基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统的制作方法

本实用新型涉及电连接器状态检测技术领域，具体是一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统及方法。

背景技术：

电连接器是用来实现电气和信号通断的重要机电元件之一。由于电连接器具有高质量和高可靠性的特点，因此广泛应用于航空航天、国防、电子通讯等领域。电连接器除了要满足一般的性能要求外，特别重要的要求是电连接器必须达到接触良好，工作可靠，维护方便，其可靠性直接影响电气和电子设备的正常工作。电连接器在储存、运输以及工作时，会伴随有多次插拔或振动，接触件插针与插孔之间会发生相对位移，从而产生微动现象，引起接触部位的机械磨损，产生磨损碎屑并堆积在磨损区域的周边；磨屑和由于磨损暴露的基底金属与大气中的氧化气体反应，形成氧化物，使得接插件的接触电阻增大，最终导致接触失效，从而影响电连接器的接触性能，甚至会使电气设备停止工作，有可能造成巨大的损失。

目前，电连接器微动磨损的检测大多数都采用特制的接触试样，这种特制的接触试样不是真实的电连接器，不能够反映出实际的电连接器的磨屑分布状况，且未涉及磨屑的形成和演变过程。例如任万滨等学者(任万滨,焦玉斌,翟国富.电连接器微动磨损研究综述[J].机电元件,2010,30(1):28-38.)先制作接触试样，随后每次检测都要通过切片、采样的方式，并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线色散能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、电子散射测量等方法观察样品表面形貌。若利用该检测方法观测磨屑分布状况，需要在每次完成磨损实验后才能进行，且由于切片方式制样，每次实验后样品都会被破坏，不能继续再对同一个试样进行试验，即每个试样只能进行一次磨损检测，且不能进行实时检测。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统及方法，该检测系统能够进行接触件无损的实时检测，能够直观、快速和准确地定位电连接器接触件间的磨屑分布状况。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统，其特征在于，该系统包括用于使待检测电连接器通过插拔试验产生磨屑的插拔装置和用于获取待检测电连接器插拔试验中的红外热像图的检测装置。

所述插拔装置包括安装基座、移动平台、用于控制插拔装置的运行速度及方向的控制单元、用于驱动移动平台前后移动的驱动单元和夹持单元；所述夹持单元包括用于夹持电连接器去掉壳体的插针的插针夹具和用于夹持电连接器的插孔的插孔夹具，插孔夹具与插针夹具对心安装；插孔夹具安装在移动平台的前端；

所述插针夹具为“L”型弯折板，包括立板和底板，其中立板上设有一个与待检测电连接器插针绝缘体形状相同的止口，且在立板上围绕止口外围圆周上均匀设置有多个螺纹通孔，在设有螺纹通孔的立板上覆盖左挡环和右挡环，左挡环和右挡环围成圆环形，圆环的内径与插孔绝缘体的直径相一致，左挡环和右挡环上均设有环形槽，环形槽的空间恰好能容纳立板上的多个螺纹通孔；所述左挡环或右挡环上设置有用于防止电连接器转动的制动键，所述制动键与相应的挡环焊接在一起，制动键与待检测电连接器插针绝缘体上的凹槽相匹配；待检测电连接器被左挡环和右挡环通过螺栓固定在立板上；所述底板通过螺栓与安装基座固定在一起；

所述检测装置包括直流稳压稳流源、用于拍摄待检测电连接器插拔试验中的红外热像图的红外热像仪和计算机，红外热像仪与计算机连接，所述待检测电连接器与直流稳压稳流源电连接，红外热像仪正对待检测电连接器。

一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测方法，该方法使用上述的基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统，利用直流稳压稳流源加热时电连接器接触件中有磨损部分和无磨损部分接触电阻的不同造成的表面温度不同的现象识别出磨屑的分布状况，具体步骤如下：

1)被检测件的制备：去掉电连接器的金属壳体，将电连接器其中一个插孔外的黑色绝缘体锯掉部分使其露出一个完整的接触簧片，然后在需要拍摄的接触簧片表面涂覆一层黑墨水并晾干或粘贴黑胶带，或者将红外热像仪和电连接器放在同一个暗箱内；将上述处理后的电连接器焊接上导线，确定电连接器已达到热平衡状态后，再将电连接器安装在插拔装置上进行插拔试验；

