CN113358509A - 一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置及方法，包括：直线导轨能沿水平方向做往复移动；与直线导轨连接的连接支架，连接支架与固定测试刀头的刀头支架连接，直线导轨带动连接支架运动，带动刀头支架及测试刀头在被测样本表面上运动，测试刀头在被测样本表面划动以形成磨损损伤，实现对被测样本表面指定目标位置抗磨损性能的测试；设置于刀头支架上的载荷加载装置，对测试刀头施加恒定的竖向作用力，以控制测试刀头与被测样本的接触状况；与直线导轨连接的动力装置，为直线导轨移动提供动力；与动力装置连接的控制装置，向动力装置输入驱动信号控制测试刀头按照预定运动轨迹移动。本发明操作流程简便且实现了量化控制及测试过程全自动。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃表面性能测试领域，具体地，涉及一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置及方法。
背景技术
玻璃面板在建筑工程中有广泛应用，如幕墙及门窗玻璃。其在生产及服役过程中由于与外环境中的硬物接触会产生表面磨损损伤，损伤的形成会导致玻璃面板整体强度的极大削弱，进而对建筑用玻璃面板的使用性能造成极大影响，因此有必要对玻璃面板表面的抗磨损性能进行量化测试，准确表征玻璃面板的表面抗磨损性能。现有针对于玻璃面板表面抗磨损性能的测试方法主要基于莫氏硬度计的贯入法，但利用硬度计来测试玻璃的表面性能一般是取样点状特征(但该方法仅用于对玻璃材料点状损伤的特征表征)，即考察刀头贯入玻璃表面的情况，用该特征来作为表征依据，而既有的玻璃面板在服役过程中与硬物接触将形成更接近条状的磨损特征，形成损伤特征有别于点状，因此采用硬度计无法衡量建筑用玻璃面板在服役过程中实际受损伤形成的特征进而评估玻璃面板的抗磨损性能。而现有技术中还有部分测试方法是利用喷砂设备模拟玻璃受风沙侵蚀可形成条状损伤特征，但由于过程随机从而无法形成易于量化的损伤特征。
另外，传统的测试装置需将待测样本置于装置配备的平台上，平台的大小决定了待测样本的大小，使待测样本尺寸受限，无法适用于建筑工程中多尺寸类型样本的检测。
目前市场上还缺少专用于测试玻璃面板表面抗磨损性能的设备，因此需要提出一种全自动定量控制、样本适用范围广且操作流程简便的玻璃面板表面抗磨损性能测试方法及装置。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置及方法。
本发明第一个方面提供一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，设置于被测样本上方，包括：
壳体，所述壳体用于承载其他部件；
设置于所述壳体上的直线导轨，所述直线导轨能沿水平方向做直线往复移动；
与所述直线导轨连接的连接支架，所述连接支架与用于固定测试刀头的刀头支架连接，通过所述直线导轨带动所述连接支架做直线往复运动，同步带动所述刀头支架及所述测试刀头沿所述直线导轨行程范围内在所述被测样本表面上运动，通过所述测试刀头在所述被测样本表面划动以形成可控的磨损损伤，实现对所述被测样本表面指定目标位置抗磨损性能的测试；
设置于所述刀头支架上的载荷加载装置，通过载荷加载装置对所述测试刀头施加恒定的竖向作用力，以控制所述测试刀头与所述被测样本的接触状况，同时控制所述测试刀头处作用力大小；
与所述直线导轨连接的动力装置，用于驱动所述直线导轨做直线往复移动；
与所述动力装置连接的控制装置，向所述动力装置输入驱动信号以控制所述测试刀头按照预定运动轨迹移动。
优选地，所述载荷加载装置包括：
设置于所述刀头支架上的调节杆；
设置于所述调节杆上的配重质量块，所述配重质量块能沿所述调节杆的长度方向移动，通过移动所述配重质量块位置控制所述测试刀头的抬起及下降，以调控所述测试刀头与所述被测样本的接触状况；同时控制所述测试刀头处作用力大小。
优选地，所述调节杆上设有刻度，用以指示向所述测试刀头施加的竖向作用力的大小。
优选地，所述配重质量块的中部设有用于穿过所述调节杆的第一通孔。
优选地，所述刀头支架设有用于固定所述测试刀头的第二通孔。
优选地，所述直线导轨包括：
固定于壳体底板上的直线滑槽；
设置于所述直线滑槽上用于连接所述连接支架的滑块，所述滑块能沿所述直线滑槽的长度方向移动，从而带动所述连接支架沿所述直线滑槽的长度方向移动。
优选地，全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置包括：设置于壳体上的显示装置，所述显示装置的输出端与所述控制装置连接，用于显示及设置控制参数的功能标识,通过所述显示装置向所述控制装置输入所述刀头支架的运动轨迹。
