CN109781510A - 一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机 - Google Patents

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叶家鑫
张开森
高天燕
刘焜
刘小君
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Abstract

本发明涉及一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,包括工作台,所述工作台上设置有下试样,工作台上方设置有上试样,上试样设置在调整滑台上,调整滑台调节上试样与下试样抵靠接触,下试样设置在驱动机构上,驱动机构驱动下试样水平往复移动,下试样的下方设置有光源,光源为面光源,光源倾斜布置且指向下试样的下板面,下试样的下方还设置有摄像头,摄像头正对光源的反射光线位置,调整滑台使得上试样与下试样接触抵靠,驱动机构驱动下试样水平往复移动,产生的摩擦磨损面采用面光源照射,面光源发射光线照射在下试样上,并且反射至摄像头位置,摄像头即可获得得到更为清晰的图像,而且显著增大了摄像头采集图像的视野。

Description

一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域,具体涉及一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机。
背景技术
试样的摩擦磨损试验是通过针对工件或制备试样的实际面对摩擦的部位进行加速的摩擦磨损测试,以便在短时间内测试其摩擦系数和磨损率曲线,这对试样的应用研究起到较为关键的作用。试样摩擦磨损实验研究设备,在实际操作时,将待测试的两块试样放置在试验机上,并且两块试样的待测试面贴合,利用加压设备实施对其中一块试样进行加压,并且来回拉动试样,从而实现两个试样的来回摩擦,在设定的时间以及设定的压力下,记录试样摩擦系数与磨损量,从而来判断试样的摩擦学性能。
传统的摩擦磨损试验机中所用为观测材料接触面摩擦磨损情况,试样中的一块选择透明的有机玻璃,在试样上设置有同轴光源,同轴光源的光线发射端设置有摄像头,从而可有效观测到试样接触面的摩擦磨损情况,而后利用计算机来判断试样的摩擦学性能,上述的采用同轴光源的试验机在实际使用时,拍摄的接触面摩擦磨损图像清晰度较差,而且拍摄的视野大小极为有限,对于材料的摩擦学性能研究精确度产生影响。
发明内容
本发明的目的是:提供一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,能够有效提高采集的摩擦磨损图像的清晰度,并有效扩大观测视野。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,包括工作台,所述工作台上设置有下试样,所述工作台上方设置有上试样,所述上试样设置在调整滑台上,所述调整滑台调节上试样与下试样抵靠接触,所述下试样设置在驱动机构上,驱动机构驱动下试样水平往复移动,所述下试样的下方设置有光源,所述光源为面光源,所述光源倾斜布置且指向下试样的下板面,所述下试样的下方还设置有摄像头,所述摄像头正对光源的反射光线位置。
本发明还存在下列技术特征:
所述光源固定在第一调整支架上,所述摄像头固定在第二调整支架上,所述光源的光源面板与第一调整支架之间的夹角可调,所述摄像头的长度方向与第二调整支架之间的夹角可调。
所述下试样为平板状结构,所述下试样设置在固定板上,所述驱动机构驱动固定板水平方向往复移动。
所述固定板板面水平且开设有透孔,所述透孔整体呈矩形且下试样显露在透孔上。
所述固定板下板面设置有固定卡槽,所述下试样固定在固定卡槽内,所述固定卡槽的槽口设置有框架板,所述框架板的四个拐角设置有螺栓,所述螺栓与固定板连接。
所述驱动机构包括固定在固定板上的螺母,所述螺母与丝杆配合,所述丝杆长度方向水平且杆端与电机连接。
所述固定板的两侧设置有滑轨,所述固定板与滑轨构成滑动配合,所述滑轨的长度方向与丝杆平行。
所述工作台上还设置有位移传感器,所述位移传感器成杆状且与滑轨平行,所述位移传感器的检测端与螺母一端靠近或远离。
所述调整滑台上设置有三维力传感器,所述上试样设置在三维力传感器上。
所述上试样为球状结构。
与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:调整滑台使得上试样与下试样接触抵靠,驱动机构驱动下试样水平往复移动,产生的摩擦磨损面采用面光源照射,面光源发射光线照射在下试样上,并且反射至摄像头位置,当光线的入射角度满足等倾干涉条件时,摄像头即可获得得到清晰度大幅增强的图像,而且显著增大了摄像头采集图像的视野。
附图说明
图1和图2是摩擦磨损试验机的两种视角的结构示意图;
图3是摩擦磨损试验机的主视图;
图4和图5是摩擦磨损试验机移出光源及摄像头后的两种视角结构示意图;
图6是固定板的结构示意图;
图7是三维传感器与上试样的结构示意图。
具体实施方式
结合图1至图7,对本发明作进一步地说明:
一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,包括工作台10,所述工作台10上设置有下试样20,所述工作台10上方设置有上试样30,所述上试样30设置在调整滑台40上,所述调整滑台40调节上试样30与下试样20抵靠接触,所述下试样20设置在驱动机构上,驱动机构驱动下试样20水平往复移动,所述下试样20的下方设置有光源50,所述光源50为面光源,所述光源50倾斜布置且指向下试样20的下板面,所述下试样20的下方还设置有摄像头60,所述摄像头60正对光源50的反射光线位置;
结合图2和图3所示,该试验机在实际使用时,首先调整调整滑台40,使得上试,20与下试样20接触抵靠,驱动机构驱动下试样20水平往复移动,产生的摩擦磨损面采用光源50照射,光源50为面光源,面光源照射在下试样20上,并且反射至摄像头60位置,光线的入射角与反射角相同时,即光线的入射线与发线的角度与反射线与发线的角度想等,摄像头60即可获得得到更为清晰的图像,而且显著增大了摄像头采集图像的视野;通过调整入射角度获得等倾干涉条纹,进一步提升画面清晰度。
