RU2745485C1 - Method for determining the actual contacting area of surfaces - Google Patents
Method for determining the actual contacting area of surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745485C1 RU2745485C1 RU2020125292A RU2020125292A RU2745485C1 RU 2745485 C1 RU2745485 C1 RU 2745485C1 RU 2020125292 A RU2020125292 A RU 2020125292A RU 2020125292 A RU2020125292 A RU 2020125292A RU 2745485 C1 RU2745485 C1 RU 2745485C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- imprint
- determining
- bodies
- color
- area
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
- G01B13/20—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring areas, e.g. pneumatic planimeters
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования фактической площади плоских поверхностей, совершающих относительное перемещение, например, деталей при абразивной доводке или деталей пары трения.The invention relates to a measuring technique and can be used to study the actual area of flat surfaces making relative movement, for example, parts during abrasive finishing or parts of a friction pair.
Известен способ определения фактической площади контакта поверхностей соединения путем выявления неконтактирующей площади (А.С. №225515 от 26.12.1968 г.), заключающийся в том, что на границу контакта поверхностей подают под давлением жидкость, содержащую краситель, а о фактической площади контакта поверхностей судят по отпечаткам красителя на поверхности.There is a known method for determining the actual contact area of the joint surfaces by identifying the non-contacting area (AS No. 225515 dated December 26, 1968), which consists in the fact that a liquid containing a dye is supplied to the contact boundary of the surfaces under pressure, and the actual contact area of the surfaces judged by the imprints of the dye on the surface.
Недостатком данного способа является относительно малая точность, так как после замера остаются разводы границ контакта, которые не позволяют получить точное соотношение площадей контактирующих и неконтактирующих участков.The disadvantage of this method is the relatively low accuracy, since after the measurement there are divorces of the contact boundaries, which do not allow obtaining the exact ratio of the areas of contacting and non-contacting areas.
Известен также способ определения фактической площади контакта поверхностей взаимодействующих тел (см. А.С. №846994 от 15.07.1981 г.), состоящий в том, что термопластическую пленку помещают между этими поверхностями, нагревают до температуры, превышающей температуру стеклования на 10-15°С, прикладывают давление к взаимодействующим телам и охлаждают пленку до ее стеклования, и после извлечения пленки осуществляют планиметрирование полученного отпечатка.There is also known a method for determining the actual contact area of the surfaces of interacting bodies (see AS No. 846994 dated 07.15.1981), consisting in the fact that a thermoplastic film is placed between these surfaces, heated to a temperature exceeding the glass transition temperature by 10-15 ° C, apply pressure to the interacting bodies and cool the film until its glass transition, and after removing the film, planimetry of the resulting print is carried out.
Главным недостатком данного способа является ограниченность области применения, связанная с невозможностью получения отпечатка на термопластичной пленке в подвижных соединениях, например, в плоских опорах скольжения.The main disadvantage of this method is the limited scope of application associated with the impossibility of obtaining an imprint on a thermoplastic film in movable joints, for example, in flat sliding bearings.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения фактической площади контакта между поверхностью тел при помощи тонких угольных пленок, наносимых адгезионно на одну из поверхностей тел; в местах контакта исследуемых поверхностей под действием давления угольная пленка разрушается, имеющийся отпечаток фотографируется и планиметрируется [Демкин, Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н.Б. Демкин - М.: Наука, 1970, с. 155-157]. Данный способ принят за прототип.The closest method for the same purpose to the claimed invention in terms of a combination of features is a method for determining the actual contact area between the surfaces of bodies using thin carbon films applied adhesively to one of the surfaces of the bodies; in the places of contact of the investigated surfaces under the influence of pressure, the carbon film is destroyed, the existing imprint is photographed and planimetrized [Demkin, N.B. Contacting rough surfaces / N.B. Demkin - M .: Nauka, 1970, p. 155-157]. This method is taken as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа - способ определения фактической площади контакта между поверхностью тел, при котором на одну из поверхностей тел наносят адгезионно тонкую пленку, прикладывают к контактирующим телам нагрузку, чем разрушают пленку и получают на поверхности отпечаток, полученный отпечаток фотографируют.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed method - a method for determining the actual contact area between the surface of bodies, in which an adhesive thin film is applied to one of the surfaces of the bodies, a load is applied to the contacting bodies, thereby destroying the film and getting an imprint on the surface, the resulting imprint is photographed.
