微結(jié)構(gòu)影響下的表面潤(rùn)濕性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

李 蓉，毛浩宇，汪子悅，吳占彬，陸 偉，孔 敏

（杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，杭州 310018）

0 引 言

順應(yīng)精密智能儀器的發(fā)展需求，很多器件在運(yùn)行過(guò)程中需要引入潤(rùn)滑液減小摩擦［1］、需要利用冷卻液散熱［2］，如軸承、齒輪、刀具等；也有眾多特殊儀器需要在各種液體環(huán)境下完成精準(zhǔn)的運(yùn)轉(zhuǎn)、檢測(cè)或存儲(chǔ)等功能［3］，如內(nèi)燃機(jī)、人工心臟、海底探測(cè)器等。因此，為確保這些精密儀器、智能設(shè)備在液體環(huán)境下的工作性能及其可靠性，須進(jìn)行器件材料及其表面潤(rùn)濕性的研究及設(shè)計(jì)［4］。

液體對(duì)固體表面的潤(rùn)濕能力通?？捎媒佑|角、滾動(dòng)角以及三相接觸線等方式表示，需要通過(guò)顯像設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。研究表明，溫度、材料表面微結(jié)構(gòu)、材料屬性和液體種類(lèi)等因素都會(huì)改變構(gòu)件表面的潤(rùn)濕：在散熱系統(tǒng)中，高溫下液體在散熱表面的潤(rùn)濕性比常溫狀態(tài)時(shí)更大。在構(gòu)件表面增設(shè)特定的微納米結(jié)構(gòu)可有效降低表面自由能，減小流體對(duì)構(gòu)件表面的吸附，產(chǎn)生減阻效應(yīng)［5］。具有柱形微結(jié)構(gòu)的銅表面比光滑銅表面的換熱系數(shù)能大幅提升沸騰傳熱效率［6］。通過(guò)優(yōu)化構(gòu)件表面的潤(rùn)濕性能，可以提升儀器的性能。在儀器間隙密封中，液體經(jīng)過(guò)不同潤(rùn)濕性界面時(shí)，在固液交界處會(huì)產(chǎn)生不同的邊界滑移，影響其流動(dòng)狀態(tài)和泄漏量，選取合適的界面有助于提高系統(tǒng)的密封性能［7］。針對(duì)工作環(huán)境中存在液體的高精密儀器，提升或優(yōu)化儀器表面的潤(rùn)濕性，是其設(shè)計(jì)過(guò)程中不可忽視的內(nèi)容，也是拓展推廣智能儀器在油氣開(kāi)采、紡織工業(yè)、防水、防冰和生物醫(yī)藥等［8］行業(yè)中的應(yīng)用過(guò)程中必須解決的技術(shù)問(wèn)題。

檢測(cè)機(jī)構(gòu)表面潤(rùn)濕性涉及機(jī)械設(shè)計(jì)［9］、工程材料［10］、流體力學(xué)［11］、工程熱物理［12］等多學(xué)科的知識(shí)，還涉及微納加工技術(shù)［13］和界面工程［14］等技術(shù)領(lǐng)域的信息，是智能制造技術(shù)的重點(diǎn)。自德國(guó)植物學(xué)家Barthlott提出荷葉表面均勻分布的微米乳突是導(dǎo)致水滴在荷葉表面滾動(dòng)的重要原因［15］，在構(gòu)件表面制備微納級(jí)別的微結(jié)構(gòu)已成為改變表面潤(rùn)濕的主要途徑。

本文以帶有不同微結(jié)構(gòu)表面液滴接觸角演變觀測(cè)研究為背景，對(duì)比均勻分布和非均勻分布微結(jié)構(gòu)表面潤(rùn)濕性，結(jié)合智能制造等多學(xué)科技術(shù)應(yīng)用，擬設(shè)計(jì)一套精密溫控、多傾斜角度、多液體工質(zhì)下，固液界面接觸角、滾動(dòng)角和三相接觸線檢測(cè)及觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［16］。以開(kāi)展本科智能制造專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)性教學(xué)及研究生開(kāi)展智能儀器設(shè)計(jì)相關(guān)的進(jìn)階型實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理及特性

