[发明专利]一种显微硬度计的自动聚焦系统

权利要求书

1.一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：包括工作台(1)、调焦升降组(2)、调焦齿轮组(3)、自动升降组(4)、手轮(5)，以及驱动箱、自动聚焦模块；工作台(1)、调焦升降组(2)、调焦齿轮组(3)、自动升降组(4)、手轮(5)依次连接；

根据实际使用情况分为手动模式或自动聚焦模式，手动模式：手轮(5)带动调焦齿轮组(3)进行转动，调焦齿轮组(3)经过齿轮转向使调焦升降组(2)进行上下作用，从而带动调焦升降组(2)上方的工作台(1)上下运动完成对焦；自动模式：自动聚焦模块控制驱动箱，驱动箱驱动调焦齿轮组(3)进行转动，调焦齿轮组(3)经过齿轮转向使调焦升降组(2)进行上下作用，从而带动调焦升降组(2)上方的工作台(1)上下运动完成对焦；

工作台(1)用于承载显微硬度试样，并用于实现XY方向运动；

其中，自动聚焦模块用于实现自动聚焦控制，实现方法包括如下步骤，

第一步，对打压后的压痕进行初次压痕图像聚焦采集，通过计算找到下一个更为准确的聚焦范围；所述初次压痕步距为±10～±400μm；

第二步，在初次聚焦后得到的更为准确的聚焦范围内，进行的二次压痕图像聚焦采集，得到准确的聚焦范围；所述二次压痕步距为±1～±9μm；

第三步，在二次聚焦后得到的准确聚焦范围内焦平面，进行最终压痕图像的聚焦采集，以得到最终精确清晰可测量的压痕图像；所述最终压痕步距为±0.4～±0.9μm；

第四步，找到第三步所得焦平面，得到精确清晰可测量的压痕图像后，将状态调至欠焦状态，后调回齐焦状态，即工作台先向下方移动第三步所设步距的距离，后向上方移动，保证上下移动的调焦轴的螺纹下沿始终在调焦轴套的螺纹上沿之上，以消除随着试验力的增加及重力的影响出现的失焦现象。

2.如权利要求1所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：调焦升降组(2)用于带动工作台(1)上下移动从而完成聚焦，包括调焦基座(6)，调焦基座(6)内包含滚珠轴承(7)，滚珠轴承(7)上方设有45°螺旋齿轮(8)，45°螺旋齿轮(8)齿数为52，45°螺旋齿轮(8)上方设有螺旋齿轮(9)，螺旋齿轮(9)上方设有调焦轴套(10)，调焦轴套(10)内包含调焦轴(11)，调焦轴(11)为螺距1.5mm的螺杆，调焦轴(11)上附有方向导轨(12)，方向导轨(12)左右各设有一个固定方向轴承(13)。

3.如权利要求2所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：调焦齿轮组(3)包含调焦齿轮(14)，调焦齿轮(14)与45°螺旋齿轮(8)相连接进行传动，调焦齿轮(14)齿数为13。

4.如权利要求3所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：自动升降组(4)的升降电机座(15)上有步进电机(16)，步进电机(16)接有连接轴(17)，连接轴(17)上固定有小带轮(18)，小带轮(18)与大带轮(19)通过传送带(20)连接，大带轮(19)与小带轮(18)的传动比为1:5，大带轮(19)与调焦齿轮(14)连接传动。

5.如权利要求4所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：手轮(5)与调焦齿轮(14)连接，用于手动调焦。

6.如权利要求5所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：驱动箱驱动步进电机(16)旋转。

7.如权利要求6所述的一种显微硬度计的自动聚焦系统，其特征在于：为消除对焦换向过程中的螺距间隙，空行程，便于控制，换向后步进电机需先进行预设步进的对焦操作；预设步进的方法如下：螺距为αμm，电机控制对焦时的放大倍数为x倍，马达一圈360°的脉冲数为β，故马达每一个脉冲对应的距离δ为δ＝α/(x·β)，螺距导致的空行程间隙为γμm，为消除该间隙，需要γ/δ＝A个脉冲。