專利名稱：層去圖象法反求工程包埋材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于專門用于層去圖象法反求測量工程的一種材料，特別涉及一種通過固化反應(yīng)制得并可加入填充劑以改變材料整體顏色、增強(qiáng)材料粘接性能和提高材料切削性能的包埋材料。
在斷層測量技術(shù)當(dāng)中，目前當(dāng)屬工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(即ICT)最為成熟和應(yīng)用最為廣泛，但是ICT存在著空間分辨率低、獲取被測物截面數(shù)據(jù)需要較長的積分時間以及相應(yīng)的測量設(shè)備造價高的不足，因此，ICT并非斷層測量技術(shù)的理想。為了解決這些缺點(diǎn)，層去圖象法反求測量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
該測量方法的原理是用一種材料將被測物體進(jìn)行包埋(該材料與被測物具有較大的灰度對比值，并且擁有良好的切削性能)，然后用數(shù)控銑床以一定的切削厚度進(jìn)行銑削，再用高分辨率的數(shù)碼相機(jī)拍照，獲取截面圖象，最后將所有的截面圖象進(jìn)行輪廓的的提取與追蹤，重構(gòu)出三維模型。獲取高質(zhì)量的截面圖象是影響測量精度的最為關(guān)鍵的因素之一，而如何獲取一種與被測物具有良好的粘連性、并且與被測物具有較大的灰度對比值、同時還擁有良好的切削性能的包埋材料，在目前的技術(shù)條件下，已經(jīng)成為獲得理想截面圖象的最為主要的難題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基本構(gòu)思是在拍攝被測物體截面圖象時，需要一個好的襯托背景，因此可以用一種材料將被測物體包埋起來；為了使被測物體的輪廓邊界在光照的條件下明顯突出，以便于后續(xù)操作中對被測物體的輪廓進(jìn)行準(zhǔn)確的提取，包埋材料與被測物體之間應(yīng)該有很明顯的灰度差；同時，包埋材料能很好的填充被測物體的所有內(nèi)外表面，因此，包埋材料的初始形態(tài)最好為液態(tài)，并且具有較好的流動性；又要進(jìn)行銑削加工，因此包埋材料能夠固化，而且固化后必須具有一定的切削加工性能；另外在以一定厚度逐層切削整個零件的過程中，包埋材料與被測零件始終保持緊密粘連，交界應(yīng)清晰分明，因此，包埋材料在固化時應(yīng)盡可能少的產(chǎn)生氣泡，而且包埋材料應(yīng)具有優(yōu)良的粘接性能。
基于上述構(gòu)思，產(chǎn)生了本發(fā)明的技術(shù)方案選用雙酚A型環(huán)氧樹脂作為基體，在環(huán)氧樹脂中添加聚酰胺樹脂作為固化劑與增韌劑，再添加細(xì)石墨粉或是白色石膏粉作為填充劑，提高材料的粘接性，改變包埋材料的顏色，使之與被測零件有很大的灰度對比值。六種材料的化學(xué)成分及各組分配料比見表1。
表1 層去圖象法反求測量工程包埋材料的成分
通過包埋固化實(shí)驗(yàn)與銑削實(shí)驗(yàn)表明，獲得的材料具有上述基本構(gòu)思所描述的應(yīng)該具有的全部性能在固化前具有較好的流動性，在適當(dāng)?shù)墓袒瘲l件下，固化反應(yīng)緩和，因此，包埋材料能很好的包埋被測零件的各個表面，甚至包括形狀復(fù)雜且尺寸很小的內(nèi)腔；另外固化反應(yīng)的緩和，能使固化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體得以很好的排出，從而避免在固化的包埋料內(nèi)產(chǎn)生大量的蜂窩孔而影響包埋材料的粘接性和切削韌性；固化后，包埋材料與被測零件具有優(yōu)良的粘接性，并且具有良好的切削性；同時，在經(jīng)過切削所獲得的截面圖象中，被測零件的輪廓與包埋料具有很大的灰度差值，且交界處清楚，非常便于物體輪廓的準(zhǔn)確提取。對于淺色并可進(jìn)行切削的被測零件，例如白色或灰色的塑料件以及鋼制品等，采用黑色的細(xì)石墨粉作為填充劑，對于深色并可進(jìn)行切削的被測零件，例如黑色或是藍(lán)色的塑料件，采用白石膏粉作為填充劑。本發(fā)明解決了層去圖象法反求測量技術(shù)中的一個難題，可以為任何可進(jìn)行銑削或是磨削加工的零件進(jìn)行層去圖象法反求。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
依照本發(fā)明的技術(shù)方案，發(fā)明人給出了以下實(shí)施例，需要說明的是，這些是本發(fā)明較佳的實(shí)施例，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，只要依本發(fā)明的技術(shù)方案中所要求的配方范圍，都能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，按表1提供的化學(xué)成分及配料比制作的六種包埋料，其配方分別為配方1)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 50；細(xì)石墨粉10配方2)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 20；細(xì)石墨粉2.5配方3)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 47.5；細(xì)石墨粉10配方4)化學(xué)成分(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 19；細(xì)石墨粉2.5配方5)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 40；細(xì)石墨粉10配方6)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 16；細(xì)石墨粉2.5配方7)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)