采用该种试验机在实施摩擦磨损实验时,由于获得的图像更为清晰,并且采集的图像视野更为广泛,从而可更为准确的获得材料的摩擦学性能。
结合图1至图3所示,为方便调节光源50及摄像头60的位置,所述光源50固定在第一调整支架51上,所述摄像头60固定在第二调整支架61上,所述光源50的光源面板与第一调整支架51之间的夹角可调,所述摄像头60的长度方向与第二调整支架61之间的夹角可调;
在实际安装时,首先将光源50位于第一调整支架51上固定好,并且使得光源50的发光面指向下试样20,而后将摄像头60固定在第二调整支架61上,使得摄像头60的图像采集端倾斜,并且使得摄像头60与法线的夹角与光源50的光源面板垂线与法线的夹角相等,即可确定摄像头60的位置。
为方便实现对下试样20的有效固定,结合图3和图4所示,所述下试样20平板状结构,所述下试样20设置在固定板21上,所述驱动机构驱动固定板21水平方向往复移动。
具体地,为使得上试样30能够有效与下试样2接触,所述固定板21板面水平且开设有透孔211,所述透孔211整体呈矩形且下试样20显露在透孔211上。
为确保对下试样20固定的牢靠度避免下试样20位于固定板21上移动,所述固定板21下板面设置有固定卡槽21,所述下试样20固定在固定卡槽212内,所述固定卡槽212的槽口设置有框架板213,所述框架板213的四个拐角设置有螺栓,所述螺栓与固定板21连接。
为实现对下试样20的水平往复驱动,所述驱动机构包括固定在固定板21上的螺母214,所述螺母214与丝杆215配合,所述丝杆215长度方向水平且杆端与电机216连接。
为实现对固定板21水平移动的滑动导向,所述固定板21的两侧设置有滑轨217,所述固定板21与滑轨217构成滑动配合,所述滑轨217的长度方向与丝杆215平行。
所述工作台10上还设置有位移传感器70,所述位移传感器70成杆状且与滑轨217平行,所述位移传感器70的检测端与螺母214一端靠近或远离,当移传感器70检测到螺母214靠近时并且到设定位置时,即可将信号发送至PLC,进而使得电机216反转,从而实现对固定板21的往复驱动。
进一步地,所述调整滑台40上设置有三维力传感器80,所述上试样30设置在三维力传感器80上;
所述调整滑台40能够实现对上试样30竖直方向、前后方向及左右方向进行调整,直至将上试样30调整至与下试样20合适的位置并且抵靠,通过两个三维力传感器80即可将上试样30承受的压力发送至计算机。
具体地,所述上试样30为球状结构。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:包括工作台(10),所述工作台(10)上设置有下试样(20),所述工作台(10)上方设置有上试样(30),所述上试样(30)设置在调整滑台(40)上,所述调整滑台(40)调节上试样(30)与下试样(20)抵靠接触,所述下试样(20)设置在驱动机构上,驱动机构驱动下试样(20)水平往复移动,所述下试样(20)的下方设置有光源(50),所述光源(50)为面光源,所述光源(50)倾斜布置且指向下试样(20)的下板面,所述下试样(20)的下方还设置有摄像头(60),所述摄像头(60)正对光源(50)的反射光线位置。
2.根据权利要求1所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述光源(50)固定在第一调整支架(51)上,所述摄像头(60)固定在第二调整支架(61)上,所述光源(50)的光源面板与第一调整支架(51)之间的夹角可调,所述摄像头(60)的长度方向与第二调整支架(61)之间的夹角可调。
3.根据权利要求1或2所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述下试样(20)为平板状结构,所述下试样(20)设置在固定板(21)上,所述驱动机构驱动固定板(21)水平方向往复移动。
4.根据权利要求3所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述固定板(21)板面水平且开设有透孔(211),所述透孔(211)整体呈矩形且下试样(20)显露在透孔(211)上。
5.根据权利要求4所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述固定板(21)下板面设置有固定卡槽(212),所述下试样(20)固定在固定卡槽(212)内,所述固定卡槽(212)的槽口设置有框架板(213),所述框架板(213)的四个拐角设置有螺栓,所述螺栓与固定板(21)连接。
6.根据权利要求5所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述驱动机构包括固定在固定板(21)上的螺母(214),所述螺母(214)与丝杆(215)配合,所述丝杆(215)长度方向水平且杆端与电机(216)连接。
7.根据权利要求6所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述固定板(21)的两侧设置有滑轨(217),所述固定板(21)与滑轨(217)构成滑动配合,所述滑轨(217)的长度方向与丝杆(215)平行。
8.根据权利要求7所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述工作台(10)上还设置有位移传感器(70),所述位移传感器(70)成杆状且与滑轨(217)平行,所述位移传感器(70)的检测端与螺母(214)一端靠近或远离。
9.根据权利要求1所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述调整滑台(40)上设置有三维力传感器(80),所述上试样(30)设置在三维力传感器(80)上。
10.根据权利要求9所述的利用等倾干涉原理的摩擦磨损试验机,其特征在于:所述上试样(30)为球状结构。
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