柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置製造方法
2023-05-20 03:29:41 1
專利名稱:柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置製造方法
【專利摘要】柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，包括圖像處理裝置和顆粒控制裝置，圖像處理裝置包括光源發生器、光源採集器、數據分析儀，光源發生器位於觀測區最低端，光源發生器發射的光源穿過下偏振光器指向位於由下偏振光器和上偏振光器組成的觀測區之間的顆粒控制裝置；顆粒控制裝置的上表面覆蓋透明擋板；光源採集器位於上偏振光器的正上方，光源採集器的光源採集視野覆蓋通過上偏振光器透射出的光源；數據分析儀的數據輸入端與光源採集器的數據輸出端相連、數據分析儀的數據信號輸出端與數據分析儀的顯示屏連接。本實用新型的有益效果在於：光彈顆粒的外部施加參數可實時被檢測，通過滑塊進行光彈顆粒運動狀態的調整，實現對柔性拋光加工實驗的模擬。
【專利說明】柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置。
【背景技術】
[0002]在柔性拋光超精密加工過程中，大量磨粒顆粒構成的顆粒系統在柔性加工工具的支撐下對工件表面質量進行提升，從而使工件表面更為光潔，在工業運用中有更長的使用壽命。但柔性拋光方法由於支撐工具帶有柔性特徵，使得磨粒顆粒體系在加工過程中宏觀上隨加工工具呈一致的運動狀態，但是微觀上磨粒顆粒體系內部相互擠壓，形成微動，其顆粒間的微觀力學狀態也隨之變化。柔性拋光超精密加工方法要求極大限度的提升表面質量，很多光學元件要求表面精度達到亞納米級別，在這種尺度的加工要求內，為了進一步提升加工表面質量，僅對宏觀加工參數進行研宄是不夠的，需進一步研宄磨粒顆粒群體間的微觀力學特性。
【發明內容】
[0003]針對柔性拋光中磨粒群的微觀力學特性難以直接分析以及現有對顆粒物質力鏈研宄裝置難以直接觀測顆粒微觀力鏈的問題，本實用新型提出了一種以磨粒群的微觀力學特性為研宄切入點，能夠進一步提升各類柔性拋光方法的加工表面質量的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置。
[0004]本實用新型所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於: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生器、光源採集器、數據分析儀，所述的光源發生器位於觀測區最低端，並且光源發生器發射的光源穿過下偏振光器指向位於由下偏振光器和上偏振光器組成的觀測區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；所述的光源採集器位於上偏振光器的正上方，並且光源採集器的光源採集視野覆蓋通過上偏振光器透射出的光源；所述的數據分析儀的數據輸入端與所述的光源採集器的數據輸出端相連、所述的數據分析儀的數據信號輸出端與數據分析儀的顯示屏連接；
[0005]所述的顆粒控制裝置包括透明的上滑塊、透明的下滑塊、用於容納光彈顆粒的容納腔，所述的下滑塊配有應力傳感器和位移傳感器，所述的應力傳感器的數據輸出端和位移傳感器的數據輸出端分別與所述的數據分析儀相應的數據端連接。
[0006]所述的腔體包括上擋板、下擋板、左滑動擋板和右滑動擋塊，所述的上擋板固定在上滑塊內，所述的下擋板固定在下滑塊內，所述的上擋板分別通過左滑動擋板和右滑動擋塊與所述的下擋板絞接，四個擋板以密封的形式約束光彈顆粒處於觀測區的中心，並且通過所述的上擋板和所述的下擋板之間的相對位移實現光彈顆粒內部力學信息的變化，所述的上滑塊和所述的下滑塊分別通過上擋板和下擋板實現二者之間的相對位移。
[0007]所述的上擋板和所述的下擋板相互平行。
[0008]所述的光源採集器為高解析度相機。
[0009]所述的數據分析儀採用彩色梯度算法獲取光彈顆粒力學信息，從而獲得相應的力鏈分布圖。
[0010]所述的光源發生器採用AOC-193FW，並且發射的光源直徑為19英寸。
