[发明专利]基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置和方法

权利要求书

1.一种基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，包括长工作距离显微系统、调节装置、照明和指示光源、高低温箱、标定板和测量控制系统；

所述长工作距离显微系统由三组光路组成，用于测量不同长度的待测对象；

所述调节装置用于固定所述长工作距离显微系统和调节所述长工作距离显微系统的高低、水平方向上的位置以及俯仰角；

所述照明和指示光源由LED灯和面激光器组成，用于测量时的照明和调节时的指示；

所述高低温箱用于调节箱内温度，侧面设有透明窗口，用于长工作距离显微系统观察被测物体的变化；

所述标定板用于计算图像上像素长度与实际物理长度的换算关系；

所述测量控制系统用于开启和关闭照明光源，自动控制高低温箱的温度，显示和保存通过长工作距离显微系统拍摄到的图像，自动计算热膨胀系数和保存测量数据。

2.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述长工作距离显微系统的每一组光路均相同，每一组光路由三片透镜组成，包括两片双胶合消色差正透镜和一片双凹负透镜。

3.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述调节装置由底座、平台、平移台、旋转台和摆角器组成；平台安装在底座上，平移台安装于底座上，用于调节长工作距离显微系统相对于被测物体的位置；旋转台安装于平移台上，用于调节长工作距离显微系统的方向；摆角器安装于升降台上，用于调节长工作距离显微系统的俯仰角度。

4.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述照明和指示光源由一个LED灯和两个面激光器组成，LED灯在测量期间开启，使得长工作距离显微系统可以采集到被测物体的图像；面激光器在调节时开启，用于将被测物体调节到能使得长工作距离显微系统清晰成像的位置。

5.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述高低温箱的侧面安装有四层透明玻璃的窗口。

6.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述标定板为刻有已知间隔直线的金属板，长工作距离显微系统通过标定板上的直线计算出图像上像素长度与实际物理长度的换算关系。

7.根据权利要求1所述的基于图像传感的测量固体材料热膨胀系数的装置，其特征在于，所述测量控制系统为工业控制计算机，在调节和测量过程中工业控制计算机采集并显示实时图像、控制高低温箱内的温度、开启和关闭照明光源，在工业控制计算机上设置好测量温度范围、温度间隔和其他参数后，自动完成整个测量过程。

8.一种基于权利要求1～7任意一项装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

将长工作距离显微系统使用调节平台调节到使得被测物体清晰成像的位置，并使用两个面激光器的交线定位；

使用标定板计算长工作距离显微系统采集到的图像上像素长度与实际物理长度的换算关系；

在测量控制系统中设置好参数后，采集并显示实时图像、控制照明光源、控制高低温箱内温度、计算热膨胀系数并保存测量数据，完成测量过程。