CN103292717A - 一种防污涂层磨蚀厚度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种防污涂层磨蚀厚度的测量方法，提供一种激光测距仪装置，该激光测距仪装置包括一测试平台、一位于测试平台上的CCD激光位移传感器、一安装于CCD激光位移传感器头部的变焦镜头、一用于放置样板的样板托台、一微型计算机、与微型计算机连接的显示器及设置于微型计算机内的防污涂层磨蚀厚度信息处理程序；样板托台固定在测试平台上，置于变焦镜头下方；CCD激光位移传感器的数据线连接至微型计算机的数据接口处。本发明旨在提供一种简单、精确且易于操作的防污涂层磨蚀厚度测试技术，可为防污涂层在不同速度下自抛光（磨蚀）规律研究以及防污涂层防污期效的评价提供精确的数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量方法，尤其是一种防污涂层磨蚀厚度的测量方法。
背景技术
目前国内外舰船使用的长效防污涂料绝大多数为磨蚀型或自抛光型长效防污涂料，该类防污涂料的主要特点有二：一是在航行过程中由于海水的冲刷作用，防污涂层会发生磨蚀，且涂层在磨蚀过程中会起到自抛光的作用，降低船舶航行的阻力；二是涂层在磨蚀过程中，会不停释放出涂料中添加的防污剂而起到抑制海生物附着和生长的作用。因而对防污涂料而言，磨蚀率就为影响防污涂料防污期效的一个重要指标。各发达国家和各主要船舶涂料研究机构从二十世纪八十年代开始就十分重视防污涂料耐磨蚀及耐冲刷试验技术，其中最具代表性的是美国Ocean City Research Co.公司开发了一套管道循环流动水试验装置，并进行防污涂料耐水流冲刷及磨蚀率测试研究等。
防污涂层的磨蚀率是指防污涂层在一定水流速度下的磨蚀厚度减薄速率，通过磨蚀厚度的测试就可预估防污涂料的使用期效，磨蚀率是防污涂料在生产和应用过程中的一个常用的重要技术指标，但从自抛光防污涂料研究起初，通常的磨蚀率测试主要依靠测厚仪、螺旋测微器等手动工具测量磨蚀前后涂层的厚度差，测试方法较为粗糙，且主要过程部分是由人工操作，测量速度慢，精度低，测试过程中由人为因素引起的误差较多。但直到现在，也未见有相关更先进的磨蚀厚度测量方面的相关报道。
发明内容
为了解决现有技术中在测量磨蚀厚度人工操作，测量速度慢，精度低，测试过程中由人为因素引起的误差较多，无法实现自动化测量等问题，本发明在磨蚀厚度测试方面研制了一种激光位移测距技术：即在试验样板测试前先采用激光位移传感器精确定位并自动测量防污涂层的原始厚度，试验样板经过一定磨蚀试验后，根据定位再次测量涂层的厚度，由此根据涂层磨蚀前后厚度差计算磨蚀率。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种防污涂层磨蚀厚度的测量方法，提供一种激光测距仪装置，该激光测距仪装置包括一测试平台、一位于测试平台上的CCD激光位移传感器、一安装于CCD激光位移传感器头部的变焦镜头、一用于放置样板的样板托台、一微型计算机、与微型计算机连接的显示器及设置于微型计算机内的防污涂层磨蚀厚度信息处理程序；样板托台固定在测试平台上，置于变焦镜头下方；CCD激光位移传感器的数据线连接至微型计算机的数据接口处；样板托台起到承载防污涂层试样的作用，其大小尺寸根据涂层试样而定；
测量部分包括：
（1）固定样板：在样板托台上设置定位轴，在涂有防污涂层的样板上设置定位孔，通过样板托台上的定位轴与样板上的定位孔将防污涂层样板固定在激光测距仪的样板托台上；设置定位轴和定位孔的目的是为了保证每次检测同一样板为同一位置，主要起到固定作用；
（2）检测参数设置：通过微型计算机打开防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，进行检测路径参数设置；通过设置的检测路径参数，由CCD激光位移传感器对样板的检测路径进行定位；检测路径为样板上一贯穿防污涂层部位和参考面部位的线段；
（3）参数保存：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序将设定的检测位置参数保存；
（4）测量：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，由CCD激光位移传感器对防污涂层样板磨蚀厚度进行自动测量；
