CN111076673B - 一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非接触式轮廓仪分析样品表面形貌技术领域，尤其涉及一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法。该装置的被测管件样品正下方依次设有橡皮泥、载玻片、移动平台、滑轨、下端气缸，水平被测管件样品的两侧分别通过左侧行走传动定位轴、右侧行走传动定位轴顶持，被测管件样品左侧依次设有左侧行走传动定位轴、左侧滑块、左侧气缸，被测管件样品右侧依次设有右侧行走传动定位轴、超薄θ轴中空微调手动平台、右侧滑块、右侧气缸，被测管件样品正上方依次设有支架、微调光学狭缝、光源。本发明确保在表面轮廓分析实验过程中快速调整需要测量部位始终处于管材的最顶端，保证非接触式表面轮廓分析实验中数据采集及结果分析的准确性。

Description

一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法

技术领域

本发明涉及非接触式轮廓仪分析样品表面形貌技术领域，尤其涉及一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法。

背景技术

目前，材料表面轮廓分析的手段主要分为接触式和非接触式两种测量方式。非接触式测量材料表面轮廓用到的仪器主要是白光干涉仪和激光共聚焦显微镜。主要是对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级的测量。两种仪器均可以对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量。

对于核电站蒸汽发生器传热管由于流致振动引起的微动磨损失效行为的研究中，磨痕区域狭长，并且深度很浅。经过多种实验测试研究发现目前利用白光干涉仪对管材的磨损体积进行测量，结果要更加准确。而对管材某一固定位置进行表面轮廓分析时，如何调整使该位置处于最高点以及固定该位置，对数据的采集和结果分析是至关重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法，以确保在表面轮廓分析实验过程中可以快速调整需要测量部位始终处于管材的最顶端，从而保证非接触式表面轮廓分析实验中数据采集及结果分析的准确性。而且，本发明装置定位好的样品可以通过橡皮泥固定在载玻片上进行多组样品的批量定位，适合大批量样品的表面轮廓分析。

本发明解决其问题所采取的的技术方案是：

一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，该装置包括：光源、微调光学狭缝、超薄θ轴中空微调手动平台、右侧行走传动定位轴、右侧气缸、右侧滑块、被测管件样品、橡皮泥、下端气缸、载玻片、移动平台、滑轨、左侧气缸、左侧滑块、左侧行走传动定位轴、支架，具体结构如下：

被测管件样品正下方依次设有橡皮泥、载玻片、移动平台、滑轨、下端气缸，水平被测管件样品的两侧分别通过左侧行走传动定位轴、右侧行走传动定位轴顶持，被测管件样品左侧依次设有左侧行走传动定位轴、左侧滑块、左侧气缸，被测管件样品右侧依次设有右侧行走传动定位轴、超薄θ轴中空微调手动平台、右侧滑块、右侧气缸，被测管件样品正上方依次设有支架、微调光学狭缝、光源。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，滑轨的两端底部安装支腿。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，被测管件样品水平放置在橡皮泥上，橡皮泥粘在载玻片上，载玻片水平放置在移动平台上，下端气缸的缸头固定在滑轨的正中下方，移动平台与下端气缸的杠杆相连接。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，左侧行走传动定位轴固定在左侧滑块上，左侧气缸的缸身固定在滑轨左侧、左侧气缸的缸杆与左侧滑块相连接。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，超薄θ轴中空微调手动平台固定在右侧行走传动定位轴的右侧，超薄θ轴中空微调手动平台和右侧行走传动定位轴两部件一起固定在右侧滑块上，右侧气缸的缸身固定在滑轨右侧、右侧气缸的缸杆与右侧滑块相连接。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，支架固定在滑轨上，光源和微调光学狭缝分别固定在支架上，光源位于微调光学狭缝的上方，光源通过微调光学狭缝与被测管件样品相对应。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，右侧行走传动定位轴与左侧行走传动定位轴结构相同，并对称设置。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，右侧行走传动定位轴包括右轴承盒、右定位轴、右挡环、右轴承一、右内六角螺钉、右法兰压盖、右卡簧、右轴承二，水平的右定位轴一端插设于右轴承盒，右轴承盒内相对平行安装两组轴承：右轴承一、右轴承二，右轴承一、右轴承二位于右定位轴上的右挡环两侧，右轴承一卡装于右定位轴的台肩、右轴承盒的内侧与右挡环之间，右轴承盒的一端通过右内六角螺钉安装右法兰压盖，右法兰压盖的一端插设于右轴承盒，右轴承二卡装于右定位轴上的右卡簧、右法兰压盖的内侧与右挡环之间；右定位轴的另一端为锥形尖头，右侧行走传动定位轴通过右定位轴的锥形尖头顶持于被测管件样品的右端。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，左侧行走传动定位轴包括左轴承盒、左定位轴、左挡环、左轴承一、左内六角螺钉、左法兰压盖、左卡簧、左轴承二，水平的左定位轴一端插设于左轴承盒，左轴承盒内相对平行安装两组轴承：左轴承一、左轴承二，左轴承一、左轴承二位于左定位轴上的左挡环两侧，左轴承一卡装于左定位轴的台肩、左轴承盒的内侧与左挡环之间，左轴承盒的一端通过左内六角螺钉安装左法兰压盖，左法兰压盖的一端插设于左轴承盒，左轴承二卡装于左定位轴上的左卡簧、左法兰压盖的内侧与左挡环之间；左定位轴的另一端为锥形尖头，左侧行走传动定位轴通过左定位轴的锥形尖头顶持于被测管件样品的左端。

