CN102662228B - 能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，它包括数制支架安装板，在数制支架安装板上连接有自动垂直物镜套筒，在数制支架安装板上铰链连接有4根长度可调支撑腿，在长度可调支撑腿的另一端铰链连接有强力磁铁脚，金相显微镜物镜垂直放置在自动垂直物镜套筒内；在数控支架安装板上连接有能沿XYZ方向移动的数控支架。本发明由于物镜平行内置于套筒内，只要物镜套筒垂直于金相点表面，物镜必然垂直与金相点表面，这样可以明显提高大型金属部件金相检验效率，极大地提高金相检验质量,减轻工作人员的劳动强度，计算机对移动控制，可以对金相显微镜系统实现精细调整、调焦、拍照等动作，增加了金相显微镜系统的功能和能力。

Description

能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架

技术领域

本发明涉及一种能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，属于金相学技术领域。

背景技术

在现有的大型工件现场金相显微镜设备中，显微镜支架由两根磁性支柱和手动移动台组成，两根磁性同在一个平面内。当现场作金相检验时，对于平面形大型工件，金相显微镜很容易就能与工件表面垂直；但对于管道、管道弯头、和复杂表面大型工件，由于不可能将工件表面加工成足够大平面，因此很难使金相显微镜物镜与工件金相检验点平面相垂直，很难获得清晰的金相视场，严重影响金相组织观察和评定。因此，非平面大型工件的现场金相检验已成为金属材料理化检验工程师最畏惧的工作。

同时在现场作金相检验时，现有对移动台的调整、调焦都是手工进行，由于手工操作为对金相显微镜系统施加外力，金相显微镜及支架系统在外力的作用下会发生一定的垂直偏移和抖动，严重影响金相显微镜的成像质量；由于手工调焦步进不易掌握，容易造成焦距不足或过量，金相照片像质不够清晰。并且手工操作粗糙，不能对金相晶粒及细节进行测量，现场金相组织不易满足细微观察和精细测量的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种可以明显提高大型金属部件金相检验效率、检验质量,减轻工作人员的劳动强度、减少人为因素的干扰的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，它包括数制支架安装板，在数制支架安装板上连接有自动垂直物镜套筒，在数制支架安装板上铰链连接有4根长度可调支撑腿，在长度可调支撑腿的另一端铰链连接有强力磁铁脚，金相显微镜的物镜平行放置在自动垂直物镜套筒内；自动垂直物镜套筒是通过调整强力磁铁脚的方向以及长度可调支撑腿的长度来实现自动垂直物镜套筒端面与金相点平面贴合，从而使得物镜套筒与金相点表面相垂直；在数制支架安装板上连接Z向固定板，在Z向固定板上连接有能沿Z向固定板上下移动的Z向活动板,在Z向活动板上连接有能沿Z向活动板左右移动的Y向活动板，在Y向活动板上连接有能沿Y向活动板前后移动的X向活动板，在X向活动板上连接有金相显微镜，Z向活动板、Y向活动板和X向活动板的运动由独立的微型步进电机驱动。

