伸缩式CCD硬度压痕光学测量装置的制作方法

伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及硬度计技术领域，具体是涉及一种伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置。


背景技术：

2.硬度压痕测量属于非接触测量，通常是通过光学测量系统把压痕成像到ccd靶面上，测量ccd靶面上压痕的精确尺寸，计算获得硬度值。因此要求光学测量系统的成像必须固定、稳定、可靠，尽量排除外界杂光对光学成像的影响。
3.目前，常用光学测量系统为固定焦距ccd测量机构。固定焦距ccd测量机构在测量时直接固定在设备上，它是把光学镜头到被测工件表面压痕距离保持一个固定数值。通过标定此时光学测量系统成像到ccd靶面的成像倍数，确定精确的成像尺寸。测量通过测量靶面成像的像元数量，计算出硬度的大小。
4.实际应用中，这种光学测量系统测量受很多因素影响。
5.因素一：外界杂光：零件表面加工后，表面光洁度是不一样的，外界杂光会因为不同的光洁度，形成不规则的漫反射，让压痕的边缘不清晰，影响ccd测量系统采集的成像数据，造成得出硬度值也不准确。
6.因素二：成像距离：ccd测量系统是通过一个固定倍数的设备测量成像的像元数量，计算出硬度值，所以成像距离很重要。在实际中，对于一个固定倍数ccd测量装置而言，成像的距离已经是固定值，也不能变焦。只能通过控制移动ccd测量装置或者移动零件来保证零件检测面到ccd测量装置之间的成像距离，这样就会要求设备的精度高，进而会增加经济成本。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服上述不足的伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置，其通过ccd测量机构的移动能够保证镜筒端面到成像靶面的成像距离，采用了镜管端面直接可靠接触被测零件表面的方式，隔绝了外界杂光的影响，保证采集图像的质量和测试硬度值的准确性。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
9.伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置，其包括ccd测量机构、伸缩移动机构、限位保护单元；所述伸缩移动机构中的电机轴上安装有齿轮，上述齿轮与固定于导轨上的齿条啮合；导轨上配合有两组滑块，其中第二组滑块与固定座连接固定并给导轨的伸缩移动导向；第一组滑块上依次安装有ccd导向板、ccd固定板、ccd测量机构；ccd导向板侧面固定有拉簧上座，拉簧上座和挡板之间连接有复位弹簧。
10.所述复位弹簧在非工件状态时能拉着固定ccd测量机构的第一组滑块保持与固定在导轨一端的挡板接触。
11.所述复位弹簧为拉簧。
12.所述第二组滑块为一个或两个滑块。
13.所述第一组滑块为一个或两个滑块。
14.所述ccd测量机构包括镜筒、连接管、ccd摄像头和固定座，并通过上述固定座安装在ccd固定板上。
15.所述导轨的侧面和限位座固定连接，限位座上固定有限位轴，限位轴的伸出端与限位保护单元配合。
16.所述导轨另一端固定有用于防止导轨从第二组滑块中脱离的挡块。
17.所述限位保护单元在弯板上设置有一对限位开关和一对保护开关，弯板上设置有安装孔b。
18.所述伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置为水平设置、竖立设置以及任意不同倾斜角度的设置。
19.本实用新型与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：
20.本实用新型是将光学测量系统成像的焦点平面设计在本实用新型ccd测量机构镜管的端面，即镜筒端面到靶面的距离即是成像距离。测量时，采用了镜管的端面直接接触被测零件表面的方式，隔绝了外界杂光的影响。ccd测量装置内部提供光源照明，保证采集图像的质量。
21.这样需要一套驱动机构和电控系统将ccd测量机构镜管的端面送到被测面，镜管端面接触到被测面的同时，驱动机构（如电机等）同时停止。驱动机构直接驱动ccd测量机构镜管的端面机构到达被测表面，电控系统需要非常精密、稳定、可靠。如出现误动作，极易造成ccd测量机构损伤，成本较高，尤其是使用在生产现场时还容易受到现场环境中电磁干扰等因素影响，造成镜管的端面与被测平面基础不可靠。