所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置的操作方法，具体步骤如下：

(1)将制作好的被测管材样品划伤朝上放置在橡皮泥上，将橡皮泥放置在载玻片上，将初步固定好的被测管材样品放置在移动平台上，保持被测管材样品中心线、左侧行走传动定位轴中心线和右侧行走传动定位轴中心线在一条直线上，开启左侧气缸和右侧气缸伸长的进气阀门，推动左侧滑块与左侧行走传动定位轴和右侧滑块与右侧行走传动定位轴将被测管材样品中心线对正；

(2)调整微调光学狭缝使光源在被测管材样品的正上方投射一条狭长光条，调整超薄θ轴中空微调手动平台使右侧行走传动定位轴转动，直至将照射在被测管材样品上方的狭长光条与被测管材样品上方的条形划伤相重合；

(3)开启下端气缸伸长的进气阀门推动移动平台上升将橡皮泥挤紧，开启左侧气缸和右侧气缸缩短的进气阀门，推动左侧滑块与左侧行走传动定位轴和右侧滑块与右侧行走传动定位轴同时向被测管材样品外侧行走，取出定位好的样品组件。

本发明非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置及操作方法，具有以下优点及有益效果：

1、本发明可以快捷准确地将被检测的划伤管材样品精确定位在载玻片上，以确保样品在表面轮廓分析实验过程中可以快速调整需要测量部位始终处于管材的最顶端，从而保证非接触式表面轮廓分析实验中数据采集及结果分析的准确性。

2、本发明中超薄θ轴中空微调手动平台、右侧行走传动定位轴、右侧滑块移动平台、滑轨、左侧滑块、左侧行走传动定位轴等传动部件材料均为磨具钢，具有很高的硬度磨性和尺寸稳定性，能有效低保证整着实验过程中管材样品和定位装置无相对位移从而达到每次操作动能精准定位管材样品。

3、本发明结构简单、制作简易、维修拆卸方便、造价低廉，具有高效理想的实验室和工业化应用效果。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图中：1-光源；2-微调光学狭缝；3-超薄θ轴中空微调手动平台；4-右侧行走传动定位轴；5-右侧气缸；6-右侧滑块；7-被测管件样品；8-橡皮泥；9-下端气缸；10-载玻片；11-移动平台：12-支腿；13-滑轨；14-左侧气缸；15-左侧滑块；16-左侧行走传动定位轴；17-支架。

