CN205067206U - 一种维氏硬度计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种维氏硬度计，包括机架、驱动源及其电源开关、电脑和安装于机架底端的工作台，以及固定于机架且依次位于工作台的正上方的硬度测量装置和试验力加载***；所述电脑安装有维氏硬度测量软件的；所述硬度测量装置包括物镜压头切换装置、测量光源、光学镜组和CCD图像采集***，所述物镜压头切换装置包括转塔以及控制转塔的定位控制***，所述定位控制***包括顺次连接的控制模块、可编程逻辑控制器和转塔驱动电机；所述试验力加载***包括压力传感器、步进电机、减速器和加卸荷杠杆。与现有技术相比，本实用新型可实现物镜和压头自动精准切换，且通过内置的CCD图像采集***，可将压痕图像传送至电脑进行图像测量及运算。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种维氏硬度计，具体而言是一种可实现物镜压头自动精准切换的数显维氏硬度计。
背景技术
维氏硬度计主要用于对微小、薄型试件和表面渗、镀处理后的零件及玛瑙、玻璃等脆性材料进行硬度测定。由于试验力很小，压痕也很小，试样外观和使用性能都可以不受影响，因此得到了广泛的应用，是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。现有技术中的维氏硬度计采用显微镜作为测量手段，其不足在于显微镜强光源给人眼睛带来的刺激和视觉疲劳，对试验人员的视力损害较大。此外，使用维氏硬度计进行硬度测量的过程中，需要频繁切换物镜和压头，容易造成测量误差和部件损坏，因此如何实现物镜和压头自动精准切换也是一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供是一种维氏硬度计，可实现物镜和压头自动精准切换，且通过内置的CCD图像采集***，可将压痕图像传送至电脑进行图像测量及运算，并得到相应的维氏或努氏硬度值。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种维氏硬度计，包括机架、驱动源及其电源开关、电脑和安装于机架底端的工作台，以及固定于机架且依次位于工作台的正上方的硬度测量装置和试验力加载***；所述电脑安装有维氏硬度测量软件的；所述硬度测量装置包括固定于机架的物镜压头切换装置、测量光源、光学镜组和连接于电脑的CCD图像采集***，所述物镜压头切换装置包括活动连接有压头和物镜的转塔以及控制转塔的定位控制***，所述定位控制***包括顺次连接的控制模块、可编程逻辑控制器和转塔驱动电机，转塔驱动电机与转塔连接，通过控制模块输入控制可编程逻辑控制器的控制命令，可编程逻辑控制器接收后再发出驱动转塔驱动电机的控制信号，转塔驱动电机进而驱动或者停止驱动转塔旋转，能够实现物镜和压头的高精度定位且能够避免损坏仪器部件；所述试验力加载***包括压力传感器、步进电机、减速器和加卸荷杠杆，压力传感器、步进电机与电脑相连，步进电机通过减速器连接加卸荷杠杆，通过压力传感器直接控制试验力加卸，使得加卸试验力更平稳、准确；
作为一种优选方案，所述控制模块可输入的控制命令包括压头切换和物镜切换，可编程逻辑控制器的执行程序为，当接收到控制模块的压头切换控制命令后即将该控制命令转换为压头的定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机驱动转塔旋转，直至压头旋转至工作位置；当接收到控制模块的物镜切换控制命令后即将该控制命令转换为物镜的定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机驱动转塔旋转，直至物镜旋转至工作位置；
作为进一步优选方案，所述控制模块连接电脑，通过电脑输入控制命令；
作为进一步优选方案，所述测量光源的开关及亮度由电脑控制；
作为进一步优选方案，所述CCD图像采集***包括CCD装置、CCD靶面和CCD图像采集卡，其中，CCD装置、CCD靶面和CCD图像采集卡位于测量光源通过光学镜组形成的光路上，CCD图像采集卡连接到电脑；
作为进一步优选方案，所述压头包括维氏压头和努氏压头，所述物镜包括大倍率物镜和小倍率物镜；
作为进一步优选方案，所述转塔上设置有与物镜尺寸相应的物镜固定座和与压头尺寸相应的压头固定座；
作为进一步优选方案，所述工作台为可升降工作台，包括顺次连接的试台、升降丝杆和丝杆固定座以及与升降丝杆活动连接的手轮，工作台通过丝杆固定座固定在机架底端；
作为进一步优选方案，所述电脑为安装于机架的工业平板电脑；
作为进一步优选方案，所述机架内置一台打印机。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为硬度测量装置的结构示意图；
图3为定位控制***的原理框架示意图；
其中，1是机架，2是驱动源，3是电源开关，4是打印机，5是工业平板电脑，6是工作台，7是试台，8是升降丝杆，9是丝杆固定座，10是手轮，11是压力传感器，12是步进电机，13是减速器，14是加卸荷杠杆，15是测量光源，16是转塔16，17是维氏压头，18是努氏压头，19是大倍率物镜，20是小倍率物镜，21是物镜固定座，22是压头固定座，23是第一反光镜，24是第二反光镜，25是第三反光镜，26是凸面镜，27是CCD装置，28是CCD靶面，29是CCD图像采集卡，30是转塔驱动电机。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步详细、完整地说明。