（5）数据收集：测量后用防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，将CCD激光位移传感器测量的数据收集；CCD激光位移传感器的主要作用是进行检测参数设置、控制测距仪的移动位置、记忆防污涂层测试位置的各项参数和测量后的数据收集。
本发明所述的测试平台分为X-Y轴方向，X轴行程为0～170mm，Y轴行程为0～120mm，位移精度为0.01mm。
本发明所述CCD激光位移传感器的测量范围为9～11mm，扫描速度为每秒280～5000个数据，检测分辨率为0.3μm；变焦镜头放大倍率为0～1000X。
本发明的有益效果是：本发明旨在提供一种简单、精确且易于操作的防污涂层磨蚀厚度测试技术，可为防污涂层在不同速度下自抛光（磨蚀）规律研究以及防污涂层防污期效的评价提供精确的数据支撑。
本发明中研制的防污涂层磨蚀厚度的激光测距法，能够实现对测试涂层的精确定位，自动测量磨蚀厚度且精度高达0.3μm，因此可更准确的计算出防污涂层的磨蚀率，为防污涂料寿命评价提供数据支撑。实践还表明本发明成果可直接应用于防污涂层磨蚀率加速试验方法中，一定程度上缩短防污涂料的研制周期，具有潜在的社会效益和经济效益。
附图说明：
图1：本发明磨蚀率测试样板的平面示意图；图中：1、防污涂层部位；2、参考面部位；3、定位孔、4、检测路径。
图2：本发明实施例1的磨蚀厚度数据收集轨迹线。
图3：本发明实施例2的磨蚀厚度数据收集轨迹线。
图4：本发明实施例3的磨蚀前后厚度的数据收集轨迹线；图中：5、磨蚀前厚度的数据收集轨迹线；6、磨蚀后厚度的数据收集轨迹线；7、参考面部位区间A；8、防污涂层部位区间B；9、参考面部位区间C。
图5：本发明实施例4在不同周期的磨蚀厚度数据收集轨迹线；图中：10、初始磨蚀厚度数据收集轨迹线；11、第一周期磨蚀厚度数据收集轨迹线；12、第二周期磨蚀厚度数据收集轨迹线；13、第三周期磨蚀厚度数据收集轨迹线；14、第六周期磨蚀厚度数据收集轨迹线；15、第九周期磨蚀厚度数据收集轨迹线；16、第十二周期的磨蚀厚度数据收集轨迹线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述，本发明并不局限于以下实施例：
防污涂层磨蚀厚度测试过程中一般通过X轴和Y轴位置移动完成涂层厚度的测试，只在试样厚度发生较大改变时，调节变焦镜头；进行同一位置磨蚀厚度测试时，固定Y轴，设定X轴位置移动进行测试：如起始位置设定为（X，Y），终点位置设定为（X＋A，Y），A即为X轴的移动测试路径；需要变换位置测量时，移动Y轴位置，即将起始位置（X，Y）移动至（X，Y＋B），B即为Y轴的移动路径。
实施例1：
（1）固定样板：在样板托台上设置定位轴，在涂有防污涂层的样板上设置定位孔，通过样板托台上的定位轴与样板上的定位孔将防污涂层样板固定在激光测距仪的样板托台上；
（2）检测参数设置：通过微型计算机打开防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，进行检测路径参数设置；通过设置的检测路径参数，由CCD激光位移传感器对样板的检测路径4进行定位；检测路径4为样板上一贯穿防污涂层部位1和参考面部位2的线段；进行同一检测路径磨蚀厚度测试时，固定X轴，设定Y轴位置移动进行测试：起始位置设定（X，Y）为（2108,0），终点位置设定为（11469，0），11469-2108即为X轴的移动测试路径；
（3）参数保存：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序将设定的检测位置参数保存；
（4）测量：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，由CCD激光位移传感器对防污涂层样板磨蚀厚度进行自动测量；
（5）数据收集：测量后用防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，将CCD激光位移传感器测量的数据收集。收集的数据如图2所示，其中两侧线段为参考面部位的数据收集轨迹线，中间为防污涂层部位数据收集轨迹线。