图2为右侧行走传动定位轴的结构剖视放大图。

图中：4-1右轴承盒；4-2右定位轴；4-3右挡环；4-4右轴承一；4-5右内六角螺钉；4-6右法兰压盖；4-7右卡簧；4-8右轴承二。

图3为左侧行走传动定位轴的结构剖视放大图。

图中：16-1左轴承盒；16-2左定位轴；16-3左挡环；16-4左轴承一；16-5左内六角螺钉；16-6左法兰压盖；16-7左卡簧；16-8左轴承二。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对发明的具体实施方式作进一步详细的说明。对于这些实施例的详细描述，应该理解为本领域的技术人员可以通过本发明来实践，并可以通过使用其它实施例，在不脱离所附权利要求书的精神和本发明范畴的情况下，对所示实例进行更改和/或改变。此外，虽然在实施例中公布本发明的特定特征，但是这种特定特征可以适当进行更改，实现本发明的功能。

如图1、图2、图3所示，本发明非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，主要包括：光源1、微调光学狭缝2、超薄θ轴中空微调手动平台3、右侧行走传动定位轴4、右侧气缸5、右侧滑块6、被测管件样品7、橡皮泥8、下端气缸9、载玻片10、移动平台11、支腿12、滑轨13、左侧气缸14、左侧滑块15、左侧行走传动定位轴16、支架17等，具体结构如下：

被测管件样品7正下方依次设有橡皮泥8、载玻片10、移动平台11、滑轨13、下端气缸9，水平被测管件样品7的两侧分别通过左侧行走传动定位轴16、右侧行走传动定位轴4顶持，被测管件样品7左侧依次设有左侧行走传动定位轴16、左侧滑块15、左侧气缸14，被测管件样品7右侧依次设有右侧行走传动定位轴4、超薄θ轴中空微调手动平台3、右侧滑块6、右侧气缸5，被测管件样品7正上方依次设有支架17、微调光学狭缝2、光源1，滑轨13的两端底部安装支腿12。

其中，被测管件样品7水平放置在橡皮泥8上，橡皮泥8粘在载玻片10上，载玻片10水平放置在移动平台11上，下端气缸9的缸头固定在滑轨13的正中下方，移动平台11与下端气缸9的杠杆相连接。左侧行走传动定位轴16固定在左侧滑块15上，左侧气缸14的缸身固定在滑轨13左侧、左侧气缸14的缸杆与左侧滑块15相连接。超薄θ轴中空微调手动平台3固定在右侧行走传动定位轴4的右侧，超薄θ轴中空微调手动平台3和右侧行走传动定位轴4两部件一起固定在右侧滑块6上，右侧气缸5的缸身固定在滑轨13右侧、右侧气缸5的缸杆与右侧滑块6相连接。支架17固定在滑轨13上，光源1和微调光学狭缝2分别固定在支架17上，光源1位于微调光学狭缝2的上方，光源1通过微调光学狭缝2与被测管件样品7相对应。

本发明中，超薄θ轴中空微调手动平台可以采用日本西格玛光机株式会社(SIGMAKOKI)生产的西格玛超薄θ轴中空微调转动平台，型号为KSPT-406，其厚度仅为10mm，其作用是：超薄θ轴中空微调手动平台上精密调整螺杆的螺距为0.25mm，可以在调整超薄θ轴中空微调手动平台3时，使右侧行走传动定位轴4精密转动，直至将照射在被测管材样品7上方的狭长光条与被测管材样品7上方的条形划伤相重合。

本发明中，微调光学狭缝可以采用孚光精仪(中国)有限公司生产的FPSTA-10AOS10-1型可调光学狭缝，可调光学狭缝的最大宽度是10mm，灵敏度(手动)1μm，其作用是：微调光学狭缝通过精确调整两叶片位置来实现不同宽度的光学可调狭缝宽度，可用作光谱仪狭缝，最小狭缝宽度20μm(全闭合时)，最大狭缝宽度10mm，灵敏度1μm，通过调节可以将狭长光条投射在被测管材样品7正上方。

右侧行走传动定位轴4与左侧行走传动定位轴16结构相同，并对称设置，其中：

如图2所示，右侧行走传动定位轴4包括右轴承盒4-1、右定位轴4-2、右挡环4-3、右轴承一4-4、右内六角螺钉4-5、右法兰压盖4-6、右卡簧4-7、右轴承二4-8，水平的右定位轴4-2一端插设于右轴承盒4-1，右轴承盒4-1内相对平行安装两组轴承：右轴承一4-4、右轴承二4-8，右轴承一4-4、右轴承二4-8位于右定位轴4-2上的右挡环4-3两侧，右轴承一4-4卡装于右定位轴4-2的台肩、右轴承盒4-1的内侧与右挡环4-3之间，右轴承盒4-1的一端通过右内六角螺钉4-5安装右法兰压盖4-6，右法兰压盖4-6的一端插设于右轴承盒4-1，右轴承二4-8卡装于右定位轴4-2上的右卡簧4-7、右法兰压盖4-6的内侧与右挡环4-3之间。右定位轴4-2的另一端为锥形尖头，右侧行走传动定位轴4通过右定位轴4-2的锥形尖头顶持于被测管件样品7的一端。

