專利名稱：一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前飛機(jī)座艙玻璃表面、航空器蒙皮表面、發(fā)動(dòng)機(jī)管路外表面、冷加工板材表面、精鑄件表面和動(dòng)車組主軸表面等各類型物體表面損傷深度值的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題，這些零件表面劃痕深度的現(xiàn)場(chǎng)定量檢測(cè)，是判定零部件受損程度的重要依據(jù)。當(dāng)前測(cè)量損傷深度的類似技術(shù)有:翻摹法、測(cè)針法和調(diào)焦景深法。翻摹法是用硅膠將損傷部位翻成陽模，再用測(cè)量設(shè)備測(cè)量相對(duì)高度值。屬于間接測(cè)量，增加了測(cè)量誤差，當(dāng)損傷深度小于0.02mm時(shí)，無法確定測(cè)量結(jié)果。測(cè)針法屬于接觸式測(cè)量，當(dāng)側(cè)頭半徑大于損傷寬度時(shí)，測(cè)頭頂部接觸不到最深位置。并且當(dāng)測(cè)頭半徑很小時(shí)，可能產(chǎn)生新的損傷。調(diào)焦景深法時(shí)通過分辨不同位置圖像清晰度，根據(jù)顯微鏡調(diào)焦距離確定損傷深度值。測(cè)量結(jié)果不能記錄保存，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量操作困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決物體表面損傷深度的現(xiàn)場(chǎng)定量檢測(cè)問題并且實(shí)現(xiàn)測(cè)量量值可溯源，提出了一種用于物體表面損傷深度的檢測(cè)設(shè)備。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，包括照明系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，其外部設(shè)備為帶有劃痕損傷的待檢測(cè)零件；照明系統(tǒng)由透鏡組、狹縫、發(fā)光二級(jí)管和電源組成，用于為檢測(cè)設(shè)備提供測(cè)量用光源，其中電源為發(fā)光二級(jí)管提供能量使發(fā)光二級(jí)光產(chǎn)生光源，該光源經(jīng)投影形成一束平行光，平行光經(jīng)過狹縫形成狹窄的平行光束并經(jīng)透鏡組的匯聚，以45°方向投射到待檢測(cè)零件被測(cè)表面上形成光切面；所述照明系統(tǒng)中的電源采用紐扣電池；觀測(cè)系統(tǒng)用于觀測(cè)待檢測(cè)零件表面損傷的形態(tài)并進(jìn)行讀數(shù)，觀測(cè)系統(tǒng)可采用兩種方式:目鏡觀測(cè)系統(tǒng)或CCD觀測(cè)系統(tǒng)；所述觀測(cè)系統(tǒng)中的目鏡觀測(cè)系統(tǒng)由顯微物鏡、目鏡和分化板組成，零件被測(cè)表面上劃痕損傷的谷底和上表面的圖像，通過顯微物鏡在分化板上形成了光切面的放大影像，操作者通過目鏡觀測(cè)該放大影像，并通過分化板上的刻度線讀取劃痕深度值；所述觀測(cè)系統(tǒng)中的CXD觀測(cè)系統(tǒng)由顯微物鏡、CXD相機(jī)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，零件被測(cè)表面上劃痕的谷底和上表面的圖像，通過顯微物鏡并在顯微物鏡的焦平面上形成了光切面的放大影像，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)該放大影像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并保存、顯示該放大影像，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)同時(shí)對(duì)該放大影像的采集結(jié)果進(jìn)行處理，定量給出劃痕損傷深度值；成像系統(tǒng)用于使被測(cè)零件上表面與劃痕損傷的谷底形態(tài)成像于顯微物鏡焦平面處；機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)械主體件、微調(diào)機(jī)構(gòu)、手柄和球頭支撐螺桿組成；所述機(jī)械系統(tǒng)中的機(jī)械主體件，用于連接觀測(cè)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)；所述機(jī)械系統(tǒng)中的微調(diào)機(jī)構(gòu)用于調(diào)整檢測(cè)設(shè)備相對(duì)與待檢測(cè)零件被測(cè)的劃痕損傷表面間的距離，使被測(cè)圖像進(jìn)入觀測(cè)視場(chǎng)，微調(diào)機(jī)構(gòu)采用微調(diào)手輪且微調(diào)手輪設(shè)置在機(jī)械主體件上部；所述機(jī)械系統(tǒng)中的手柄設(shè)置在機(jī)械主體件側(cè)面，用于現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)把持檢測(cè)設(shè)備；所述機(jī)械系統(tǒng)中的球頭支撐螺桿設(shè)置在機(jī)械主體件下方，通過調(diào)整球頭支撐螺桿的長(zhǎng)度，使檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置于被測(cè)表面。