一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置及方法，涉及微结构接触状态检测技术领域，包括外部支撑单元，外部支撑单元上设有XY移动载物台，XY移动载物台上安装有加载单元，XY移动载物台能够带动加载单元沿X方向和Y方向水平移动，加载单元用于对仿壁虎微结构刚毛实施法向加载/卸载，加载单元下方设有倒置金相显微镜，倒置金相显微镜连接有上位机检测与控制端；倒置金相显微镜用于观测仿壁虎微结构刚毛与目标物的微观接触面积图像。基于本发明专利技术上述装置的检测方法，将仿壁虎微结构刚毛接触状态传统的宏观检测方式转换成微观检测方式，以金相显微镜为主体实现仿壁虎微结构刚毛接触状态全貌图像的观测与分析。构刚毛接触状态全貌图像的观测与分析。构刚毛接触状态全貌图像的观测与分析。

【技术实现步骤摘要】
一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及微结构接触状态检测
，特别是涉及一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，研究学者热衷于研究基于范德华力效应的仿壁虎微结构刚毛技术。仿壁虎微结构刚毛产生干黏附的机理在于当为微米级的微结构提供适当的载荷与目标表面接触时，产生分子间的“范德华力”。分开则实现脱附，属于可控式黏附过程，因此如何测出接触过程的微观接触面积显得尤为重要。
[0003]目前现有的黏附面积的检测方法中，一般仅对微结构与目标物的接触状态采用宏观的接触状态检测方法，从宏观的角度反映微机构与目标物的接触状态，由于仿壁虎结构刚毛由微米级的微结构阵列分布组成，同时仿壁虎微结构刚毛的制备材料为超弹性硅橡胶材料，对其接触状态采用宏观的检测方式，并不能准确的反映每一根微结构刚毛与目标物的动态黏附过程，不利于对现有的仿壁虎微结构刚毛的黏附过程进行细致的分析，因此，亟待开发一种新的仿壁虎微结构刚毛在黏附过程中接触面积的测试方法，以解决现有技术所存在的上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，将仿壁虎微结构刚毛接触状态传统的宏观检测方式转换成微观检测方式，以金相显微镜为主体实现仿壁虎微结构刚毛接触状态全貌图像的观测与分析。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，包括固定设置的外部支撑单元，所述外部支撑单元上设有XY移动载物台，所述XY移动载物台上安装有加载单元，所述XY移动载物台能够带动所述加载单元沿X方向和Y方向水平移动，所述加载单元用于对仿壁虎微结构刚毛实施法向加载/卸载，以及调整仿壁虎微结构刚毛底部与目标物之间的平面度实现充分接触；所述加载单元下方设有倒置金相显微镜，所述倒置金相显微镜连接有上位机检测与控制端；所述倒置金相显微镜用于观测仿壁虎微结构刚毛与目标物的微观接触面积图像。
[0007]可选的，所述XY移动载物台包括与所述外部支撑单元固定连接的L型连接板，多个所述L型连接板之间设有两个平行布置的X向移动部，所述X向移动部上滑动设有X向导向块，两个所述X向导向块之间连接有X向导向块连杆，所述X向导向块连杆上设有导向连接块，所述X向移动部下方设有两个平行布置的Y向移动部，所述Y向移动部上设有Y向导向块，两个所述Y向导向块之间连接有Y向导向块连杆，所述导向连接块设于所述Y向导向块连杆上，所述导向连接块底部固定连接有承载部，所述加载单元设置于所述承载部上。
[0008]可选的，两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置的X向长光轴，另两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置的X向短光轴，所述X向移动部包括两个闭合的X向带，其中一个所述X向带闭合缠绕于所述X向长光轴一端和X向短光轴一端，另一个所述X向带闭合缠绕于所述X向长光轴另一端和X向短光轴另一端，所述X向导向块通过X向压块固定设置于所述X向带底部；两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置且与X向长光轴垂直的Y向长光轴，另两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置与X向短光轴垂直的Y向短光轴，所述Y向移动部包括两个闭合的Y向带，其中一个所述Y向带闭合缠绕于所述Y向长光轴一端和Y向短光轴一端，另一个所述Y向带闭合缠绕于所述Y向长光轴另一端和Y向短光轴另一端，所述Y向导向块通过Y向压块固定设置于所述Y向带底部；所述X向长光轴端部通过闭合的X向电机带传动连接有电机，所述Y向长光轴端部通过闭合的Y向电机带传动连接有电机。
[0009]可选的，所述承载部包括与所述导向连接块底部固定连接的承载顶板，所述承载顶板底部安装有四个对称布置的连接杆，所述连接杆底部固定连接有承载连接板，所述承载连接板上开设有检测圆形孔；所述加载单元设置于所述承载连接板上。
[0010]可选的，所述加载单元包括固定设置于所述承载连接板上的底板，所述底板上开设有安装通孔，所述安装通孔与所述检测圆形孔同心布置；所述底板上设有两个对称的大调平块和两个对称的小调平块，所述大调平块和小调平块内侧底部均分别设有一个压缩弹簧，所述安装通孔内布置有载物板，所述载物板上开设有载物通孔，所述载物通孔上固定卡接有透明板，四个所述压缩弹簧底部分别与所述载物板相对应的侧边顶部固定连接；所述大调平块外侧通过导轨定位块固定设有导轨，所述导轨上滑动设有滑块，两个所述滑块之间连接有支撑板，所述支撑板上设有仿壁虎微结构刚毛，所述仿壁虎微结构刚毛位于所述透明板上方。
