[实用新型]基于光切原理的非接触式伤痕深度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非接触式无损检测装置，特别是公开一种基于光切原理的非接触式伤痕深度测量装置，应用于无损检测行业中对其标准片进行量值溯源。

背景技术

无损检测是工业发展必不可少的有效工具，其在石油化工、船舶、航空、核能等行业的重要性毋庸置疑。常用的无损检测方法有很多种，但无论何种方法，都需要由标准伤痕试块通过比对来实现伤痕尺寸和形状的定量测量。而深窄槽形的标准伤痕试块的量值溯源长期来尚未解决，急需一种非接触的高精度测量装置及方法。

光切法是近十多年发展起来的一种三维曲面非接触测量法。它用光平面照射被测物体，在其表面产生一条明亮的光带，通过CCD摄像机及数字信号处理器DSP可获得光带的数字图像，经计算机处理即得该目标物体表面的全部三维轮廓信息。

上海海事大学公开的一种基于传感器阵列的金属表面伤痕探测装置，用于探测待检测金属板的表面情况，该探测装置包含：传感器阵列，与所述传感器阵列通过电路连接的数据采集仪和激励电路，与所述数据采集仪通过电路连接的上位计算机；其中，所述传感器阵列包含激励线圈，以及若干个均匀分布在所述激励线圈周围的检测线圈；所述待检测金属板放置在所述传感器阵列下方，且每个检测线圈与所述待检测金属板之间高度间距相同。本实用新型中，保证探测装置和待测金属板无接触、无损坏，并且能方便、快速、准确地探测出金属表面伤痕，成本低廉，适用范围广。

华中科技大学机械学院为测量不锈钢管外表面窄浅刻槽的深度,提出了一种基于光切法采用摄像头获得不锈钢管表面和刻槽底部的图像，运用数字图像处理技术对这些图像进行处理的刻槽深度测量方法。应用表明,该方法有较高的测量准确度。

西安工业学院针对飞机座舱玻璃划痕深度的测量，介绍了一种有效的信息提取方法——光切测量法。精度分析表明，合理地选择物镜的放大倍数和数值孔径，可以获得不同划痕深度的高精度结果。

DISCO ABRASIVE SYSTEMS 公司申请的日本专利公开一种划痕深度测量方法，该划痕深度测量方法包括深度测量路径设置步骤，用于设置一个槽深度测量路径L。

KAWASAKI HEAVY IND公司申请的日本专利公开一种划痕测量方法和仪器，为提高测量数据的可靠性，将基于设计材料计算的被测量划痕形状的预期值与测得的数据相比，判断实测数据的有效性。

现有技术需解决的技术问题：

1、现有技术一般采用基于光切原理的激光三角法，应用线光源和CCD摄像机进行深度等轮廓尺寸的测量。这种方法需要对CCD的像素大小与对应的测量距离进行转换，也即需要对CCD进行标定，其测量精度有限；

2、另一种方法基于光切显微镜，直接安装CCD后测量深度等轮廓尺寸，该方法深度测量范围非常有限且很难再提高。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，本着经济、便捷的原则，提出一种基于光切原理的非接触式伤痕深度测量装置。本实用新型利用光切显微镜部分成熟的机械部件和光学零部件，开展了大部分机械零部件的设计，通过装校形成。

本实用新型是这样实现的：一种基于光切原理的非接触式伤痕深度测量装置，其特征在于：所述的测量装置包括显微镜导轨、9J型光切显微镜光路壳体、长度计、光源及调节组件、CCD及调节组件、三维调节工作台、压板固定用T型导轨条、底座及显微镜导轨立柱。同时，在CCD自带的软件开发包的基础上，编辑了适合本实用新型测量装置需求的显示界面，并设计了有光带骨架线提取功能的图像处理程序，整合到显示测量软件中，可实现机器自动瞄准。

所述的三维调节工作台和显微镜导轨立柱并列支座在底座上，旁侧还设有T型导轨条，连接在显微镜导轨立柱上的9J型光切显微镜光路壳体位于三维调节工作台上方，且与三维调节工作台呈悬空非接触式，9J型光切显微镜光路壳体上表面并列连接长度计接触块组件和光源调节组件，所述的长度计接触块组件上端连接长度计，长度计又通过长度计连接件与显微镜导轨立柱顶端相连，CCD及调节组件与9J型光切显微镜光路壳体上侧面构成45°倾斜连接。

所述的三维调节工作台购自上海联谊光纤激光器械厂，用于实现小型被测件的定位和宽度尺寸的测量，T型导轨条用于固定压口板，方便压紧被测件。

所述的底座为花岗岩底座或便携式底座。所述的便携式底座的平板底面设有两个燕尾槽，每个燕尾槽内镶嵌三段圆柱支撑，便于在测量大型管状工件或大型平面工件时平稳支撑测量装置。本实用新型采用花岗岩底座时用于实验室测量小型工件。