其上下端分別抵住上加載梁11和下加載梁6；所述下加載梁6與相機懸臂18固定連接，相機懸臂18上固定設置拍攝方向向下的相機17；所述下加載梁6上固定設置上試樣23；加載電機3工作能夠帶動加載絲杠9轉動，從而帶動上加載梁11向下移動，加載彈簧7向下擠壓下加載梁6，下加載梁6帶動上試樣23向下移動并與下試樣轉盤20上的下試樣接觸，實現加載；下加載梁6同時帶動相機17向下移動，調節相機17的拍攝距離；當上試樣23與下試樣接觸后，繼續增大加載力時，下加載梁6停止移動，上加載梁11繼續向下移動，加載彈簧7加大壓縮，限位卡扣8與上加載梁11脫離；上加載梁11向上復位時，通過限位卡扣8帶動下加載梁6向上復位；所述光反射機構包括反射鏡組19，所述反射鏡組19上端與定位螺桿15固定連接，所述定位螺桿16與定位環15螺紋配合；所述定位環15與相機懸臂18固定連接；下加載梁6向下加載時，定位環15帶動定位螺桿16轉動，使反射鏡組19離開上試樣23與相機17所在位置，相機17對下試樣轉盤20上的下試樣進行拍攝成像，并將數據傳出真空罩外的電腦；下加載梁6向上復位時，定位環15帶動定位螺桿16反向轉動，使反射鏡組19的兩端分別對應上試樣23及相機17所在位置，相機17對上試樣進行拍攝成像，并將數據傳出真空罩外的電腦。

進一步的，所述下加載梁6上固定設置上試樣夾具14，所述上試樣夾具14的底部固定安裝上試樣23。

進一步的，所述上加載梁11與下加載梁6均穿射一對用于導向和防轉動的導桿，所述導桿固定在加載梁導桿座4上。