由微机实时控制的显微硬度测试系统技术方案

一种由微机实时控制的显微硬度测试系统，它是由显微硬度计、样品自动台、计算机视频采集卡、Ｉ／Ｏ控制卡和计算机构成，其特征在于：显微硬度计的照相摄像接口上接装ＣＣＤ摄像头，摄像头的视频输出通过视频信号线接到计算机视频采集卡的输入端口，该视频采集卡插接在计算机的ＰＣＩ插槽上，计算机控制输出通过ＰＣＩ插槽上的Ｉ／Ｏ卡到用以驱动样品自动台工作的控制箱。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
由微机实时控制的显微硬度测试系统
本技术涉及一种由微机实时控制的显微硬度测试系统。
技术介绍
维氏硬度试验是利用面交角度136的正四棱锥金刚石压头，加上一定的试验载荷，在试样表面形成压痕，利用压痕对角线长度计算压痕的面积，再用下列公式计算硬度值：HV＝0.102F/S＝0.102(2FSinθ/2)/d2＝0.189F/d2这里：HV：维氏硬度F：测试载荷(N)S：压痕的表面积(mm2)d：压痕的平均对角线长度(mm)θ：金刚石四棱锥压头的平面交角(°)注：如果试验力的单位是Kgf，维氏硬度以下列公式计算HV＝1.854F/S显微维氏硬度则是指试验采用微小载荷并通过显微镜观察测量的材料硬度，其适用于细小、极薄的材料样品，以及氮化、渗碳、喷涂表面处理的试件和各种镀层的表面硬度测试。维氏硬度不受试验力大小的影响，对任一均质材料，不同载荷测量出的硬度值基本相同。因此，显微维氏试验在材料科学研究领域及机械电子工业中零件产品质量测试控制方面有广泛的用途。但是，显微维氏硬度较之其它硬度试验工作效率低，普通显微维氏硬度计目测镜筒15毫米，操作千分尺的游丝测量10～40微米的压痕对角线长度，目测误差大，眼睛容易疲劳，且样品在连续测量过程中不能精密定位，测量效率低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种测量准确、测量精度和稳定性高的由微机实时控制的显微硬度测试系统。为实现上述目的，本技术采取以下设计方案：一种由微机实时控制的显微硬度测试系统，它是由显微硬度计、样品自动台、计算机图象采集卡、I/O控制卡和计算机构成，在显微硬度计的照相、摄像接口上接装CCD摄像头，摄像头的视频输出通过视频信号线接到计算机视频采集卡的输入端口，该视频采集卡插接在计算机的PCI插槽上，计算机控制输出通过PCI插槽上的I/O卡到用以驱动样品自-->动台工作的控制箱。本技术的优点是：由于图像经过传送放大，测试人员更容易看清样品压痕的边界，因而图像测量精度和稳定性显著提高，且由计算机实施测控，效率极高。附图说明图1为本技术构成结构示意方框图图2为本技术样品自动台结构示意图图3为本技术样品自动台结构分解示意图图4为样品自动台导轨内置的滚珠滑板的结构示意图图5为计算机控制开入信号端口电路图图6为计算机控制开出信号端口电路图图7为计算机控制端口功能框图具体实施方式如图1所示，本技术由微机实时控制的显微硬度测试系统主要由显微硬度计4、CCD摄像头2、自动样品台1及控制箱3、视频采集卡(图象卡)5、计算机控制I/O板6、计算机7、打印机8组成。所述的显微硬度计可采用现有的显微硬度测试装置，如HT-100型号的显微硬度计，其功能和目的是向实验样品施加载荷，通过镜头观察样品上的压痕，因此显微硬度计主体结构主要有放置样品平台(即自动样品台)、施加载荷的压头和砝码、观察压痕的光学镜头。显微硬度计的常规测量通常都有用于观察和测量的目镜。硬度计内光学系统将样品形貌和压痕传送给观察和测试的目镜，并且通过一组棱镜可将此图像传送到照相或摄像口。在显微硬度计的照相和摄像接口上接装CCD摄像头，根据需要可以接装多种型号的摄像头。分辨率越高，则计算机采到的图像越清晰。选取300线以上摄像头就可以取得较好效果。所述的自动样品台采用了特制的X-Y自动样品台，其结构参照图2、图3所示，X-Y自动样品台1由上、中层移动金属台101′、102′及下层定位金属台103′构成，各金属台面由相互接触滑动一端面形成有供上、下两台面相互移动的V形导轨2′，该V形导轨可使上、下两台面相互滑动接触面最小，保证滑动所受摩擦力较小，利于平稳滑动；上与中层台面间的导轨和中与下层台面间的导轨设置方向相互垂直。