磨粒频闪摄影装置

摘要

一种磨粒频闪摄影装置，包括主体支架、频闪摄影构件以及计算控制和处理模块，所述主体支架上安装透明工件，所述频闪摄影构件包括固定罩、频闪灯、摄影镜头和图形数据输出口，所述频闪灯和摄影镜头安装在固定罩内，所述透明工件位于所述摄影镜头的视角范围内，所述图形数据输出口连接所述计算控制和处理模块。本发明提供一种能够观察磨粒的分布状态、便于试验操作和处理的磨粒频闪摄影装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种频闪摄影装置，尤其涉及一种连续运动磨粒清晰图像的捕获和序列图像后置处理的磨粒频闪摄影装置。

背景技术

一般情况下，模具表面与抛光工具间的接触为非一致曲率接触状态。在抛光过程中，非一致曲率接触区的磨粒运动状态和分布特性是影响抛光模具材料去除和表面质量的重要因素。优化抛光工具的设计方案和控制方式，探究不同接触条件下的材料去除机理，以及研究不同抛光条件组合下的磨粒运动状态和分布特性都是为了在抛光时获得理想磨粒场。获得了理想的磨粒场后才能获得较优表面质量和较高抛光效率。

到目前为止，研磨抛光过程中游离磨粒的运动状态和分布特性没有得到充分的研究。因此获取和建立一定的理想磨粒场模型没有试验和理论研究基础。传统的想要得到较优表面质量和较高抛光效率的操作方式是：费时费力地凭借经验控制磨粒运动和分布以达到较好抛光效果。鉴于磨粒场在抛光过程中扮演的重要角色，设计和开发相应的频闪摄影装置应用于磨粒场研究是一项有意义和深度的工作。

发明内容

为了克服已有的抛光过程中仅仅凭借经验控制磨粒运动、不能观察磨粒的分布状态、试验操作麻烦的不足，本发明提供一种能够观察磨粒的分布状态、便于试验操作和处理的磨粒频闪摄影装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磨粒频闪摄影装置，包括主体支架、频闪摄影构件以及计算控制和处理模块，所述主体支架上安装透明工件，所述频闪摄影构件包括固定罩、频闪灯、摄影镜头和图形数据输出口，所述频闪灯和摄影镜头安装在固定罩内，所述透明工件位于所述摄影镜头的视角范围内，所述图形数据输出口连接所述计算控制和处理模块。

作为优选的一种方案：所述摄影镜头处于透明工件的正下方。

作为优选的另一种方案：所述磨粒频闪摄影装置还包括机器人辅助气囊抛光模块，所述机器人辅助气囊抛光模块包括机器人控制柜、连接于机器人控制柜的机器人和固定于机器人执行末端的抛光工具，所述机器人控制柜通过数据线连接于计算机控制与处理模块，所述机器人连接抛光工具，所述抛光工具的抛光头位于所述透明工件上。

进一步，所述透明工件呈长方体，所述透明工件的表面为平面、凹曲面或凸曲面。

再进一步，所述主体框架的左右两侧安装滑槽，所述滑槽竖向布置，支撑板可上下滑动地安装在滑槽内，所述支撑板水平布置，所述固定罩固定安装在所述支撑板上。

所述主体支架上端面设有上盖板，所述上盖板上开有圆孔，所述透明工件覆盖在圆孔上方。

所述主体支架底部焊接有底板，底板上设有四个脚轮调整块，所述主体支架四侧开有四个长方形孔，四块侧盖板配合于所述四个长方形孔安装。

所述计算机控制与处理模块为计算机或者工控机。

本发明的技术构思为：将一定粒度和颜色的磨粒，或一定粒度值的着色磨粒与其他磨粒均匀混合，放置在透明玻璃工件表面或涂抹在抛光工具前端的抛光布外侧，计算机控制与处理模块通过机器人控制柜控制机器人，进而带动机器人执行末端的抛光工具以一定的姿态、进给速度和行走轨迹在透明玻璃工件表面运动，使用磨粒频闪摄影模块高速拍摄抛光工具旋转和进给作用下的磨粒运动和分布，进而获得磨粒场分布和瞬态流动的清晰序列图像。序列图像数据通过数据线传递给计算机控制与处理模块，计算机控制与处理模块在对序列图像数据进行去噪等一系列后置处理后，将一定颜色的磨粒或着色磨粒作为特征对象提取出来。计算机控制与处理模块通过设置机器人辅助气囊抛光模块不同的气囊内部压力，抛光工具与工件不同的接触深度，抛光工具不同的姿态、进给速度和行走轨迹，最终获得不同的抛光工艺参数。在不同的抛光参数下，经过不断的试验得到图像数据，计算机控制与处理模块对这些图像数据进行处理和拟合后，进而获取不同抛光工艺参数组合下的磨粒场特征，为最终获取理想磨粒场模型奠定基础。