如图3所示，与右侧行走传动定位轴4的结构相同，左侧行走传动定位轴16包括左轴承盒16-1、左定位轴16-2、左挡环16-3、左轴承一16-4、左内六角螺钉16-5、左法兰压盖16-6、左卡簧16-7、左轴承二16-8，水平的左定位轴16-2一端插设于左轴承盒16-1，左轴承盒16-1内相对平行安装两组轴承：左轴承一16-4、左轴承二16-8，左轴承一16-4、左轴承二16-8位于左定位轴16-2上的左挡环16-3两侧，左轴承一16-4卡装于左定位轴16-2的台肩、左轴承盒16-1的内侧与左挡环16-3之间，左轴承盒16-1的一端通过左内六角螺钉16-5安装左法兰压盖16-6，左法兰压盖16-6的一端插设于左轴承盒16-1，左轴承二16-8卡装于左定位轴16-2上的左卡簧16-7、左法兰压盖16-6的内侧与左挡环16-3之间。左定位轴16-2的另一端为锥形尖头，左侧行走传动定位轴16通过左定位轴16-2的锥形尖头顶持于被测管件样品7的另一端。

如图1-图3所示，本发明的操作方法如下：

本发明结合现有的白光干涉仪和激光共聚焦显微镜等设备，搭建一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，定位好的被测管材样品7可以通过橡皮泥8固定在载玻片10上进行多组样品组件的批量定位，适合大批量样品的表面轮廓分析。首先将制作好的被测管材样品7划伤朝上放置在橡皮泥8上，将橡皮泥8放置在载玻片10上，将这一套初步固定好的样品组件放置在移动平台11上，保持被测管材样品7中心线、左侧行走传动定位轴16中心线和右侧行走传动定位轴4中心线大致在一条直线上，开启左侧气缸14和右侧气缸5伸长的进气阀门，推动左侧滑块15与左侧行走传动定位轴16和右侧滑块6与右侧行走传动定位轴4将被测管材样品7中心线对正。然后调整微调光学狭缝2使光源1在被测管材样品7的正上方投射一条狭长光条，调整超薄θ轴中空微调手动平台3使右侧行走传动定位轴4转动，直至将照射在被测管材样品7上方的狭长光条与被测管材样品7上方的条形划伤相重合。最后开启下端气缸9伸长的进气阀门推动移动平台11上升将橡皮泥8挤紧，开启左侧气缸14和右侧气缸5缩短的进气阀门，推动左侧滑块15与左侧行走传动定位轴16和右侧滑块6与右侧行走传动定位轴4同时向被测管材样品7外侧行走，取出定位好的样品组件。

结果表明，本发明可以确保在表面轮廓分析实验过程中快速调整需要测量部位始终处于管材的最顶端，从而保证非接触式表面轮廓分析实验中数据采集及结果分析的准确性。而且，本发明装置定位好的样品可以通过橡皮泥固定在载玻片上进行多组样品的批量定位，适合大批量样品的表面轮廓分析。

上面结合附图对本发明的实施例进行描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施例仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属本本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，该装置包括：光源、微调光学狭缝、超薄θ轴中空微调手动平台、右侧行走传动定位轴、右侧气缸、右侧滑块、被测管件样品、橡皮泥、下端气缸、载玻片、移动平台、滑轨、左侧气缸、左侧滑块、左侧行走传动定位轴、支架，具体结构如下：

被测管件样品正下方依次设有橡皮泥、载玻片、移动平台、滑轨、下端气缸，水平被测管件样品的两侧分别通过左侧行走传动定位轴、右侧行走传动定位轴顶持，被测管件样品左侧依次设有左侧行走传动定位轴、左侧滑块、左侧气缸，被测管件样品右侧依次设有右侧行走传动定位轴、超薄θ轴中空微调手动平台、右侧滑块、右侧气缸，被测管件样品正上方依次设有支架、微调光学狭缝、光源。

