硬度测试仪的制作方法

本技术涉及一种材料硬度检测装置,尤其涉及一种压痕式的硬度测试仪。

背景技术：

1、压痕式的硬度测试仪是众所周知的硬度测试仪器，这种硬度测试仪是施加预定的力在一个压头并使压头在被测的样件表面产生压痕，通常是测量压痕的深度，例如，洛氏硬度测试仪，布氏硬度测试仪等，还有的是测量压痕的尺寸，例如维氏硬度测试仪。维氏硬度测试仪产生压痕非常小，多用于表面非常光滑，非常精密的样件硬度测量。但由于压痕非常的小，通常肉眼很难观测，仅能用显微镜测量。但当压头从样件移出后，显微镜很难对准压痕，通常这类硬度测试仪都有一个基座，上面是一个转盘，转盘上装有压头和显微镜的物镜，转盘旋转，分别使压头和显微镜的物镜对准样件，当压头在样件压出压痕后，旋动转盘使显微镜的物镜对准压痕，由于压痕太小，物镜很难对准压痕，所以，基座的下面，也就是物镜的下面有一个xy的工作台，工作台上放置测试样件，通过调整x和y的两个轴，让测试样件上的压痕对准物镜。

2、美国专利usd704582s对这种结构有所描述。而美国专利us 9207156b2和10094753b2也是用了这种结构。

3、这些硬度测试仪体积都很大，笨重，操作复杂且采用垂直测量结构，仅能用于试验室，不适合生产环境，对于形状复杂的，大型的样件无能为力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种便携式的并且可以作为手机附件或独立操作的新型硬度测试仪。这种新型硬度测试仪可用于工厂环境或任何其他环境，例如户外环境。本实用新型可以测量各种形状和尺寸的样件的硬度，并且提高了测试效率，降低了测试成本。

2、本实用新型的另一目的在于提供一种操作简单、精度高、可自动测量的硬度测试仪。

3、本实用新型的另一目的在于提供一种结构更简单、成本更低、维护需求更少的硬度测试仪。

4、为达到上述目的，本实用新型提出了一种新型结构的压痕式的硬度测试仪，包括一硬度测试仪主体和一组不同的框架。该硬度测试仪主体具有空腔和磁性底座，用户根据测量需要选择不同的框架并把框架安装在硬度测试仪主体的磁性底座上；在硬度测试仪主体的空腔内有测头，测头内装有光学系统，测头的前端装有可移除的力传感器，在力传感器的前端装有压头。压头，力传感器和光学系统同轴。连接到减速器的电机安装在硬度测试仪主体腔体的另一端。减速器降低电机的速度并驱动螺杆移动测头。

5、采用上述结构，使用户可根据被测工件来选择对应的框架，并与硬度测试仪主体组装成特定的硬度测试仪，可以对形状复杂的被测工件进行硬度测量，提高了组合式硬度测试仪的适用范围，极大地满足了用户测试的要求。

6、本实用新型提供的实施例具有安装在硬度测试仪主体的空腔内的可移动测头，以及安装在测头中的光学系统。测头前端有一个力传感器，力传感器前端有一个与光学系统同轴的可拆卸压头。当压痕完成时，用户可以移除压头。由于光学系统与压头同轴，光学系统的物镜直接对准测试样品，可以直接测量压头形成的压痕。

7、本实用新型提供的实施例具有安装在硬度测试仪主体的空腔内的可移动测头，以及安装在测头中的光学系统。测头前端有一个力传感器，力传感器前端有一个与光学系统同轴的可拆卸压头。压头，力传感器和光学系统同轴。力传感器可直接感知压头所承受的力，而没有其它传递机构的干扰信号。当电机驱动测头移动，使压头压入被测的样件时，力传感器感知压头所承受的力，反馈到控制系统，根据用户所设定的预定的力值，来控制电机使施加在压头的力达到预定的力值。

8、本实用新型提供的实施例具有安装在硬度测试仪主体的空腔内的可移动测头，以及安装在测头中的光学系统。测试头前端有一个力传感器，力传感器前端有一个与光学系统同轴的可拆卸压头。压头，力传感器和光学系统同轴。测头前端有一个永久安装的固定物镜盖。物镜盖前端为圆形法兰，与测头同轴，法兰肩上装有分布均匀的磁性体。力传感器背面有一个圆形凹槽，与物镜盖前端圆形法兰相配合，并且磁性体将传感器吸附在物镜盖上，确保传感器和安装在其上的压头与测试头同轴。

9、本实用新型提供的实施例具有安装在硬度测试仪主体的空腔内的可移动测头，以及安装在测头中的光学系统。测试头前端有一个力传感器，力传感器前端有一个与光学系统同轴的可拆卸压头。压头，力传感器和光学系统同轴。测头内部的光学系统由物镜、滤光镜和图像传感器组成。光学系统的物镜精确放大压痕的图像，滤光镜去除外来光的干扰，图像传感器将压痕的图像转换成数字信号发送到计算机或手机。然后计算机或手机测量压痕的尺寸并使用这些尺寸来计算样件的硬度值。

