CN111948060A - 一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，属于检测设备技术领域，解决了现有技术中没有装置能够用于研究搪瓷层形变量与搪瓷层开裂关系的技术问题。该装置包括底座、形变检测系统、裂痕检测系统以及施压设备，底座上设有用于安装搪瓷样板的安装位；施压设备安装在底座上以用于对搪瓷样板施加压力；形变检测系统安装在底座上以用于检测搪瓷样板上搪瓷层的形变量；裂痕检测系统安装在底座上以用于检测搪瓷层是否产生裂痕。通过上述结构，该装置能够精准地得出搪瓷层裂瓷与瓷层形变量关系，进而得出搪瓷样板基材的形变量的极限值，以指导搪瓷基材厚度和搪瓷产品结构的设计以及选型，规避搪瓷层在生产制造和使用过程出现裂瓷的风险。

Description

一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，特别涉及一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置。

背景技术

搪瓷材料属于无机非金属材料，它是一种涂覆在金属表面的一层或多层玻璃质釉，在高温下烧结而成的金属与无机氧化物牢固结合的复合材料。搪瓷层是一种非晶态无机非金属材料，其表面光滑，具有良好的防腐性。搪瓷材料兼有钢的强度、延伸性和玻璃的耐酸碱腐蚀、不易污染产品、容易清洗等优点，它可以赋予材料表面耐磨、耐蚀、耐热、耐辐射、以及光、电、热、磁等特殊性能，从而达到提高使用性能、延长使用寿命的目的,所以被广泛应用于餐具、卫生洁具、电路基板、生物材料、航空航天等领域。

搪瓷层为玻璃体物质，在受到力的作用时，当作用力超过搪瓷层所能承受最大应力值(即强度极限)时，瓷层会发生形变而产生破裂或者损坏。目前，随着企业对成本控制越来越严格，搪瓷制品的厚度有逐渐减薄的趋势，搪瓷材料所能承受的外力也越来越小。而搪瓷产品在生产和使用过程中难免受到外力，会导致搪瓷制品弯曲，超出搪瓷层强度极限而裂瓷(即瓷层开裂)，使得搪瓷层失效。因此，如果能找到搪瓷层在外力作用下产生的弯曲形变量与搪瓷层裂瓷的关系，就可以根据产品所要承受的最大外力值和变形量，选择搪瓷材料基材的合适厚度和产品受力结构，提前规避搪瓷产品在生产制造或者使用过程中出现裂瓷的风险。但目前行业内还没有相关研究搪瓷层形变量与搪瓷层开裂关系的装置,因此无法评估瓷层开裂与瓷层形变量的关系，无法提前规避搪瓷产品在生产制造和使用过程出现的裂瓷风险。

发明内容

本发明提供一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，用于解决现有技术中没有装置能够用于研究搪瓷层形变量与搪瓷层开裂关系的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，包括底座、形变检测系统、裂痕检测系统以及施压设备，所述底座上设有安装位，所述安装位用于安装搪瓷样板；

所述施压设备安装在所述底座上以用于对所述搪瓷样板施加压力；

所述形变检测系统安装在所述底座上以用于检测所述搪瓷样板上搪瓷层的形变量；

所述裂痕检测系统安装在所述底座上以用于检测所述搪瓷样板上搪瓷层是否产生裂痕。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述底座包括底板、顶板和侧板，所述侧板设置于所述底板以及所述顶板之间形成一盒体结构，所述形变检测系统安装在所述盒体结构内，所述安装位为设于所述顶板上表面并与所述搪瓷样板适配的凹槽。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述凹槽的槽底设有一缺口，所述形变检测系统包括探针，所述探针伸入所述缺口并与所述搪瓷层相抵。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述裂痕检测系统包括通讯连接在一起的图像采集设备和计算机，所述图像采集设备安装在所述盒体结构中且该图像采集设备的图像采集端正对所述搪瓷层，所述计算机安装在控制柜内并与所述图像采集设备通讯连接以分析所述图像采集设备采集的图像信息而判断所述搪瓷层是否开裂，并且所述形变检测系统与所述计算机也通讯连接以将其探测的所述搪瓷层形变信息传递给所述计算机处理。

