真空銷盤式磨損試驗機(jī)單相機(jī)雙式樣原位成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種真空銷盤式磨損試驗機(jī)單相機(jī)雙式樣原位成像裝置，屬于空間摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦磨損研究中最常用的磨損試驗設(shè)備是銷盤式摩擦磨損試驗機(jī)，此類設(shè)備實驗過程中銷保持固定不動，轉(zhuǎn)盤保持旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其中銷可以是球、半球面柱銷、平面柱銷或長方形。
[0003]盡管在大環(huán)境下磨損表面形貌觀察和分析已經(jīng)有了長足發(fā)展，但在模擬航空航天環(huán)境下的摩擦實驗中，需要保證實驗環(huán)境的高真空狀態(tài)，如果磨損試樣從真空環(huán)境進(jìn)入大氣環(huán)境，摩擦界面會迅速變化，因此需要對磨損表面進(jìn)行原位圖像采集和分析。
[0004]目前現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備不能僅使用一個相機(jī)同時完成真空環(huán)境下銷盤式磨損試驗機(jī)上、下試樣原位圖像采集，導(dǎo)致設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，使用也有不便之處。
[0005]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)專利的檢索發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)號為CN104197862A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種基于圖像技術(shù)的全自動摩擦角測量儀，該裝置通過安裝在摩擦設(shè)備透明罩外的CCD相機(jī)獲取摩擦圖像，該裝置雖然適用各種形狀摩擦試樣，但只能用于測量摩擦角；文獻(xiàn)號為CN102944512A以及CN203231962U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種實時動態(tài)觀測摩擦界面的端面扭動摩擦磨損試驗機(jī)及方法，均采用上透明盤、下銷試樣結(jié)構(gòu)，高清攝像機(jī)通過透明盤記錄磨損表面，但是該方法只適用于為聚合物等透明材料的磨損試樣，不能觀察金屬等不透明材料，這極大限制了其使用范圍；文獻(xiàn)號為202229998U的中國專利文獻(xiàn)介紹的一種實時觀測與記錄微動摩擦磨損的設(shè)備，也采用了透明試樣，無法實現(xiàn)金屬與金屬材料之間的磨損的成像試驗。
[0006]以上專利均存在使用材料有限的問題。經(jīng)專利檢索發(fā)現(xiàn)目前針對摩擦試驗機(jī)的原位觀察主要采用相機(jī)直拍下試樣或采用透明材料試樣的方法，而對于不透明材料上、下試樣均能進(jìn)行磨損圖像原位采集的裝置未見報道，而在真空環(huán)境下實現(xiàn)這一功能將面對更多挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]綜合上述【背景技術(shù)】，本發(fā)明實際需要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有的銷盤式磨損試驗機(jī)雙式樣原位成像裝置，或不能僅使用一個相機(jī)同時完成真空環(huán)境下銷盤式磨損試驗機(jī)上、下試樣原位圖像采集，導(dǎo)致設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，使用也有不便之處;或通過透明轉(zhuǎn)盤自下而上拍攝并記錄磨損表面，但是該方法只適用于為聚合物等透明材料的磨損試樣，不能觀察金屬等不透明材料，無法實現(xiàn)金屬與金屬材料之間的磨損的成像試驗;這極大限制了其使用范圍。
[0008]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0009]—種真空銷盤式磨損試驗機(jī)單相機(jī)雙式樣原位成像裝置，包括真空罩1、底座2，所述底座2上固定設(shè)置轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)，加載機(jī)構(gòu)，光反射機(jī)構(gòu);所述轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括水平的下式樣轉(zhuǎn)盤20，下式樣固定設(shè)置在下式樣轉(zhuǎn)盤20上，下式樣轉(zhuǎn)盤20受到馬達(dá)動力能夠旋轉(zhuǎn);所述加載機(jī)構(gòu)包括加載電機(jī)3、加載絲杠9、加載彈簧7，上加載梁11、下加載梁6、限位卡扣8;所述上加載梁11與加載絲杠9螺紋配合，限位卡扣8固定在下加載梁6上，其上端鉤體8勾住上加載梁11的上端面;加載彈簧7套設(shè)在加載絲杠9外部，其上下端分別抵住上加載梁11和下加載梁6;所述下加載梁6與相機(jī)懸臂18固定連接，相機(jī)懸臂18上固定設(shè)置拍攝方向向下的相機(jī)17;所述下加載梁6上固定設(shè)置上式樣23;加載電機(jī)3工作能夠