一种维氏硬度计，如图1所示，包括机架1、驱动源2及其电源开关3、打印机4、安装有维氏硬度测量软件的工业平板电脑5和安装于机架1底端的工作台6，以及固定于机架1且依次位于工作台6的正上方的硬度测量装置和试验力加载***；所述工作台6为可升降工作台，包括顺次连接的试台7、升降丝杆8和丝杆固定座9以及与升降丝杆活动连接的手轮10，工作台6通过丝杆固定座9固定在机架1底端；所述试验力加载***包括压力传感器11、步进电机12、减速器13和加卸荷杠杆14，压力传感器11、步进电机12与工业平板电脑5相连，步进电机13通过减速器13连接加卸荷杠杆14。
如图2所示，所述硬度测量装置包括固定于机架的物镜压头切换装置、光学镜组和连接于工业平板电脑5的CCD图像采集***和测量光源15，所述物镜压头切换装置包括活动连接有压头和物镜的转塔16以及控制转塔16的定位控制***，压头包括维氏压头17和努氏压头18，物镜包括大倍率物镜19和小倍率物镜20，转塔16上设置有与物镜尺寸相应的物镜固定座21和与压头尺寸相应的压头固定座22；所述光学镜组包括第一反光镜23、第二反光镜24、第三反光镜25和凸面镜26；所述CCD图像采集***包括CCD装置27、CCD靶面28和CCD图像采集卡29，其中，CCD装置27和CCD靶面28位于测量光源15通过光学镜组形成的光路上，CCD图像采集卡29连接到工业平板电脑5；测量光源15发出的光通过第一反射镜23照射至试验材料表面，试验材料表面反射的光依次通过第一反光镜23、第二反光镜24进入CCD装置27，再依次通过第三反光镜25、凸面镜26进入CCD靶面28，CCD靶面28形成图像，再通过CCD图像采集卡29将CCD靶面28形成的图像信号转换成数字信号传递给工业平板电脑5，图像信息采集完成。
如图3所示，所述定位控制***包括顺次连接的控制模块、可编程逻辑控制器和转塔驱动电机30，转塔驱动电机30与转塔16连接，所述控制模块连接工业平板电脑5，通过工业平板电脑5可输入的控制命令包括压头切换和物镜切换，可编程逻辑控制器的执行程序为，当接收到控制模块的压头切换控制命令后即将该控制命令转换为定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机30驱动转塔16旋转，直至压头旋转至工作位置；当接收到控制模块的物镜切换控制命令后即将该控制命令转换为定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机30驱动转塔16旋转，直至物镜旋转至工作位置。
作业时，通过工业平板电脑5发出控制信号将维氏压头17旋转至工作位置，将试验材料放置到工作台6上，转动手轮10使试验材料与维氏压头17接触，维氏压头17受力后将该力通过压力传感器11传递给工业平板电脑5，工业平板电脑5通过控制试验力加载***的步进电机12带动加卸荷杠杆14来提供试验力。产生压痕后，测量光源15发出的光通过第一反射镜23照射至试验材料表面，试验材料表面反射的光依次通过第一反光镜23、第二反光镜24进入CCD装置27，再依次通过第三反光镜25、凸面镜26进入CCD靶面28，CCD靶面28形成图像，再通过CCD图像采集卡29将CCD靶面28形成的图像信号转换成数字信号传递给工业平板电脑5，工业平板电脑5利用维氏硬度测量软件进行硬度测量。测量努氏硬度时，只需将努氏压头18切换至工作位置，实施过程与前述一致。
切换压头时，通过工业平板电脑5输入压头切换的控制命令，可编程逻辑控制器接收到压头切换的控制命令后即将该控制命令转换为定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机30驱动转塔16旋转，直至压头旋转至工作位置；切换物镜时，通过工业平板电脑输入物镜切换的控制命令，可编程逻辑控制器接收到物镜切换控制命令后即将该控制命令转换为定位控制信号，定位控制信号控制转塔驱动电机30驱动转塔16旋转，直至物镜旋转至工作位置。
Claims (9)
1.一种维氏硬度计，其特征在于：包括机架、驱动源及其电源开关、电脑和安装于机架底端的工作台，以及固定于机架且依次位于工作台的正上方的硬度测量装置和试验力加载***；所述电脑安装有维氏硬度测量软件的；所述硬度测量装置包括固定于机架的物镜压头切换装置、测量光源、光学镜组和连接与电脑的CCD图像采集***，所述物镜压头切换装置包括活动连接有压头和物镜的转塔以及控制转塔的定位控制***，所述定位控制***包括顺次连接的控制模块、可编程逻辑控制器和转塔驱动电机，转塔驱动电机与转塔连接；所述试验力加载***包括压力传感器、步进电机、减速器和加卸荷杠杆，压力传感器、步进电机与电脑相连，步进电机通过减速器连接加卸荷杠杆。
2.根据权利要求1所述的维氏硬度计，其特征在于：所述控制模块连接电脑，通过电脑输入控制命令。
3.根据权利要求2所述的维氏硬度计，其特征在于：所述测量光源的开关及亮度由电脑控制。
4.根据权利要求3所述的维氏硬度计，其特征在于：所述CCD图像采集***包括CCD装置、CCD靶面和CCD图像采集卡，其中，CCD装置、CCD靶面和CCD图像采集卡位于测量光源通过光学镜组形成的光路上，CCD图像采集卡连接到电脑。
5.根据权利要求4所述的维氏硬度计，其特征在于：所述压头包括维氏压头和努氏压头，所述物镜包括大倍率物镜和小倍率物镜。
6.根据权利要求5所述的维氏硬度计，其特征在于：所述转塔上设置有与物镜尺寸相应的物镜固定座和与压头尺寸相应的压头固定座。
7.根据权利要求6所述的维氏硬度计，其特征在于：所述工作台为可升降工作台，包括顺次连接的试台、升降丝杆和丝杆固定座以及与升降丝杆活动连接的手轮，工作台通过丝杆固定座固定在机架底端。
8.根据权利要求7所述的维氏硬度计，其特征在于：所述电脑为安装于机架上的工业平板电脑。
9.根据权利要求8所述的维氏硬度计，其特征在于：所述机架内置一台打印机。
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