进一步地，为了更好地实现本发明，还包括立柱和平台，所述平台通过所述立柱撑立于所述顶板上表面，所述施压设备安装在所述平台上且该施压设备的施力端朝下并与所述搪瓷样板背面相接。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述施压设备包括直线动力源、压力传感器以及压头，所述压头和所述直线动力源的动力输出端分别连接于所述压力传感器的下端以及上端，所述压力传感器与所述计算机通讯连接以将其探测的压力信息传递给所述计算机处理。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述压头正对所述搪瓷样板背面的几何中心位置，所述形变检测系统的探针正对所述搪瓷层的几何中心位置，所述图像采集设备的图像采集端正对所述搪瓷层的几何中心位置。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述压头的上端与所述压力传感器相接且该压头的下端面为球面。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述直线动力源为直线电机或者气缸或者液压缸，所述控制柜内还安装有与所述计算机电连接的PLC模块，所述PLC模块与所述直线动力源电连接以根据所述搪瓷层开裂情况而控制所述直线动力源工作状态。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述直线动力源包括手柄、柱体以及座体，所述座体安装在所述平台上且该座体上设有竖直的螺纹通孔，所述柱体螺接于所述螺纹通孔中，所述手柄连接在所述柱体的顶端，所述压力传感器的上端连接于所述柱体的底端。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置包括底座、形变检测系统、裂痕检测系统以及施压设备，底座上设置安装位，搪瓷样板则安装在该安装位上，该搪瓷样板的正面设有搪瓷层，上述压力设备安装在底座上以对搪瓷样板施加压力，压力将会传递至搪瓷层上而使搪瓷层产生形变，上述形变检测系统安装底座上以用于检测搪瓷层产生的形变量，上述裂痕检测系统安装在底座上以用于检测搪瓷层是否产生裂痕，通过上述结构，借助于裂痕检测系统以及形变检测系统，便可以得知该搪瓷层在产生裂痕时的形变量，从而得到搪瓷层裂瓷与搪瓷层形变量关系，进而得出搪瓷样板基材的形变量的极限值，指导搪瓷基材厚度和搪瓷产品结构的设计以及选型，规避搪瓷层在生产制造和使用过程出现裂瓷的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1-4中的检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置的结构示意图；

图2是图1所示结构未画形变检测系统、图像采集系统以及搪瓷样板时的结构示意图；

图3是本发明实施例中的控制柜的结构示意图；

图4是本发明实施例中的检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置的控制原理图；

图5是本发明实施例中的压头与压力传感器的连接结构示意图；

图6是图5所示结构的剖视图；

图7是本发明实施例5中的检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置未画形变检测系统以及图像采集系统时的结构示意图；

图8时图7所示结构的剖视图。

图中：

1-底座：101-底板；102-顶板；103-侧板；

2-形变检测系统；201-探针；

3-图像采集设备；

4-计算机；

5-直线动力源；501-手柄；502-柱体；503-座体；

6-压力传感器；

7-压头；

8-安装位；801-缺口；

9-搪瓷样板；

10-控制柜；

11-立柱；

12-平台；

13-PLC模块；

14-窗口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，用以解决现有技术中没有任何装置能够用于研究搪瓷层形变量与搪瓷层开裂关系的技术问题。

该检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置包括底座1、形变检测系统2、裂痕检测系统以及施压装置，上述底座1上设有安装位8，待检测的搪瓷样板9便安装在该安装位8上。需要说明的是，搪瓷样板9的正面设有搪瓷层，而该搪瓷样板9的背面未设置搪瓷层，其安装在安装位8上时，背面朝向上述施压设备，该搪瓷样板9的正面则朝向背离施压设备的一侧。

上述施压设备安装在底座1上以在搪瓷样板9(背面)施加压力，该压力经搪瓷样板9传递后将会作用于搪瓷样板9正面的搪瓷层。上述形变检测系统2安装在底座1上以用于检测上述搪瓷样板9正面的搪瓷层受压力时的形变量，上述裂痕检测系统安装在底座1上以用于检测上述搪瓷层是否产生裂痕。

通过上述结构，借助于裂痕检测系统以及形变检测系统2，便可以得知该搪瓷层在产生裂痕时的形变量，从而得到搪瓷层裂瓷与搪瓷层形变量关系，进而得出搪瓷样板9基材的形变量的极限值，指导搪瓷基材厚度和搪瓷产品结构的设计以及选型，规避搪瓷层在生产制造和使用过程出现裂瓷的风险。