金相显微镜的物镜的下端面与自动垂直物镜套筒下端面的距离为1～2mm。

数制支架安装板的形状为矩形，且长度可调支撑腿连接在数制支架安装板的端面上。

长度可调支撑腿光杆、活动螺母套筒和螺杆依次连接组成。

Z向固定板、 Z向活动板、Y向活动板和X向活动板之间的连接采用滑块与导轨配合连接。

微型步进电机通过滚珠丝杆带动滑块运动。

在微型步进电机上分别连接有步进电机驱动器，

所述的步进电机驱动器为CAN型微型步进电机驱动器，型号为UIM24208型。

三台步进电机驱动器用CAN总线与RS232-CAN转换器连接，RS232-CAN转换器与计算机控制器连接。

 与现有技术相比较，本发明用于大型工件现场金相检验中，它由自动垂直支架和数控移动台构成；自动垂直支架由数制支架安装板、自动垂直物镜套筒、长度可调支撑腿和强力磁铁脚组成，自动垂直物镜套筒物端直径为Φ30mm, 显微镜物镜可在套筒小幅度移动，由于物镜平行内置于套筒内，只要物镜套筒垂直于金相点表面，物镜必然垂直与金相点表面，这样可以明显提高大型金属部件金相检验效率，极大地提高金相检验质量,减轻工作人员的劳动强度。在数制支架安装板上活动连接长度可调支撑腿及强力磁铁脚，采用这种结构在进行大型工件现场金相检验时，可先将金相显微镜与大型工件现场金相显微镜任意曲面垂直支架固定好，确保显微镜物镜在自动垂直物镜套筒内并离套筒物端距离为1～2mm,调节长度可调支撑腿的长度就能确保显微镜有效固定，整体固定就可更好地满足检验技术的要求。

由于该装置能使显微镜物镜与工件金相点自动垂直，并保持垂直固定，使金相观察和拍照变得非常简单，避免目前大型工件金相系统找平困难、显微镜物镜与工件金相点垂直困难等缺陷，使大型工件金相检验变为高效率、高质量、简单和容易实施；同时因本装置能垂直定位，所以可减少对工件的打磨量，确保工件外形不受大的损伤，节省打磨加工人工。

数控移动支架安装在自动垂直支架上方，其目的是将安装金相显微镜的座板连接在一个能实现上下、左右、前后运动的支架上，该活动支架由计算机控制步进电机实现运动，这样在做金相试验时，金相显微镜的调整就可以通过计算机来操控调整，由于步进电机受计算机控制，步进电机产生的扭矩为系统内力，不会对系统造成垂直偏移和抖动。由于步进电机可以进行微分控制，结合精细螺纹丝杆，系统可实施0.01mm的步进移动，从而实现金相组织的精细观察和测量。Z向固定板、 Z向活动板、Y向活动板和X向活动板之间的连接采用滑块与导轨配合连接，微型步进电机通过滚珠丝杆代工滑块运动，这种连接运动关系具有结构简单、运行可靠等优点；微型步进电机上分别连接有步进电机驱动器，步进电机驱动器用CAN总线与RS232-CAN转换器连接，RS232-CAN转换器与计算机控制器连接，这样就可以利用计算机内的现场金相数字控制采集系统计算机控制软件，对现场金相显微镜数控支架和金相显微镜CCD进行微分移动驱动、微分测量驱动、微分调焦驱动、照片采集、测长计算等控制及计算。

同时本发明配合较精密的现场金相显微镜（如徐州豪立现场金相显微镜），可以实现大型工件现场直接测量金相晶粒度、微裂纹尺寸，并实现高精密的实验室台式金相显微镜的高清晰金相影像拍摄功能。且使用本发明可以显著提高金相检验质量，提高金相检验分析的可靠型和直观性，减少人为因素的干扰，提高工作效率。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为采用导轨与滑块连接的结构示意图；

图3为三台微型步进电机的驱动连接电路图；

图4为长度可调支撑腿的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，数制支架安装板1的形状为矩形，在移动平台1上开设通孔，在其通孔上垂直连接有自动垂直物镜套筒2，自动垂直物镜套筒物端直径根据金相显微镜的物镜大小来定，其直径要略大于金相显微镜5的物镜，这样方便金相显微镜小范围的移动，在数制支架安装板1的端面上上铰链连接有4根长度可调支撑腿3，在长度可调支撑腿3的另一端铰链连接有强力磁铁脚4，金相显微镜物镜5平行放置在自动垂直物镜套筒2内，放置时要求金相显微镜物镜5的下端面与自动垂直物镜套筒2下端面的距离为1～2mm。