本實(shí)用新型是一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，其工作過程包括檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置、確定測(cè)量方向、對(duì)待測(cè)量圖像進(jìn)行調(diào)整和圖像采集與定量分析四個(gè)步驟，具體為:I)檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置:根據(jù)帶檢測(cè)零件被測(cè)劃痕損傷表面的實(shí)際情況，調(diào)整支撐螺桿的長(zhǎng)度，使檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置，無晃動(dòng)，并且使顯微物鏡下沿離被測(cè)表面3_ ；2)確定測(cè)量方向:使檢測(cè)設(shè)備的放置方向與劃痕方向一致，也即使儀器的觀測(cè)方向與劃痕方向一致；3)對(duì)待測(cè)量圖像進(jìn)行調(diào)整:調(diào)整微調(diào)手輪使被測(cè)圖像進(jìn)入視場(chǎng)范圍并成清晰像；先使明亮光帶進(jìn)入觀測(cè)視場(chǎng)中部，再移動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，使被測(cè)劃痕損傷圖像進(jìn)入觀測(cè)視場(chǎng)，沿劃痕方向移動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，可獲得劃痕不同位置的測(cè)量圖像，所述明亮光帶是狹縫在被測(cè)表面所形成的像；4)圖像采集與定量分析，針對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)采用的目鏡觀測(cè)系統(tǒng)或CCD觀測(cè)系統(tǒng)分為兩種處理方式:4.1在采用目鏡觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)，在確認(rèn)被測(cè)圖像后，通過目鏡觀測(cè)被測(cè)零件上表面與劃痕谷底的間距，對(duì)應(yīng)分化板的刻度數(shù)來確定劃痕深度值；4.2在CXD觀測(cè)系統(tǒng)中，確認(rèn)被測(cè)圖像后，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集該圖像并根據(jù)劃痕谷底形態(tài)，選擇圖像解算和評(píng)定模式，給出測(cè)量結(jié)果并保存測(cè)量結(jié)果。有益效果本實(shí)用新型可定量測(cè)量物體表面劃痕的深度，可測(cè)量0.002mm的微小損傷深度值，采用非接觸測(cè)量對(duì)被測(cè)零件不會(huì)產(chǎn)生二次損傷，測(cè)量量值可溯源，檢測(cè)設(shè)備體積小，讀數(shù)方便，操作簡(jiǎn)單，所采用的球頭支撐螺桿適用于多種形狀物體表面。本實(shí)用新型適用于大型部件局部損傷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，為飛機(jī)座艙玻璃、航空器蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)管路、冷加工板材、精鑄件和動(dòng)車組主軸等部件表面劃痕深度的檢測(cè)提供了一種便攜式的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。

圖1為本實(shí)用新型檢測(cè)設(shè)備采用目鏡觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)的測(cè)量原理圖；圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)設(shè)備采用CCD觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)的測(cè)量原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在國(guó)防軍工及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，成功案例包括，運(yùn)載火箭對(duì)接部件的表面劃痕測(cè)量、動(dòng)車及高鐵車組的主軸表面劃痕測(cè)量、軍用飛機(jī)機(jī)身表面劃痕測(cè)量等。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1該實(shí)施例為將本實(shí)用新型的檢測(cè)設(shè)備用于一種軍用飛機(jī)座艙表面劃痕深度檢測(cè)，工作在目鏡觀測(cè)方式下，其光學(xué)測(cè)量原理圖如圖1所示，光源Stl置于投影光鏡Otl的焦點(diǎn)上，由Stl發(fā)出的光，經(jīng)Otl后得到一束平行光，平行光經(jīng)過狹縫S，形成一狹窄的平行光束；光束經(jīng)投射物鏡O1的匯聚，以45°方向投射到零件被測(cè)表面上形成光切面；劃痕的存在使得零件被測(cè)表面上具有微小的峰和谷，波峰在S1'點(diǎn)產(chǎn)生反射，波谷在S2'產(chǎn)生反射(其中S1'點(diǎn)正好是O1和O2的共同焦點(diǎn))，則反射光通過觀察物鏡O2后，各自成像在分劃板上，S1,的影像是S1"，S2'的影像是S2"，即在分劃板上得到了光切面的放大影像；若S1"至S2"之間的距離為N，觀察光路系統(tǒng)的放大倍數(shù)為V，則S/和S2'兩點(diǎn)之間的距離為N/V;而S1' S2'即h與波峰、波谷之間的高度N的關(guān)系為:
權(quán)利要求1.一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，其外部設(shè)備為帶有劃痕損傷的待檢測(cè)零件，其特征在于，包括照明系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)； 照明系統(tǒng)由透鏡組、狹縫、發(fā)光二級(jí)管和電源組成，用于為檢測(cè)設(shè)備提供測(cè)量用光源，其中電源為發(fā)光二級(jí)管提供能量使發(fā)光二級(jí)光產(chǎn)生光源，該光源經(jīng)投影形成一束平行光，平行光經(jīng)過狹縫形成狹窄的平行光束并經(jīng)透鏡組的匯聚，以45°方向投射到待檢測(cè)零件被測(cè)表面上形成光切面； 觀測(cè)系統(tǒng)用于觀測(cè)待檢測(cè)零件表面損傷的形態(tài)并進(jìn)行讀數(shù)，觀測(cè)系統(tǒng)可采用兩種方式:目鏡觀測(cè)系統(tǒng)或CCD觀測(cè)系統(tǒng)； 所述觀測(cè)系統(tǒng)中的目鏡觀測(cè)系統(tǒng)由顯微物鏡、目鏡和分化板組成，零件被測(cè)表面上劃痕損傷的谷底和上表面的圖像，通過顯微物鏡在分化板上形成了光切面的放大影像，操作者通過目鏡觀測(cè)該放大影像，并通過分化板上的刻度線讀取劃痕深度值； 所述觀測(cè)系統(tǒng)中的CCD觀測(cè)系統(tǒng)由顯微物鏡、CCD相機(jī)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，零件被測(cè)表面上劃痕的谷底和上表面的圖像，通過顯微物鏡并在顯微物鏡的焦平面上形成了光切面的放大影像，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)該放大影像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并保存、顯示該放大影像，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)同時(shí)對(duì)該放大影像的采集結(jié)果進(jìn)行處理，定量給出劃痕損傷深度值； 成像系統(tǒng)用于使被測(cè)零件上表面與劃痕損傷的谷底形態(tài)成像于顯微物鏡焦平面處； 機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)械主體件、微調(diào)機(jī)構(gòu)、手柄和球頭支撐螺桿組成； 所述機(jī)械系統(tǒng)中的機(jī)械主體件，用于連接觀測(cè)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)； 所述機(jī)械系統(tǒng)中的微調(diào)機(jī)構(gòu)用于調(diào)整檢測(cè)設(shè)備相對(duì)與待檢測(cè)零件被測(cè)的劃痕損傷表面間的距離，使被測(cè)圖像進(jìn)入觀測(cè)視場(chǎng)，微調(diào)機(jī)構(gòu)采用微調(diào)手輪且微調(diào)手輪設(shè)置在機(jī)械主體件上部； 所述機(jī)械系統(tǒng)中的手柄設(shè)置在機(jī)械主體件側(cè)面，用于現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)把持檢測(cè)設(shè)備；所述機(jī)械系統(tǒng)中的球頭支撐螺桿設(shè)置在機(jī)械主體件下方，通過調(diào)整球頭支撐螺桿的長(zhǎng)度，使檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置于被測(cè)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述照明系統(tǒng)中的電源采用紐扣電池供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于物體表面劃痕損傷深度的檢測(cè)設(shè)備，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。包括照明系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其工作過程包括檢測(cè)設(shè)備平穩(wěn)放置、確定測(cè)量方向、對(duì)待測(cè)量圖像進(jìn)行調(diào)整和圖像采集與定量分析四個(gè)步驟。本實(shí)用新型可定量測(cè)量物體表面劃痕的深度，可測(cè)量0.002mm的微小損傷深度值，采用非接觸測(cè)量對(duì)被測(cè)件不會(huì)產(chǎn)生二次損傷，測(cè)量量值可溯源，檢測(cè)設(shè)備體積小，讀數(shù)方便，操作簡(jiǎn)單，所采用的球頭支撐螺桿適用于多種形狀物體表面，適用于大型部件局部損傷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01B11/22GK202947693SQ201220586659
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者馬曉蘇, 瞿劍蘇, 陸佳艷, 王霽, 張文軍 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所