10、本实用新型提供的实施例具有安装在硬度测试仪主体的空腔内的可移动测头，以及安装在测头中的光学系统。测试头前端有一个力传感器，力传感器前端有一个与光学系统同轴的可拆卸压头。压头，力传感器和光学系统同轴。测头内部的光学系统由物镜、滤光镜和图像传感器组成。光学系统的物镜前端装有光源，用于照亮试样，特别是试样上的压痕。

11、本实用新型提供的实施例由硬度测试仪主体的空腔和硬度测试仪主体的磁性底座组成，硬度测试仪主体的空腔与磁性底座相互垂直，硬度测试仪主体的磁性底座有一个凹槽，凹槽是用来安装不同的框架。磁性底座底部为平面基座，与硬度测试仪主体垂直。磁性底座底部的平面基座用于同被测的样件定位，平面基座上装有分布均匀的磁性体，使硬度测试仪即可吸附在被测的样件是上，也可通过用框架来夹紧固定。

12、本实用新型提供的实施例的硬度测试仪主体的空腔另一侧固定有电机、与该电机连接的减速器、由该减速器减速并驱动的螺杆，由安装在测头后部的螺母将螺杆的旋转运动转换成测头的直线运动。

13、优选的，减速器是行星式减速器，电机与该减速器连接，由减速器减速并驱动螺杆。

14、优选的，在硬度测试仪主体内设有采用电池供电的电子系统，由于该电子系统采用电池供电，方便用户携带和使用。

15、本实用新型提供的实施例由硬度测试仪主体组成，测试仪的硬度测试仪主体还包括电子系统，该电子系统包括移动控制和驱动系统、数据显示系统和数字通信系统，其中，移动控制和驱动系统是一种闭环的数字自动控制系统，根据控制使测头前进和后退，它也根据力传感器的感应使压头根据预定的力值对被测工件施压，以及；也可驱动测头移动，使光学系统对焦于被测的样件上的压痕，得出清晰的图像。显示系统显示所测的结果；通信系统通过有线或者无线把数据送往计算机或手机。

16、本实用新型提供的实施例由具有定位键的l形框架组成，它可插入磁性底座的定位槽并通过螺丝固定在一起，l形框架具有一与硬度测试仪主体同轴的空腔，在该空腔内装有一丝杠，丝杠的前端有一砧座，通过旋转丝杠，使被测的样件同硬度测试仪紧固一起。

17、根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种压痕测试仪，用于测试样件的硬度，包括以下步骤和特征：

18、首先，用户根据被测工件选择用磁性底座还是用一种附加框架。如果用磁性底座，直接把硬度测试仪放在被测的样件上。或者，用合适的框架把硬度测试仪固定在被测的样件上；

19、然后，起动硬度测试仪，设定测试的力值；

20、接着，控制和驱动系统驱动电机和螺杆，测头向被测工件移动，压头对被测工件施压并得到压痕；

21、接下来，测头自动返回到原始位置，取下力传感器和压头，光学系统的物镜已对准了被测样件上的压痕；

22、接下来，测头自动向样件移动，光学系统的物镜将接近被测样件上的压痕，自动聚焦在被测样件上的压痕上；

23、最后，在光学系统的物镜接近被测样件的压痕过程中，图像传感器将压痕图像的信号实时地送到计算机，当计算机的显视屏显示清晰的压痕图像后，计算机测量压痕图像的尺寸，然后根据尺寸计算出试样的硬度。

24、硬度测试仪具有硬度测试仪主体、安装在硬度测试仪主体上的电机、测头、力传感器，物镜和图像传感器。电机被用来驱动测头向样件方向前进或返回。力传感器可方便拆卸地装到测头上。测头具有两种模式，第一模式是当力传感器附装到测头时的压痕模式，以及第二模式是当力传感器从测试头上移除时的光学成像模式。当力传感器安装到测试头时，电机将测头移向试样时，安装在力传感器上的压头压在试样上并得到压痕。当力传感器从测试头上移除时，安装在测头内物镜将对准压痕。通常力传感器覆盖着镜头。

25、物镜与压头同轴对齐。物镜获得的压痕图像映射到图像传感器上。图像传感器将压痕的数据输出。力传感器具有力传感器侧壁。力传感器侧壁连接到力传感器基座。力传感器侧壁具有力传感器侧壁厚度。力传感器基座的力传感器基座厚度小于或等于力传感器侧壁的力传感器侧壁厚度的一半。

26、力传感器邻接面形成在力传感器侧壁上。传感器凹槽形成在力传感器的内表面上，并且力传感器的敏感元件安装到力传感器凹槽。力传感器敏感元件可以是电阻应变片或其他的敏感元件。压头保持器筒突出部伸入力传感器的圆形凹槽中。力传感器基座凹口形成在力传感器基座的外表面上。力传感器电缆将力传感器连接到安装在硬度测试仪主体中的电子控制器中。无线信号可以将电子控制器同移动设备连接，例如通过蓝牙信号。移动设备可以包括用于共享硬度数据的移动设备例如手提计算机，手机等。