柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，包括圖像處理裝置和顆?？刂蒲b置，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，光源發(fā)生器位于觀測(cè)區(qū)最低端，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?？刂蒲b置；顆?？刂蒲b置的上表面覆蓋透明擋板；光源采集器位于上偏振光器的正上方，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；數(shù)據(jù)分析儀的數(shù)據(jù)輸入端與光源采集器的數(shù)據(jù)輸出端相連、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。本發(fā)明的有益效果在于：光彈顆粒的外部施加參數(shù)可實(shí)時(shí)被檢測(cè)，通過(guò)滑塊進(jìn)行光彈顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性?huà)伖饧庸?shí)驗(yàn)的模擬。
【專(zhuān)利說(shuō)明】柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在柔性?huà)伖獬芗庸み^(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?huà)伖夥椒ㄓ捎谥喂ぞ邘в腥嵝蕴卣?，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?huà)伖獬芗庸し椒ㄒ髽O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】

[0003]針對(duì)柔性?huà)伖庵心チＨ旱奈⒂^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，本發(fā)明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(lèi)柔性?huà)伖夥椒ǖ募庸け砻尜|(zhì)量的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置。
[0004]本發(fā)明所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?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;
[0005]所述的顆?？刂蒲b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。
[0006]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。
[0007]所述的上擋板和所述的下?lián)醢逑嗷テ叫小?br> [0008]所述的光源采集器為高分辨率相機(jī)。
[0009]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。
[0010]所述的光源發(fā)生器采用A0C-193FW，并且發(fā)射的光源直徑為19英寸。
[0011]本發(fā)明的工作原理在于: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A0C-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。
[0012]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?huà)伖饧庸r(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)。
[0013]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)。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:1、基于Maxwell關(guān)于應(yīng)力-光學(xué)定理，采用光彈顆粒對(duì)磨粒群進(jìn)行實(shí)物模擬，通過(guò)數(shù)字圖像分析方法，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。2、通過(guò)顆?？刂颇K，使得光彈顆粒的外部施加參數(shù)可實(shí)時(shí)被檢測(cè)，并可通過(guò)滑塊進(jìn)行光彈顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柔性?huà)伖饧庸?shí)驗(yàn)的模擬，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)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明光彈顆?？刂颇K示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明顆粒力鏈微觀示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
[0019]參照附圖:
[0020]本發(fā)明所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，包括圖像處理裝置I和顆?？刂蒲b置2，所述的圖像處理裝置I包括光源發(fā)生器13、光源采集器11、數(shù)據(jù)分析儀12，所述的光源發(fā)生器13位于觀測(cè)區(qū)最低端，并且光源發(fā)生器13發(fā)射的光源穿過(guò)下偏振光器14指向位于由下偏振光器14和上偏振光器16組成的觀測(cè)區(qū)之間的顆粒控制裝置2 ;所述的顆?？刂蒲b置2的上表面覆蓋透明擋板15 ;所述的光源采集器11位于上偏振光器16的正上方，并且光源采集器11的光源采集視野覆蓋通過(guò)上偏振光器16透射出的光源；所述的數(shù)據(jù)分析儀12的數(shù)據(jù)輸入端與所述的光源采集器11的數(shù)據(jù)輸出端相連、所述的數(shù)據(jù)分析儀12的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)分析儀12的顯示屏連接；
[0021]所述的顆?？刂蒲b置2包括透明的上滑塊21、透明的下滑塊28、用于容納光彈顆粒的容納腔，所述的下滑塊28配有應(yīng)力傳感器29和位移傳感器24，所述的應(yīng)力傳感器29的數(shù)據(jù)輸出端和位移傳感器24的數(shù)據(jù)輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)分析儀12相應(yīng)的數(shù)據(jù)端連接。
[0022]所述的腔體包括上擋板23、下?lián)醢?6、左滑動(dòng)擋板22和右滑動(dòng)擋塊25，所述的上擋板23固定在上滑塊21內(nèi)，所述的下?lián)醢?6固定在下滑塊內(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23和所述的下?lián)醢?6之間的相對(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21和所述的下滑塊28分別通過(guò)上擋板23和下?lián)醢?6實(shí)現(xiàn)二者之間的相對(duì)位移。
[0023]所述的上擋板23和所述的下?lián)醢?6相互平行。
[0024]所述的光源采集器11為高分辨率相機(jī)。
[0025]所述的數(shù)據(jù)分析儀12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。
[0026]所述的光源發(fā)生器13采用A0C-193FW，并且發(fā)射的光源直徑為19英寸。
[0027]本發(fā)明的工作原理在于:
[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A0C-193FW的19英寸光源發(fā)生器13，光源發(fā)生器13發(fā)出光線通過(guò)下偏光器14照射到，觀測(cè)區(qū)域，由于上滑塊21與下滑塊28都為透明狀態(tài)，使得光可以照射到光彈顆粒27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27不受力，光線通過(guò)光彈顆粒27后將不發(fā)生改變；如果光彈顆粒27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)11對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行圖像采集，并傳送至計(jì)算機(jī)12進(jìn)行數(shù)字圖像分析。
[0029]進(jìn)一步，將光彈顆粒27約束在觀測(cè)密閉區(qū)后，通過(guò)調(diào)節(jié)左滑動(dòng)擋板22與右滑動(dòng)擋板25，使得光彈顆粒27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24記錄下滑塊28的速度與位移，模擬磨粒在柔性?huà)伖饧庸r(shí)候被施加的速度，通過(guò)在上滑塊21與下滑塊28設(shè)計(jì)壓力傳感器29，實(shí)時(shí)測(cè)得滑塊內(nèi)部對(duì)光彈顆粒27所施加的壓力。將這些數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)12，可作為對(duì)光彈顆粒27的初始施加參數(shù)。
[0030]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)。
[0031]本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.柔性?huà)伖饽チＨ簞?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?？刂蒲b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?？刂蒲b置；所述的顆?？刂蒲b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?？刂蒲b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。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于:所述的腔體包括上擋板、下?lián)醢?、左滑?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。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于:所述的上擋板和所述的下?lián)醢逑嗷テ叫小?br> 4.如權(quán)利要求1所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于:所述的光源采集器為高分辨率相機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于: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。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性?huà)伖饽チＨ簞?dòng)態(tài)力鏈觀測(cè)裝置，其特征在于:所述的光源發(fā)生器采用A0C-193FW，并且發(fā)射的光源直徑為19英寸。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK104316231SQ201410588756
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】曾晰, 計(jì)時(shí)鳴, 潘燁, 金明生, 張利 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)