实施例2：
（1）固定样板：在样板托台上设置定位轴，在涂有防污涂层的样板上设置定位孔，通过样板托台上的定位轴与样板上的定位孔将防污涂层样板固定在激光测距仪的样板托台上；
（2）检测参数设置：通过微型计算机打开防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，进行检测路径参数设置；通过设置的检测路径参数，由CCD激光位移传感器对样板的检测路径4进行定位；检测路径4为样板上一贯穿防污涂层部位1和参考面部位2的线段；进行同一检测路径磨蚀厚度测试时，固定X轴，设定Y轴位置移动进行测试：起始位置设定（X，Y）为（2088,0），终点位置设定为（2088，20225），20225即为Y轴的移动测试路径；
（3）参数保存：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序将设定的检测位置参数保存；
（4）测量：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，由CCD激光位移传感器对防污涂层样板磨蚀厚度进行自动测量；
（5）数据收集：测量后用防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，将CCD激光位移传感器测量的数据收集。收集的数据如图3所示，其中两侧线段为参考面部位的数据收集轨迹线，中间为防污涂层部位数据收集轨迹线。
实施例3：
如图4所示：图4中5、6为防污涂层磨蚀厚度信息处理程序对同一样板在磨蚀前后磨蚀厚度的记载，从而计算出每个区间的高度变化平均值：参考面部位区间A的高度变化平均值为0.001391304111757798；防污涂层部位区间B的高度变化平均值为0.0005030396763460233；参考面部位区间C的高度变化平均值为0.0026975793530847328。
实施例4：
如图5所示：图中10~16分别为防污涂层磨蚀厚度信息处理程序对同一样板在初始、第一周期、第二周期、第三周期、第六周期、第九周期、第十二周期的磨蚀厚度记载。
Claims (3)
1.一种防污涂层磨蚀厚度的测量方法，其特征是：
提供一种激光测距仪装置，该激光测距仪装置包括一测试平台、一位于测试平台上的CCD激光位移传感器、一安装于CCD激光位移传感器头部的变焦镜头、一用于放置样板的样板托台、一微型计算机、与微型计算机连接的显示器及设置于微型计算机内的防污涂层磨蚀厚度信息处理程序；样板托台固定在测试平台上，置于变焦镜头下方；CCD激光位移传感器的数据线连接至微型计算机的数据接口处；
测量部分包括：
①固定样板：在样板托台上设置定位轴，在涂有防污涂层的样板上设置定位孔（3），通过样板托台上的定位轴与样板上的定位孔（3）将防污涂层样板固定在激光测距仪的样板托台上；
②检测参数设置：通过微型计算机打开防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，进行检测路径参数设置；通过设置的检测路径参数，由CCD激光位移传感器对样板的检测路径（4）进行定位；检测路径（4）为样板上一贯穿防污涂层部位（1）和参考面部位（2）的线段；
③参数保存：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序将设定的检测位置参数保存；
④测量：通过防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，由CCD激光位移传感器对防污涂层样板磨蚀厚度进行自动测量；
⑤数据收集：测量后用防污涂层磨蚀厚度信息处理程序，将CCD激光位移传感器测量的数据收集。
2.如权利要求1所述的防污涂层磨蚀厚度的测量方法，其特征是：所述测试平台分为X-Y轴方向，X轴行程为0～170mm，Y轴行程为0～120mm，位移精度为0.01mm。
3.如权利要求1所述的防污涂层磨蚀厚度的测量方法，其特征是：所述CCD激光位移传感器的测量范围为9～11mm，扫描速度为每秒280～5000个数据，检测分辨率为0.3μm；变焦镜头放大倍率为0～1000X。
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