实施例2：

本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，本实施例中，上述底座1包括底板101、顶板102和侧板103，其中，顶板102、底板101和侧板103均是平板，上述侧板103设置于底板101以及顶板102之间形成一盒体结构，上述形变检测系统2便安装在上述盒体结构内，而上述安装位8则是设于顶板102上表面的凹槽，该凹槽与搪瓷样板9适配。具体地，上述凹槽的深度H与搪瓷样板9整体厚度t之间的大小关系为H∈[t，t+2mm]，上述凹槽的宽度以及长度均比搪瓷样板9的宽度以及长度大0.5～1mm，以便搪瓷样板9完全卡入凹槽，而且在搪瓷样板9受压时不会发生相对错位移动。需要说明的是，只有在该盒体结构的两相对侧方设有上述侧板103，并且在上述侧板103上还设有窗口14，以便于使用者操控上述形变检测系统2。

作为本实施例的一种更具体实施方式，本实施例中，在上述凹槽的槽底设有一缺口801，上述形变检测系统2包括用于探测形变的探针201，上述探针201伸入上述缺口801并与搪瓷层相抵。具体地，该缺口801设置在上述凹槽的槽底中部位置，并且该缺口801的宽度等于凹槽宽度的40％～60％，缺口801的长度优选设置为等于凹槽的长度，当搪瓷样板9装在上述凹槽中时，搪瓷样板9的正面的搪瓷层则与凹槽的槽底抵接，也即搪瓷样板9上搪瓷层的中部通过上述缺口801露出，上述形变检测系统2的探针201则从下至上经上述缺口801伸入而与搪瓷层相接。当施压设备在搪瓷样板9的背面施加压力时，形变检测系统2的探针201便可以检测到搪瓷层的形变量。另外，该形变检测系统2的精度足够高，以能检测到搪瓷层的微小形变。

作为本实施例的一种实施方式，本实施例中的裂痕检测系统包括通讯连接在一起的图像采集设备3以及计算机4，上述图像采集设备3安装在盒体结构中，并且该图像采集设备3的图像采集端正对上述搪瓷样板9的搪瓷层表面，具体地，上述图像采集设备3的图像采集端透过上述缺口801以对缺口801露出的搪瓷层表面进行图片信息采集，最佳地，将图像采集端的位置以及角度设置为可调，以便以最佳的拍摄视野进行图像的采集，同时，可以根据需要对局部搪瓷层位置进行放大采集，避免微小的搪瓷层裂纹在常规的放大倍数下很难识别到。上述计算机4安装在控制柜10里面，该计算机4与上述图像采集设备3通讯连接，这样，图像采集设备3采集的搪瓷层表面图片信息将能够传递给计算机4，计算机4则将收到的搪瓷层表面图片信息与预设刚好出现裂纹的标准图片进行对比分析，从而判断搪瓷层是否出现裂瓷现象。该裂痕检测系统通过计算机4的数字图像处理技术来精确确定搪瓷层受压时产生裂痕的时刻，灵敏度和准确度均非常高。

具体地，当施压设备在搪瓷样板9上施加压力时，搪瓷样板9的背面受压位置逐渐朝下凹陷，搪瓷样板9正面(也即设有搪瓷层的一面)逐渐朝下凸起，以便精密测量搪瓷层受压的微小形变量，上述形变检测系统2与上述计算机4也通讯连接以将其探测到的搪瓷层形变信息传递给计算机4处理，这样，计算机4还可以储存以及显示搪瓷层的微小形变量。上述形变检测系统2的探针201正对搪瓷层凸起的位置，具体地，探针201与搪瓷层相接的部位和施压设备与搪瓷样板9相接的部位正对，这样测试得到的搪瓷层形变量为整个搪瓷样板9搪瓷层形变量的最大值。

通过上述结构，使用计算机4的强大运算和处理功能，便可以准确地得出搪瓷层受压时开裂的第一时间以及对应的搪瓷层形变量，进而得到搪瓷层裂瓷与搪瓷层形变量关系，这样，便可以得出搪瓷样板9基材的形变量的极限值，指导搪瓷基材厚度和搪瓷产品结构的设计，规避裂瓷风险。

