实验研究 | 千眼狼高速摄像机驱动精密制造创新

moboyou 2025-05-10 22:33 22 浏览

研究背景

小模数齿轮作为精密制造领域的核心组件，以“结构紧凑、重量轻、精度高”等优势，广泛应用于航空航天、工业机器人、精密仪器、医疗设备、新能源和微电机等领域。传统抛光技术效率低、成本高、表面质量不足，电解等离子体抛光技术（EPP）虽高效环保，但面临表面气层分布不均匀难题，影响抛光后工件精度。

湖南科技大学和北京工业大学联合研究团队，创新性引入超声振动技术，开展了基于高速摄影技术的“小模数齿轮超声辅助电解等离子体抛光的实验研究”，借助千眼狼高速摄像机实时捕捉抛光过程中气层动态变化，攻克精密制造难题。

研究成果发表于论文《Feasibility analysis and parameter optimization of ultrasonic assisted electrolytic plasma polishing of small modulus gears》

实验设备

核心设备包括齿轮超声辅助电解等离子体抛光系统，并搭载千眼狼Revealer Mini系列高速摄像机，凭借小尺寸、大内存、微秒级捕捉能力，记录抛光过程中工件表面气泡生成、扩散瞬态细节，为精密制造提供可视化数据支撑。

配套设备还有白光干涉仪、电解槽、机械臂夹具、直流电源等。

实验步骤

实验分为对比验证与参数优化两个阶段。

1. 对比验证：利用千眼狼高速摄像机对比超声振动辅助与传统抛光效果，4分钟内实时监测气层波动，验证超声技术可提升齿轮表面粗糙度与齿面硬度。

2. 参数优化：基于高速摄像机数据，设计电压、抛光时间、浸入深度、超声频率、倾斜角度5个参数的正交实验，综合分析不同工艺条件下超声辅助电解等离子体抛光对小模数齿轮的影响，确定最优工艺参数组合。

实验结论

千眼狼高速摄像机以每秒数千帧的拍摄帧率，实时记录了电解等离子体抛光过程中工件表面气体层的动态演变：

1. 不同电压工况下气层分布特征：

250V低电压，高速摄像机观测到工件附近仅有少量气泡，气层处于较为平稳的状态；300V~350V，工件附近的气层厚度增加，气泡变大，气泡群形成；400V高电压，强烈的电化学反应下，产生大量气体，因无法逸出，大量气泡扩散到加工区域，对抛光过程的精度产生不利影响。

2. 超声振动辅助对气层分布的影响

未引入超声振动时，抛光过程中，高速摄像机捕捉到工件周围的气层存在一定波动，且气层周围有散乱气泡产生，影响加工过程中的电场分布，导致抛光后齿轮精度降低。引入超声振动后，高速摄像机捕捉到工件周围没有散乱气泡从气层逸出，通过Matlab提取的齿轮气层边界显示，超声辅助后的气层分布更加均匀，气层厚度较单纯的电解等离子体抛光有所减小。

高速摄像机微秒级动态捕捉不同工况下对气层分布的影响，为理解抛光技术的作用机制提供了图像依据，同时结合图像处理技术，将气体层波动转化为厚度标准差、边界清晰度等量化指标。随着大容量数据实时传输技术、人工智能检测技术的突破，高速摄像机可实现对抛光过程的实时智能监控，闭环验证精密制造工艺。

附千眼狼明星产品—Mini系列高速摄像机

千眼狼Mini系列高速摄像机具备1080P高清画幅下3000帧/秒采集帧率，紧凑式机身设计，适用于狭小空间的高精度动态捕捉、工业检测与工艺优化。

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