2)将插拔中的电连接器水平放置在红外热像仪之前，连接好电路，调节直流稳压稳流源输出电流大小，使电连接器达到正常工作状态；

3)检测时，根据待检测电连接器的接触簧片上涂覆或粘贴材料的属性设置红外热像仪的参数，参数设置包括发射率；

4)利用红外热像仪拍摄插拔试验中接触件的红外热像图；

5)借助计算机上安装的红外热像处理软件，设置分段线性灰度拉伸和温度范围，从而得到磨屑分布的红外热像图。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型检测系统通过重新设计插拔装置的夹持单元的插针夹具，使得能够夹持电连接器去掉金属壳体的插针，为本文试验提供了方便。

2.红外成像检测能够直观、快速和准确地定位电连接器接触件间的磨屑分布状况，操作简单，实际应用价值大。

3.检测时间短，速度快；试验器材维护费用低。

附图说明

图1为本实用新型方法的流程图；

图2为本实用新型基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统的插拔装置的立体结构示意图；

图3(a)为本实用新型插针夹具的等轴侧结构示意图；

图3(b)为插针夹具的主视结构示意图；

图3(c)为图3(b)中A—A面的剖视结构示意图；

图4为本实用新型插针夹具的俯视结构示意图；

图5为本实用新型插针夹具的左视结构示意图；

图6为本实用新型检测系统法的原理示意图；

图中，1-安装基座，2-驱动单元，3-移动平台，4-插针夹具，5-插孔夹具，41—止口，42 —环形槽，43—右挡环，44—左挡环，45—制动键，46—螺栓，6—直流稳压稳流源，7—电连接器，8—红外热像仪，9—计算机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本实用新型，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

本实用新型一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统(简称系统，参见图2) 包括用于使待检测电连接器通过插拔试验产生磨屑的插拔装置和用于获取待检测电连接器插拔试验中的红外热像图的检测装置。

所述插拔装置包括安装基座1、控制单元(图中未标出)、驱动单元2、移动平台3和夹持单元(具体各部分的连接组成参见专利：ZL201510257895.1)，控制单元由步进电机驱动器和控制器以及24V直流电源组成，通过步进电机驱动器向步进电机提供指令，可以控制插拔装置的运行速度、方向等；所述驱动单元包括步进电机和丝杠螺母，步进电机驱动丝杠螺母运动，从而带动电连接器插孔完成插拔，驱动单元驱动移动平台前后移动；所述夹持单元包括用于夹持电连接器去掉壳体的插针的插针夹具4和用于夹持电连接器的插孔的插孔夹具5，插孔夹具5与插针夹具4对心安装；插孔夹具5安装在移动平台的前端；

所述插针夹具4为“L”型弯折不锈钢板，在实际应用中，插针夹具4也可以是其他材料，包括立板和底板，其中立板上设有一个与待检测电连接器插针绝缘体形状相同的止口41，且在立板上围绕止口41外围圆周上均匀设置有多个螺纹通孔，在设有螺纹通孔的立板上覆盖左挡环44和右挡环43，左挡环44和右挡环43围成圆环形，圆环的内径与插孔绝缘体的直径相一致，左挡环44和右挡环43上均设有环形槽42，环形槽42的空间恰好能容纳立板上的多个螺纹通孔；所述左挡环44或右挡环43上设置有用于防止电连接器转动的制动键45，所述制动键45与相应的挡环焊接在一起，制动键45与待检测电连接器插针绝缘体上的凹槽相匹配；待检测电连接器被左挡环44和右挡环43通过螺栓46固定在立板上；所述底板通过螺栓与安装基座1固定在一起；

所述检测装置包括直流稳压稳流源6、用于拍摄待检测电连接器插拔试验中的红外热像图的红外热像仪8和计算机9，红外热像仪8与计算机9连接，所述待检测电连接器7与直流稳压稳流源6电连接，红外热像仪8正对待检测电连接器7；在实际应用中，直流稳压稳流源6的电流大小可根据实际情况改变。

本实用新型中，所述移动平台3上安装有用于显示插拔力数据的数显式插拔力计。

本实用新型中，所述立板上止口周围设有8个螺纹通孔且呈等间距分布，左挡环或右挡环上的环形槽覆盖四个螺纹通孔。

本实用新型中，所述底板上设置有4个螺纹通孔且呈等间距分布，底板与安装基座固定在一起。

本实用新型中，所述立板上止口尺寸的大小略大于插针绝缘体的尺寸。

本实用新型中，所述左挡环和右挡环形成的圆环形内径为插孔绝缘体的直径，其厚度为电连接器插针绝缘体与插孔绝缘体之间的距离。

本实用新型中，所述左挡环和右挡环上环形槽的槽宽略大于螺纹通孔的直径。

本实用新型中，所述电连接器需要去掉金属壳体，将电连接器其中一个插孔外的黑色绝缘体锯掉其约三分之一，露出一个完整的接触簧片，然后在需要拍摄的接触簧片表面涂覆一层黑墨水并晾干；将电连接器安装在插拔仪上进行插拔试验。

