一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法与装置，其中测试方法包括：获取带有浪形缺陷的极薄带材样品，基于黑白色喷漆在极薄带材样品的表面形成原始散斑；对原始散斑进行评价，若原始散斑的质量满足要求，则基于标定板对所述原始散斑进行标定；对极薄带材样品持续施加张力，当极薄带材样品的表面由起伏变为平直时，维持张力使极薄带材样品保持平直状态，记录平直状态时的张力值；停止维持张力，基于高速相机获取极薄带材样品的形状、位移及应变数据。本发明专利技术通过获取带材样本的浪形形态演变过程及几何特性参数，便于弹性屈曲理论的研究。性屈曲理论的研究。性屈曲理论的研究。

【技术实现步骤摘要】
一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法及装置


[0001]本专利技术属于精密极薄带材浪形非接触检测领域，特别是涉及一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法及装置。

技术介绍

[0002]微制造、微电子行业向智能化、移动化、高密度、高可靠方向发展，促使对厚度更薄、尺寸精度更高的极薄金属带材的需求激增。为了提高效率，精密极薄带材的超薄化、宽幅化生产成为趋势，在带材厚度减小的同时，由于带材金属不均匀塑性变形产生较大残余应力而导致的复杂浪形问题凸显，也就是说，阐明残余应力分布与复杂浪形对应关系尤为重要。
[0003]在精密极薄带材冷轧过程中，由于抗弯刚度较小，带材发生失稳释放残余应力而产生复杂浪形，浪形表现形式的多样性和复杂性导致极薄金属带材塑性变形及浪形产生机理研究的难度较大，因此要求精确测定存在板形问题的极薄带材的残余应力分布及其释放后浪形形态，须找到不同残余应力分布与其对应浪形形态后利用弹性屈曲理论进行研究，而带材厚度较小、残余应力值较小且纵向起伏值较小，目前尚无手段对两者对应关系进行测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，包括：
[0006]获取带有浪形缺陷的极薄带材样品，基于黑白色喷漆在所述极薄带材样品的表面形成原始散斑；
[0007]对所述原始散斑进行评价，若所述原始散斑的质量满足要求，则基于标定板对所述原始散斑进行标定；
[0008]对所述极薄带材样品持续施加张力，当所述极薄带材样品的表面由起伏变为平直时，维持张力使所述极薄带材样品保持平直状态，记录平直状态时的张力值；
[0009]停止维持张力，基于高速相机获取所述极薄带材样品的形状、位移及应变数据。
[0010]可选地，基于黑白色喷漆在所述极薄带材样品的表面形成原始散斑的过程包括：
[0011]清理所述极薄带材样品的表面油污；
[0012]基于白色喷漆遮盖所述极薄带材样品的表面光泽，并基于黑色喷漆形成不规则的散形斑点，获取原始散斑。
[0013]可选地，所述浪形缺陷包括简单浪形缺陷与复杂浪形缺陷；在清理所述极薄带材样品的表面油污的过程中，不影响样品松弛状态下的浪形形态。
[0014]可选地，基于黑色喷漆形成不规则的散形斑点的过程中，散形斑点的白底和斑点
各占50％，避免斑点重叠分布。
[0015]可选地，基于标定板对所述原始散斑进行标定的过程中，所述标定板至少覆盖整个视野的80％，将所述标定板置于所述极薄带材样品的夹持位置，并小幅度扭转角度。
[0016]可选地，基于高速相机获取所述极薄带材样品的形状、位移及应变数据的过程包括：
[0017]基于高速相机记录张力变为零的过程中，所述极薄带材样品的浪形演变过程，获取拍摄照片；所述拍摄照片不少于25组；
[0018]保存实验记录，基于所述拍摄照片获取带有浪形缺陷的所述极薄带材样品由平直状态至张力为零后的浪形演变过程及几何特性参数，并获取所述极薄带材样品的形状、位移及应变数据。
[0019]可选地，记录所述极薄带材样品的浪形演变过程中，所述高速相机的拍照速率至少为施加张力速率的两倍。
[0020]另一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试装置，包括夹持机构、拉伸模块、图像捕捉单元、补光装置、图像处理模块；
[0021]所述夹持机构用于将带有浪形缺陷的极薄带材样品夹至所述拉伸模块；
[0022]所述拉伸模块用于对所述极薄带材样品施加张力；
[0023]所述图像捕捉单元用于记录所述极薄带材样品的浪形演变过程；
[0024]所述补光装置用于在浪形演变的记录过程中进行灯光补偿；
[0025]所述图像处理模块用于获取所述极薄带材样品的几何特性参数、形状、位移及应变数据。
[0026]可选地，所述拉伸模块包括万能材料试验机，所述拉伸模块通过所述万能材料试验机施加张力；
[0027]所述图像捕捉单元包括高速相机，所述高速相机的拍照速率为所述万能材料试验机横梁运动速率的2倍。
