一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备及制造方法。
【背景技术】
[0002]智能手机等大屏幕终端电子设备的应用越来越普及，其屏幕的抗划痕性能越来越受到业界关注。随着屏幕划痕的增加，屏幕的实际亮度、触摸精度已及抗破碎能力都会出现明显降低。因此业界不断推出各种高硬度材质，从钢化玻璃、涂层玻璃到蓝宝石，用于新型屏幕的制造。但是屏幕的抗划痕性能检测一直没有统一的标准、量化的检测指标和相应的检测设备。同时一些传统领域，如表蒙、眼镜片、镜头玻璃产品的性能上，抗划痕性能也是一个重要指标，但是现有划痕检测主要是采用人工划痕的方法，划痕的长度小，划痕的载荷、速度都难以控制，划痕条件难以反映实际工况。同时划痕测试往往反映了被测试试件的局部抗划痕能力，因此测试结果的重复性及可靠性差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备及其使用方法，利用电磁激振产生稳定的振幅和频率来驱动工具头，配合X、Y、Z三个方向滑台的高精度单独运动或联动，模拟不同的划擦工况，实现手机屏幕、手表镜面、光学镜头等光学表面的抗划痕能力测试。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是:
[0005]一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，包括被测试试件4及对被测试试件4进行划擦的工具头5 ;还包括基座系统、电磁激振系统和压力传感器6 ;
[0006]所述被测试试件4固接在基座系统上；所述电磁激振系统装接在基座系统上；所述工具头5固接在电磁激振系统上；所述压力传感器6与工具头5相连；
[0007]通过基座系统调节被测试试件4与工具头5的相对位置；通过电磁激振系统使工具头5发生振动从而实现工具头5对被测试试件4进行划擦；通过压力传感器6检测工具头5与被测试试件4间压力的动态变化；通过声发射系统(14)检测被测试试件(4)达到破坏时的信号。
[0008]一实施例中:所述基座系统包括光学平板1，X轴滑台3，Y轴滑台2和Z轴滑台10 ；Y轴滑台2滑动装接在光学平板I上且可沿Y轴方向滑动；x轴滑台3滑动装接在Y轴滑台2上且可沿X轴方向滑动；所述被测试试件4固接在X轴滑台3 ;Z轴滑台10滑动装接在光学平板I上且可沿Z轴方向滑动；所述X轴方向、Y轴方向与Z轴方向两两垂直；通过X轴滑台3、Y轴滑台2和Z轴滑台10使被测试试件4和工具头5可在X轴方向、Y轴方向与Z轴方向上移动从而调节被测试试件4与工具头5的相对位置；
[0009]所述电磁激振系统包括交流线圈(11)，永磁体(12)和弹簧(13);电磁激振器支架
(9)装接在Z轴滑台(10)，永磁体(12)装接在电磁激振器支架(9);交流线圈(11)固接在电磁激振器外壳⑶上；所述工具头(5)固接在连接杆(7)上；通过交流线圈(11)产生振动并通过电磁激振器外壳⑶和连接杆(7)传递至工具头(5)以使工具头(5)发生振动从而实现工具头(5)对被测试试件(4)进行划擦；
[0010]Z轴滑台10所述压力传感器6装接在工具头5与连接杆7之间；
[0011]所述声发射系统(14)安装在被测试试件⑷内部。
[0012]一实施例中:所述工具头5形状根据所需被测试试件4的表面织构截面形状要求设定，所述工具头5材质根据被测试试件4材质选择。
[0013]一实施例中:所述连接杆(7)为带锥度螺钉；所述连接杆(7)螺接在电磁激振器外壳⑶上。
[0014]一实施例中:所述X轴滑台3由步进电机驱动，其步进精度优于0.35 μm ;所述Y轴滑台2由步进电机驱动，其步进精度优于0.35 μ m;所述Z轴滑台10由步进电机驱动，其步进精度优于0.35 μ mo
[0015]—实施例中:所述电磁激振器的性能参数为:振动频率f = O?20000Hz，振幅范围为O?5mm。
[0016]本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是:
[0017]一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备的使用方法，包括:
[0018]I)通过X轴滑台3和Y轴滑台2调整被测试试件4在X轴方向与Y轴方向上的位置使其正对工具头5 ；
[0019]2)通过Z轴滑台10调整工具头5在Z轴方向上的位置使其与被测试试件4刚好接触；
[0020]3)根据所需划擦载荷的大小，继续移动Z轴滑台10使工具头5压入被测试试件4 ；
