一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能手機(jī)等大屏幕終端電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越普及，其屏幕的抗劃痕性能越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注。隨著屏幕劃痕的增加，屏幕的實(shí)際亮度、觸摸精度已及抗破碎能力都會(huì)出現(xiàn)明顯降低。因此業(yè)界不斷推出各種高硬度材質(zhì)，從鋼化玻璃、涂層玻璃到藍(lán)寶石，用于新型屏幕的制造。但是屏幕的抗劃痕性能檢測(cè)一直沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、量化的檢測(cè)指標(biāo)和相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備。同時(shí)一些傳統(tǒng)領(lǐng)域，如表蒙、眼鏡片、鏡頭玻璃產(chǎn)品的性能上，抗劃痕性能也是一個(gè)重要指標(biāo)，但是現(xiàn)有劃痕檢測(cè)主要是采用人工劃痕的方法，劃痕的長(zhǎng)度小，劃痕的載荷、速度都難以控制，劃痕條件難以反映實(shí)際工況。同時(shí)劃痕測(cè)試往往反映了被測(cè)試試件的局部抗劃痕能力，因此測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性及可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備及其使用方法，利用電磁激振產(chǎn)生穩(wěn)定的振幅和頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)工具頭，配合X、Y、Z三個(gè)方向滑臺(tái)的高精度單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或聯(lián)動(dòng)，模擬不同的劃擦工況，實(shí)現(xiàn)手機(jī)屏幕、手表鏡面、光學(xué)鏡頭等光學(xué)表面的抗劃痕能力測(cè)試。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是:
[0005]一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備，包括被測(cè)試試件4及對(duì)被測(cè)試試件4進(jìn)行劃擦的工具頭5 ;還包括基座系統(tǒng)、電磁激振系統(tǒng)和壓力傳感器6 ;
[0006]所述被測(cè)試試件4固接在基座系統(tǒng)上；所述電磁激振系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述工具頭5固接在電磁激振系統(tǒng)上；所述壓力傳感器6與工具頭5相連；
[0007]通過(guò)基座系統(tǒng)調(diào)節(jié)被測(cè)試試件4與工具頭5的相對(duì)位置；通過(guò)電磁激振系統(tǒng)使工具頭5發(fā)生振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)工具頭5對(duì)被測(cè)試試件4進(jìn)行劃擦；通過(guò)壓力傳感器6檢測(cè)工具頭5與被測(cè)試試件4間壓力的動(dòng)態(tài)變化；通過(guò)聲發(fā)射系統(tǒng)(14)檢測(cè)被測(cè)試試件(4)達(dá)到破壞時(shí)的信號(hào)。
[0008]一實(shí)施例中:所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺(tái)3，Y軸滑臺(tái)2和Z軸滑臺(tái)10 ；Y軸滑臺(tái)2滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板I上且可沿Y軸方向滑動(dòng)；x軸滑臺(tái)3滑動(dòng)裝接在Y軸滑臺(tái)2上且可沿X軸方向滑動(dòng)；所述被測(cè)試試件4固接在X軸滑臺(tái)3 ;Z軸滑臺(tái)10滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板I上且可沿Z軸方向滑動(dòng)；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；通過(guò)X軸滑臺(tái)3、Y軸滑臺(tái)2和Z軸滑臺(tái)10使被測(cè)試試件4和工具頭5可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動(dòng)從而調(diào)節(jié)被測(cè)試試件4與工具頭5的相對(duì)位置；
[0009]所述電磁激振系統(tǒng)包括交流線圈(11)，永磁體(12)和彈簧(13);電磁激振器支架