2.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，滑轨的两端底部安装支腿。

3.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，被测管件样品水平放置在橡皮泥上，橡皮泥粘在载玻片上，载玻片水平放置在移动平台上，下端气缸的缸头固定在滑轨的正中下方，移动平台与下端气缸的杠杆相连接。

4.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，左侧行走传动定位轴固定在左侧滑块上，左侧气缸的缸身固定在滑轨左侧、左侧气缸的缸杆与左侧滑块相连接。

5.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，超薄θ轴中空微调手动平台固定在右侧行走传动定位轴的右侧，超薄θ轴中空微调手动平台和右侧行走传动定位轴两部件一起固定在右侧滑块上，右侧气缸的缸身固定在滑轨右侧、右侧气缸的缸杆与右侧滑块相连接。

6.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，支架固定在滑轨上，光源和微调光学狭缝分别固定在支架上，光源位于微调光学狭缝的上方，光源通过微调光学狭缝与被测管件样品相对应。

7.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，右侧行走传动定位轴与左侧行走传动定位轴结构相同，并对称设置。

8.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，右侧行走传动定位轴包括右轴承盒、右定位轴、右挡环、右轴承一、右内六角螺钉、右法兰压盖、右卡簧、右轴承二，水平的右定位轴一端插设于右轴承盒，右轴承盒内相对平行安装两组轴承：右轴承一、右轴承二，右轴承一、右轴承二位于右定位轴上的右挡环两侧，右轴承一卡装于右定位轴的台肩、右轴承盒的内侧与右挡环之间，右轴承盒的一端通过右内六角螺钉安装右法兰压盖，右法兰压盖的一端插设于右轴承盒，右轴承二卡装于右定位轴上的右卡簧、右法兰压盖的内侧与右挡环之间；右定位轴的另一端为锥形尖头，右侧行走传动定位轴通过右定位轴的锥形尖头顶持于被测管件样品的右端。

9.按照权利要求1所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置，其特征在于，左侧行走传动定位轴包括左轴承盒、左定位轴、左挡环、左轴承一、左内六角螺钉、左法兰压盖、左卡簧、左轴承二，水平的左定位轴一端插设于左轴承盒，左轴承盒内相对平行安装两组轴承：左轴承一、左轴承二，左轴承一、左轴承二位于左定位轴上的左挡环两侧，左轴承一卡装于左定位轴的台肩、左轴承盒的内侧与左挡环之间，左轴承盒的一端通过左内六角螺钉安装左法兰压盖，左法兰压盖的一端插设于左轴承盒，左轴承二卡装于左定位轴上的左卡簧、左法兰压盖的内侧与左挡环之间；左定位轴的另一端为锥形尖头，左侧行走传动定位轴通过左定位轴的锥形尖头顶持于被测管件样品的左端。

10.一种权利要求1至9之一所述的非接触式轮廓仪管材样品快捷定位装置的操作方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将制作好的被测管材样品划伤朝上放置在橡皮泥上，将橡皮泥放置在载玻片上，将初步固定好的被测管材样品放置在移动平台上，保持被测管材样品中心线、左侧行走传动定位轴中心线和右侧行走传动定位轴中心线在一条直线上，开启左侧气缸和右侧气缸伸长的进气阀门，推动左侧滑块与左侧行走传动定位轴和右侧滑块与右侧行走传动定位轴将被测管材样品中心线对正；

(2)调整微调光学狭缝使光源在被测管材样品的正上方投射一条狭长光条，调整超薄θ轴中空微调手动平台使右侧行走传动定位轴转动，直至将照射在被测管材样品上方的狭长光条与被测管材样品上方的条形划伤相重合；

(3)开启下端气缸伸长的进气阀门推动移动平台上升将橡皮泥挤紧，开启左侧气缸和右侧气缸缩短的进气阀门，推动左侧滑块与左侧行走传动定位轴和右侧滑块与右侧行走传动定位轴同时向被测管材样品外侧行走，取出定位好的样品组件。