[0021]4)根据划擦工况的具体要求，调整电磁激振系统的振动频率和振幅并确定X轴滑台3和/或Y轴滑台2的移动速度，启动电磁激振系统使工具头5发生振动并根据需要同时使X轴滑台3和/或Y轴滑台2移动以对被测试试件4进行划擦，从而产生不同的工况条件。
[0022]—实施例中:还包括:
[0023]5)通过移动Z轴滑台10抬起工具头5，根据所需的工况条件，调整X轴滑台3和/或Y轴滑台2的位置，重复所述步骤3)-4) —次或多次，从而模拟不同的工况进行划擦测试。
[0024]一实施例中:所述步骤2)中，判断工具头5与被测试试件4刚好接触的方法为:压力传感器6检测到工具头5与被测试试件4间压力大于临界值时，发出提醒信号，此时即为工具头5与被测试试件4刚好接触。
[0025]一实施例中:所述步骤4)中，判断被测试试样(4)是否发生破坏的方法为:声发射系统(14)测得的声发射信号发生明显变化，此时被测试试样(4)在划擦过程中发生破坏。
[0026]本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点:
[0027]本发明提供的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备及制造方法，利用电磁激振产生稳定的振幅和频率来驱动工具头，配合X、Y、Z三个方向滑台的高精度移动，使工具头与被测试试件发生相对移动产生不同工况，同时可以结合数控技术实现Χ、γ、ζ三个方向滑台的联动，产生出分布更加复杂的划擦工况条件。
【附图说明】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0029]图1所示为本发明的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备示意图，其中，A为主视图，B为局部示意图。
[0030]图2所示为本发明实施例2的一种划擦工况的划痕轨迹图。
[0031]图3所示为本发明实施例2划擦破坏的声发射信号图。
[0032]图4所示为本发明实施例2造成的划擦破坏形貌图。
[0033]附图标记:1.光学平板;2.Y轴滑台；3.X轴滑台;4.被测试试件;5.工具头;6.压力传感器；7.连接杆；8.电磁激振器外壳；9.电磁激振器支架10.Z轴高精度滑台；11.交流线圈；12.永磁体；13.弹簧；14.声发射检测系统。
【具体实施方式】
[0034]下面通过实施例具体说明本发明的内容:
[0035]实施例1
[0036]请查阅图1，一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，包括被测试试件4及对被测试试件4进行加工的工具头5 ;还包括基座系统、电磁激振系统、声发射检测系统14和压力传感器6 ；
[0037]所述基座系统包括光学平板1，X轴滑台3，Y轴滑台2和Z轴滑台10 ；Y轴滑台2滑动装接在光学平板I上且可沿Y轴方向滑动；x轴滑台3滑动装接在Y轴滑台2上且可沿X轴方向滑动；所述被测试试件4固接在X轴滑台3 ;Ζ轴滑台10滑动装接在光学平板I上且可沿Z轴方向滑动；所述X轴方向、Y轴方向与Z轴方向两两垂直；
[0038]所述电磁激振系统包括交流线圈(11)，永磁体(12)和弹簧(13);电磁激振器支架
(9)装接在Z轴滑台(10)，永磁体(12)装接在电磁激振器支架(9);交流线圈(11)固接在电磁激振器外壳(8)上；所述工具头(5)固接在连接杆(7)上；
[0039]所述压力传感器6装接在工具头5与连接杆7之间；
[0040]所述声发射系统(14)安装在被测试试件⑷内部。
[0041]通过X轴滑台3、Y轴滑台2和Z轴滑台10使被测试试件4和工具头5可在X轴方向、Y轴方向与Z轴方向上移动从而调节被测试试件4与工具头5的相对位置；通过电磁激振器产生电磁激振并通过电磁激振器外壳8和连接杆7传递至工具头5以使工具头5发生振动从而实现工具头5对被测试试件4进行加工；通过压力传感器6检测工具头5与被测试试件4间压力的动态变化，当压力大于临界值时，压力传感器6发出提醒信号。
[0042]本实施例之中，所述工具头5形状根据所需被测试试件4的表面织构截面形状要求设定，所述工具头5材质根据被测试试件4材质选择。
[0043]本实施例之中，所述连接杆7为带锥度螺钉；其螺纹的锥度部分在螺钉的尾部，电磁激振器外壳8端面上设有螺纹孔，带锥度螺钉的锥度部分与该螺纹孔内锥面适配以使连接杆7螺接在电磁激振器外壳8上。
[0044]本实施例之中，所述X轴滑台3由步进电机驱动，其步进精度优于0.3 μπι;所述Y轴滑台2由步进电机驱动，其步进精度优于0.3μηι;所述Z轴滑台10由步进电机驱动，其步进精度优于0.3 μ m。
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