自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪制造技术

技术编号：41372506 阅读：7 留言：0更新日期：2024-05-20 10:17

本发明专利技术提出自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，包括控制模块和自动夹平系统和自动对焦系统；自动夹平系统包括用于放置试样块的载物台，还包括环绕载物台的多个水平向夹具；试样块的侧壁与其顶部的测试面垂直；夹具前端设有与试样块顶面和侧面配合的直角限位块；多个夹具的直角限位块位于同一高度；载物台以球形连杆和弹性件支撑，以使载物台能在阈值范围内摆动；当装夹试样块时，多个夹具的直角限位块与试样块的顶部周沿接触并对试样块的顶面和侧壁限位，使试样块顶部测试面维持水平以便自动对焦系统针对测试面对焦；本发明专利技术可测试各种形状、大小的切片样品，能实现自动夹平，减少对焦的工作量，操作更加简单、自动化程度提高。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测设备，尤其是自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪。

技术介绍

1、目前测试硬化混凝土气泡参数的主要仪器为硬化混凝土气泡间距系数分析仪（以下简称分析仪），目前现有分析仪夹具利用簧片向上顶起切片，限位片使两边缘处于同一高度，但因人工操作等原因，切片边缘会下陷，使得内部各观测点并不在同一高度，且传统载物台无法适应多种形状、不同大小的测试样品。当出现扫描图像由清晰变为模糊时，暂停调节镜头高度，而一次测试所拍摄图像在一万张左右，会大大增加人工成本。

2、同时，当前在对硬化混凝土试件进行气泡间距分析时，由于试件表面由于切割不当导致存在坡度和表面有坑洼缺陷从而导致显微镜对焦困难、图像不清晰、手动对焦工作量大的问题；现有仪器夹具过于简单，只能对特定尺寸、形状的样品进行测试，且因其受力不均等原因，会出现“夹不平”等问题，详述如下。

3、（1）现有硬化混凝土气泡间距系数分析仪（以下简称分析仪）夹具过于简单，存在“夹不平”和“夹不住”的问题。如图 1：现有分析仪夹具，会因混凝土切片边缘不平等缺陷，导致观测点不在同一平面；同时现有夹具对于“小试块”、“圆形试块”的夹装固定效果非常差，甚至夹不了。原因是目前现有分析仪夹具利用簧片向上顶起切片，限位片使两边缘处于同一高度。但由于限位的三点比较接近处于同一直线上，因此切片很容易发生倾斜。得内部各观测点并不在同一高度。同时由于切割等原因，经常会使测试面存在一定坡度，这会导致坡面上的点不在同一水平面上，从而每隔一段距离就要重新对焦，大大增大了时间和劳动成本。</p>

4、因此本专利技术改进夹具和载物台，使得夹具可以夹装多种形状和尺寸的试块；同时可尽量使测试面保持水平，减少对焦的工作量。

5、（2）切片内部也会因为切割、打磨、抛光和样本本身缺陷（塌陷、界面过渡区裂缝、孔隙等），如图 2。使在位移平台移动过程中，显微镜扫描拍摄的观测点高度存在差异，无法持续对焦，拍摄画面不清晰。

6、现有试验使用分析仪测试时，出现扫描图像由清晰变为模糊时，应暂停调节镜头高度，而一次测试所拍摄图像在一万张左右，调节镜头高度会大大增加人工成本。

7、本专利技术通过激光测距传感器反馈“测距”高度、镜头自动对焦，使镜头始终保持对焦状态，可大大减少操作者的人力和时间。

技术实现思路

1、本专利技术提出自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，改进夹具和载物台，使得夹具可以夹装多种形状和尺寸的试块；同时可实现自动夹平，减少对焦的工作量，操作更加简单、自动化程度提高，本专利技术还基于激光测距原理对传统分析仪进行改进，使物镜镜头高度可根据激光测距传感器测距结果进行自动调节，使物镜与被观测点始终处于对焦状态。两者结合，可解决图像模糊、人工调节费时等问题，并且可测试各种形状、大小的切片样品。

