045]本实施例之中，振动频率f = O?20000Hz，振幅范围为O?5mm。
[0046]本发明现场使用方式如下:
[0047]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 ；
[0048]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；所述判断工具头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；所述临界值=0.005?0.02N，根据被测试试件的材料决定，材料硬度越大，临界值越尚;
[0049]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 ；
[0050]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发生高频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进行加工；
[0051]5)通过移动Z轴滑台10抬起工具头5，根据划擦工况的具体要求，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) 一次或多次，从而实现不同工况条件下的划擦测试；
[0052]6)在划擦测试过程中利用声发射检测系统14检测声发射信号的变化，当声发射信号发生明显变化时，认为被测试试件4发生明显的划擦破坏。
[0053]实施例2
[0054]请查阅图2，为采用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所产生的一种划擦工况的示意图，其产生过程如下:
[0055]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 ;本实施例之中，工具头5顶端形状为顶锥角60°，圆头半径0.2mm的圆锥，工具头5材质为硬质合金，被测试试件4材质为钢化玻璃；
[0056]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；所述判断工具头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0.02N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；
[0057]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的压入深度为Imm ；
[0058]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为100Hz，振幅为1.5mm，振动波形为正弦波，并确定Y轴滑台2的直线移动速度为200mm/s (2mmX 100Hz =200mm/s);启动电磁激振系统使工具头5发生高频振动并同时启动Y轴滑台2以对被测试试件4进行划擦，划擦出图2中线条I所示轨迹；
[0059]5)通过移动Z轴滑台10抬起工具头5，根据划擦工况的具体要求，调整Y轴滑台2使其沿Y轴负向移动0.5mm,重复所述步骤3) -4)划擦出图2中线条2所示轨迹；
[0060]6)重复步骤5)，划擦出图2中线条3所示轨迹；
[0061]7)当划擦过程出现声发射信号的突然变化时(如图3所示)，认为被测试试样4发生破坏，测试结束，记录划擦测试的相应工况条件，用于后续分析。
[0062]以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
【主权项】
1.一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于: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、电磁激振系统和压力传感器(6)； 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； 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。2.根据权利要求1所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于: 所述基座系统包括光学平板(I)，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；Χ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⑷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；通过X轴滑台(3)、Υ轴滑台⑵和Z轴滑台(10)使被测试试件⑷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； 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；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； 所述压力传感器(6)装接在工具头(5)与连接杆(7)之间； 所述声发射系统(14)安装在被测试试件(4)内部。3.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于: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。4.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于: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(8)上。5.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于:所述X轴滑台⑶由步进电机驱动，其步进精度优于0.35μπι;所述Y轴滑台⑵由步进电机驱动，其步进精度优于0.35 μ m ;所述Z轴滑台(11)由步进电机驱动，其步进精度优于 0.35 μ m。6.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于: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。7.根据权利要求2所述的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，其特征在于:包括: I)通过X轴滑台⑶和Y轴滑台⑵调整被测试试件⑷在X轴方向与Y轴方向上的位置使其正对工具头(5); 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； 3)根据所需划擦载荷的大小，继续移动Z轴滑台(11)使工具头(5)压入被测试试件(4); 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⑶和/或Y轴滑台⑵移动以对被测试试件⑷进行划擦。8.根据权利要求7所述的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，其特征在于:还包括: 5)通过移动Z轴滑台(10)抬起工具头(5)，根据所需的实际工况，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，从而模拟多种工况进行划痕测试。9.根据权利要求7或8所述的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，其特征在于: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。10.根据权利要求7或8所述的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，其特征在于: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。
【专利摘要】本发明公开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，设备包括被测试试件、工具头、基座系统、电磁激振系统、声发射系统和压力传感器；被测试试件固接在基座系统；电磁激振系统装接在基座系统；声发射系统信号连接被测试试件；工具头固接在电磁激振系统；压力传感器与工具头相连；通过基座系统调节被测试试件与工具头的相对位置；通过电磁激振系统对被测试试件进行划擦；通过振动频率、幅值以及滑台移动的调整模拟多种工况；通过压力传感器检测工具头与被测试试件间压力的动态变化；通过声发射系统检测被测试试件达到破坏时的信号。本发明可以模拟多种划擦工况，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。
【IPC分类】G01N3/38
【公开号】CN104897494
【申请号】CN201410852471
【发明人】姜峰, 程鑫, 刘清风, 徐西鹏
【申请人】华侨大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月31日