1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作原理

精密溫控、多傾斜角度、多液體工質(zhì)下，固液界面接觸角、滾動(dòng)角和三相接觸線檢測(cè)及觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由檢測(cè)件位置調(diào)整及基準(zhǔn)定位模塊，檢測(cè)件表面傾斜角度控制模塊，檢測(cè)件表面轉(zhuǎn)角控制模塊，模糊PID 溫度控制模塊以及固液界面潤(rùn)濕性檢測(cè)模塊等部分組成。具體工作原理如下：

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

（1）檢測(cè)件位置調(diào)整及基準(zhǔn)定位模塊。PLC向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送高速脈沖指令，伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)接受的脈沖信號(hào)和設(shè)置參數(shù)輸出電壓和電流，控制伺服電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)載板在高精密線性滑塊導(dǎo)軌上移動(dòng)。同時(shí)將編碼器的信號(hào)與PLC的脈沖信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)載板在X、Y、Z3 個(gè)方向上精確定位和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)定位。

（2）檢測(cè)件表面傾斜角度控制模塊。伺服驅(qū)動(dòng)器接收PLC發(fā)送的脈沖指令并控制伺服電動(dòng)機(jī)4 帶動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使平臺(tái)旋轉(zhuǎn)到設(shè)定角度位置，編碼器向PLC反饋角度值，形成1 個(gè)閉環(huán)控制，在電動(dòng)機(jī)座上刻有分度值，便于直接觀察傾斜角度。

（3）檢測(cè)件表面轉(zhuǎn)角控制模塊。設(shè)定相應(yīng)角度參數(shù)后，PLC發(fā)送高速脈沖指令，伺服驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)5 控制旋轉(zhuǎn)平臺(tái)達(dá)到指定旋轉(zhuǎn)角度位置，并實(shí)時(shí)反饋角度值。

（4）模糊PID溫控工作模塊。傳熱板的溫度需要快速準(zhǔn)確控制。傳統(tǒng)的PID控制在參數(shù)設(shè)定之后是不變的。當(dāng)被控對(duì)象溫度需要穩(wěn)定在一個(gè)溫度范圍時(shí)，PID控制就不具備自適應(yīng)的特性。而模糊PID通過(guò)模糊邏輯算法推算出PID的3 個(gè)參數(shù)，并且3 個(gè)參數(shù)會(huì)隨外界溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故采用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)傳熱板的恒溫控制，其控制原理如圖2 所示。

圖2 模糊PID控制原理

模糊PID 控制將定值與實(shí)際輸出值的偏差的比例、積分、微分通過(guò)線性組合形成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，其控制的微分方程如下［16］：

式中：u為輸出電壓；e為溫度誤差；Kp、Ki、Kd分別為PID控制調(diào)節(jié)的比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)及微分時(shí)間常數(shù)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)第1 次PID 控制后，得到溫度誤差e和溫度誤差率ec，溫度誤差和溫度誤差率經(jīng)過(guò)模糊化處理，再進(jìn)行模糊推理和反模糊化，得到PID參數(shù)Kp、Ki、Kd的變化量。這3 個(gè)變化量與之前初始的設(shè)定值相加后重新進(jìn)行二次PID 調(diào)節(jié)，最終輸出結(jié)果傳給被控對(duì)象，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)傳熱板溫度的精準(zhǔn)控制。

（5）固液界面潤(rùn)濕性檢測(cè)模塊。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可適用不同液體工質(zhì)的檢測(cè)。在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上放置具有不同微結(jié)構(gòu)的材料測(cè)試件，滴加設(shè)定容量的液滴，觀測(cè)測(cè)試件表面液滴呈現(xiàn)出不同的表觀接觸角θ（見(jiàn)圖3）。