本发明的有益效果在于：便于试验操作和处理、控制方式准确度高、适用面广；直观和方便地通过试验手段进行磨粒场的观测和分析；能获得不同抛光工艺参数组合下的磨粒运动状态和分布特性，积累更多的试验和理论素材；能有效改善传统抛光过程中磨粒运动和分布的不可控问题，为实现磨粒的主动控制提供参考；为气囊仿形抛光技术在模具抛光领域发挥其技术优势和应用潜力奠定重要基础。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的磨粒频闪摄影模块的结构示意透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种磨粒频闪摄影装置，包括主体支架11、频闪摄影构件19以及计算控制和处理模块2，所述主体支架11上安装透明工件16，所述频闪摄影构件19包括固定罩191、频闪灯192、摄影镜头193和图形数据输出口，所述频闪灯192和摄影镜头193安装在固定罩191内，所述透明工件16位于所述摄影镜头193的视角范围内，所述图形数据输出口连接所述计算控制和处理模块2。

本实施例中，磨粒频闪摄影装置包括有磨粒频闪摄影模块1、连接于所述磨粒频闪摄影模块1的计算机控制与处理模块2和连接于所述计算机控制与处理模块2的机器人辅助气囊抛光模块3。所述的磨粒频闪摄影模块1包括主体支架11，所述的主体支架11通过折弯焊接后成型，四侧开有大小一致的长方形孔12，所述的主体支架11顶部固定连接有上盖板13，所述的主体支架11底部通过焊接方式与底板14相配，所述的底板14配有四个脚轮调整块141以方便磨粒频闪摄影模块1安放过程中的水平调整。所述的长方形孔12，基于方便拆装的设计理念，其外侧通过侧盖板支撑块和十字槽螺钉与四块大小一致的侧盖板15相配。所述的上盖板13上开有圆孔，透明长方体玻璃工件16覆盖在圆孔上方、通过简易夹具安装在所述上盖板13上。所述的长方体玻璃工件16上表面为平面、凹曲面或凸曲面，并承载一定数量、粒度值和颜色的磨粒4。

所述的主体支架11左右内侧对称固定连接有滑槽17，所述的两个滑槽17上下延伸，与上下位置可粗调的支撑板18相配。所述的支撑板18上固定连接有频闪摄影构件19，所述的频闪摄影构件19随着支撑板18可沿滑槽17上下位置粗调。所述的频闪摄影构件19包括有固定罩191、频闪灯192和摄影镜头193，摄影镜头193处于长方体玻璃工件16正下方，对磨粒4进行频闪拍摄和图像获取。所述的摄影镜头193倍数可调，并可在支撑板18上下位置粗调的基础上进行焦距的微调，达到较佳的频闪摄影效果。所述频闪摄影构件19通过数据线连接到计算机控制与处理模块2，计算机控制与处理模块2可以对磨粒频闪摄影模块1拍摄频率进行调整和对磨粒频闪摄影模块1拍摄的图像数据进行保存和一系列的后续处理。

计算机控制与处理模块2通常为计算机或者工控机，计算机或工控机另一端通过数据线和机器人辅助气囊抛光模块3相连。

所述的机器人辅助气囊抛光模块3包括机器人控制柜31、连接于机器人控制柜31的机器人32和设置于所述机器人32执行末端的抛光工具33，所述机器人控制柜31通过数据线连接于计算机控制与处理模块2。机器人控制柜31接收计算机控制与处理模块2的指令对机器人32进行控制和调节，从而带动抛光工具33以一定的位姿、进给速度和行走轨迹在磨粒频闪摄影模块1的透明长方体玻璃工件16表面运动，进而带动磨粒4运动。

本发明的工作过程是：将一定数量、粒度和颜色的磨粒4放置在透明长方体玻璃工件16模型的表面或涂抹在抛光工具33前端的抛光布外侧，该透明长方体玻璃工件16通过简易夹具固定在上盖板13上；使频闪摄影构件19和外围计算机控制与处理模块2处于工作状态，将支撑板18在滑槽17上滑动，调整到较合适的位置紧固好，并微调摄影镜头193的焦距，初步获得较好的图像拍摄效果后再将侧盖板15安装上，以保持频闪摄影装置内部的光亮度；通过计算机控制与处理模块2设置频闪灯192的工作频率，以获得最佳的拍摄效果；磨粒频闪摄影装置调试完毕后，机器人32在机器人控制柜31接收计算机控制与处理模块2的指令的控制下带动抛光工具33以一定的姿态、进给速度、行走轨迹在长方体玻璃工件16表面运动，磨粒4作为频闪摄影装置的特征对象，夹持在抛光工具33和长方体玻璃工件16间，并在特定的抛光工艺参数组合下，呈现出一定的运动状态和分布特性；随即所述的频闪摄影构件19进行频闪摄影。通过设置机器人辅助气囊抛光模块不同的气囊内部压力，抛光工具与工件不同的接触深度，抛光工具不同的姿态、进给速度和行走轨迹，最终获得不同的抛光工艺参数并进行不断的试验，试验中拍摄得到的序列图像数据通过数据线传递给计算机控制与处理模块2，计算机控制与处理模块2将序列图像数据保存起来，经过去噪等一系列后置处理后，进行理论处理和拟合，得到足够的图像数据后，进行一系列的处理、拟合和分析后，进而获取不同抛光工艺参数组合下的磨粒场特征，为最终获取理想磨粒场模型奠定基础。

本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思所实现形式的列举，本发明的保护范围不应当仅局限于实施例所陈述的具体形式。