专利名称：自动布氏硬度试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理测量装置，特别是试验机与测量机构(包括测头和专用
的计算机软件测量系统)集成一体，由试验机准确提供布氏硬度规定的试验力，在试样表 面压出压痕，由集成一体的测头，获取并在电脑上显示压痕图像，由相应的测量软件测量布 氏硬度结果。
背景技术：
布氏硬度测量是目前应用最为普遍的硬度检测方法之一，广泛应用于科研、生产 的各个方面，布氏硬度测量是在布氏硬度试验机或布氏硬度计上进行。目前，普遍的测量方 法是分开进行的试验机由砝码提供试验力，经杠杆放大后达到规定的力值，在被测试样表 面压出压痕；然后把被测试样拿到光学读数显微镜下，读取压痕直径，再人工查表或计算得 出布氏硬度结果。
发明内容本发明的目的，就是提供一种硬度计，不需要砝码，由控制机构和加载机构闭环控 制，实现规定的试验力，在试样表面压出压痕；同时压痕测量机构与试验机集成一体，由集 成一体的测头，自动获取并在电脑上显示压痕图像，由相应的测量软件测量布氏硬度结果， 自动测量得出结果，不需要人工查表或计算。 为达到上述目的，本实用新型提供一种自动布氏硬度试验机，其包括压头，其用 于在被测试样工件的表面上压出压痕；试验力加载机构，其用于给压头提供试验力，以使压 头在被测样工件的表面上施加规定的试验力；控制机构，其用来存储系统程序和数据并控 制试验力加载机构的动作；升降机构，其用于带动顶端的样品台上的被测试样工件上、下移 动；测量装置，其用于对样品台上的被测试样工件进行硬度测试；显示装置，其用于显示试 验参数和控制结果，该测量装置包括测头和计算机软件测量系统，测头直接安装在该试验 机上并与试验机集成一体，其中测头用于获取由压头压出的压痕的图像信息，计算机软件 测量系统根据该图像信息测量出布氏硬度结果。 所述的控制机构包括力传感器、信号调节器、运算放大器、AD转换器和单片机，其 中，力传感器产生的信号，经信号调节器输出直流电压信号，经运算放大器两级运算放大， 放大输出经稳定的电压跟随器输入到AD转换器，单片机接收AD转换器转换的信号，控制试 验力加载机构的动作，最后再将控制结果在显示装置上显示出来。 试验力加载机构包括杠杆、螺杆、驱动电机，其中，驱动电机根据控制机构的指令 正转或反转，带动螺杆拉紧或松弛，传递拉力到其连接的杠杆上，经杠杆放大后，传递试验 力到压头上，在被测试样工件的表面施加规定的试验力。 试验力加载机构提供的是布氏硬度试验力，该试验力为下面IO种力中的一种 3000kgf(29400N)、1500Kgf(14700N)、1000Kgf(9800N)、750Kgf(7355N)、500Kgf(4900N)、 250Kgf(2452N)、187. 5Kgf(1839N)、125Kgf(1226N)、100Kgf(980N)和62. 5Kgf(612. 9N)。[0008] 由测头获取的压痕的图像信息通过USB线传输到和试验机相连接的计算机，由计 算机安装的计算机软件测量系统根据该图像信息测量出布氏硬度结果，并在计算机的显示 屏上显示出来。
由此，本实用新型具有显著的有益效果 由于采用单片机闭环控制电动加载方式，取消了传统的砝码加载方式，大量减少 铸铁用量，整机重量比普通布氏硬度计减轻50%，节约了材料、能源，减少了铸造带来的环 境污染。 试验力的选择切换通过按键即可完成，不再需要人工搬移砝码大大减轻操作者劳 动强度，并消除了安全隐患，提高劳动安全性。 集成一体化测头使用方便简单，与专业测量软件配合，完成硬度测量与运算，准 确，快速，可靠；排除传统方式人眼光学显微镜读数，然后查表计算带来的疲劳、易错、重复 性差的弊端。
图1本实用新型自动布氏硬度试验机内部结构图； 图2本实用新型自动布氏硬度试验机外观结构图； 图3本实用新型自动布氏硬度试验机微处理器控制原理图； 图4本实用新型自动布氏硬度试验机电路原理图。图号说明1-丝杠2-压头座3_杠杆4-电机5_螺杆6_控制机构7-显示屏8_测头9-样品台10-USB线11-计算机
具体实施方式参考附图详细说明本发明。 图l为本实用新型自动布氏硬度试验机内部结构图。图2本实用新型自动布氏硬 度试验机外观结构图。结合图1和图2说明本实用新型所提供的动布氏硬度试验机，其包 括压头，该压头用于在被测试样工件的表面上压出压痕；试验力加载机构，其用于给压头 提供试验力，以使压头在被测样工件的表面上施加规定的试验力；控制机构，其用来存储系 统程序和数据并控制试验力加载机构中电机4的转动动作；升降机构，其用于带动顶端的 样品台上的被测试样工件上、下移动；测量装置，其用于对样品台上的被测试样工件进行硬 度测试；测量装置，其用于对样品台上的被测试样工件进行硬度测试，以及显示装置，其用 于显示试验参数和控制结果。 更详细地说，自动布氏硬度试验机所包括的试验力加载机构包括杠杆3、螺杆5、 驱动电机4，其中，驱动电机4根据控制机构的指令正转或反转，带动螺杆5拉紧或松弛，传 递拉力到其连接的杠杆3上，经杠杆3放大后，传递试验力到压头座2上，以进一步将压力传递到压头上，在被测试样工件的表面施加规定的试验力。 