CN108663012B - 一种缝隙内壁微观形貌及粗糙度的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种缝隙内壁微观形貌及粗糙度的检测方法属于精密测量技术领域，基于测量系统实现，测量系统包括PC机、控制器、柔性机构与测量薄膜；所述的测量薄膜具有复制功能，黏在柔性机构上；PC机通过控制器与柔性机构连接，控制柔性机构进行膨胀或收缩；检测方法包括：1)将黏贴测量薄膜的柔性机构收缩插入缝隙；2)通过控制器控制柔性机构膨胀，使测量薄膜有效结合在被测量表面，测量薄膜通过复制方式提取内壁微观形貌及表面粗糙度信息；3)控制柔性机构收缩从缝隙入口退出，通过表面形貌测量仪器进行数值测量。本发明能够有效解决入口尺寸狭窄的缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的测量问题；方法简单易行，操作简单，设备便于携带，成本低，测量精度高。

Description

一种缝隙内壁微观形貌及粗糙度的检测方法
技术领域
本发明属于精密测量技术领域，涉及一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法。
背景技术
随着制造技术的不断进步，利用精密加工技术或者结合3D打印的增减材制造技术可以加工出结构非常复杂的部件。然而，由于结构复杂给测量增加了难度，尤其对于入口处尺寸狭窄的缝隙测量成了新的挑战。
现阶段，对于缝隙的几何尺寸测量，主要有探针法，电容法，电涡流法和光纤法等方法。除此，还可以利用数字X射线成像方法(专利公开号为CN105021417A)以及尺寸几十微米的测头(Micromachines 2018,9(3),133；https://doi.org/10.3390/mi9030133)进行检测。这些测量方法虽然可以获取缝隙的几何尺寸信息，但很难检测到缝隙深处内壁的微观形貌及表面粗糙度信息。
目前，通过利用光学手段，内窥镜系统(CN202472116U)或者漫反射光通量测量(CN103615992A)可以一定程度的获取到内壁微观形貌及表面粗糙度信息。但对于入口尺寸狭窄的缝隙深处，内窥镜系统无法进入，也很难检测到漫反射光。
由于无论采用接触式还是非接触式测量都存在较大困难，目前还没有有效测量缝隙深处内壁微观形貌及粗糙度的检测方法。
发明内容
为了解决入口处狭窄的缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的测量问题，本发明提供一种新的缝隙内壁微观形貌及粗糙度的检测方法，采用带测量薄膜的柔性测量机构，柔性测量机构在缝隙内壁待测量处具有膨胀和收缩功能，承载测量薄膜进入缝隙并测量内壁微观形貌及表面粗糙度，即该检测方法采用柔性机构与测量薄膜结合的方式检测缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度，其中，测量薄膜通过复制的方式提取内壁微观形貌及表面粗糙度信息。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，基于测量系统实现，所述的测量系统包括PC机、控制器、柔性机构与测量薄膜。所述的测量薄膜粘在柔性机构上，测量薄膜具有复制功能；所述的PC机通过控制器与柔性机构连接，对柔性机构进行操作：通过PC机设定柔性机构的膨胀、收缩尺寸或柔性机构充放气后柔性机构内部压力等信息，并通过控制器驱动柔性机构进行膨胀或收缩。所述的PC机通过控制器与柔性机构连接，对柔性机构进行操作具体为：通过PC机设定柔性机构的膨胀、收缩尺寸以及柔性机构膨胀后柔性机构对缝隙内壁的压力信息，并通过控制器以加载电压的形式驱动柔性机构进行膨胀或收缩。
所述的柔性机构采用形状记忆合金或微小充气囊制成，柔性机构尺寸根据缝隙尺寸确定。柔性机构具有膨胀和收缩功能，用于承载测量薄膜进入缝隙并测量内壁微观形貌及表面粗糙度。所述的柔性机构收缩之后厚度在100μm以内；所述的复制薄膜厚度在100μm以内。
检测方法具体过程如下：
首先，将粘贴测量薄膜的柔性机构收缩后插入缝隙，所述的缝隙入口尺寸为300μm～1mm之间；缝隙内壁表面粗糙度Ra范围在10nm～500nm。
