[发明专利]用于监测材料微观力学行为的原位观测系统与观测方法在审
申请号: | 201510102713.3 | 申请日: | 2015-03-10 |
公开(公告)号: | CN104729914A | 公开(公告)日: | 2015-06-24 |
发明(设计)人: | 赵宏伟;刘阳;李柠;张世忠;霍占伟;代晓航;王顺博;任露泉;范尊强 | 申请(专利权)人: | 吉林大学 |
主分类号: | G01N3/06 | 分类号: | G01N3/06 |
代理公司: | 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 | 代理人: | 王怡敏 |
地址: | 130012 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 监测 材料 微观 力学 行为 原位 观测 系统 方法 | ||
1.一种用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:包括圆周运动组件(4)、Z轴运动组件(6)、X轴运动组件(5)、回转组件(7)、显微镜(8)、支撑台(2);所述X轴运动组件(5)安装于圆周运动组件(4)之上, Z轴运动组件(6)安装于X轴运动组件(5)之上,回转组件(7)安装于Z轴运动组件(6)之上,显微镜(8)安装于回转组件(7)之上;圆周运动组件(4)安装于支撑板Ⅰ(11)上,支撑板Ⅰ(11)通过滑块(14)安装在圆形导轨(1)上;伺服电机(9)带动滚轮(12)转动,驱动整套观测平台进行圆周运动。
2.根据权利要求1所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述的圆周运动组件(4)提供显微镜(8)的精密圆周运动,由伺服电机(9)提供动力,经过减速机(10)减速,驱动与齿圈(3)啮合的滚轮(12)转动,带动支撑板Ⅰ(11)沿着圆形导轨(1)进行圆周运动;所述伺服电机(9)与减速机(10)连接,减速机(10)采用行星减速机,通过螺钉固定在支撑板Ⅰ(11)上,支撑板Ⅰ(11)安装在滑块(14)上,滑块(14)安装在圆形导轨(1)上,圆形导轨(1)和齿圈(3)固定在支撑台(2)上。
3.根据权利要求1所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述的X轴运动组件(5)调整显微镜(8)的径向距离,由步进电机(19)提供动力,驱动滚珠丝杠(16)输出直线位移,X轴运动组件(5)通过两侧的直线导轨Ⅰ(17)、直线导轨Ⅱ(21)支撑导向;所述步进电机(19)选用五项步进电机,固定在X轴底板(22)上;所述滚珠丝杠(16)为单螺距、小导程丝杠,通过丝杠座Ⅰ(18)、丝杠座Ⅲ(20)固定在X轴底板(22)上;所述直线导轨Ⅰ(17)、直线导轨Ⅱ(21)上各安装有两个滑块Ⅰ(24),所述直线导轨Ⅰ(17)、直线导轨Ⅱ(21)安装在X轴底板(22)上,X轴底板(22)安装在支撑板Ⅰ(11)上;X轴支撑板(15)为L型,用于Z轴运动组件(6)的连接与固定。
4.根据权利要求1所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述的Z轴运动组件(6)调整显微镜(8)的高度,其连接方式与X轴运动组件(5)的连接方式相同,由步进电机Ⅱ(28)提供动力,驱动滚珠丝杠Ⅱ(30)输出直线位移,Z轴运动组件(6)通过两侧的直线导轨Ⅳ(32)、直线导轨Ⅲ(27)支撑导向;所述步进电机Ⅱ(28)选用五项步进电机,固定在Z轴底板(29)上;所述滚珠丝杠Ⅱ(30)为单螺距、小导程丝杠, 通过丝杠座Ⅱ(33)固定在Z轴底板(29)上;所述直线导轨Ⅳ(32)、直线导轨Ⅲ(27)上各安装有两个滑块Ⅱ(31),以加强对回转组件(7)的支撑;所述直线导轨Ⅳ(32)、直线导轨Ⅲ(27)安装在Z轴底板(29)上;所述Z轴底板(29)安装在X轴支撑板(15)的侧面;Z轴支撑板(26)与支撑板Ⅱ(25)通过螺钉连接;支撑板Ⅱ(25)为L型,用于回转组件(7)的连接与固定。
5.根据权利要求1所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述的回转组件(7)调整显微镜(8)的观测角度,由步进电机Ⅲ(40)提供动力,通过联轴器(42)、蜗轮蜗杆组(36)驱动回转台(35)沿着弧形导轨Ⅰ(37)、 弧形导轨Ⅱ(44)运动;所述步进电机Ⅲ(40)通过支撑板Ⅲ(39)、短杆(43)固定在底板(41)上;所述蜗轮蜗杆组(36)通过蜗杆座(38)固定在底板(41)上;所述回转台的底板(41)安装在支撑板Ⅱ(25)上,支撑板Ⅱ(25)与Z轴支撑板(26)通过螺钉连接。
6.根据权利要求1所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述显微镜(8)安装在回转组件(7)上,X轴运动组件(5)的行程为0~150mm,Z轴运动组件(6)的行程为0~50mm,回转组件(7)的回转范围为水平面上下各倾斜30°;所述显微镜(8)为连续变焦单筒显微镜;所述显微镜(8)通过激光笔(45)对视场进行初步定位。
7.根据权利要求2所述的用于监测材料微观力学行为的原位观测系统,其特征在于:所述的伺服电机(9)设有20位编码器,使伺服电机(9)能够达到纳米级的角位移分辨率;滚轮(12)和齿圈(3)之间的啮合为无间隙啮合,便于通过闭环控制使显微镜(8)的镜头在测试进行过程中能够实现对观测点的跟随观测。
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