帶動加載絲杠9轉(zhuǎn)動，從而帶動上加載梁11向下移動，加載彈簧7向下擠壓下加載梁6，下加載梁6帶動上式樣23向下移動并與下式樣轉(zhuǎn)盤20上的下式樣接觸，實現(xiàn)加載;下加載梁6同時帶動相機(jī)17向下移動，調(diào)節(jié)相機(jī)17的拍攝距離；當(dāng)上式樣23與下式樣接觸后，繼續(xù)增大加載力時，下加載梁6停止移動，上加載梁11繼續(xù)向下移動，加載彈簧7加大壓縮，限位卡扣8與上加載梁11脫離;上加載梁11向上復(fù)位時，通過限位卡扣8帶動下加載梁6向上復(fù)位;所述光反射機(jī)構(gòu)包括反射鏡組19，所述反射鏡組19上端與定位螺桿15固定連接，所述定位螺桿16與定位環(huán)15螺紋配合;所述定位環(huán)15與相機(jī)懸臂18固定連接;下加載梁6向下加載時，定位環(huán)15帶動定位螺桿16轉(zhuǎn)動，使反射鏡組19離開上式樣23與相機(jī)17所在位置，相機(jī)17對下式樣轉(zhuǎn)盤20上的下式樣進(jìn)行拍攝成像，并將數(shù)據(jù)傳出真空罩外的電腦;下加載梁6向上復(fù)位時，定位環(huán)15帶動定位螺桿16反向轉(zhuǎn)動，使反射鏡組19的兩端分別對應(yīng)上式樣23及相機(jī)17所在位置，相機(jī)17對上式樣進(jìn)行拍攝成像，并將數(shù)據(jù)傳出真空罩外的電腦。
[0010]進(jìn)一步的，所述下加載梁6上固定設(shè)置上式樣夾具14，所述上式樣夾具14的底部固定安裝上式樣23。
[0011]進(jìn)一步的，所述上加載梁11與下加載梁6均穿射一對用于導(dǎo)向和防轉(zhuǎn)動的導(dǎo)桿，所述導(dǎo)桿固定在加載梁導(dǎo)桿座4上。
[0012]進(jìn)一步的，所述加載電機(jī)3通過加載電機(jī)變速箱5與加載絲杠9連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述反射鏡組19兩側(cè)呈三角形狀，中間呈矩形狀。
[0014]進(jìn)一步的，用于驅(qū)動下式樣轉(zhuǎn)盤20轉(zhuǎn)動的馬達(dá)設(shè)置在底座2的下方，并通過旋轉(zhuǎn)主軸22作為進(jìn)行傳動。
[0015]進(jìn)一步的，所述定位螺桿16上端套在“L”形反射鏡組懸臂13中，反射鏡組懸臂13固定連接在相機(jī)懸臂導(dǎo)桿12上，實現(xiàn)定位螺桿16水平方向平移自由度固定，水平方向只有旋轉(zhuǎn)自由度。
[0016]進(jìn)一步的，所述相機(jī)懸臂18套在相機(jī)懸臂導(dǎo)桿座24上同時與下加載梁6固定連接，實現(xiàn)與豎直方向上與下加載梁6同步運(yùn)動。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]I)在原有真空銷盤式摩擦磨損試驗機(jī)基礎(chǔ)上不增加額外動力設(shè)備，僅通過反射鏡組、相機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了上、下試樣的原位圖像采集。
[0019]2)相機(jī)保持固定，試樣材料無需透明，適用范圍廣。
[0020]3)本裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于拆裝維護(hù)、結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)省空間。
[0021]4)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計巧妙，只需兩項動力源。
[0022]5)拍攝、加載動作設(shè)置的連貫性強(qiáng)，下試樣成像是在磨損后加載梁復(fù)位前拍攝的，復(fù)位時同時完成對上式樣的拍攝成像。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明真空銷盤式磨損試驗機(jī)單相機(jī)雙式樣原位成像裝置，真空罩打開后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為摩擦磨損加載、運(yùn)行結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0025]圖3為圖像采集結(jié)構(gòu)分別對下試樣和上試樣采樣時各部件狀態(tài)，其中a為下式樣采樣，b為上式樣采樣。
[0026]圖4為分別為反射鏡組、反射鏡組定位桿、相機(jī)懸臂的細(xì)節(jié)圖，其中a為反射鏡組，b為反射鏡組定位桿，c為相機(jī)懸臂。
[0027]圖中:1-真空罩，2-底座，3-加載電機(jī)，4-加載梁導(dǎo)桿座，5-加載電機(jī)變速箱，6_下加載梁，7-加載彈簧，8-限位卡扣，9-加載絲杠，10-加載梁導(dǎo)桿，11-上加載梁，12-相機(jī)導(dǎo)桿，13-反射鏡組懸臂，14-上試樣夾具，15-反射鏡組定位環(huán)，16-反射鏡組定位桿，17-相機(jī)，18-相機(jī)懸臂，19-反射鏡組，20-下試樣轉(zhuǎn)盤，21-旋轉(zhuǎn)主軸軸承，22-旋轉(zhuǎn)主軸，23-上試樣，24-相機(jī)導(dǎo)桿座。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例