其次，通过控制器控制柔性机构膨胀或充气，使测量薄膜与被测量表面有效结合，测量薄膜通过复制的方式提取内壁微观形貌及表面粗糙度信息；
最后，通过控制器控制柔性机构收缩或放气从缝隙入口退出，通过表面形貌测量仪器对测量薄膜提取到的内壁微观形貌及表面粗糙度信息进行实际数值测量。所述的测量薄膜测量前需进行标定，保证测量薄膜复制过程中的测量精度。所述的表面形貌测量仪器包括光学/电子显微镜，粗糙度仪。
另外，该测量系统还针对内部弯曲流道设置了保护装置，同时防止伸入内壁过程中接触非测量点内壁。
本发明的有益效果为：本发明能够有效解决入口尺寸狭窄的缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的测量问题；方法简单易行，操作简单，设备便于携带，成本低，测量精度高。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，基于测量系统实现，所述的测量系统包括PC机、控制器、柔性机构与测量薄膜；测量薄膜粘在柔性机构上，测量薄膜具有复制功能；PC通过控制器对柔性机构进行操作，设定膨胀的尺寸，压力等信息，通过控制器驱动柔性机构进行膨胀收缩等操作。主要操作流程包括：测量前进行标定；将带测量薄膜的柔性测量机构插入缝隙，膨胀或充气使得复制薄膜与被测量表面有效结合，复制表面形貌信息，收缩并退出。复制薄膜提取到内壁微观形貌及表面粗糙度信息后，通过光学/电子显微镜、粗糙度仪进行实际数值测量。具体数据如下：
缝隙入口尺寸在300μm。内部尺寸在10×10mm2左右。
柔性机构采用微小充气囊制成。
柔性机构尺寸在5×5mm2左右。
测量薄膜尺寸在3×3mm2左右。
缝隙表面粗糙度范围在Ra 50-100nm。
柔性机构收缩之后厚度为50μm，复制薄膜厚度为50μm。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的检测方法基于测量系统实现，测量系统包括PC机、控制器、柔性机构与测量薄膜；所述的测量薄膜具有复制功能，粘在柔性机构上；所述的PC机通过控制器与柔性机构连接，控制柔性机构进行膨胀或收缩；所述的柔性机构具有膨胀和收缩功能，用于承载测量薄膜进入缝隙并测量内壁微观形貌及表面粗糙度；
检测方法具体过程如下：
首先，将粘贴测量薄膜的柔性机构收缩后插入缝隙，所述的缝隙入口尺寸为300μm～1mm之间；
其次，通过控制器控制柔性机构膨胀，使测量薄膜与被测量表面有效结合，测量薄膜通过复制的方式提取内壁微观形貌及表面粗糙度信息；
最后，通过控制器控制柔性机构收缩从缝隙入口退出，通过表面形貌测量仪器对测量薄膜提取到的内壁微观形貌及表面粗糙度信息进行实际数值测量；所述的测量薄膜测量前进行标定，保证测量薄膜复制过程中的测量精度。
2.根据权利要求1所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的柔性机构采用形状记忆合金或充气囊制成，柔性机构尺寸根据缝隙尺寸确定。
3.根据权利要求1或2所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的柔性机构收缩之后厚度在100μm以内；所述的测量薄膜厚度在100μm以内。
4.根据权利要求1或2所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的缝隙内壁表面粗糙度Ra范围在10nm～500nm。
5.根据权利要求3所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的缝隙内壁表面粗糙度Ra范围在10nm～500nm。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的表面形貌测量仪器包括光学/电子显微镜，粗糙度仪。
7.根据权利要求3所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的表面形貌测量仪器包括光学/电子显微镜，粗糙度仪。
8.根据权利要求4所述的一种缝隙内壁微观形貌及表面粗糙度的检测方法，其特征在于，所述的表面形貌测量仪器包括光学/电子显微镜，粗糙度仪。
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