[发明专利]一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法

说明书

本发明提出一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法，特别涉及一种电气安全标准中用于考核非金属材料耐热性的球压试验压痕尺寸测量方法，方法包括：1)使用三维激光扫描仪扫描压痕样品表面，获取压痕样品表面三维点云坐标数据；2)对点云数据进行预处理；3)用基于三角网格参数化的B样条曲面拟合方法重建压痕曲面；4)剖切压痕曲面，获取压痕特征曲线；5)测量压痕直径。本发明方法可准确区分过渡压痕区与真实压痕区，精确测量压痕尺寸，测量精度高；采集得到待测压痕样品的点云数据后，通过算法自动完成后续的测量过程，测量速度快，操作简便；根据重建的压痕曲面形貌或压痕特征曲线的形态还可判断压痕形成过程中是否发生载荷偏压。

技术领域

本发明涉及一种压痕尺寸测量方法，特别涉及一种在电气安全标准中用于考核非金属材料耐热性的球压试验压痕尺寸测量方法。

背景技术

高温会对非金属材料的电气性能、机械强度和硬度造成影响。特别是温度升高到一等程度后，一些非金属材料的特性会发生本质的变化，如高温状态下或温度急骤变化时会熔融或逐渐变软、机械强度急速下降、绝缘电阻降低。在电子、电气设备中，对于受热损伤后可能影响设备安全的外壳部件、其他外部绝缘部件、支撑带危险电压的绝缘材料应充分耐热，否则高温容易导致设备的失效，严重时可造成短路、引起火灾、触电等事故。球压试验是常见的测试电子、电气产品中非金属材料耐热性的方法之一，是电子、电气产品相关安全标准中考核产品安全性的重要内容，GB4706.1《家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》第30.1条规定“对于非金属材料制成的外部零件、用来支撑带电部件(包括连接)的绝缘材料零件以及提供附加绝缘或加强绝缘的热塑材料零件，其恶化可能导致器具不符合标准要求，应充分耐热”。GB2099.1《家用和类似用途电器插头插座》等标准中也作了类似规定。

国标中对球压试验的要求及非金属材料耐热性的判断方法做出了明确规定：将球压试验装置和样品支架一并放入加热箱，加热到标准规定的温度后将试验样品放置在样品支座上大约中心位置处，再将压力球放置在样品中心位置处并在规定时间内施加一个20N±0.2N的向下作用力，然后从样品上移去压力球，在10s内将试验样品浸入温度为20℃±5℃水中并保持6min±2min时间后，从水中取出试验样品，在之后的3min内去除水分并测量压痕尺寸d，如果直径d不超过2.0mm，则绝缘材料的耐热性符合国家标准。国标中所定义的压痕直径d是指球压试验中压球与样品相接触区域的最大直径。球压试验所形成的压痕形变区域可以分为真实压痕区与过渡压痕区两个部分，其中与压球相接触的部分为真实压痕区，未与压球接触但发生形变的区域为过渡压痕区。国标中明确规定了获取压痕的方法与步骤，但并没有给出压痕直径测量的具体方法。目前检验单位测量压痕直径主要有三种方法：投影法、切割法及显微镜测量法。但压痕尺寸小，切割法很难准确的沿着中心线对压痕进行切割且切割过程容易破坏压痕样品。而投影或者显微镜测量法，又存在步骤繁琐、真实压痕区与过渡压痕区无法精确识别，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一大问题。

中国专利CN201773041U公布了一种球压实验压痕尺寸测量装置，设有照明装置、光学信息变换系统2CCD摄像机、图像采集卡、白动调焦载物台和计算机。该专利所述装置使用光学信息变换的方法测量压痕形貌，但光学信息变换系统对各镜片装配精度要求高，微小的装配误差可能导致测量结果较大的误差，且该专利没有给出测量装置的标定方法，测量装置不易标定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提出一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法，通过获取压痕样品表面三维点云坐标数据、对点云数据进行预处理、用基于三角网格参数化的B样条曲面拟合方法重建压痕曲面和剖切压痕曲面获取压痕特征曲线，测得压痕直径，本发明方法可准确、快速测量压痕尺寸。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法，包括：