作为本实施例的一种更优实施方式，本实施例中，在上述控制柜10内还设有与计算机4相连的报警装置，当计算机4判定搪瓷层出现裂痕时，则驱动上述报警装置发出报警信号，以提醒研究人员。

实施例3：

本实施例作为上述实施例的一种实施方式，本实施例中，在上述顶板102的上表面连接有立柱11，在立柱11的上表面则连接有平台12，也即将上述平台12通过立柱11撑立于顶板102上表面，而且该平台12位于上述凹槽的正上方。上述施压设备则安装在该平台12上且该施压设备的施力端朝下并与上述搪瓷样板9背面相接。

具体地，在上述顶板102的上表面围绕上述凹槽均布有多个第一沉孔，上述立柱11的底端插接在该第一沉孔内并通过焊接固定，在上述平台12的下表面上设有多个第二沉孔，多个第二沉孔与多个第一沉孔一一对应，上述立柱11的顶端插接在该第二沉孔中并通过焊接固定。最佳地，上述第一沉孔孔壁比上述立柱11底端的外壁之间的间隙设置为0.5～2mm，方便焊接时焊料填充进入装配间隙，提高焊接强度，上述第二沉孔孔壁比上述立柱11顶端的外壁之间的间隙设置为0.5～2mm，方便焊接时焊料填充进入装配间隙，提高焊接强度。

作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例中的施压设备包括直线动力源5，压力传感器6以及压头7，上述直线动力源5为能够输出直线运动的装置，该直线动力源5的动力输出端朝下，并且该直线动力源5的顶端安装在上述平台12上，上述压力传感器6的上端则连接在上述直线动力源5的动力输出端，而上述压头7则连接在上述压力传感器6的下端且该压头7与上述搪瓷样板9的背面相接。使用时，直线动力源5驱动压力传感器6以及压头7上下移动，下移时，压头7压在搪瓷样板9背面并施加下压作用力，该下压作用力则可以通过上述压力传感器6检测出来，该压力传感器6与上述计算机4通讯连接，从而将压力传感器6探测的压力信息传递给计算机4处理。

具体安装时，压力传感器6的下端与上述压头7的上端固定连接在一起，上述压力传感器6的上端设有一螺柱，在上述直线动力源5的动力输出端设有一螺孔，螺柱螺接在螺孔中，从而实现将压力传感器6的上端连接在直线动力源5动力输出端的目的。

直线动力源5驱动压头7与搪瓷样板9背面接触并发生挤压，压力传感器6可以精确测量压头7的下压力并反馈至计算机4，即可以实时检测搪瓷样板9在下压过程不同时间段的受力情况，计算机4可以对比分布不同大小的压头7与搪瓷层发生挤压过程的压力曲线关系，而且计算机4还可以储存和显示压头7下压过程的压力数据。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的压头7下端面为球面，从而减少与搪瓷样板9的接触面积，方便施力过程搪瓷层表面易出现变形凸起，以便检测。

最优地，上述压头7正对搪瓷样板9背面的几何中心位置，形变检测系统2的探针201正对搪瓷层的几何中心位置，图像采集设备3的图像采集端正对搪瓷层的几何中心位置。通过该结构，则能够更加精确地测量搪瓷样板9以及搪瓷层受压时形变情况。

实施例4：

本实施例作为实施例3的一种具体实施方式，本实施例中，上述直线动力源5为直线电机或者气缸或者液压缸，在上述控制柜10内还安装有与上述计算机4电连接的PLC模块13，该PLC模块13与上述直线动力源5电连接以根据搪瓷层开裂情况而控制上述直线动力源5的工作状态。

最佳地，该直线动力源5的上部通过第一螺栓安装在上述平台12上，在上述直线动力源5的动力输出端设有一伸缩板，在该伸缩板上通过第二螺栓安装有一块连接板，在连接板的底壁上设有一盲孔，还包括连接管，该连接管包括同轴连接在一起的第一柱状部分和第二柱状部分，第一柱状部分的外径小于第二柱状部分的外径，第一柱状部分插接在上述盲孔中并通过焊接固定，具体地，上述第一柱状部分的外径比盲孔孔径小0.5～2mm，方便焊接时焊料填充进入装配间隙，而且，在第一柱状部分与第二柱状部分过度段设置有导向锥面，并且第一柱体部分插入盲孔后保持外露一定的距离，从而方便对第一柱状部分与盲孔的间隙进行焊接避让，避免焊枪干涉。上述螺孔便设置在上述第二柱状部分的底端端面上。