2、本专利技术采用以下技术方案。

3、自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，所述分析仪包括控制模块和与之相连的自动夹平系统和自动对焦系统；所述自动夹平系统包括用于放置试样块（17）的载物台（18），还包括环绕载物台的多个水平向夹具（13）；试样块的侧壁与其顶部的测试面垂直；所述夹具前端设有与试样块顶面和侧面配合的直角限位块（25）；多个夹具的直角限位块位于同一高度；所述载物台以球形连杆（19）和弹性件（16）支撑于基座（15）上，以使载物台能在阈值范围内摆动；当装夹试样块时，多个夹具的直角限位块与试样块的顶部周沿接触并对试样块的顶面和侧壁限位，使试样块顶部测试面维持水平以便自动对焦系统针对测试面对焦。

4、多个夹具的直角限位块规格相同；所述载物台为矩形，所述球形连杆设于载物台中央；所述弹性件为设于载物台四角处的四根弹簧，当装夹试样块时，所述弹簧将载物台顶紧于被夹持的试样块处。

5、所述夹具处设有水平向的夹具齿条（22），夹具设在用于限制夹具转动的限位槽（24）内且能水平滑移。

6、夹具数量为四个，分别置于矩形的夹具框（12）的四边框中部处；所述夹具框以其角端处的基座连杆（11）支撑于基座上，且环绕于载物台的外侧；夹具框的边框处设有步进电机组（14）；所述步进电机组包括与基座连杆竖向齿条连接的步进电机，还包括与夹具齿条连接的步进电机；所述与基座连杆齿条连接的步进电机用于驱动夹具框在夹持试样块时的升降移动，所述与夹具齿条连接的步进电机用于驱动夹具在夹持试样块时的水平向伸缩移动。

7、所述直角限位块用于固定试样块的装夹面处设有与控制模块相连的压力感应片（23），所述压力感应片用于向控制模块反馈夹具的夹抓力数据，以使控制模块调节夹具对试样块的夹抓稳固度。

8、所述试样块的形状包括立方体或圆柱；当试样块被装夹时，若试样块顶部测试面具有坡度，则载物台在夹具直角限位块压力下转动以倾斜姿态与试样块的底面贴合，以使试样块顶部测试面在直角限位块限位下被调整为水平姿态。

9、所述自动对焦系统位于自动夹平系统上方，包括置于显微镜镜筒（2）处的显微镜镜头（1）；显微镜镜筒与自动显微镜对焦系统（8）的显微镜高度调节螺纹（3）相连；所述显微镜镜筒侧壁处设有与控制模块相连的激光发射器（4）和激光接收器（10），当进行自动对焦时，激光发射器发射的测距激光（5）在试样块测试面激光测距观测点的反射光被激光接收器接收，以使控制模块获取显微镜镜筒相对试样块测试面的高度并对此高度进行调节，以使显微镜焦点（7）与激光测距观测点重合完成对焦，当对焦完成后，显微镜开始记录试样块测试面的图像。

10、所述自动显微镜对焦系统包括单片机和高精度步进电机sm；所述高精度步进电机sm经400倍齿轮比的齿轮组与显微镜高度调节螺纹相连，以驱动显微镜镜筒升降，对显微镜镜筒相对试样块测试面的高度进行微调；

11、控制模块通过激光发射器和激光接收器对试样块测试面测距时采用三角激光测距法。

12、所述基座处设有用于粗略测量试块高度的激光束收发装置；激光束收发装置包括一对竖向设置的激光柱（20），该对激光柱在竖向上等间距设置多个激光收发位，以每隔一段间距即发射或接收一束指向载物台处试样块的水平向激光（21），并以最下方的未被试样块遮挡的水平向激光高度作为试样块的粗略高度。

13、所述分析仪对试样块的工作过程包括以下步骤；

14、步骤s1、将试样块的测试面向上，放于载物台中部处，对基座激光柱发射的水平向激光进行遮挡；以第一束被遮挡的水平向激光的高度作为未被装夹的试样块最高点的粗略位置高度，激光关闭；步进电机组驱动夹具及夹具框自动下降到最下方一束完整贯通的水平向激光高度处；