環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 50；白纖維石膏粉10配方8)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 20；白纖維石膏粉2.5配方9)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 47.5；白纖維石膏粉10配方10)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 19；白纖維石膏粉2.5配方11)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 40；白纖維石膏粉10配方12)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 16；白纖維石膏粉2.5雙酚A型環(huán)氧樹脂是應(yīng)用最廣泛的樹脂之一，在其分子結(jié)構(gòu)中含有羥基和醚鍵，固化過程進(jìn)一步生成新的-OH-和-O-，使固化物具有很高的內(nèi)聚力和粘附力，且收縮率很小。從機(jī)械強(qiáng)度上考慮，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值過高，則固化后，材料就脆，添加增韌劑的話勢必導(dǎo)致整個包埋材料配置成本的增加，環(huán)氧值過低，則強(qiáng)度又不夠，因此選用環(huán)氧值處于雙酚A型環(huán)氧樹脂中等位置、牌號為E-44、E-42和E-35的環(huán)氧樹脂，不光可以保證固化后，包埋料具有很好的強(qiáng)度和一定的韌性，而且，這三種雙酚A型樹脂的物質(zhì)形態(tài)都為液態(tài)，并具有很高的粘度，所以選用E-44、E-42和E-35雙酚A型環(huán)氧樹脂作為本發(fā)明材料的基體，可以滿足本發(fā)明基本構(gòu)思中對包埋材料的性能要求，同時，材料獲取容易，固化操作方便。
在固化劑的選用上，低分子量的650聚酰胺樹脂在物質(zhì)形態(tài)上呈液態(tài)，流動性好，基本上無毒性，揮發(fā)性小，與環(huán)氧樹脂混合后固化反應(yīng)緩和，有較長的可使用時間，因此，有利于固化反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡的排出和固化前，包埋材料能很好的包埋被測零件的內(nèi)外表面。同時，對于環(huán)氧樹脂，聚酰胺樹脂不光可以作為固化劑，而且可以兼作增韌劑，因此，選用650聚酰胺樹脂，在滿足包埋材料性能要求的基礎(chǔ)上，還可以減少包埋材料的整體制作成本。
黑色細(xì)石墨粉和白纖維石膏粉的選用，改變了包埋材料的顏色，提高了包埋材料的機(jī)械加工性能，并且增強(qiáng)了包埋材料對被測零件的粘接性。選黑色石墨粉作填充劑時，制得的包埋材料呈黑色，白纖維石膏粉的呈淡黃色，并且隨著白纖維石膏粉份量的增加，制得的包埋料顏色越來越淡。本發(fā)明的包埋材料選用這兩種顏色截然相反的物質(zhì)分別作填充劑，使得對于不同顏色的可進(jìn)行切削加工的零件，都可利用本發(fā)明的包埋材料進(jìn)行層去圖象法反求測量。
結(jié)果表明，在本發(fā)明范圍內(nèi)的上述配方，材料各組分混合后經(jīng)過均勻攪拌，固化，都可制備出滿足本發(fā)明基本構(gòu)思所要求材料性能的包埋材料。固化前，攪拌均勻的包埋材料都具有良好的流動性。固化后，將制得的包埋材料分別進(jìn)行銑削，首先各包埋料都有很好的切削性能，再利用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍照，在拍攝到的截面圖象中，被測零件截面輪廓與包埋材料有很大的灰度對比值，并且交界清晰分明，在后續(xù)的圖象處理當(dāng)中，很輕易就能將被測零件的輪廓準(zhǔn)確的提取出來。
權(quán)利要求
1.一種與被測物體具有很大的灰度對比值、并且與被測物具有粘連性、切削性能的層去圖象法反求工程包埋材料，其特征在于，選用雙酚A型環(huán)氧樹脂作為基體，在環(huán)氧樹脂中添加聚酰胺樹脂作為固化劑與增韌劑，再添加細(xì)石墨粉或是白色石膏粉作為填充劑。
2.如權(quán)利要求1所述的層去圖象法反求工程包埋材料，其特征在于，所述雙酚A型環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-44，聚酰胺樹脂為聚酰胺樹脂650，并按以下配方制備配方1配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-44 100聚酰胺樹脂65040～100細(xì)石墨粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方2配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-44 100聚酰胺樹脂65040～100白纖維石膏粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方3配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-42 