圖3 表觀接觸角示意圖

理解液滴對(duì)表面潤(rùn)濕的表現(xiàn)與實(shí)質(zhì)對(duì)應(yīng)聯(lián)系。接觸角滯后是液滴對(duì)表面潤(rùn)濕性的1 個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)液滴穩(wěn)定在樣品表面，轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜平臺(tái)，液滴剛要向下滾動(dòng)時(shí)，液滴的前進(jìn)接觸角β 與后退接觸角α之差為接觸角滯后。通過(guò)拍攝傾斜平臺(tái)傾斜時(shí)液滴將要滾動(dòng)時(shí)兩個(gè)接觸角度之差（β－α）就得到接觸角滯后的量化指標(biāo)，且此時(shí)傾斜平臺(tái)的傾角γ稱(chēng)之為滾動(dòng)角，也是潤(rùn)濕性的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，如圖4 所示。傾斜平臺(tái)傾斜一個(gè)角度后，液滴會(huì)滑落樣品表面或者粘附在其表面且呈現(xiàn)的潤(rùn)濕狀態(tài)是不同的。圖5 所示為固液界面潤(rùn)濕性測(cè)量模塊，采用高速顯微相機(jī)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液滴滴落到檢測(cè)件表面的整個(gè)潤(rùn)濕過(guò)程，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用2 個(gè)高速顯微攝像機(jī)（高速相機(jī)1 位于液滴正上方，高速相機(jī)2位于液滴側(cè)方），每秒拍攝80 張圖片。液滴所在的測(cè)試件固定平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，結(jié)合平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度，高速顯微攝像機(jī)可以記錄測(cè)試件表面液滴潤(rùn)濕過(guò)程的畫(huà)面，提供多角度的接觸角測(cè)量，并確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。

圖4 接觸角滯后及滾動(dòng)角示意圖

圖5 固液界面潤(rùn)濕性測(cè)量模塊

此外，檢測(cè)液滴接觸角≤90°時(shí)，俯視的高速相機(jī)1 能清晰拍攝液滴的輪廓線，結(jié)合旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和高速相機(jī)2，再借助圖像處理軟件擬合檢測(cè)液滴的三相接觸線，如圖6 所示。

圖6 三相接觸線示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)特性

本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要特性：溫控箱溫控范圍為0～120 ℃，±0.1 ℃；X、Y、Z三軸移動(dòng)的行程為100 mm，重復(fù)定位精度為1 μm，定位精度為3 μm；平臺(tái)傾斜的范圍為－90°～90°，±0.1°；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)范圍為360°，±0.1°。

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.1 X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)

圖7 所示為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的三軸移動(dòng)平臺(tái)裝配組成，主要由X、Y、Z3 個(gè)方向的伺服電動(dòng)機(jī)1～3、底座1～3、載板1～3、高精度滾珠絲杠1～3、高精密線性滑塊導(dǎo)軌1～3 組成。由圖可知，底座1 固定在水平面，上方的導(dǎo)軌1 與接載板1 連接，載板1 在導(dǎo)軌方向上的最大位移處有限位擋板，伺服電動(dòng)機(jī)1 固定在底座1上，底座1 內(nèi)部水平放置的高精密滾珠絲杠通過(guò)聯(lián)軸器與伺服電動(dòng)機(jī)軸相連。底座2 固定在載板1 的上方，上方與高精密線性滑軌2 連接，伺服電動(dòng)機(jī)2 與底座2 內(nèi)的滾珠絲杠2 相連。底座3 豎直固定在載板2上，內(nèi)部和上方分為有滾珠絲杠3 和高精密線性滑軌3，伺服電動(dòng)機(jī)3 與滾珠絲杠3 相連。實(shí)現(xiàn)X、Y、Z3 個(gè)方向的精確定位和移動(dòng)。

圖7 X、Y、Z三軸移動(dòng)平臺(tái)裝配組成

2.2 傾角平臺(tái)結(jié)構(gòu)

傾斜平臺(tái)的結(jié)構(gòu)由伺服電動(dòng)機(jī)4、電動(dòng)機(jī)座以及傾斜平臺(tái)組成，如圖8 所示。由圖可知，電動(dòng)機(jī)座固定在Z軸移動(dòng)平臺(tái)的載板3 上，電動(dòng)機(jī)座上有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，旋轉(zhuǎn)范圍－90°～90°。伺服電動(dòng)機(jī)4 安裝在電動(dòng)機(jī)座上，電動(dòng)機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器與蝸桿相連，驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)座上的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到設(shè)定的傾斜角度位置。電動(dòng)機(jī)座表面上刻有分度線，可實(shí)時(shí)讀取傾斜平臺(tái)的傾斜角度。

