1.一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:步骤一、对m种被测液体分别进行液滴摩擦拖拽试验,获得被测液体的铺展面积和粘附痕迹长度;液滴摩擦拖拽试验为将被测液体滴加在刀具块上,并将刀具块和工件块进行一次摩擦运动;铺展面积为摩擦前的俯视面积;粘附痕迹长度为摩擦后所成痕迹的长度;
步骤二、基于层次分析法,将被测液体的动态润湿特性评判过程分为三个层次:最下层为方案层,由m种被测液体组成;中间层为准则层,由测得的润湿角、铺展面积、粘附痕迹长度组成;最上层为目标层,即评判的被测液体的最佳动态润湿特性;
步骤三、构造准则层对目标层的判断矩阵A;将润湿角、铺展面积、粘附痕迹长度分别作为三个因素;分别设定准则层的三个因素中两两之间的重要性影响比;
建立矩阵A如式(1)所示;
式(1)中,aij表示第i个因素与第j个因素之间的重要性影响比,i=1,2,3,j=1,2,3,aij越大表示第i个因素相较于第j个因素越重要;
T
计算矩阵A的权向量ωa=[ωa1,ωa2,ωa3]和最大特征根λa;
步骤四、构造对方案层对目标层的判断矩阵B、C、D;根据m种被测液体的润湿角大小,确定m种被测液体两两之间的润湿角特征比,建立矩阵B如式(2)所示;根据m种被测液体的铺展面积大小,确定m种被测液体两两之间的铺展面积特征比,建立矩阵C如式(3)所示;根据m种被测液体的粘附痕迹长度大小,确定m种被测液体两两之间的痕迹长度特征比,建立矩阵D如式(4)所示;
其中,bxy表示第x种被测液体与第y种被测液体的润湿角特征比;cxy表示第x种被测液体与第y种被测液体的铺展面积特征比;dxy表示第x种被测液体与第y种被测液体的痕迹长度特征比;x=1,2,…,m,y=1,2,…,m;
分别计算矩阵B、C、D的权向量ωb=[ωb1,ωb2,...,ωbm]T、ωc=[ωc1,ωc2,...,ωcm]T、Tωd=[ωd1,ωd2,...,ωdm]和最大特征根λb、λc、λd;
步骤五、对矩阵A、B、C、D分别进行一致性检测,对未通过一致性检测的矩阵进行根据步骤六中的方法进行修正;若矩阵A、B、C、D均通过一致性检验,则直接进入步骤七;
步骤六、对各个未通过一致性检测的矩阵A、B、C或D进行修正,使其通过一致性检验;
步骤七、计算各方案对目标的权向量ω如式(7)所示;
权重特征值ω1、ω2、ω3分别对应m种被测液体;权重特征值越大,则对应的被测液体的动态润湿特性越优异,由此得到三种被测液体的动态润湿特性的优劣。
2.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:步骤六中修正矩阵的具体过程如下:
6-1:将未通过一致性检测的矩阵A、B、C或D分别定义为被修正矩阵Z;根据被修正矩阵ZT
的权向量ωz=[ωz1,ωz2,...,ωzn]构造一致性矩阵W如式(5)所示;
6-2:计算扰动矩阵P如式(6)所示;
P=Z-W (6)
6-3:按照扰动矩阵P中元素绝对值从大到小的顺序,对修正被修正矩阵Z内各个对应元素进行排序;之后按照顺序依次修正被修正矩阵Z内各个大于1的元素;修正的条件为:若被修正的元素zij≠2且pij>0,则将zij减小1;若zij≠9且pij<0,则将zij增大1;否则,zij保持不变;当被修正矩阵Z内一个大于1的元素zij被修正时,同步修正该元素在被修正矩阵Z内对角位置的元素zji,使得zij=1/zji;
每当一个被修正矩阵Z内一个大于1的元素被修正后,均对修正后被修正矩阵Z进行一致性检测;若通过一致性检测,被修正矩阵Z的修正完成;若未通过一致性检测,则继续修正被修正矩阵Z内的下一个元素;若被修正矩阵Z内所有大于1的元素均被修正后,被修正矩阵Z依然未通过一致性检测,则进入步骤6-4;
6-4.以修正后的被修正矩阵Z作为新的被修正矩阵Z重新执行步骤6-1至6-3的修正,直到被修正矩阵Z通过一致性检测。
3.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:步骤三中,a12=5,a13=3,a23=2。
4.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:两种被测液体的润湿角特征比的确定方法如下:将液滴润湿角划分为四个区间:分别为[0°,30°)、[30°,60°)、[60°,90°)、[90°,180°);如果两种被测液体测得的润湿角在同一区间时,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比取1~5;如果两种被测液体测得的润湿角分别在两个相邻的区间,润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为7;如果两种被测液体测得的润湿角不处于同一个区间也不处于两个相邻的区间,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为