所述电连接器接触件可涂覆黑墨水、粘贴黑胶带或将红外热像仪和电连接器放在同一个暗箱内，以减小反射率和反射能量。在实际应用中，被测电连接器接触件的材料也可以是其它金属(如：锡青铜，铍青铜等)，待测电连接器的芯数和插针直径都可以改变，对于不同规格的待测电连接器会选择相应规格的插针夹具。

上述检测系统工作时，利用直流稳压稳流源给电连接器通电加热，使电连接器温度升高。升温过程中，当电流流经接触件磨损处时，由于磨损处的接触电阻比较大，因此其发热会比无磨损处严重，即磨损处温度比无磨损处温度高。

本实用新型提供了一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测方法，利用直流稳压稳流源加热时电连接器接触件中有磨损部分和无磨损部分接触电阻的不同造成的表面温度不同的现象识别出磨屑的分布状况。具体实施步骤如下：

具体步骤如下：

1)被检测件的制备：去掉电连接器的金属壳体，将电连接器其中一个插孔外的黑色绝缘体锯掉部分使其露出一个完整的接触簧片，然后在需要拍摄的接触簧片表面涂覆一层黑墨水并晾干或粘贴黑胶带，或者将红外热像仪和电连接器放在同一个暗箱内；将上述处理后的电连接器焊接上导线，确定电连接器已达到热平衡状态后，再将电连接器安装在插拔装置上进行插拔试验；

2)将插拔中的电连接器水平放置在红外热像仪之前，连接好电路，调节直流稳压稳流源输出电流大小，使电连接器达到正常工作状态；

3)检测时，根据待检测电连接器的接触簧片上涂覆或粘贴材料的属性设置红外热像仪的参数，参数设置包括发射率；

4)利用红外热像仪拍摄插拔试验中接触件的红外热像图；

5)借助计算机上安装的红外热像处理软件，设置分段线性灰度拉伸和温度范围，从而得到磨屑分布的红外热像图。

实施例1

本实施例中，所述红外热像仪的型号为上海巨哥MAG13，所述计算机上安装的红外热像处理软件是ThermoX。

本实施例提供了一种基于红外热像技术的电连接器微动磨损检测系统及方法，具体实施步骤如下：

1)被检测件的制备：电连接器需要去掉金属壳体，将电连接器其中一个插孔外的黑色绝缘体锯掉其约三分之一，露出一个完整的接触簧片，然后在需要拍摄的接触簧片表面涂覆一层黑墨水并晾干；将上述处理后的电连接器焊接上导线，确定电连接器已达到热平衡状态后，再将电连接器安装在插拔装置上进行插拔试验，本实施例以插拔200次和800次为例。

2)连接好电路，并将插拔中的电连接器水平放置在红外热像仪之前，调节直流稳压稳流源输出电流大小10A加热电连接器，使电连接器达到正常工作状态；

3)检测时，由于本次实验接触簧片涂覆的是黑墨水，因此将发射率设置为理想黑体1.0；

4)利用红外热像仪拍摄插拔试验中接触件的红外热像图；

5)借助计算机上安装的红外热像处理软件，设置分段线性灰度拉伸为0-255和温度范围设置为29℃-30℃，从而得到磨屑分布的红外热像图；

6)对所拍摄到的不同插拔次数的磨屑分布的红外热像图进行对比分析，得到接触件相对运动后磨屑分布的变化情况。

本实施例中电连接器接触件的材料是黄铜。被测电连接器的芯数和插针直径分别为2芯和3.5mm，直流稳压稳流源的电流大小是10A，插针夹具为不锈钢板。

本实施例以插拔200次和800次为例，由二者的红外热像图中可看出，插拔800次的明亮部分面积明显比插拔200次的明亮部分面积大。这是因为随着插拔次数的增加，接触件间的磨屑也会变得越来越多，接触电阻也会随之增大。插拔200次的磨屑主要集中在插孔接触簧片内表面的前半部分和插针的中间部分，随着插拔过程中的不断推碾，插拔800次的一部分磨屑集中在磨损区域边缘，还有一部分磨屑呈现大块颗粒状，整个接触簧片内表面和插针部分的磨屑也逐渐增多。根据磨损程度的不同，接触件间的磨屑分布由不同的颜色表现出来。利用红外热像仪可较好地检测到接触件间磨屑的分布状况以及接触件相对运动后磨屑分布的变化。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。