由示意图可见，金属台101′与金属台102′可沿着导轨在Y方向相对移动，金属台102′与金属台103′在X方向相对移动。各上下台面之间设置供回位的二弹簧4′、5′，以保证样品台在移动范围内受一定拉力，减小进回程误差，保持运行平稳，其设置位置可根据需要设在上下两台面间的适当位置处(图3中所示位置只-->是示意，不受此限定)。样品台的推动是由步进电机和丝杆完成的，各台面侧面的适当位置处设限位开关6′，当移动位移超出样品台的行程时，限位开关切断步进电机驱动模块主电源，可有效保护步进电机不过载。如图4所示，X-Y自动样品台各金属台面间V型导轨间置有滚珠滑板3′，它是在一适于安置V型导轨内的滑板上开设一排孔301′，孔中安置滚珠302′，这样，滚珠依靠滑板定位，可克服现有技术(单一的一排滚珠，滚动时相互间易发生卡塞)中的缺陷，上、下两台面依靠滚珠滑动，降低各滑动面的摩擦力，保证了样品台移动平稳。X-Y两方向电机受控于控制箱3，计算机发送指令通过PCI插槽上的1/O卡到样品自动台控制箱，控制箱内安装两个功率放大模块(放大模块是市场销售标准产品)，将OV，SV的计算机信号放大到可驱动步进电机的OV，SV脉冲信号。两步进电机各通过丝杆机构推动对应的移动金属台移动。所述的CCD摄像头一路输出可接录像机，CCD摄像头传送出VIDEO视频信号，可被录像机录制。光学像通过CCD摄像头和普通计算机视频采集卡(图像卡)传送到计算机。计算机可以在显示屏显示测量样品的压痕形貌，此形貌与计算机显示器分辨率可对应，形成对应关系，并且通过鼠标可以确定屏幕上各点的坐标。计算机通过软件可以显示图像，根据试验要求发送指令，对试验结果进行计算、判断，对数据进行处理和统计分析，实验结果可以存储和打印。本系统视频采集卡采用普通视频图像采集卡，图像实时显示的在设定大小的窗口中，通过软件可以完成图像抓取和回放，色彩、亮度、对比度、色饱和度可以由软件调节。计算机实施控制如下：计算机控制通过计算机I/O板输入、输出通道完成。选用标准型号24路输入和24路输出I/O板，每路通道光隔离。显微硬度计在工作时，通过接口发出一组TTL高电平，通过I/O板的开入信号操作，来判定显微硬度计工作与否。当显微硬度计在工作时，计算机通过程序来锁定步进电机，使样品台不能移动，这样可以有效保护显微硬度计的压头在压下时，不会因误操作而移动样品台，致使压头损伤。开入信号是以CPU巡检方式工作的，其工作线路参见图5：外部信号经过R*，R分压后输入光耦器，电流通过发光二极管使三极管导通，通过八D锁存器读入计算机数据线。一组开入信号对应着一个八D锁存器，每路开入信号对应着一位数据线，即CPU从I/O口读到一个数据。CPU通过直接读取I/O的数据，判断输入信号的状态。-->显微硬度计的操作可以通过计算机发出启动信号，使显微硬度计开始工作，计算机通过I/O板的输出口向外部发送开出信号，第二路开出信号控制步进电机驱动模块上的电源控制继电器。在样品自动台停止时，随时通过固体继电器断开驱动模块上的主电源。第三路和第四路开出信号分别作为脉冲信号发送给X-Y两步进电机的驱动模块。本方案中选用42BYG系列步进电机一般采用脉冲频率500-2000HZ。而MS-4202开关量I/O接口板各通道数据输入，输出响应在微秒数量级，即可以通过程序使端口的信号发送频率达到105HZ，经过适当时间延迟，软件可以实现500-2000HZ的端口信号发送频率。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种由微机实时控制的显微硬度测试系统，它是由显微硬度计、样品自动台、计算机视频采集卡、I/O控制卡和计算机构成，其特征在于：显微硬度计的照相摄像接口上接装CCD摄像头，摄像头的视频输出通过视频信号线接到计算机视频采集卡的输入端口，该视频采集卡插接在计算机的PCI插槽上，计算机控制输出通过PCI插槽上的I/O卡到用以驱动样品自动台工作的控制箱。2、根据权利要求1所述的由微机实时控制的显微硬度测试系统，其特征在于：所述的CCD摄像头另一路输出给录像机。3、根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙泽明，张金波，王福生，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：实用新型
国别省市：