本发明第二个方面提供一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试方法，采用上述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置进行测试。
优选地，全自动玻璃表面抗磨损性能测试方法，包括：
将全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置置于被测样本的上方；
将测试刀头装载于刀头支架上；
通过控制装置控制动力装置驱动所述直线导轨移动，带动所述刀头支架移动，使所述刀头支架上的测试刀头的尖端置于被测样本目标测试位置的一端；
通过载荷加载装置对所述测试刀头施加恒定的竖向作用力，以确保所述测试刀头落在所述被测样本表面上并与所述被测样本充分接触；
根据测试要求设定直线导轨移动的控制参数，控制所述刀头支架带动所述测试刀头按预定运动轨迹完成测试过程，获得可供开展损伤的微观特征提取和分析的测试结果。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：
本发明上述装置，通过设置控制装置进行直线导轨的路径控制，从而带动测试刀头按照预定运动轨迹移动，在工作过程中实现全自动且精确控制行进过程；同时通过刀头支架搭载的测试刀头对被测样本施加可控外作用力，方便后续损伤特征提取或量化；通过设置载荷加载装置可开展不同等级外作用力下被测样本表面的抗磨损性能的多参数分析测试；上述装置置于被测样本上方，便于对不同尺寸玻璃面板样本开展测试。
本发明上述装置，载荷加载装置由配重质量块和调节杆构成，通过移动配重质量块在调节杆上的位置，可控制测试刀头与被测样本间接触方式及作用过程，可有效防止测试刀头与被测样本接触时产生无效打滑位移，大幅度提升测试结果的适用性和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一优选实施例的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置的结构立体示意图；
图2是本发明一优选实施例的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置的结构俯视示图；
图3是本发明一优选实施例的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置测试方法的操作流程图；
图中标记分别表示为：1为壳体、2为动力装置、3为电子显示屏、4为配重质量块、5为调节杆、6为直线导轨、7为总开关、8为紧急制动旋钮、9为连接支架、10为刀头支架。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1所示，为本发明一优选实施例的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置的结构立体示意图，将被测样本置于整个装置底部的指定位置，以对被测样本进行抗磨损性能测试。本装置包括壳体1、直线导轨6、连接支架9、刀头支架10、载荷加载装置、动力装置2和控制装置。
壳体1对上述部件起到承载作用。作为一优选方式，壳体1的外部轮廓为梯型，在壳体1的内部具有容纳腔体。
直线导轨6设置于壳体1上，在壳体1的前表面设有敞开口，在敞开口内安装直线导轨6，直线导轨6与壳体1底板固定。直线导轨6能沿水平方向做直线往复移动。
连接支架9与直线导轨6相连，将刀头支架10可以通过螺丝固定于连接支架9上，通过连接支架9使直线导轨6与刀头支架10相连。在刀头支架10上固定有测试刀头。作为一优选方式，在刀头支架10上开有圆孔(第二通孔)用于固定测试所用的测试刀头，使刀头支架10开圆孔环抱测试刀头。通过直线导轨6带动连接支架9做直线往复运动，同步带动刀头支架10及测试刀头沿直线导轨6行程范围内在被测样本表面上运动，通过测试刀头在被测样本表面划动以形成可控的磨损损伤，为后续开展损伤特征的进一步表征提供可靠参考，以实现对被测样本表面指定目标位置抗磨损性能的测试。通过上述装置可全自动地开展多个作用力下的性能测试，作为特征表征的基础工作。后续可利用显微镜等微观表征设备进一步获得磨损损伤的具体特征，然后可用以评定所测玻璃表面的抗磨损性能。
上述测试所用的测试刀头可以采用金刚石刀头。测试刀头可根据测试需求进行替换，以满足不同类型玻璃面板的测试需求，测试刀头形成可控的磨损损伤可供开展损伤的进一步微观特征提取和分析。
