[发明专利]面向准分子激光微加工器件的粘结力自动检测装置及方法

摘要

本发明公开了面向准分子激光微加工器件的粘结力自动检测装置及方法，属于物理学和力学检测领域。该装置利用电子拉力传感器技术和机器视觉技术,并采用嵌入式微控制器,进行材料的粘结强度测试,获得在以粘结材料分离距离为横坐标,以力学数据为纵坐标的拉力和位移的关系曲线走势图。在使用透明胶时,获得胶和材料分离下的不同的显微图像,为研究各种材料的准分子激光前处理对粘结强度的规律性和激光微加工机理,提供实验的连续过程原始数据资料。本发明主要适用于准分子激光加工后的各种非脆性粘结材料在相同或是不同胶粘剂粘结下，对其粘结强度做出多物理量变化规律性解释的测试。

主权项

1.面向准分子激光微加工器件粘结力自动检测装置，其特征在于：该装置包括拉力机(3)、步进电机驱动器模块(10)、控制器模块(7)、通信模块(8)和图像显微模块，步进电机驱动器模块(10)包括步进电机驱动器(4)和L298驱动模块(5)；拉力机(3)的步进电机(2‑13)的供电线和控制线与步进电机驱动器(4)连接；步进电机驱动器(4)的控制线和L298驱动模块(5)连接；控制器模块(7)的控制线和L298驱动模块(5)连接；控制器模块(7)的串口通信线和通信模块(8)连接；通信模块(8)和PH拉力计(2‑4)的232通信线连接；图像显微模块包括电脑(1)和CCD摄像头(2)，电脑(1)和CCD摄像头(2)通过数据线连接；CCD摄像头(2)与反射镜(2‑17)相对应；控制器模块(7)的中间安装有TFT液晶屏(6)；拉力机(3)包括钢板底座(2‑1)、材料夹具A(2‑2)、材料夹具B(2‑3)和PH拉力计(2‑4)；材料夹具A(2‑2)安装在钢板底座(2‑1)上，材料夹具B(2‑3)安装在PH拉力计(2‑4)上；PH拉力计(2‑4)安装在固定横向梁(2‑9)上，圆柱梁A(2‑6)和圆柱梁B(2‑8)均安装在钢板底座(2‑1)上，圆柱梁A(2‑6)和圆柱梁B(2‑8)和固定横向梁(2‑9)通孔能够滑动；步进电机(2‑13)连通联轴器(2‑5)带动丝杠套组(2‑7)中的丝杠转动；上平台钢板A(2‑12)通过四个小支柱(2‑10)固定在上平台钢板B(2‑24)上，上平台钢板B(2‑24)固定在顶横梁(2‑11)，顶横梁(2‑11)和圆柱梁A(2‑6)和圆柱梁B(2‑8)连接固定；当采用大力距高精度的步进电机转动时，能够带动丝杠套组(2‑7)中的丝杠转动，丝杠转动带动固定横向梁(2‑9)的移动，进而带动PH拉力计(2‑4)整体移动，为粘结力分离实验提供电动匀速动力，能够代替人力并弥补人力的不稳定性；铁条(2‑14)固定在上平台钢板B(2‑24)上，上行程限位开关(2‑15)和下行程限位开关(2‑16)安置在铁条(2‑14)上，以防止丝杆转动到行程尽头时，PH拉力计(2‑4)产生机械碰撞，确保粘结力测试装置的安全运行；控制器模块(7)的MCU的PA8引脚输出PWM，经过实验得出当PWM的参数为8K频率占空比为50％时分离速度效果最佳且不会出现丟步情况，PA8引脚和L298驱动模块(5)的IN1引脚连接；控制器模块(7)输出控制步进电机(2‑13)正反转信号由PA4引脚和PA5引脚控制，PA4引脚和PA5引脚分别和L298驱动模块(5)的IN2和IN3引脚连接；L298驱动模块(5)实现电平放大和驱动电流的放大，使得步进电机驱动器(4)和控制器模块(7)的控制信号电平匹配；L298驱动模块(5)的OUT1引脚和步进电机驱动器(4)的PUL‑引脚连接，步进电机驱动器(4)的PUL+引脚接高电平，步进电机驱动器(4)的DIR+引脚和L298驱动模块(5)的OUT2引脚连接，步进电机驱动器(4)的DIR‑引脚和L298驱动模块(5)的OUT3引脚连接；然后再将步进电机驱动器(4)和步进电机(2‑13)控制信号和四相信号线连接。