9;在处于润湿角出去同一区间的前提下,若两被测液体的润湿角的差值为0°至5°,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为1;若两被测液体的润湿角的差值为5°至10°,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为
2;若两被测液体的润湿角的差值为10°至15°,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为3;若两被测液体的润湿角的差值为15°至20°,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为4;若两被测液体的润湿角的差值为20°至30°,则润湿角较小的被测液体与润湿角较大的被测液体的润湿角特征比为5。
5.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:两种被测液体的铺展面积特征比的确定方法如下:计算最大面积差RS=Smax-Smin;Smax为m种被测液体的铺展面积的最大值;Smin为m种被测液体的铺展面积的最小值;铺展面积较大的被测液体与铺展面积较小的被测液体之间的铺展面积特征比为 其中, 为向上取整运算;先计算该两种被测液体的铺展面积的差值ΔS;Sl=RS/7。
6.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:两种被测液体的痕迹长度特征比的确定方法如下:计算最大面积差RL=Lmax-Lmin;Lmax为m种被测液体的痕迹长度的最大值;Lmin为m种被测液体的痕迹长度的最小值;痕迹长度较大的被测液体与痕迹长度较小的被测液体之间的痕迹长度特征比为 其中, 为向上取整运算;先计算该两种被测液体的痕迹长度的差值ΔL;Sl=RL/7。
7.根据权利要求1所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测方法,其特征在于:步骤五中对矩阵进行一致性检测的方法如下:计算被检测矩阵的一致性指标 n为被检测矩阵的阶数;λ为被检测矩阵的特征根;引入随机一致性指标RI;RI的大小有被检测矩阵的阶数n决定;如下表所示;
计算一致性比率 若CR<0.1,则被检测矩阵通过一致性检验;否则被检测矩阵未通过一致性检验。
8.一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测装置,包括机架;其特征在于:还包括微液滴制备装置、刀具块进给装置、工件块和视觉检测系统;微液滴制备装置与刀具块进给装置并排设置;微液滴制备装置吸取被测液滴并滴加至刀具块进给装置的刀具块上;刀具块进给装置与工件块对齐;所述微液滴制备装置包括微液滴蘸取模块和液体盛放容器;微液滴蘸取装置通过呈门形的微液滴制备支架安装在底板上;所述微液滴蘸取模块包括XZ驱动台和碳纤维束;竖直设置的碳纤维束安装在XZ驱动台上;液体盛放容器固定在机架上;
所述的刀具块进给装置包括刀具块、压力气缸、第二连接板和Y向移动平台;Y向移动平台安装在底板上;第二连接板固定在Y向移动平台的滑移块上;压力气缸固定在第二连接板上,且推出杆朝向正上方;刀具块安装在压力气缸的推出杆上;工件块固定在机架上;视觉检测系统包括润湿角检测摄像头、铺展面积检测摄像头和痕迹检测摄像头;润湿角检测摄像头通过视觉检测摄像头支架固定在底板上,且镜头朝向水平设置;铺展面积检测摄像头、痕迹检测摄像头均固定在工件块安装支架上,镜头竖直朝下,高于刀具块的底面,且分别位于刀具块的两端。
9.根据权利要求8所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测装置,其特征在于:所述的XZ驱动台包括X向移动平台、第一连接板和Z向移动平台;水平设置的X向移动平台安装在微液滴制备支架的顶部;第一连接板固定在X向移动平台的滑动块上;竖直设置的Z向移动平台安装在第一连接板上。
10.根据权利要求8所述的一种刀具-工件接触面液滴动态润湿特性检测装置,其特征在于:所述的刀具块与压力气缸的推出杆之间设置有三向力传感器;所述工件块的底部设置有倒角。