当然，该直线动力源5可以直接通过计算机4驱动运行，也可以根据搪瓷层形变情况而在计算机4的控制下驱动运行，也即当搪瓷层刚好出现裂纹时，计算机4便控制PLC模块13驱动直线动力源5停止运行而终止下压。

实施例5：

本实施例作为实施例4的另一种实施方式，本实施例中的直线动力源5包括手柄501、柱体502以及座体503，上述座体503安装在上述平台12上且该座体503上设有竖直通孔，上述柱体502螺接在上述螺纹通孔中，在柱体502的底端设有上述螺孔，上述压力传感器6的顶部螺柱便螺接在上述螺孔中以实现将该压力传感器6连接在上述柱体502上的目的。当转动上述柱体502的时候，便可以驱动柱体502上下移动，从而带动压力传感器6以及其上的压头7上下移动。

上述手柄501便连接在上述柱体502的顶端，以便于使用者转动上述柱体502。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：包括底座、形变检测系统、裂痕检测系统以及施压设备，所述底座上设有安装位，所述安装位用于安装搪瓷样板；

所述施压设备安装在所述底座上以用于对所述搪瓷样板施加压力；

所述形变检测系统安装在所述底座上以用于检测所述搪瓷样板上搪瓷层的形变量；

所述裂痕检测系统安装在所述底座上以用于检测所述搪瓷样板上搪瓷层是否产生裂痕。

2.根据权利要求1所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述底座包括底板、顶板和侧板，所述侧板设置于所述底板以及所述顶板之间形成一盒体结构，所述形变检测系统安装在所述盒体结构内，所述安装位为设于所述顶板上表面并与所述搪瓷样板适配的凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述凹槽的槽底设有一缺口，所述形变检测系统包括探针，所述探针伸入所述缺口并与所述搪瓷层相抵。

4.根据权利要求3所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述裂痕检测系统包括通讯连接在一起的图像采集设备和计算机，所述图像采集设备安装在所述盒体结构中且该图像采集设备的图像采集端正对所述搪瓷层，所述计算机安装在控制柜内并与所述图像采集设备通讯连接以分析所述图像采集设备采集的图像信息而判断所述搪瓷层是否开裂，并且所述形变检测系统与所述计算机也通讯连接以将其探测的所述搪瓷层形变信息传递给所述计算机处理。

5.根据权利要求4所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：还包括立柱和平台，所述平台通过所述立柱撑立于所述顶板上表面，所述施压设备安装在所述平台上且该施压设备的施力端朝下并与所述搪瓷样板背面相接。

6.根据权利要求5所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述施压设备包括直线动力源、压力传感器以及压头，所述压头和所述直线动力源的动力输出端分别连接于所述压力传感器的下端以及上端，所述压力传感器与所述计算机通讯连接以将其探测的压力信息传递给所述计算机处理。

7.根据权利要求6所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述压头正对所述搪瓷样板背面的几何中心位置，所述形变检测系统的探针正对所述搪瓷层的几何中心位置，所述图像采集设备的图像采集端正对所述搪瓷层的几何中心位置。

8.根据权利要求6所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述压头的上端与所述压力传感器相接且该压头的下端面为球面。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述直线动力源为直线电机或者气缸或者液压缸，所述控制柜内还安装有与所述计算机电连接的PLC模块，所述PLC模块与所述直线动力源电连接以根据所述搪瓷层开裂情况而控制所述直线动力源工作状态。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的一种检测搪瓷层形变量与瓷层开裂关系的装置，其特征在于：所述直线动力源包括手柄、柱体以及座体，所述座体安装在所述平台上且该座体上设有竖直的螺纹通孔，所述柱体螺接于所述螺纹通孔中，所述手柄连接在所述柱体的顶端，所述压力传感器的上端连接于所述柱体的底端。

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