[发明专利]一种高速切削变形场的在线测量系统及其方法

权利要求书

1.一种高速切削变形场的在线测量系统，该系统包括刀具夹具(5)、测力仪(3)、红外相机(8)、双帧相机(9)、位置传感器(7)、信号同步触发模块(2)和信号采集模块(1)，其特征在于，

所述刀具夹具(5)用于装夹刀具，其装夹在所述测力仪(3)上，所述测力仪(3)用于实时测量待测量工件的在高速切削过程中受到的切削力；

所述红外相机(8)用于实时测量待测量工件在高速切削过程中的温度场，其中，通过在待测量工件表面进行喷漆处理，以此辅助所述红外相机成像；

所述双帧相机(9)用于实时测量待测量工件在高速切削过程中的位移场，其中，所述双帧相机拍摄在介观尺度下待测量工件两张相隔数微秒的照片，通过对比获得的所述两张照片获得待测量工件的位移场；

所述位置传感器(7)用于检测待测量工件的位置并发出开始测量的信号，同时将该信号传递给所述信号同步触发模块；

所述信号同步触发模块(2)中分别预设有所述测力仪、红外相机和双帧相机开始测量的时间延迟，该信号同步触发模块收到所述开始测量的信号后，按照预设的所述时间延迟分别控制所述测力仪、红外相机和双帧相机开始测量；

所述信号采集模块(1)同时与所述测力仪、红外相机和双帧相机连接，用于采集测力仪、红外相机和双帧相机测量获得的结果，以此实现待测量工件在高速切削过程中切削力、温度场和位移场的在线测量。

2.如权利要求1所述的一种高速切削变形场的在线测量系统，其特征在于，所述待测量工件为片状。

3.如权利要求1或2所述的一种高速切削变形场的在线测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括激光器(6)，用于在所述双帧相机拍摄过程中提供光源。

4.如权利要求1或2任一项所述的一种高速切削变形场的在线测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括反光镜(4)，待测量工件在所述反光镜中成像后，所述双帧相机拍摄所述反光镜中的待测量工件，以此通过改变光路来改变所述双帧相机的拍摄角度。

5.如权利要求1或2所述的一种高速切削变形场的在线测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括位移调节平台，包括位移粗调平台和位移微调平台，其中，所述位移粗调平台(11)与所述红外相机以及双帧相机相连，用于调整所述红外相机的拍摄位置并辅助对焦，并粗调所述双帧相机的拍摄位置并辅助对焦，所述位移微调平台(12)与所述双帧相机相连，用于精调所述红外相机或双帧相机的拍摄位置并辅助对焦。

6.一种权利要求1-5任一项所述的测量系统的测量方法，其特征在于，该测量方法包括下列步骤：

(a)将待测量工件的两个表面分别进行喷漆处理和喷砂处理，所述喷漆处理用于辅助所述红外相机的成像，所述喷砂处理用于在所述测量工件的表面形成散斑，所述双帧相机根据所述散斑的位移计算待测量工件的位移场；

(b)在机床的刀具夹具和工件夹具上分别固定刀具和待测量工件，开始进行高速切削，所述位置传感器检测所述待测量工件的位置，当其达到预设位置时，所述位置传感器向所述信号同步触发模块发出开始测量的信号；

(c)所述信号同步触发模块收到开始测量的信号后，根据其中预设的时间延迟分别控制所述测力仪、红外相机和双帧相机开始测量，以此在所述信号采集模块中获得待测量工件在高速切削过程中的切削力、温度场以及两张照片；

(d)根据所述两张照片中的所述散斑的位移计算获得待测量工件的位移场，同时根据在步骤(c)中获得的高速切削过程中的切削力和温度场，由所述两张照片的拍摄时间获得拍摄时所对应的切削力和温度，以此实现待测量工件在高速切削过程中切削力、温度和位移场的在线测量。