(9)裝接在Z軸滑臺(tái)(10)，永磁體(12)裝接在電磁激振器支架(9);交流線圈(11)固接在電磁激振器外殼⑶上；所述工具頭(5)固接在連接桿(7)上；通過(guò)交流線圈(11)產(chǎn)生振動(dòng)并通過(guò)電磁激振器外殼⑶和連接桿(7)傳遞至工具頭(5)以使工具頭(5)發(fā)生振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)工具頭(5)對(duì)被測(cè)試試件(4)進(jìn)行劃擦；
[0010]Z軸滑臺(tái)10所述壓力傳感器6裝接在工具頭5與連接桿7之間；
[0011]所述聲發(fā)射系統(tǒng)(14)安裝在被測(cè)試試件⑷內(nèi)部。
[0012]一實(shí)施例中:所述工具頭5形狀根據(jù)所需被測(cè)試試件4的表面織構(gòu)截面形狀要求設(shè)定，所述工具頭5材質(zhì)根據(jù)被測(cè)試試件4材質(zhì)選擇。
[0013]一實(shí)施例中:所述連接桿(7)為帶錐度螺釘；所述連接桿(7)螺接在電磁激振器外殼⑶上。
[0014]一實(shí)施例中:所述X軸滑臺(tái)3由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μm ;所述Y軸滑臺(tái)2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ m;所述Z軸滑臺(tái)10由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ mo
[0015]—實(shí)施例中:所述電磁激振器的性能參數(shù)為:振動(dòng)頻率f = O?20000Hz，振幅范圍為O?5mm。
[0016]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是:
[0017]一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備的使用方法，包括:
[0018]I)通過(guò)X軸滑臺(tái)3和Y軸滑臺(tái)2調(diào)整被測(cè)試試件4在X軸方向與Y軸方向上的位置使其正對(duì)工具頭5 ；
[0019]2)通過(guò)Z軸滑臺(tái)10調(diào)整工具頭5在Z軸方向上的位置使其與被測(cè)試試件4剛好接觸；
[0020]3)根據(jù)所需劃擦載荷的大小，繼續(xù)移動(dòng)Z軸滑臺(tái)10使工具頭5壓入被測(cè)試試件4 ；
[0021]4)根據(jù)劃擦工況的具體要求，調(diào)整電磁激振系統(tǒng)的振動(dòng)頻率和振幅并確定X軸滑臺(tái)3和/或Y軸滑臺(tái)2的移動(dòng)速度，啟動(dòng)電磁激振系統(tǒng)使工具頭5發(fā)生振動(dòng)并根據(jù)需要同時(shí)使X軸滑臺(tái)3和/或Y軸滑臺(tái)2移動(dòng)以對(duì)被測(cè)試試件4進(jìn)行劃擦，從而產(chǎn)生不同的工況條件。
[0022]—實(shí)施例中:還包括:
[0023]5)通過(guò)移動(dòng)Z軸滑臺(tái)10抬起工具頭5，根據(jù)所需的工況條件，調(diào)整X軸滑臺(tái)3和/或Y軸滑臺(tái)2的位置，重復(fù)所述步驟3)-4) —次或多次，從而模擬不同的工況進(jìn)行劃擦測(cè)試。
[0024]一實(shí)施例中:所述步驟2)中，判斷工具頭5與被測(cè)試試件4剛好接觸的方法為:壓力傳感器6檢測(cè)到工具頭5與被測(cè)試試件4間壓力大于臨界值時(shí)，發(fā)出提醒信號(hào)，此時(shí)即為工具頭5與被測(cè)試試件4剛好接觸。
[0025]一實(shí)施例中:所述步驟4)中，判斷被測(cè)試試樣(4)是否發(fā)生破壞的方法為:聲發(fā)射系統(tǒng)(14)測(cè)得的聲發(fā)射信號(hào)發(fā)生明顯變化，此時(shí)被測(cè)試試樣(4)在劃擦過(guò)程中發(fā)生破壞。
[0026]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明提供的一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備及制造方法，利用電磁激振產(chǎn)生穩(wěn)定的振幅和頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)工具頭，配合X、Y、Z三個(gè)方向滑臺(tái)的高精度移動(dòng)，使工具頭與被測(cè)試試件發(fā)生相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生不同工況，同時(shí)可以結(jié)合數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)Χ、γ、ζ三個(gè)方向滑臺(tái)的聯(lián)動(dòng)，產(chǎn)生出分布更加復(fù)雜的劃擦工況條件。
【附圖說(shuō)明】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]圖1所示為本發(fā)明的一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備示意圖，其中，A為主視圖，B為局部示意圖。
