[发明专利]一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置及光学测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学装置及光学测量方法，具体涉及一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置及光学测量方法，属于电接触领域。

背景技术

真实接触面积的测量分析一直是电接触领域的重要研究方向，但以往采用的手段是测量不透明的两个金属样本的真实接触面积，通过使用X光断层扫描技术或者超声波探测技术，但是X光断层扫描设备昂贵，而超声波探测技术由于不可消去扫描时间的影响不能观测真实接触面积的动态变化。目前，还没有一种能够直观的观察、分析、储存接触区域真实接触面积的光学观测装置。

发明内容

本发明为解决目前还没有一种能够直观的观察、分析、储存接触区域真实接触面积的光学观测装置及光学测量方法的问题，进而提出一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置及光学测量方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述装置包括手动加载机构和图像采集系统，并排设置在工作平台上，所述手动加载机构包括样本压板、上支撑板、移动轴、固定轴承套、微型力传感器、传感器支架、升降机构、夹具组件、底板、弹簧、两根导轨和两个支柱，样本压板安装在上支撑板上表面的中部，上支撑板、底板由上至下依次设置，上支撑板的下表面通过两个支柱与底板的上表面连接，两根导轨竖直设置在上支撑板与底板之间，每根导轨的上端与上支撑板的下表面固定连接，所述升降机构安装在两根导轨的下端，微型力传感器通过传感器支架安装在所述升降机构上，且微型力传感器位于上支撑板下表面与所述升降机构之间，移动轴的下端插装在微型传感器上，所述夹具组件、弹簧、固定轴承套由上至下依次套装在移动轴上，且所述夹具组件位于样本压板的正下方。

本发明所述光学测量方法的具体步骤如下：

步骤一、将接触样本安装在所述夹具组件上，调节工业相机显微镜头，给微型力传感器通电；

步骤二、通过USB数据线将工业相机与计算机连接，通过计算机观察图像，进行调焦，将焦点调在蓝宝石平板端面附近；

步骤三、缓慢施加压力，直至接触样本接触，重新调焦直至能够清晰的观察到接触区域；

步骤四、调整二维手动滑台使接触区域位于图像中心位置，调整工业相机显微镜头放大倍数，同时不断调整光源亮度；

步骤五、接触力值保持20秒后保存图像，同时记录接触力值和同业相机显微镜头的放大倍数；

步骤六、利用图像处理程序，综合使用滤波、小波处理、阈值判定等方法分析拍摄的图片，然后计算接触区域的真实接触面积。

本发明的有益效果是：本发明通过高放大倍数的显微镜头及高分辨率的工业相机观察接触界面的接触区域，并可以通过上位机对接触区域进行拍照、分析、存储。本发明结构简单、精度较高、成本低廉，能够为接触界面在加载及加载过程中的变化提供直观的图像和相关的分析结果。本发明中提出的方法能够最大限度的保留实际接触区域的图形特征，减少真实接触面积在测量中的误差。本发明通过高放大倍数的显微镜头及高分辨率的工业相机观察接触界面的接触区域，并可以通过上位机对接触区域进行拍照、分析、存储。本发明结构简单、精度较高、成本低廉，利用图像处理算法能够有效消除噪声及接触面上孔洞的影响，具有识别接触区域、提取接触区域边缘并计算视在接触面积及真实接触面积的功能，能够为接触界面在加载及加载过程中的变化提供直观的图像和相关的分析结果。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是手动加载机构的结构示意图，图3是图像采集系统的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置及光学测量方法包括手动加载机构和图像采集系统，并排设置在工作平台上，所述手动加载机构包括样本压板1、上支撑板2、移动轴5、固定轴承套6、微型力传感器7、传感器支架8、升降机构、夹具组件、底板16、弹簧21、两根导轨3和两个支柱4，样本压板1安装在上支撑板2上表面的中部，上支撑板2、底板16由上至下依次设置，上支撑板2的下表面通过两个支柱4与底板16的上表面连接，两根导轨3竖直设置在上支撑板2与底板16之间，每根导轨3的上端与上支撑板2的下表面固定连接，所述升降机构安装在两根导轨3的下端，微型力传感器7通过传感器支架8安装在所述升降机构上，且微型力传感器7位于上支撑板2下表面与所述升降机构之间，移动轴5的下端插装在微型传感器7上，所述夹具组件、弹簧21、固定轴承套6由上至下依次套装在移动轴5上，且所述夹具组件位于样本压板1的正下方。