[0028]本专利技术的技术效果为：
[0029]本专利技术通过对带有浪形缺陷的极薄带材取样并表面清理、表面不规则散斑制作、带材试样装夹、试样表面散斑质量评价和标定、均匀加载和卸载过程测试应变、位移场等数据、得到浪形形态演变过程及几何特性参数，便于弹性屈曲理论的研究。
附图说明
[0030]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0031]图1为本专利技术实施例中的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试装置结构图；
[0032]图2为本专利技术实施例中的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法流程图。
具体实施方式
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0034]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的
计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0035]实施例一
[0036]如图1
‑
2所示，本实施例中提供一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试装置与方法，包括：
[0037]步骤一：从轧后带有浪形缺陷的极薄带材上任意位置截取一段样品，采用无水乙醇和丙酮清理表面油污；
[0038]步骤二：先采用白色哑光自喷漆对极薄带材表面打底遮盖金属带材表面光泽，然后喷黑色哑光自喷漆得到不规则形状的散形斑点；
[0039]步骤三：采用专用夹具将极薄带材试样装夹至万能材料试验机，带材轧制方向与试验机拉伸方向一致，位置确定后将夹具锁紧；
[0040]步骤四：安装高速相机和补光灯，组建Vic
‑
3D全场应变测试系统，保证相机视野范围将样品完全覆盖，打开软件模块对带材表面不规则散斑质量进行评价，若散斑质量满足要求，Snap中点击Calibration Images选项，采用合适大小的标定板对原始散斑进行标定，若散斑不合格，则重新进行第二步制作散斑；
[0041]步骤五：通过万能材料试验机加载对带材试样施加张力，直至某一适度张力条件下极薄带材样品表面由起伏变为平直，暂停试验机横梁运动维持张力使极薄带材样品保持为平直状态；
[0042]步骤六：设置拍照速率和横梁运动速率匹配，同时点击拍照开始按钮和横梁运动按钮使极薄带材样品的张力卸载并记录带材浪形演变过程，直至试验机力值显示为零，停止拍照，停止试验机横梁运动；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，其特征在于，包括以下步骤：获取带有浪形缺陷的极薄带材样品，基于黑白色喷漆在所述极薄带材样品的表面形成原始散斑；对所述原始散斑进行评价，若所述原始散斑的质量满足要求，则基于标定板对所述原始散斑进行标定；对所述极薄带材样品持续施加张力，当所述极薄带材样品的表面由起伏变为平直时，维持张力使所述极薄带材样品保持平直状态，记录平直状态时的张力值；停止维持张力，基于高速相机获取所述极薄带材样品的形状、位移及应变数据。2.根据权利要求1所述的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，其特征在于，基于黑白色喷漆在所述极薄带材样品的表面形成原始散斑的过程包括：清理所述极薄带材样品的表面油污；基于白色喷漆遮盖所述极薄带材样品的表面光泽，并基于黑色喷漆形成不规则的散形斑点，获取原始散斑。3.根据权利要求2所述的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，其特征在于，所述浪形缺陷包括简单浪形缺陷与复杂浪形缺陷；在清理所述极薄带材样品的表面油污的过程中，不影响样品松弛状态下的浪形形态。4.根据权利要求2所述的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，其特征在于，基于黑色喷漆形成不规则的散形斑点的过程中，散形斑点的白底和斑点各占50％，避免斑点重叠分布。5.根据权利要求1所述的精密极薄带材非接触式浪形演变过程测试方法，其特征在于，基于标定板对所述原始散斑进行标定的过程中，所述标定板至少覆盖整个视野的80％，将所述标定板置于所述极薄带材样品的夹持位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，刘晓，任忠凯，张奇，肖宏，黄庆学，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：