[0030]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例2的一種劃擦工況的劃痕軌跡圖。
[0031]圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例2劃擦破壞的聲發(fā)射信號(hào)圖。
[0032]圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例2造成的劃擦破壞形貌圖。
[0033]附圖標(biāo)記:1.光學(xué)平板;2.Y軸滑臺(tái)；3.X軸滑臺(tái);4.被測(cè)試試件;5.工具頭;6.壓力傳感器；7.連接桿；8.電磁激振器外殼；9.電磁激振器支架10.Z軸高精度滑臺(tái)；11.交流線圈；12.永磁體；13.彈簧；14.聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面通過(guò)實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容:
[0035]實(shí)施例1
[0036]請(qǐng)查閱圖1，一種模擬多種工況的光學(xué)表面抗劃痕性能測(cè)試設(shè)備，包括被測(cè)試試件4及對(duì)被測(cè)試試件4進(jìn)行加工的工具頭5 ;還包括基座系統(tǒng)、電磁激振系統(tǒng)、聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)14和壓力傳感器6 ；
[0037]所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺(tái)3，Y軸滑臺(tái)2和Z軸滑臺(tái)10 ；Y軸滑臺(tái)2滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板I上且可沿Y軸方向滑動(dòng)；x軸滑臺(tái)3滑動(dòng)裝接在Y軸滑臺(tái)2上且可沿X軸方向滑動(dòng)；所述被測(cè)試試件4固接在X軸滑臺(tái)3 ;Ζ軸滑臺(tái)10滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板I上且可沿Z軸方向滑動(dòng)；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；
[0038]所述電磁激振系統(tǒng)包括交流線圈(11)，永磁體(12)和彈簧(13);電磁激振器支架
(9)裝接在Z軸滑臺(tái)(10)，永磁體(12)裝接在電磁激振器支架(9);交流線圈(11)固接在電磁激振器外殼(8)上；所述工具頭(5)固接在連接桿(7)上；
[0039]所述壓力傳感器6裝接在工具頭5與連接桿7之間；
[0040]所述聲發(fā)射系統(tǒng)(14)安裝在被測(cè)試試件⑷內(nèi)部。
[0041]通過(guò)X軸滑臺(tái)3、Y軸滑臺(tái)2和Z軸滑臺(tái)10使被測(cè)試試件4和工具頭5可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動(dòng)從而調(diào)節(jié)被測(cè)試試件4與工具頭5的相對(duì)位置；通過(guò)電磁激振器產(chǎn)生電磁激振并通過(guò)電磁激振器外殼8和連接桿7傳遞至工具頭5以使工具頭5發(fā)生振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)工具頭5對(duì)被測(cè)試試件4進(jìn)行加工；通過(guò)壓力傳感器6檢測(cè)工具頭5與被測(cè)試試件4間壓力的動(dòng)態(tài)變化，當(dāng)壓力大于臨界值時(shí)，壓力傳感器6發(fā)出提醒信號(hào)。
[0042]本實(shí)施例之中，所述工具頭5形狀根據(jù)所需被測(cè)試試件4的表面織構(gòu)截面形狀要求設(shè)定，所述工具頭5材質(zhì)根據(jù)被測(cè)試試件4材質(zhì)選擇。
[0043]本實(shí)施例之中，所述連接桿7為帶錐度螺釘；其螺紋的錐度部分在螺釘?shù)奈膊?，電磁激振器外?端面上設(shè)有螺紋孔，帶錐度螺釘?shù)腻F度部分與該螺紋孔內(nèi)錐面適配以使連接桿7螺接在電磁激振器外殼8上。
[0044]本實(shí)施例之中，所述X軸滑臺(tái)3由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3 μπι;所述Y軸滑臺(tái)2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3μηι;所述Z軸滑臺(tái)10由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3 μ m。
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