[0011]本實用新型的工作原理在於: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英寸光源發生器，光源發生器發出光線通過下偏光器照射到，觀測區域，由於上滑塊與下滑塊都為透明狀態，使得光可以照射到光彈顆粒上，基於Maxwell關於應力-光學定理(其中，F(X)代表應力傳感器受力與x軸位移之間的函數；X(t)代表位移傳感器位移與時間之間的函數；k為用於應力傳感器與下滑塊之間的連接彈簧)，如果光彈顆粒不受力，光線通過光彈顆粒後將不發生改變；如果光彈顆粒受力，將產生暫時雙折射現象，即入射的偏振光將沿兩個主應力方向分解為兩束相互垂直的偏振光，而且分解後的這兩束偏振光射出模型時就產生一個相位差，然後可以採用高分辨相機對上述現象進行圖像採集，並傳送至數據分析儀進行數字圖像分析。
[0012]進一步，將光彈顆粒約束在觀測密閉區後，通過手動調節左滑動擋板與右滑動擋板，使得光彈顆粒在這個過程中獲得不同的運動狀態，通過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候被施加的速度，通過在上滑塊與下滑塊設計應力傳感器，實時測得滑塊內部對光彈顆粒所施加的壓力。將這些數據傳送至數據分析儀，可作為對光彈顆粒的初始施加參數。
[0013]進一步，對光彈實驗拍攝得到的數字圖像進行處理，在此基礎上，結合彩色梯度算法獲取光彈顆粒材料力學信息，得到力鏈分布圖，驗證磨粒群力傳遞分析理論體系，並觀測顆粒群的幾何位置信息，驗證顆粒物質破壞性結構的主要構型與形成規律，並以磨粒群理想切削狀態為目標得到磨粒群理想控制參數。
[0014]本實用新型的有益效果在於:1、基於Maxwell關於應力-光學定理，採用光彈顆粒對磨粒群進行實物模擬，通過數字圖像分析方法，結合彩色梯度算法獲取光彈顆粒材料力學信息，得到力鏈分布圖。2、通過顆粒控制模塊，使得光彈顆粒的外部施加參數可實時被檢測，並可通過滑塊進行光彈顆粒運動狀態的調整，實現了對柔性拋光加工實驗的模擬，並以磨粒群理想切削狀態為目標得到磨粒群理想控制參數。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型整體結構示意圖。
[0016]圖2是本實用新型光彈顆粒控制模塊示意圖。
[0017]圖3是本實用新型顆粒力鏈微觀示意圖
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖進一步說明本實用新型
[0019]參照附圖:
[0020]本實用新型所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，包括圖像處理裝置I和顆粒控制裝置2，所述的圖像處理裝置I包括光源發生器13、光源採集器11、數據分析儀12，所述的光源發生器13位於觀測區最低端，並且光源發生器13發射的光源穿過下偏振光器14指向位於由下偏振光器14和上偏振光器16組成的觀測區之間的顆粒控制裝置2 ;所述的顆粒控制裝置2的上表面覆蓋透明擋板15 ;所述的光源採集器11位於上偏振光器16的正上方，並且光源採集器11的光源採集視野覆蓋通過上偏振光器16透射出的光源；所述的數據分析儀12的數據輸入端與所述的光源採集器11的數據輸出端相連、所述的數據分析儀12的數據信號輸出端與數據分析儀12的顯示屏連接；
[0021]所述的顆粒控制裝置2包括透明的上滑塊21、透明的下滑塊28、用於容納光彈顆粒的容納腔，所述的下滑塊28配有應力傳感器29和位移傳感器24，所述的應力傳感器29的數據輸出端和位移傳感器24的數據輸出端分別與所述的數據分析儀12相應的數據端連接。
[0022]所述的腔體包括上擋板23、下擋板26、左滑動擋板22和右滑動擋塊25，所述的上擋板23固定在上滑塊21內，所述的下擋板26固定在下滑塊內，所述的上擋板分別通過左滑動擋板和右滑動擋塊與所述的下擋板絞接，四個擋板以密封的形式約束光彈顆粒處於觀測區的中心，並且通過所述的上擋板23和所述的下擋板26之間的相對位移實現光彈顆粒內部力學信息的變化，所述的上滑塊21和所述的下滑塊28分別通過上擋板23和下擋板26實現二者之間的相對位移。
[0023]所述的上擋板23和所述的下擋板26相互平行。
[0024]所述的光源採集器11為高解析度相機。
[0025]所述的數據分析儀12採用彩色梯度算法獲取光彈顆粒力學信息，從而獲得相應的力鏈分布圖。
[0026]所述的光源發生器13採用AOC-193FW，並且發射的光源直徑為19英寸。
[0027]本實用新型的工作原理在於:
[0028]首先取下透明擋板15，將光彈顆粒群27放在顆粒控制模塊2中，可選用AOC-193FW的19英寸光源發生器13，光源發生器13發出光線通過下偏光器14照射到，觀測區域，由於上滑塊21與下滑塊28都為透明狀態，使得光可以照射到光彈顆粒27上，基於Maxwell關於應力-光學定理(其中，F(X)代表應力傳感器受力與x軸位移之間的函數；X(t)代表位移傳感器位移與時間之間的函數；k為用於應力傳感器與下滑塊之間的連接彈簧)，如果光彈顆粒27不受力，光線通過光彈顆粒27後將不發生改變；如果光彈顆粒27受力，將產生暫時雙折射現象，即入射的偏振光將沿兩個主應力方向分解為兩束相互垂直的偏振光，而且分解後的這兩束偏振光射出模型時就產生一個相位差，然後可以米用高分辨相機11對上述現象進行圖像採集，並傳送至計算機12進行數字圖像分析。
[0029]進一步，將光彈顆粒27約束在觀測密閉區後，通過調節左滑動擋板22與右滑動擋板25，使得光彈顆粒27在這個過程中獲得不同的運動狀態，通過位移傳感器24記錄下滑塊28的速度與位移，模擬磨粒在柔性拋光加工時候被施加的速度，通過在上滑塊21與下滑塊28設計壓力傳感器29，實時測得滑塊內部對光彈顆粒27所施加的壓力。將這些數據傳送至計算機12，可作為對光彈顆粒27的初始施加參數。
[0030]進一步，對光彈實驗拍攝得到的數字圖像進行處理，在此基礎上，結合彩色梯度算法獲取光彈顆粒材料力學信息，得到力鏈分布圖，驗證磨粒群力傳遞分析理論體系，並觀測顆粒群的幾何位置信息，驗證顆粒物質破壞性結構的主要構型與形成規律，並以磨粒群理想切削狀態為目標得到磨粒群理想控制參數。
[0031]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也包括本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於: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生器、光源採集器、數據分析儀，所述的光源發生器位於觀測區最低端，並且光源發生器發射的光源穿過下偏振光器指向位於由下偏振光器和上偏振光器組成的觀測區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；所述的光源採集器位於上偏振光器的正上方，並且光源採集器的光源採集視野覆蓋通過上偏振光器透射出的光源；所述的數據分析儀的數據輸入端與所述的光源採集器的數據輸出端相連、所述的數據分析儀的數據信號輸出端與數據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、用於容納光彈顆粒的容納腔，所述的下滑塊配有應力傳感器和位移傳感器，所述的應力傳感器的數據輸出端和位移傳感器的數據輸出端分別與所述的數據分析儀相應的數據端連接。2.如權利要求1所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於:腔體包括上擋板、下擋板、左滑動擋板和右滑動擋塊，所述的上擋板固定在上滑塊內，所述的下擋板固定在下滑塊內，所述的上擋板分別通過左滑動擋板和右滑動擋塊與所述的下擋板絞接，四個擋板以密封的形式約束光彈顆粒處於觀測區的中心，並且通過所述的上擋板和所述的下擋板之間的相對位移實現光彈顆粒內部力學信息的變化，所述的上滑塊和所述的下滑塊分別通過上擋板和下擋板實現二者之間的相對位移。3.如權利要求2所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於:所述的上擋板和所述的下擋板相互平行。4.如權利要求1所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於:所述的光源採集器為高解析度相機。5.如權利要求1所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於:所述的數據分析儀採用彩色梯度算法獲取光彈顆粒力學信息，從而獲得相應的力鏈分布圖。6.如權利要求1所述的柔性拋光磨粒群動態力鏈觀測裝置，其特徵在於:所述的光源發生器採用A0C-193FW，並且發射的光源直徑為19英寸。
【文檔編號】G01L1-24GK204286652SQ201420631443
【發明者】曾晰, 計時鳴, 潘燁, 金明生, 張利 [申請人]浙江工業大學