[0045]所述的观测系统平台可以根据不同的试验目的与要求配备不同的观测设备或检测设备，如将显微镜8换成拉曼光谱仪、声发射检测仪、数字散斑仪等仪器；也可以根据不同的需要，沿着圆形导轨I配置两或三个观测平台，每个平台根据要求配备不同的观测设备或检测设备，每个设备可以在一定范围内单独进行调整，也可以同时进行工作。
[0046]参见图1至图7所示，本实用新型的用于监测材料微观力学行为的原位观测方法，具体步骤如下:
[0047]a.进行力学测试前，首先对显微镜8进行定位。即通过圆周运动组件4调整显微镜8围绕Z轴的旋转角度0，再通过X轴运动组件5调整显微镜8的径向尺寸通过Z轴运动组件6调整显微镜8的高度&通过回转组件调整显微镜8的观测角度，使显微镜8的观测位置和角度最佳；
[0048]b.微调显微镜8的焦距，使试件的观测表面在显示器界面内的成像最清晰；
[0049]c.微调圆周运动组件4、Z轴运动组件6以定位测试过程中跟随观测的观测点；
[0050]d.以上调整完成后，准备试验过程中对观测点进行跟随观测；
[0051]e.在测试过程中，由于施加载荷，试件会发生变形，导致材料观测点位置的变化；
[0052]f.通过光学系统、CXD图像传感器采集图像信息；
[0053]g.通过相应的接口电路，将图像信息传入计算机；
[0054]h.通过计算机内相应的处理软件对图像信息进行处理，计算出观测点空间位置的变化；
[0055]1.根据软件处理结果，由计算机对驱动模块输入相应指令；
[0056]j.由驱动器接收驱动指令，使相应的电机驱动圆周运动组件4、X轴运动组件5、Z轴运动组件6来调整显微镜8的位置，从而跟随观测点坐标由P、Φ,ζ3\ P1,么、的变化；
[0057]k.通过以上调整完成闭环控制，使通过光学系统、CXD图像传感器能够采集到完整、清晰的图像信息，从而达到对观测点跟随观测的目的。
[0058]以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
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⑵；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⑶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(I)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(I)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⑴上，圆形导轨⑴和齿圈⑶固定在支撑台⑵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⑶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；2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⑶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⑶的镜头在测试进行过程中能够实现对观测点的跟随观测。
8.根据权利要求3或4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轴支撑板(15)的侧面设有直线光栅尺(23)通过闭环控制对X轴运动组件(5)提供精确的行程控制。
9.根据权利要求5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轴支撑板(26)的侧面设有直线光栅尺(34)，通过闭环控制对Z轴运动组件(6)提供精确的行程控制。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于监测材料微观力学行为的原位观测系统，属于精密科学显微观测仪器。原位观测平台由圆周运动组件、Z轴运动组件、X轴运动组件、回转组件、显微镜、支撑台组成,X轴运动组件安装于圆周运动组件之上，Z轴运动组件安装于X轴运动组件之上，回转组件安装于Z轴运动组件之上，显微镜安装于回转组件之上；圆周运动组件安装于支撑板Ⅰ上，支撑板Ⅰ通过滑块安装在圆形导轨上；伺服电机带动滚轮转动，驱动整套观测平台进行圆周运动。优点在于：精密驱动、实现了在材料测试过程中对试件观测点的跟随，且跟随效果好、集成性高，实用性强，尤其能够适应试件的旋转运动对观测点进行跟踪。
【IPC分类】G01N3-06
【公开号】CN204536114
【申请号】CN201520133161
【发明人】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
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月10日