22.本实用新型的伸缩式装置是将一根导轨上安装两组滑块，左端一组滑块可为一个滑块或两个滑块，其固定在升降固定座上给导轨导向，右端一组滑块可为一个滑块或两个滑块，其上安装ccd测量机构，限位开关控制导轨的伸缩距离。通过控制导轨的伸缩，达到对距被测平面一定距离内的零件表面进行测量；右端滑块安装的ccd测量机构镜管的端面接触零件被测平面时，右端滑块沿导轨滑动，拉伸了复位弹簧，确保了ccd测量机构镜管端面与被测面可靠接触，无冲击，同时给驱动电机留有足够的控制时间，避免了镜管到达测量零件表面时电机正好停止这种难控现象。测量结束后，在复位弹簧的作用下，右端滑块带动ccd测量机构镜管回到初始位置。
23.本实用新型伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置可以水平使用，也可竖直及任意不同角度使用，增加了本实用新型应用的范围。
附图说明
24.图1为本实用新型的正视图；
25.图2为本实用新型的后视图。
26.图1-图2中部件说明：
27.1、挡块；2、导轨；3、固定座；3-1、安装孔a；4、电机；5、限位轴；6、限位座；7、限位保护单元；7-1、安装孔b；8、ccd导向板；9、ccd固定板；10、ccd测量机构；10-1、镜筒；11、齿轮；12、齿条；13、拉簧上座；14、复位弹簧；15、第一组滑块；16、挡板；17、第二组滑块。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：
29.本实用新型可以配套应用于硬度在线测试设备上，实现对水平设置的测试零件例如高压气瓶、长轴类零件等的外圆周上母线、端部、端面及斜面的在线硬度测试。另外根据测试面所处的具体位置，需要将本实用新型伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置以水平设置、竖直设置以及任意不同角度的倾斜设置使用方式，进一步拓宽了本实用新型的应用范围。
30.下面就以本实用新型水平设置使用为例进行结构及原理地详细说明：
31.如图1、图2所示，本实用新型伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置包括ccd测量机构10、伸缩移动机构、限位保护单元；其中：
32.伸缩移动机构中的电机输出轴上安装有齿轮11，上述齿轮与固定于导轨2上的齿条12相啮合。电机4带动齿轮11转动，通过齿条12带动导轨移动，齿条和导轨用螺钉连接固定成一个整体。电机4为交流电机。
33.导轨2上配合有两组滑块，其中第一组滑块15为位于导轨右端的一个滑块或两个滑块，其上依次安装有ccd导向板8、ccd固定板9、ccd测量机构10；第二组滑块17为位于导轨左端的一个滑块或两个滑块，其用螺钉与固定座3连接固定并给导轨2的伸缩移动导向。
34.在导轨左端用螺钉固定有挡块1，用于工艺安装，防止导轨2从第二组滑块17中脱离；在导轨右端用螺钉固定有挡板16。
35.ccd导向板8侧面用螺钉固定有拉簧上座13；拉簧上座13和挡板16用复位弹簧14连接；复位弹簧14为拉簧。复位弹簧14在非工作状态时能拉着固定ccd测量机构10的第一组滑块15保持与挡板16接触。
36.在导轨的侧面用螺钉固定连接限位座6，限位座上用螺钉固定有限位轴5，限位轴的伸出端与限位保护单元7配合。限位保护单元7包括设置在弯板上的一对限位开关和一对保护开关，用于伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置的限位和过载保护。在上述弯板上设置有安装孔b7-1。
37.ccd测量机构10包括镜筒10-1、连接管、ccd摄像头和固定座，并通过上述固定座安装在ccd固定板9上。
38.本实用新型的工作原理是：参照图1、图2。
39.伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置用螺钉通过安装孔a3-1把固定座3固定到硬度计的需要位置上。限位保护单元7根据工作位置关系，用螺钉通过安装孔b7-1固定到硬度计的相应位置。
40.在主轴试验完成压痕后，电机4带动齿轮11转动，带动齿条12与导轨2向右移动，通过导轨把ccd测量机构10移向零件检测面，当ccd测量机构的镜筒10-1接触零件检测面后，电机4继续转动，第一组滑块15与导轨2之间发生滑动，复位弹簧14被拉长，等到限位轴5接触限位保护单元7的右端限位开关后，电机停止转动，ccd测量系统开始图像的采集、分析计算出硬度值。
41.然后电机4反向转动，ccd测量机构10开始远离零件，同时复位弹簧14也将ccd测量机构10拉回到原始的位置，等到限位轴5碰到限位保护单元7左端的限位开关后，电机4停止工作，完成一个测量过程。
42.本实用新型伸缩式ccd硬度压痕光学测量装置在应用于在线检测装置上时，其竖
直设置及任意不同角度倾斜设置使用的结构和原理均与水平设置使用相同，在此不再重复详述。