自动布氏硬度试验机所包括的控制机构6包括力传感器、信号调节器、运算放大 器、AD转换器和单片机，其中，力传感器产生的信号，经信号调节器输出直流电压信号，经运 算放大器两级运算放大，放大输出经稳定的电压跟随器输入到AD转换器，单片机接收AD转 换器转换的信号，控制试验力加载机构的动作，最后再将控制结果在显示装置上显示出来。 自动布氏硬度试验机所包括的升降机构主要包括丝杠1、样品台9等。通过丝杠 l，带动顶端样品台9上的工件上、下移动，并在其表面进行硬度测试。 自动布氏硬度试验机所包括的测量装置包括测头8和计算机软件测量系统，测头 直接安装在该试验机上并与试验机集成一体，其中测头用于获取由压头压出的压痕的图像 信息，计算机软件测量系统根据该图像信息测量出布氏硬度结果。由测头获取的压痕的图 像信息通过USB线10传输到和试验机相连接的计算机11，由计算机11安装的计算机软件 测量系统根据该图像信息测量出布氏硬度结果，并在计算机的显示屏上显示出来。显示装 置，其用于显示试验参数和控制结果。 自动布氏硬度试验机所包括的显示装置主要是一个显示屏7，可以是现有技术中 的各种显示屏，该显示屏下设置有键盘，可以通过键盘设置试验参数。 试验力加载机构提供的是布氏硬度试验力，该试验力为下面IO种力中的一种 3000kgf(29400N)、1500Kgf(14700N)、1000Kgf(9800N)、750Kgf(7355N)、500Kgf(4900N)、 250Kgf(2452N)、187. 5Kgf(1839N)、125Kgf(1226N)、100Kgf(980N)和62. 5Kgf(612. 9N)。 图3本实用新型自动布氏硬度试验机微处理器控制原理图。图4本实用新型自 动布氏硬度试验机电路原理图。本实用新型的自动布氏硬度试验机控制机构是一个以 P89C51RD2为核心的单片机控制系统。P89C51RD2和HY62256以及辅助芯片用来存储系统 程序和数据，两片74HC573作为键盘和发光指示灯的接口，74LS138、两片74LS14和一片 74LS132组成逻辑译码电路，控制AD转换器、键灯接口 、键盘接口的片选信号。 MAX691通过控制备用电池、系统电源的切换来给RAM供电，以保持RAM中的有用数 据。RS232串口通过MAX3222及外围电路连接P89C51RD2的TXD、 RXD，可以和打印机、计算 机通讯。液晶显示器、键盘、蜂鸣器组成人机对话，用来显控菜单设置、测量过程指示及测试 结果显示。 数字信号经过单片机处理，最后由液晶显示。采用高分辨率点阵、背光液晶显示 屏，读数准确清晰。 本实用新型可自动控制加卸载，控制试验力保持时间并倒计时显示，可设置并自 动记忆试验参数。
权利要求一种自动布氏硬度试验机，其包括压头，其用于在被测试样工件的表面上压出压痕；试验力加载机构，其用于给压头提供试验力，以使压头在被测样工件的表面上施加规定的试验力；控制机构，其用来存储系统程序和数据并控制试验力加载机构的动作；升降机构，其用于带动顶端的样品台上的被测试样工件上、下移动；测量装置，其用于对样品台上的被测试样工件进行硬度测试；显示装置，其用于显示试验参数和控制结果，其特征在于，该测量装置包括测头和计算机软件测量系统，测头直接安装在该试验机上并与试验机集成一体，其中测头用于获取由压头压出的压痕的图像信息，计算机软件测量系统根据该图像信息测量出布氏硬度结果。
2. 根据权利要求1所述的自动布氏硬度试验机，其特征在于所述的控制机构包括力 传感器、信号调节器、运算放大器、AD转换器和单片机，其中，力传感器产生的信号，经信号 调节器输出直流电压信号，经运算放大器两级运算放大，放大输出经稳定的电压跟随器输 入到AD转换器，单片机接收AD转换器转换的信号，控制试验力加载机构的动作，最后再将 控制结果在显示装置上显示出来。
3. 根据权利要求2所述的自动布氏硬度试验机，其特征在于试验力加载机构包括杠 杆、螺杆、驱动电机，其中，驱动电机根据控制机构的指令正转或反转，带动螺杆拉紧或松 弛，传递拉力到其连接的杠杆上，经杠杆放大后，传递试验力到压头上，在被测试样工件的 表面施加规定的试验力。
4. 根据权利要求2和3所述的自动布氏硬度试验机，其特征在于试验力加载机构提 供的是布氏硬度试验力，该试验力为下面IO种力中的一种3000kgf、1500Kgf、1000Kgf、 750Kgf、500Kgf、250Kgf、187. 5Kgf、125Kgf、100Kgf和62. 5Kgf。
5. 根据权利要求l所述的自动布氏硬度试验机，其特征在于由测头获取的压痕的图 像信息通过USB线传输到和试验机相连接的计算机，由计算机安装的计算机软件测量系统 根据该图像信息测量出布氏硬度结果，并在计算机的显示屏上显示出来。
专利摘要一种自动布氏硬度试验机，主要包括用来存储系统程序和数据并控制试验力的控制机构；安装在压头座上的力传感器；与压头相对应的升降机构；显示试验参数的显示装置；提供规定试验力的试验力加载机构，由杠杆、螺杆、驱动电机组成；加力完成后，集成一体的测量机构-包括测头和计算机测量系统自动测量布氏硬度结果。
文档编号G01N3/02GK201488924SQ200920217960
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者白清, 马炜 申请人:北京凯铭石科技有限公司