载荷加载装置设置于刀头支架10上，通过载荷加载装置对测试刀头施加恒定的竖向作用力，以控制测试刀头与被测样本的接触状况，同时控制测试刀头处作用力大小。在测试中通过考察不同作用力大小对被测样本表面损伤特征的影响情况来综合评估玻璃表面的抗磨损性能。
将动力装置2安装于壳体1的内部。动力装置2采用伺服电机驱动，为直线导轨6移动提供动力。伺服电机驱动与直线导轨6采用伺服系统通过插补运算控制其做直线往复移动，从而带动刀头支架10的移动。
将控制装置安装于壳体1的内部。控制装置的输出端与动力装置2连接，向动力装置2输入驱动信号以控制刀头支架10的运动路径，从而带动测试刀头按照预定运动轨迹移动。预定运动路径一般按照被测样本的所需测试要求进行设置。通过控制装置与动力装置2配合，使装置的工作过程中可实现全自动且可精确量化控制。作为一优选方式，控制装置采用PLC控制系统进行运动控制，所采用的PLC控制系统的型号为XDM24-4T。
作为一优选方式，结合图1、图2所示，上述载荷加载装置包括调节杆5和配重质量块4，其中，调节杆5设置于刀头支架10上。配重质量块4设置于调节杆5上，配重质量块4能沿调节杆5的长度方向移动，通过移动配重质量块4位置同时控制测试刀头与被测样本的接触状况及测试刀头处作用力大小。通过调整配重质量块4在调节杆5上的位置控制测试刀头的抬起及下降以控制其与被测样本表面的接触状况。当配重质量块4位于调节杆5零刻度线右侧时对测试刀头施加的外作用力为负值，使刀头向抬起与被测样本脱离接触，当配重质量块4位于零刻度线左侧时对测试刀头施加的外作用力为有效正值，使测试刀头与被测样本完全接触。测试刀头与待测样本的表面接触由调节杆5控制，克服了因玻璃表面光滑导致打滑的不利影响在样本表面划动形成磨损损伤的问题，大幅度提升测试结果适用性和准确性。
上述实施例的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置的工作流程如下：
将待测的玻璃面板(即被测样本)置于壳体1底部的指定位置，确保玻璃样本不会与装置间发生相对滑动。通过控制装置和动力装置2驱动控制刀头支架10移动，使刀头支架10上的测试刀头尖端置于待测样本目标测试位置的一端(即作为起始位置)。移动调节杆5上的配重质量块4至需对测试刀头施加的测试作用力大小的刻度标记处，确保测试刀头落在被测玻璃样本表面并与样本表面充分接触，根据测试要求设定滑块移动的控制参数(移动速度、移动距离)，开启开关后使刀头支架10带动测试刀头按预设参数行进完成测试过程，完成预设行进路线后装置将自动停止；采用上述装置只需人工在装置开始工作之前通过显示装置设置移动速度及距离等相关参数，装置开始工作后全自动，无需人工干预。
在其他部分优选实施例中，调节杆5上设有刻度，用以指示向测试刀头施加的竖向作用力的大小。
在其他部分优选实施例中，配重质量块4的中部设有用于穿过调节杆5的第一通孔。
在其他部分优选实施例中，直线导轨6包括直线滑槽和滑块，直线滑槽固定于壳体1底板上；滑块设置于直线滑槽上，滑块能沿直线滑槽的长度方向移动。滑块与连接支架9相连，通过滑块移动可带动连接支架9移动。在具体实施时，测试刀头通过刀头支架10安装在连接支架9上，连接支架9固定于滑块上，通过滑块带动刀头支架10沿直线滑槽做往复运动，使测试刀头可在直线导轨6行程范围内移动。
在其他部分优选实施例中，参照图1所示，在壳体1的前部嵌入显示装置，便于使用者进行操作。显示装置的输出端与控制装置连接，用于显示及设置控制参数的功能标识,通过显示装置向控制装置输入刀头支架10的运动轨迹。根据测试对外作用力需求通过显示装置设定导轨移动控制参数(移动速度、移动距离等)。显示装置采用电子显示屏3，通过对电子显示屏3输入定位点(即目标终点位置)，控制装置根据输入的信息把信号传至伺服电机，伺服电机按照信号来行进，全程不用人工来控制其行进和手动定位。在壳体1上嵌入总开关7和紧急制动旋钮8，总开关7用于控制装置整体的工作状态，紧急制动旋钮8用于在紧急情况下使装置停止运行。在具体实施时，在测试前可先将测试刀头移动到测试位置的一端起始位置，然后根据测试需求输入刀头的运动轨迹即可让刀头运动到所需的目标终点位置。
在另一实施例中，提供一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试方法，采用上述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置进行测试，参照图3所示，包括以下步骤：
将全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置置于被测样本的上方；
将测试刀头装载于刀头支架上；