长度可调支撑腿3的结构如图4所示，由光杆10、活动螺母套筒11和螺杆12依次连接组成，旋转活动螺母套筒11就可调节长度可调支撑腿3的高度。

在数制支架安装板1上利用螺栓连接Z向固定板6，在Z向固定板6上连接能沿Z向固定板6上下移动的Z向活动板7, Z向固定板6与Z向活动板7之间的连接采用导轨13与滑块14相互配合的方式进行连接，导轨13与滑块14分别用螺钉15连接Z向固定板6和Z向活动板7，其结构示意图如图2所示。在Z向活动板7上连接有能沿Z向活动板7左右移动的Y向活动板8，在Y向活动板8上连接有能沿Y向活动板8前后移动的X向活动板9；Z向活动板7与Y向活动板8之间的连接关系为导轨13与滑块14相互配合的连接方式如图2所示，Y向活动板8与X向活动板9之间的连接关系也为导轨13与滑块14相互配合的连接方式，如图2所示，金相显微镜5安装在X向活动板5上。

为方便数控驱动，本装置采用三台独立的微型步进电机驱动，其运动结构由微型步进电机通过滚珠丝杆带动滑块运动，三台微型步进电机分别连接在Z向活动板7、Y向活动板8和X向活动板9上。同时在微型步进电机上分别连接有步进电机驱动器，所述的步进电机驱动器为CAN型微型步进电机驱动器，型号为UIM24208型，三台步进电机驱动器用CAN总线与RS232-CAN转换器连接，RS232-CAN转换器与计算机控制器连接，其连接结构如图3所示。

本发明操作步骤如下：

（1）先将金相显微镜5安装在X向活动板9上，同时确保金相显微镜5的物镜垂直；

（2）将安装了金相显微镜5的本装置安装到需侧金相点处，使自动垂直物镜套筒2端面与金相点平面贴合；

（3）用力稳住本装置架，调整四个强力磁铁脚4的方向，并在在工件上固定金相显微镜及本装置；

（4）如果长度可调支撑腿3存在松动，调整长度可调支撑腿3的活动螺母套筒就可调节其长度，使本装置稳固；

（5），将RS232-CAN转换器与计算机控制器连接，通过计算机控制微型步进电机运动，实现调整、调焦、拍照等动作。

Claims (7)

1.一种能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，它包括数制支架安装板（1），其特征在于：在数制支架安装板（1）上连接有自动垂直物镜套筒（2），在数制支架安装板（1）上铰链连接有4根长度可调支撑腿（3），在长度可调支撑腿（3）的另一端铰链连接有强力磁铁脚（4），金相显微镜（5）的物镜平行放置在自动垂直物镜套筒（2）内，自动垂直物镜套筒（2）是通过调整强力磁铁脚（4）的方向以及长度可调支撑腿（3）的长度来实现自动垂直物镜套筒（2）端面与金相点平面贴合，从而使得物镜套筒与金相点表面相垂直；在数制支架安装板（1）上连接Z向固定板（6），在Z向固定板（6）上连接有能沿Z向固定板（6）上下移动的Z向活动板（7）,在Z向活动板（7）上连接有能沿Z向活动板（7）左右移动的Y向活动板（8），在Y向活动板（8）上连接有能沿Y向活动板（8）前后移动的X向活动板（9），在X向活动板（9）上连接有金相显微镜（5），Z向活动板（7）、Y向活动板（8）和X向活动板（9）的运动由独立的微型步进电机驱动。

2.根据权利要求1所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：金相显微镜（5）的物镜的下端面与自动垂直物镜套筒（2）下端面的距离为1～2mm。

3.根据权利要求1所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：数制支架安装板（1）的形状为矩形，长度可调支撑腿（3）连接在数制支架安装板（1）的端面上。

4.根据权利要求1所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：长度可调支撑腿（3）由光杆、活动螺母套筒和螺杆依次连接组成。

5.根据权利要求1所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：Z向固定板（6）与Z向活动板（7）之间的连接采用滑块与导轨配合连接；Z向活动板（7）与Y向活动板（8）之间的连接采用滑块与导轨配合连接；Y向活动板（8）与X向活动板（9）之间的连接采用滑块与导轨配合连接。

6.根据权利要求5所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：微型步进电机通过滚珠丝杆带动滑块运动。

7.根据权利要求1所述的能在大型工件任意曲面垂直的金相显微镜数控支架，其特征在于：在微型步进电机上分别连接有步进电机驱动器。

Images