Известный способ, принятый за прототип, имеет следующие недостатки: во-первых, имеет невысокую точность, так как получаемый отпечаток зачастую имеет размытые границы, что при дальнейшем планиметрировании не позволяет точно определить его площадь, во-вторых, трудоемкость известного способа достаточно велика, так как планиметрирование и расчет площади предполагается выполнять вручную.The known method, taken as a prototype, has the following disadvantages: firstly, it has low accuracy, since the resulting print often has blurred boundaries, which with further planimetry does not allow us to accurately determine its area, and secondly, the complexity of the known method is quite large, so both planimetry and area calculation are supposed to be done manually.
Задачей изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости определения фактической площади контактирования поверхностей.The objective of the invention is to improve the accuracy and reduce the complexity of determining the actual contact area of surfaces.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе определения фактической площади контакта между поверхностью тел, при котором на одну из поверхностей тел наносят адгезионно тонкую пленку, прикладывают к контактирующим телам нагрузку, чем разрушают пленку и получают на поверхности отпечаток, полученный отпечаток фотографируют, согласно изобретению в качестве материала пленки используют аэрозольную проявочную пудру, отличающуюся цветом от цвета поверхности, изображение поверхности с отпечатком оцифровывают и обрабатывают таким образом, чтобы обеспечивался контраст цвета поверхности и отпечатка, после чего выполняют определение количества пикселей контрастных цветов.The problem was solved due to the fact that in the known method for determining the actual contact area between the surface of bodies, in which an adhesive thin film is applied to one of the surfaces of the bodies, a load is applied to the contacting bodies, thereby destroying the film and obtaining an imprint on the surface, the resulting imprint is photographed According to the invention, an aerosol developing powder that differs in color from the color of the surface is used as the film material, the image of the surface with the print is digitized and processed in such a way as to provide a contrast between the color of the surface and the print, after which the number of pixels of contrasting colors is determined.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: в качестве материала пленки используют аэрозольную проявочную пудру, отличающуюся цветом от цвета поверхности; изображение поверхности с отпечатком оцифровывают и обрабатывают таким образом, чтобы обеспечивался контраст цвета поверхности и отпечатка; после чего выполняют определение количества пикселей контрастных цветов.Signs of the proposed technical solution, distinguishing from the prototype: as a film material, aerosol developing powder is used, which differs in color from the color of the surface; the image of the surface with the print is digitized and processed in such a way that the contrast of the color of the surface and the print is provided; after that, the number of pixels of contrasting colors is determined.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволят повысить точность и снизить трудоемкость определения фактической площади контактирования поверхностей.Distinctive features in conjunction with the known will improve the accuracy and reduce the complexity of determining the actual area of contact surfaces.
Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков способа определения фактической площади контактирования с получением указанного технического результата.The applicant is not aware of the use in science and technology of the distinctive features of the method for determining the actual area of contact with obtaining the specified technical result.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.The proposed method is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-4.
На фиг. 1 представлено отсканированное изображение поверхности с отпечатком на слое проявочной пудры.FIG. 1 shows a scanned image of a surface with an imprint on a layer of developing powder.
На фиг. 2 - обработанное изображение по предложенному способу.FIG. 2 - processed image according to the proposed method.
На фиг. 3 - исходное отклонение геометрической формы исследуемой поверхности.FIG. 3 - initial deviation of the geometrical shape of the investigated surface.
На фиг. 4 - результат планиметрирования отпечатка, выполненный по известному способу.FIG. 4 - the result of the planimetric imprint, made according to a known method.
Способ определения фактической площади контактирования осуществляется следующим образом.The method for determining the actual area of contact is as follows.
На одну предварительно очищенную и обезжиренную контактирующую поверхность тонким слоем наносят проявочную пудру в виде аэрозоля. Цвет проявочной пудры должен быть контрастен цвету исследуемой поверхности. В результате на поверхности образуется тончайшая пленка проявочной пудры.On one pre-cleaned and degreased contact surface, a thin layer of developing powder is applied in the form of an aerosol. The color of the developing powder should be in contrast to the color of the studied surface. As a result, the thinnest film of developing powder is formed on the surface.