圖8 傾斜平臺(tái)結(jié)構(gòu)

2.3 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)主要由電動(dòng)機(jī)座、伺服電動(dòng)機(jī)5、載物臺(tái)以及溫控箱組成，如圖9 所示。由圖可知，電動(dòng)機(jī)座固定在傾斜平臺(tái)上，伺服電動(dòng)機(jī)5 安裝在電動(dòng)機(jī)座上，電動(dòng)機(jī)軸與蝸桿相連，通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上方平臺(tái)實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)。平臺(tái)上有溫控箱，載物臺(tái)在溫控箱上方，內(nèi)含傳熱板。

圖9 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電氣模塊

3.1 電氣模塊

本文設(shè)計(jì)的多功能高精密潤(rùn)濕性測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)控制模塊需根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需的X、Y、Z坐標(biāo)、溫度、轉(zhuǎn)角以及傾角等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)?？刂颇K的硬件部分由人機(jī)界面、S7-200 系列PLC、模擬量和數(shù)字量I／O模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)及溫度控制器組成。在PC機(jī)上用STEP 7-Micro ／WIN 軟件進(jìn)行控制的設(shè)計(jì)及用梯形圖的方式進(jìn)行PLC 編程。伺服驅(qū)動(dòng)器選用ASDA-A2 系列，PLC 向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)，根據(jù)信號(hào)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z3 個(gè)方向的準(zhǔn)確移動(dòng)和精確定位，平臺(tái)的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)角。PLC 通過(guò)模擬量I／O 模塊實(shí)時(shí)采集傳熱板溫度；經(jīng)過(guò)A／D 轉(zhuǎn)換和模糊PID 運(yùn)算，通過(guò)數(shù)字量I／O模塊對(duì)加熱器的功率進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)溫控箱的恒溫控制。

圖10 所示為伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制原理圖。由圖10 可知，該控制模塊由強(qiáng)電回路和弱電回路組成。強(qiáng)電回路由伺服驅(qū)動(dòng)器RST 3 個(gè)端子接入220 V的三相交流電。弱電回路的L1c和L2c端子作為主電源電路輸入回路與單相交流電源連接。編碼器的A、B、C信號(hào)以差動(dòng)的方式輸出，反饋伺服電動(dòng)機(jī)的行程，與PLC 發(fā)出的脈沖信號(hào)對(duì)比，形成1 個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

圖10 伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制原理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)溫控箱內(nèi)傳熱板的溫度設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了圖11 所示的溫度控制回路。由輸入、輸出和溫度模塊EM231 組成。輸入端的啟動(dòng)按鈕、停止按鈕以及保護(hù)開(kāi)關(guān)由24 V 直流電源供電。輸出端的運(yùn)行、停止和報(bào)警指示燈判斷溫控箱運(yùn)行情況。溫度模塊中的PT100 溫度傳感器檢測(cè)加熱板的溫度，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，PLC 進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。在加熱狀態(tài)時(shí)，繼電器接通，加熱板進(jìn)行加熱，無(wú)需加熱時(shí)，繼電器自動(dòng)斷開(kāi)，加熱板停止加熱。

圖11 溫控箱的溫度控制原理

3.2 PLC控制

在PC機(jī)中，使用STEP 7-Micro ／WIN軟件編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)控制要求與功能的PLC 程序。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制流程如圖12 所示。由圖可知，該系統(tǒng)主要包括自動(dòng)控制和參數(shù)設(shè)置2 個(gè)模塊。

自動(dòng)控制模塊在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)準(zhǔn)備運(yùn)行階段進(jìn)行系統(tǒng)自檢，檢查無(wú)誤后根據(jù)設(shè)定的X、Y、Z3 個(gè)方向上的坐標(biāo)、傳熱板溫度、平臺(tái)傾角、轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角自動(dòng)運(yùn)行，并實(shí)時(shí)反饋X、Y、Z3 個(gè)方向的坐標(biāo)值、傳熱板溫度、平臺(tái)傾角，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角，與設(shè)定參數(shù)對(duì)比，進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到設(shè)定狀態(tài)。