15、步骤s2、四个夹具在步进电机组驱动下，自动开始逐渐往载物台正中间围拢，直至四个夹具都抵至试块边缘；

16、步骤s3、步进电机组以基座连杆为受力点，带着夹具框、夹具和试样块往下压，同时四个夹具开始进一步往往中间围拢；此时在四个夹具的直角限位块压力作用下，试块顶部测试面被调为水平姿态，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述分析仪包括控制模块和与之相连的自动夹平系统和自动对焦系统；所述自动夹平系统包括用于放置试样块（17）的载物台（18），还包括环绕载物台的多个水平向夹具（13）；试样块的侧壁与其顶部的测试面垂直；所述夹具前端设有与试样块顶面和侧面配合的直角限位块（25）；多个夹具的直角限位块位于同一高度；所述载物台以球形连杆（19）和弹性件（16）支撑于基座（15）上，以使载物台能在阈值范围内摆动；当装夹试样块时，多个夹具的直角限位块与试样块的顶部周沿接触并对试样块的顶面和侧壁限位，使试样块顶部测试面维持水平以便自动对焦系统针对测试面对焦。

2.根据权利要求1所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：多个夹具的直角限位块规格相同；所述载物台为矩形，所述球形连杆设于载物台中央；所述弹性件为设于载物台四角处的四根弹簧，当装夹试样块时，所述弹簧将载物台顶紧于被夹持的试样块处。

3.根据权利要求2所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述夹具处设有水平向的夹

4.根据权利要求3所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：夹具数量为四个，分别置于矩形的夹具框（12）的四边框中部处；所述夹具框以其角端处的基座连杆（11）支撑于基座上，且环绕于载物台的外侧；夹具框的边框处设有步进电机组（14）；所述步进电机组包括与基座连杆竖向齿条连接的步进电机，还包括与夹具齿条连接的步进电机；所述与基座连杆齿条连接的步进电机用于驱动夹具框在夹持试样块时的升降移动，所述与夹具齿条连接的步进电机用于驱动夹具在夹持试样块时的水平向伸缩移动。

5.根据权利要求4所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述直角限位块用于固定试样块的装夹面处设有与控制模块相连的压力感应片（23），所述压力感应片用于向控制模块反馈夹具的夹抓力数据，以使控制模块调节夹具对试样块的夹抓稳固度。

6.根据权利要求4所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述试样块的形状包括立方体或圆柱；当试样块被装夹时，若试样块顶部测试面具有坡度，则载物台在夹具直角限位块压力下转动以倾斜姿态与试样块的底面贴合，以使试样块顶部测试面在直角限位块限位下被调整为水平姿态。

7.根据权利要求4所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述自动对焦系统位于自动夹平系统上方，包括置于显微镜镜筒（2）处的显微镜镜头（1）；显微镜镜筒与自动显微镜对焦系统（8）的显微镜高度调节螺纹相连；所述显微镜镜筒侧壁处设有与控制模块相连的激光发射器（4）和激光接收器（10），当进行自动对焦时，激光发射器发射的测距激光（5）在试样块测试面激光测距观测点的反射光被激光接收器接收，以使控制模块获取显微镜镜筒相对试样块测试面的高度并对此高度进行调节，以使显微镜焦点（7）与激光测距观测点重合完成对焦，当对焦完成后，显微镜开始记录试样块测试面的图像。

8.根据权利要求7所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述自动显微镜对焦系统包括单片机和高精度步进电机SM；所述高精度步进电机SM经400倍齿轮比的齿轮组与显微镜高度调节螺纹相连，以驱动显微镜镜筒升降，对显微镜镜筒相对试样块测试面的高度进行微调；

9.根据权利要求7所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述基座处设有用于粗略测量试块高度的激光束收发装置；激光束收发装置包括一对竖向设置的激光柱（20），该对激光柱在竖向上等间距设置多个激光收发位，以每隔一段间距即发射或接收一束指向载物台处试样块的水平向激光（21），并以最下方的未被试样块遮挡的水平向激光高度作为试样块的粗略高度。

10.根据权利要求9所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述分析仪对试样块的工作过程包括以下步骤；

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求2所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述夹具处设有水平向的夹具齿条（22），夹具设在用于限制夹具转动的限位槽（24）内且能水平滑移。

5.根据权利要求4所述的自动夹平和自动对焦的硬化混凝土气泡间距系数分析仪，其特征在于：所述直角限位块用于固定试样块的装夹面处设有与控制模块相连的压力感应片（23），所述压力感应片用于向控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪芳，姜亚飞，邱少秋，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：

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