装置复位：通过控制装置控制动力装置驱动直线导轨移动，带动刀头支架移动，使刀头支架上的测试刀头的尖端置于被测样本目标测试位置的一端；
判断被测样本置是否置于正确位置，当被测样本置于正确位置时，通过载荷加载装置对测试刀头施加恒定的竖向作用力，以确保测试刀头落在被测样本表面上并与被测样本充分接触；否则，返回上一步调整装置复位；
根据测试要求设定直线导轨移动的控制参数，即设定测试参数，控制刀头支架带动测试刀头按预定运动轨迹(即设定参数)完成测试过程，获得可供开展损伤的微观特征提取和分析的测试结果，完成样本测试。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。
Claims (9)
1.一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，设置于被测样本上方，包括：
壳体，所述壳体用于承载其他部件；
设置于所述壳体上的直线导轨，所述直线导轨能沿水平方向做直线往复移动；
与所述直线导轨连接的连接支架，所述连接支架与用于固定测试刀头的刀头支架连接，通过所述直线导轨带动所述连接支架做直线往复运动，同步带动所述刀头支架及所述测试刀头沿所述直线导轨行程范围内在所述被测样本表面上运动，通过所述测试刀头在所述被测样本表面划动以形成可控的磨损损伤，实现对所述被测样本表面指定目标位置抗磨损性能的测试；
设置于所述刀头支架上的载荷加载装置，通过所述载荷加载装置对所述测试刀头施加恒定的竖向作用力，以控制所述测试刀头与所述被测样本的接触状况，同时控制所述测试刀头处作用力大小；
与所述直线导轨连接的动力装置，用于驱动所述直线导轨做直线往复移动；
与所述动力装置连接的控制装置，向所述动力装置输入驱动信号以控制所述测试刀头按照预定运动轨迹移动。
2.根据权利要求1所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，所述载荷加载装置包括：
设置于所述刀头支架上的调节杆；
设置于所述调节杆上的配重质量块，所述配重质量块能沿所述调节杆的长度方向移动，通过移动所述配重质量块位置控制所述测试刀头的抬起及下降，以调控所述测试刀头与所述被测样本的接触状况；同时控制所述测试刀头处作用力大小。
3.根据权利要求2所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，所述调节杆上设有刻度，用以指示向所述测试刀头施加的竖向作用力的大小。
4.根据权利要求2所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，所述配重质量块的中部设有用于穿过所述调节杆的第一通孔。
5.根据权利要求1所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，
所述刀头支架设有用于固定所述测试刀头的第二通孔。
6.根据权利要求1所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，所述直线导轨包括：
固定于壳体底板上的直线滑槽；
设置于所述直线滑槽上用于连接所述连接支架的滑块，所述滑块能沿所述直线滑槽的长度方向移动，从而带动所述连接支架沿所述直线滑槽的长度方向移动。
7.根据权利要求1所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置，其特征在于，还包括设置于壳体上的显示装置，所述显示装置的输出端与所述控制装置连接，用于显示及设置控制参数的功能标识,通过所述显示装置向所述控制装置输入所述刀头支架的运动轨迹。
8.一种全自动玻璃表面抗磨损性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置进行测试。
9.根据权利要求8所述的全自动玻璃表面抗磨损性能测试方法，其特征在于，包括：
将全自动玻璃表面抗磨损性能测试装置置于被测样本的上方；
将测试刀头装载于刀头支架上；
通过控制装置控制动力装置驱动所述直线导轨移动，带动所述刀头支架移动，使所述刀头支架上的测试刀头的尖端置于被测样本目标测试位置的一端；
通过载荷加载装置对所述测试刀头施加恒定的竖向作用力，以确保所述测试刀头落在所述被测样本表面上并与所述被测样本充分接触；
根据测试要求设定直线导轨移动的控制参数，控制所述刀头支架带动所述测试刀头按预定运动轨迹完成测试过程，获得可供开展损伤的微观特征提取和分析的测试结果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210907 |