100聚酰胺樹脂65038～95細(xì)石墨粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方4配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-42 100聚酰胺樹脂65038～95白纖維石膏粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方5配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-35 100聚酰胺樹脂650 32～80細(xì)石墨粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方6配料比(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-35 100聚酰胺樹脂650 40～100白纖維石膏粉 5～20將上述組分混合后均勻攪拌、固化。
3.如權(quán)利要求2所述的層去圖象法反求工程包埋材料，其特征在于，按以下配方制備配方1)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 50；細(xì)石墨粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方2)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 20；細(xì)石墨粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方3)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 47.5；細(xì)石墨粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方4)化學(xué)成分(質(zhì)量數(shù)比)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 19；細(xì)石墨粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方5)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 40；細(xì)石墨粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方6)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 16；細(xì)石墨粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方7)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 50；白纖維石膏粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方8)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-44 50；聚酰胺樹脂650 20；白纖維石膏粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方9)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 47.5；白纖維石膏粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方10)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-42 50；聚酰胺樹脂650 19；白纖維石膏粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方11)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 40；白纖維石膏粉10將上述組分混合后均勻攪拌、固化；配方12)化學(xué)成分(質(zhì)量單位克)環(huán)氧樹脂E-35 50；聚酰胺樹脂650 16；白纖維石膏粉2.5將上述組分混合后均勻攪拌、固化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層去圖象法反求工程包埋材料，本發(fā)明選用雙酚A型環(huán)氧樹脂作為基體，在環(huán)氧樹脂中添加聚酰胺樹脂作為固化劑與增韌劑，再添加細(xì)石墨粉或是白色石膏粉作為填充劑，提高材料的粘接性，改變包埋材料的顏色，使之與被測零件有很大的灰度對比值。本發(fā)明通過包埋固化與銑削實(shí)驗(yàn)表明，獲得的材料具有在固化前具有較好的流動性，在適當(dāng)?shù)墓袒瘲l件下，固化反應(yīng)緩和，因此，包埋材料能很好的包埋被測零件的各個表面，甚至包括形狀復(fù)雜且尺寸很小的內(nèi)腔；另外固化反應(yīng)的緩和，能使固化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體得以很好的排出，從而避免在固化的包埋料內(nèi)產(chǎn)生大量的蜂窩孔而影響包埋材料的粘接性和切削韌性，并具有優(yōu)良的粘接性能和切削性能。
文檔編號C08G59/00GK1442685SQ0311459
公開日2003年9月17日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者洪軍, 盧秉恒, 李滌塵, 王江良, 丁玉成 申請人:西安交通大學(xué)