После этого к контактирующим телам прикладывают рабочую нагрузку и, при необходимости, приводят их в движение. Кроме того, в отличии от прототипа, при применении более устойчивого слоя проявочной пудры (в сравнении с угольными пленками) допускается введение в зону контактирования смазочных и абразивных составов, если того требуют технические условия. Под действием контактных давлений пленка из проявочной пудры разрушается в местах контакта поверхностей. Таким образом на слое проявочной пудры остается отпечаток площадью соответствующей фактической площади контактирования (фиг. 1).After that, a working load is applied to the contacting bodies and, if necessary, set in motion. In addition, in contrast to the prototype, when using a more stable layer of developing powder (in comparison with carbon films), it is allowed to introduce lubricating and abrasive compositions into the contact zone, if technical conditions require it. Under the action of contact pressures, the film of the developing powder is destroyed at the points of contact between the surfaces. Thus, an imprint is left on the developing powder layer with an area corresponding to the actual contact area (Fig. 1).
Поверхность с полученным отпечатком сканируют или фотографируют. Затем оцифрованное изображение обрабатывают таким образом, чтобы цвет отпечатка был контрастен цвету проявочной пудры (фиг. 2). После чего выполняют определение количества пикселей контрастных цветов.The surface with the resulting print is scanned or photographed. Then the digitized image is processed so that the color of the print is contrasted with the color of the developing powder (Fig. 2). After that, the number of pixels of contrasting colors is determined.
Способ иллюстрируется следующим примером.The method is illustrated by the following example.
Торцевая поверхность круглого образца диаметром 41 мм выполненного из стали 45 подвергали доводке на чугунном плоском притире при помощи абразивной пасты. Исходное отклонение поверхности детали представлено на фиг. 3. Как видно из рисунка поверхность имеет вогнутую форму. Перед началом обработки на исследуемую поверхность наносили проявочную пудру. После 3 минут доводки необходимо выполнить оценку фактической площади контактирования поверхности детали с поверхностью притира. Для этого поверхность детали сканировали и оцифровывали. Для демонстрации высокой точности предлагаемого способа на фиг. 4 представлен результат планиметрирования отпечатка, выполненный вручную наиболее распространенным способом при помощи отсечного микроскопа. Из-за размытых границ отпечатка данный способ имеет чрезвычайно высокую трудоемкость и временные затраты. При этом точность планметрирования и, как результат, точность определения фактической площади контактирования относительно не высока. Площадь отпечатка по предложенному способу определяли следующим образом. Площадь торцевой поверхности: S=π⋅r2=π⋅20,52=1320,3 мм2, где r - радиус торцевой поверхности детали, мм. Суммарное количество пикселей черного и белого цвета на изображении (фиг. 2) - 710151, что соответствует площади - 1320,3 мм2. Площадь отпечатка определяли по количеству пикселей белого цвета (488477), что соответствует - 908,2 мм2.The end surface of a round specimen with a diameter of 41 mm, made of steel 45, was subjected to finishing on a flat cast iron lap using an abrasive paste. The initial surface deviation of the part is shown in FIG. 3. As can be seen from the figure, the surface has a concave shape. Before the start of treatment, a developing powder was applied to the investigated surface. After 3 minutes of lapping, it is necessary to evaluate the actual contact area of the part surface with the lapping surface. For this, the surface of the part was scanned and digitized. To demonstrate the high accuracy of the proposed method, FIG. 4 shows the result of the planimetry of the indentation, made manually by the most common method using a cut-off microscope. Due to the blurred boundaries of the print, this method is extremely labor intensive and time consuming. At the same time, the accuracy of planmetry and, as a result, the accuracy of determining the actual contact area is relatively low. The area of the imprint according to the proposed method was determined as follows. End surface area: S = π⋅r 2 = π⋅20.5 2 = 1320.3 mm 2 , where r is the radius of the end surface of the part, mm. The total number of black and white pixels in the image (Fig. 2) is 710151, which corresponds to an area of 1320.3 mm 2 . The area of the print was determined by the number of white pixels (488477), which corresponds to 908.2 mm 2 .
Площадь отпечатка, полученная путем планиметрирования на отсечном микроскопе - соответствует 976,1 мм. Точность предложенного метода на 7% выше точности прототипа.The area of the imprint, obtained by planimetry on a cut-off microscope, corresponds to 976.1 mm. The accuracy of the proposed method is 7% higher than that of the prototype.
