[发明专利]一种便携式热塑材料耐热性测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑材料耐热性测量装置，更具体地说，涉及一种在电气安全标准中用于考核热塑材料耐热性的球压实验压痕测量装置。

背景技术

热塑材料的耐热性是电工电子产品安全检测项目之一，考察热塑材料耐热性的常规方法是对该材料进行球压实验，并根据测得的压痕尺寸判断产品的耐热性是否合格，压痕测量的准确与否直接影响产品的合格性检测。标准IEC60695-10-2：2003要求，压痕横跨最大尺寸d不超过2.0mm则表示产品耐热指标合格。测量压痕直径的传统方法主要有三种：投影法、切割法及显微镜测量法。压痕尺寸小，切割法很难在不破坏样品的情况下清晰地得到压痕的剖面。而投影或者显微镜测量法，又存在步骤繁琐、压痕位置无法精确识别，检测人员主观影响大等问题。长期以来，球压试验中，压痕测量结果的准确性和客观性一直是困扰质检人员的最大问题。传统的测量方法，测量结果精度低，重复性差，尤其是处于临界状态的压痕，材料耐热性的合格与否更是难以判断。

中国专利CN102169070公布了一种热塑材料耐热性测量系统，设有光源、光学信息变换装置、CCD摄像机、图像采集卡、样品台、输入设备、计算机和输出设备；光源发出的光线直接照射在放置于样品台上的压痕样品上，压痕样品的反射光线通过光学信息变换装置聚焦至CCD摄像机上，CCD摄像机的数字信号输出端接图像采集卡，图像采集卡与计算机连接，输入设备和输出设备分别与计算机的输入输出端口连接。

该专利所述系统在测量过程中对压痕的形貌进行了光学信息变换，而没有给出系统的标定方法，系统不易标定，且对各镜片装配精度要求高，并且系统采用计算机作为控制器和处理器，成本高，体积大，使用不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便携式、小型化、集成一体的全自动热塑材料耐热性测量装置，及基于该装置的测量方法，该装置测量精度高，操作简单，且易于标定。

本发明的技术方案如下：

一种便携式热塑材料耐热性测量装置，包括输入输出系统、光电转换系统、远心成像系统、照明系统、样品夹持装置、嵌入式控制及处理系统；

所述照明系统位于远心成像系统的入射端与样品夹持装置之间，用于将光线投射到待测样品表面；

光电转换系统位于远心成像系统的出射端，用于采集图像；

所述的嵌入式控制及处理系统分别与输入输出系统、光电转换系统、照明系统相连。

所述照明系统为同轴光照明方式，出射光平行、照度均匀。

作为优选，嵌入式控制及处理系统通过检测光电转换系统中图像传感器表面的平均光照情况，进而调节照明系统的亮度。

作为优选，所述远心成像系统为物像双远心成像系统。

作为优选，所述嵌入式控制及处理系统采用ARM+DSP的双核结构。

作为优选，所述嵌入式控制及处理系统包括图像采集模块、ARM中枢控制模块、DSP算法执行模块；

所述的图像采集模块与ARM中枢控制模块双向互连，并与DSP算法执行模块相连，光电转换系统与图像采集模块相连；

所述的ARM中枢控制模块还分别与DSP算法执行模块、输入输出系统双向互连。

一种热塑材料耐热性测量方法，基于上述任一顶的便携式热塑材料耐热性测量装置，步骤如下：

1）对待测样品进行球压实验，在待测样品表面形成压痕；

2）照明系统在压痕表面产生平行均匀光照，反射光进入远心成像系统；

3）嵌入式控制及处理系统根据光电转换系统中图像传感器的表面光照情况，自动调节照明系统的光照强度；

4）反射光从远心成像系统射出，并成像在光电转换系统的图像传感器上；

5）嵌入式控制及处理系统采集压痕图像，并对压痕图像进行处理，计算出压痕直径，给出材料耐热性的测量结果；

6）嵌入式控制及处理系统将测量结果传送至输入输出系统。

作为优选，嵌入式控制及处理系统包括图像采集模块、ARM中枢控制模块、DSP算法执行模块；

步骤5）具体为：

5.1）图像采集模块将采集所得的数字图像送入DSP算法执行模块后，DSP算法执行模块对首先其进行降噪及增强处理；

5.2）再进行压痕的模式识别，判断压痕形成过程中是否载荷偏压、压痕边缘部分是否凸起还是光滑过渡，并且对载荷偏压及边缘凸起情况进行校正；

5.3）然后对球压接触面进行识别，区分出压痕过渡区、真实压痕区及无形变区域；