[0011]可选的，两个所述导轨顶部固定设有横梁，所述横梁上固定安装有两个小滑轮支撑块，所述滑块内侧设有大滑轮支撑块，所述小滑轮支撑块和大滑轮支撑块上均设有能够转动的滑轮，所述横梁底部靠近导轨一端设有线定位块，所述横梁顶部一端设有导向轮，所述导向轮下方设有步进电机，所述步进电机通过电机支撑块固定于其中一个导轨外侧；所述步进电机的输出轴传动连接有转盘，所述转盘上缠绕有细线；其中一根细线远离转盘一端依次绕过所述导向轮、靠近步进电机一端的小滑轮支撑块上的滑轮和靠近步进电机一端的大滑轮支撑块上的滑轮后，与靠近步进电机一端的线定位块固定连接；另一根细线远离转盘一端依次绕过所述导向轮、远离步进电机一端的小滑轮支撑块上的滑轮和远离步进电机一端的大滑轮支撑块上的滑轮后，与远离步进电机一端的线定位块固定连接。
[0012]可选的，所述支撑板上固定设有两个重物盘，两个所述重物盘对称设于所述仿壁虎微结构刚毛两侧。
[0013]可选的，还包括槽型工作台，所述外部支撑单元底部固定设置于所述槽型工作台上；所述倒置金相显微镜通过USB数据传输线与所述上位机检测与控制端连接，所述倒置金相显微镜和上位机检测与控制端均固定设置于所述槽型工作台上。
[0014]本专利技术还提供一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测方法，包括如下步骤：
[0015]启动XY移动载物台，调整加载单元的位置使其置于倒置金相显微镜物镜正上方；
[0016]仿壁虎微结构刚毛未加载状态时，步进电机反转，细线处于松弛的状态，将重物放
置在重物盘上，支撑板带动仿壁虎微结构刚毛在重物的作用下作竖直向下的直线运动，直到仿壁虎微结构刚毛与透明板接触；
[0017]根据倒置金相显微镜对仿壁虎微结构刚毛与透明板四个方位接触状态的成像特点，分别调节加载单元中载物板四个压缩弹簧的压缩量，调整大调平块与载物板、小调平块与载物板之间的距离，直到仿壁虎微结构刚毛与透明板四个方位接触状态处于一致的状态；
[0018]仿壁虎微结构刚毛处于法向预压状态，XY移动载物台1根据扫描路径算法配合倒置金相显微镜完成仿壁虎微结构刚毛法向预压状态时楔形刚毛束接触状态图像的扫描工作。
[0019]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0020]本专利技术的加载单元中的步进电机正、反转配合细线传动，保证驱动腔在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，其特征在于：包括固定设置的外部支撑单元，所述外部支撑单元上设有XY移动载物台，所述XY移动载物台上安装有加载单元，所述XY移动载物台能够带动所述加载单元沿X方向和Y方向水平移动，所述加载单元用于对仿壁虎微结构刚毛实施法向加载/卸载，以及调整仿壁虎微结构刚毛底部与目标物之间的平面度实现充分接触；所述加载单元下方设有倒置金相显微镜，所述倒置金相显微镜连接有上位机检测与控制端；所述倒置金相显微镜用于观测仿壁虎微结构刚毛与目标物的微观接触面积图像。2.根据权利要求1所述的仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，其特征在于：所述XY移动载物台包括与所述外部支撑单元固定连接的L型连接板，多个所述L型连接板之间设有两个平行布置的X向移动部，所述X向移动部上设有X向导向块，两个所述X向导向块之间连接有X向导向块连杆，所述X向导向块连杆上设有导向连接块，所述X向移动部下方设有两个平行布置的Y向移动部，所述Y向移动部上滑动设有Y向导向块，两个所述Y向导向块之间连接有Y向导向块连杆，所述导向连接块设于所述Y向导向块连杆上，所述导向连接块底部固定连接有承载部，所述加载单元设置于所述承载部上。3.根据权利要求2所述的仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，其特征在于：两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置的X向长光轴，另两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置的X向短光轴，所述X向移动部包括两个闭合的X向带，其中一个所述X向带闭合缠绕于所述X向长光轴一端和X向短光轴一端，另一个所述X向带闭合缠绕于所述X向长光轴另一端和X向短光轴另一端，所述X向导向块通过X向压块固定设置于所述X向带底部；两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置且与X向长光轴垂直的Y向长光轴，另两个相邻所述L型连接板之间贯穿连接有一个水平布置与X向短光轴垂直的Y向短光轴，所述Y向移动部包括两个闭合的Y向带，其中一个所述Y向带闭合缠绕于所述Y向长光轴一端和Y向短光轴一端，另一个所述Y向带闭合缠绕于所述Y向长光轴另一端和Y向短光轴另一端，所述Y向导向块通过Y向压块固定设置于所述Y向带底部；所述X向长光轴端部通过闭合的X向电机带传动连接有电机，所述Y向长光轴端部通过闭合的Y向电机带传动连接有电机。4.根据权利要求2所述的仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，其特征在于：所述承载部包括与所述导向连接块底部固定连接的承载顶板，所述承载顶板底部安装有四个对称布置的连接杆，所述连接杆底部固定连接有承载连接板，所述承载连接板上开设有检测圆形孔；所述加载单元设置于所述承载连接板上。5.根据权利要求4所述的仿壁虎微结构刚毛微观黏附状态检测装置，其特征在于：所述加载单元包括固定设置于所述承载连接板上的底板，所述底板上开设有安装通孔，所述安装通孔与...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晶，靳曦，楚中毅，张博伦，苏节江，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：