При необходимости исследования большого количества поверхностей процесс обработки изображений возможно автоматизировать, что еще в большей степени снижает трудоемкость и временные затраты с сохранением стабильно высокой точности способа.If it is necessary to study a large number of surfaces, the image processing process can be automated, which further reduces the labor intensity and time costs while maintaining a consistently high accuracy of the method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125292A RU2745485C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Method for determining the actual contacting area of surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125292A RU2745485C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Method for determining the actual contacting area of surfaces |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745485C1 true RU2745485C1 (en) | 2021-03-25 |
Family
ID=75159166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020125292A RU2745485C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Method for determining the actual contacting area of surfaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2745485C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU657234A1 (en) * | 1977-03-04 | 1979-04-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Украинской Сср | Method of determining actual contact area |
| SU846994A2 (en) * | 1979-09-17 | 1981-07-15 | Гомельский Филиал Белорусского Орденатрудового Красного Знамени Политехническогоинститута | Method of determining real contact area between body surfaces |
| SU1709414A1 (en) * | 1988-06-14 | 1992-01-30 | Мгту Им.Н.Э.Баумана | Method of determining real contact area and pattern of current distribution in contact surface of electric contacts |
| US20110013835A1 (en) * | 2008-03-17 | 2011-01-20 | Tokyo University Of Agriculture And Technology | Contact area measurement device and method for measuring contact area |
-
2020
- 2020-07-21 RU RU2020125292A patent/RU2745485C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU657234A1 (en) * | 1977-03-04 | 1979-04-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Украинской Сср | Method of determining actual contact area |
| SU846994A2 (en) * | 1979-09-17 | 1981-07-15 | Гомельский Филиал Белорусского Орденатрудового Красного Знамени Политехническогоинститута | Method of determining real contact area between body surfaces |
| SU1709414A1 (en) * | 1988-06-14 | 1992-01-30 | Мгту Им.Н.Э.Баумана | Method of determining real contact area and pattern of current distribution in contact surface of electric contacts |
| US20110013835A1 (en) * | 2008-03-17 | 2011-01-20 | Tokyo University Of Agriculture And Technology | Contact area measurement device and method for measuring contact area |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Allen | Rapid isoelectric focusing and detection of nanogram amounts of proteins from body tissues and fluids | |
| Valla et al. | Comparison of two optical methods for contactless, full field and highly sensitive in-plane deformation measurements using the example of plywood | |
| FR2381280A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR INTERFEROMETRIC ANALYSIS OF DEFORMATIONS | |
| RU2745485C1 (en) | Method for determining the actual contacting area of surfaces | |
| Elliott et al. | Automated tissue strain calculations using Harris corner detection | |
| EP2372339A2 (en) | Quantitative evaluation of scratch-induced damages on polymeric and coating materials | |
| Dai et al. | Determination of the plastic zone by laser-speckle correlation | |
| US5666287A (en) | Quench-hardening testing method and apparatus | |
| JPH06271926A (en) | Non-destructive measuring method of depth of quench-hardened layer | |
| US5625457A (en) | Method and apparatus for non-contact measurement of relative displacement | |
| Schmidt et al. | Dynamic Strain Measurement Using Advanced 3 D Photogrammetry | |
| Factor et al. | Vickers microindentation of WC–12% Co thermal spray coating: Part 2: the between-operator reproducibility limits of microhardness measurement and alternative approaches to quantifying hardness of cemented-carbide thermal spray coatings | |
| John et al. | Friction between pin and roller of a truck’s valvetrain | |
| RU2123175C1 (en) | Method determining limit of contact endurance of material | |
| SU670868A1 (en) | Method of non-destructive quality control of metal surface layer | |
| SU110314A1 (en) | Method for determining actual surface contact area | |
| Le Delliou et al. | The digital image correlation technique applied to single specimen testing methodology | |
| Gauda et al. | Application of optical profilometry in the analysis of the destruction process of renovation organic coatings for the automotive industry | |
| SU555329A1 (en) | A method of making standards for flaw detection | |
| SU346622A1 (en) | Method of measuring film thickness | |
| SU588467A1 (en) | Method of determining the plastic region boundaries at stationary flow of material | |
| Casavola et al. | Feasibility of using fringe projection system for corrosion monitoring in metals of interest in cultural heritage | |
| JPH0712956U (en) | Vickers hardness tester with high measurement accuracy | |
| Cleaver et al. | Registration techniques for image subtraction | |
| SU473936A1 (en) | Method for corrosion testing of zirconium alloys |