參數(shù)設(shè)置模塊主要對(duì)實(shí)驗(yàn)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)設(shè)置參數(shù)超過(guò)其量程時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。

3.3 人機(jī)界面

為更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制流程圖，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互模塊。如圖13 所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)監(jiān)控界面，人機(jī)界面設(shè)置包括了X、Y、Z3 個(gè)方向的坐標(biāo)、傾角、轉(zhuǎn)角以及溫度值。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示參數(shù)和液滴畫(huà)面。能及時(shí)保存實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)判。人機(jī)界面還包括啟動(dòng)鍵、暫停鍵、復(fù)位鍵和運(yùn)行、報(bào)警、以及停止指示燈，方便操作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

圖13 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)監(jiān)控界面

4 實(shí)驗(yàn)案例

最終搭建的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，功能較多，能支持基礎(chǔ)型、多樣化教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及進(jìn)階型、高階型研究性實(shí)驗(yàn)。

（1）經(jīng)典的機(jī)電伺服控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)X、Y、Z三軸方向精確定位以及傾斜平臺(tái)精準(zhǔn)角度的需求。

（2）PLC邏輯編程實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可通過(guò)使用編程軟件STEP 7-Micro ／WIN，編寫(xiě)試驗(yàn)臺(tái)控制X、Y、Z三軸方向和轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜角度的伺服電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。

（3）PID溫度控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)針對(duì)傳統(tǒng)PID控制方法，對(duì)比采用模糊PID控制理論及自適應(yīng)算法，建立本實(shí)驗(yàn)臺(tái)加熱控制的模糊準(zhǔn)則及相關(guān)系統(tǒng)誤差，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

（4）構(gòu)件表面潤(rùn)濕參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同材料構(gòu)件表面在相同高度下滴入固定容量的液滴，測(cè)試液滴在固液界面上的接觸角、滾動(dòng)角和三相接觸線。結(jié)合高速顯微相機(jī)拍攝的影像資料，理解分析潤(rùn)濕表征參數(shù)的內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)。

（5）構(gòu)件表面微結(jié)構(gòu)對(duì)潤(rùn)濕性參數(shù)的影響觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比表面具有不同幾何形態(tài)（圓形、三角形、矩形等）和分布形式（均勻、非均勻）的相同微結(jié)構(gòu)材料的測(cè)試件在相同高度下滴入確定容量的液滴過(guò)程中，觀察液滴潤(rùn)濕演變過(guò)程的不同。結(jié)合高速顯微相機(jī)拍攝的影像資料，測(cè)試表面微結(jié)構(gòu)改變界面自由能，可以改變潤(rùn)濕性。

（6）溫度對(duì)微結(jié)構(gòu)表面潤(rùn)濕性參數(shù)的影響觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比相同材料且具有相同微結(jié)構(gòu)的測(cè)試表面，觀察構(gòu)件在不同溫度情況下滴入相同容量液滴，界面潤(rùn)濕性的變化規(guī)律。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一款可針對(duì)溫度、角度、微結(jié)構(gòu)多因素改變下的構(gòu)件表面潤(rùn)濕性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，與普通實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)緊湊、功能多樣、操作方便，能完成多個(gè)不同層次需求的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究測(cè)試：①本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能開(kāi)展經(jīng)典機(jī)電伺服傳動(dòng)控制、PLC 編程設(shè)計(jì)、模糊PID溫度控制等實(shí)驗(yàn)；②該試驗(yàn)系統(tǒng)能開(kāi)展改變檢測(cè)件傾斜角度、液滴工質(zhì)及容量等影響因素下構(gòu)件表面潤(rùn)濕性能改變規(guī)律的研究性測(cè)試；③該測(cè)試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多種微結(jié)構(gòu)表面形態(tài)、材質(zhì)和液滴工質(zhì)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性指標(biāo)檢測(cè)。可滿(mǎn)足智能制造專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、研究提高型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、研究生項(xiàng)目研究的測(cè)試需求等。

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為智能制造專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了有效、實(shí)用、先進(jìn)的設(shè)備保障，具有較高的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用價(jià)值。