CN1936558B - 热变形测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热变形测试装置，可测量待测样品于受热状态下的几何公差和尺寸变化，其包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头。温度控制箱包括基座和扣合于基座上、顶部设有耐热透光板的盖体，基座包括内设非封闭循环室的支撑部和组设于支撑部上的隔板，隔板和盖体共同围成加热室。隔板设有贯通加热室和循环室的排气孔，排气孔上方设有悬置载物台，载物台设有平坦基准面，载物台两侧设有若干出风口朝向载物台的送风管。光学探头可于温度控制箱上方移动，自光学探头发出的入射光束透过耐热透光板照射平坦基准面和置于平坦基准面上的待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。

Description

热变形测试装置

【技术领域】

本发明涉及一种形状检测装置，尤指一种可于一定温度环境下测量待测样品几何公差和尺寸变化的热变形测试装置。

【背景技术】

热变形测试装置广泛应用于检测领域，以完成不同温度环境下待测样品几何公差和尺寸变化的动态检测，其通常包括一个温度可调的温度控制箱和一个可发射入射光束的光学探头。实际检测过程中，温度控制箱通过温度控制单元和压缩气体控制单元执行计算机软件设定的温度升降曲线，如SMT(SurfaceMounting Technology)制程温度曲线，以模拟待测样品温度特性测试所需要的温度环境；自光学探头发出的入射光束透过温度控制箱的耐热透光板照射平坦基准面和待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。

相关资料请参阅分别于2002年4月10日公开的日本特许公报JP 2002-107116A号专利申请和于2003年10月31日公开的日本特许公报JP 2003-307412 A号专利申请。

上述热变形测试装置包括温度控制箱和一体设置于温度控制箱下方的光学探头，温度控制箱包括基座和枢接于基座上的盖体，基座顶部中央设有可陈列待测样品的耐热透光板，耐热透光板设有平坦基准面，待测样品置于平坦基准面上。盖体外接若干送风管，从送风管送入的压缩气体在盖体内经红外灯管加热后可自喷嘴喷出。当盖体扣合于闭合位置时，从喷嘴喷出的热风或冷风经基座的侧壁后吹向待测样品。自光学探头发出的入射光束自下而上透过耐热透光板照射平坦基准面和待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。

但是，上述热变形测试装置至少存在以下缺点：在温度控制箱的升温过程中，自喷嘴喷出的热风需经基座侧壁后再吹向置于平坦基准面上的待测样品，并非直接吹向待测样品；在温度控制箱的降温过程中，自喷嘴喷出的冷风不仅需经基座侧壁后再吹向待测样品上，同时还需要吸收红外灯管加热后残余的热量。因此，在整个温度环境的模拟过程中，温度控制箱无法实现快速升温和降温，不能满足准确模拟温度环境的需求。

此外，实际检测过程中，三坐标量床等检测仪器只能位于待测样品上方，而上述热变形测试装置中光学探头位于温度控制箱下方的一体设置，使得热变形测试装置既不便搬运又无法和三坐标量床配合使用。因此，该热变形测试装置的检测范围有限，无法检测待测样品的热膨胀系数和翘曲变形等。

鉴于上述弊端，确有必要设计一种新式的热变形测试装置。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种热变形测试装置，其温度控制箱可快速升温和降温，以更好地实现对实际温度曲线的模拟。

为了实现上述目的，本发明提供一种热变形测试装置，可用以测量待测样品于受热状态下的几何公差和尺寸变化，其包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头；温度控制箱包括基座和闭合于基座上的盖体，基座包括内设非封闭循环室的支撑部和组设于支撑部上的隔板，隔板和盖体共同围设成加热室；隔板设有贯通循环室和加热室的排气孔，以及位于隔板中央的载物台；载物台设有面向盖体的平坦基准面，待测样品置于平坦基准面上，载物台外侧设有若干出风口朝向载物台的送风管；盖体顶部中央设有耐热透光板；光学探头可于温度控制箱的盖体顶部上方移动，自光学探头发出的入射光束透过耐热透光板照射平坦基准面和置于平坦基准面上的待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。

本发明热变形测试装置至少具有以下优点：由于设置于载物台外侧的若干送风管的出风口朝向载物台，从送风管送出的热风或冷风可以直接吹向置于载物台的待测样品上。因此，可以实现待测样品的快速升温或降温，有效地实现对实际温度曲线的模拟。

作为本发明热变形测试装置的一种改进，如果温度控制箱的载物台和送风管之间设有扰流板，则可以改善温度控制箱内温度分布的均匀性。

作为本发明热变形测试装置的另一种改进，如果温度控制箱中送风管的出风口相对于隔板的高度可调，则可以方便不同尺寸待测样品的检测。

作为本发明热变形测试装置的又一种改进，如果光学探头可分离组设于温度控制箱上方，则热变形测试装置的温度控制箱既方便搬运又可以配合其它检测仪器进行测量。

作为本发明热变形测试装置的再一种改进，如果温度控制箱的盖体和隔板均采用隔热材料制成，则可以更有效地实现温度控制箱的快速升温和降温。

【附图说明】

下面结合附图来对本发明热变形测试装置的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1是本发明热变形测试装置的结构示意图。

图2是本发明热变形测试装置中，光学探头上发射的入射光束照射于待测样品和平坦基准面上的光路图。

图3是图1所示热变形测试装置中温度控制箱的立体示意图，其中温度控制箱的盖体位于开启位置。

图4和图3类似，是本发明热变形测试装置中温度控制箱的立体示意图，其中温度控制箱的盖体位于闭合位置。

图5是图4所示温度控制箱另一立体示意图，其中温度控制箱的盖体以及基座的两个相邻侧壁已经移除。

图6和图5相类似，是图5所示温度控制箱的立体示意图，其中温度控制箱的载物台已经移除。

图7是图5所示温度控制箱的侧视图。

【具体实施方式】

图1至图7示出了本发明热变形测试装置10的一个具体实施方式，可用以动态测量待测样品60于一定温度环境下的几何公差和尺寸变化，其包括温度控制箱30和位于温度控制箱30上方的光学探头20。

请参阅图3至图7，温度控制箱30包括基座40和枢接于基座40上的盖体50，盖体50可以相对基座30于开启位置和闭合位置之间转换。基座40包括具一定结构强度的中空支撑部41和组设于支撑部41顶部的隔板44，支撑部41设有若干侧壁400，侧壁400上设有通风口402。侧壁400和隔板44共同围设成循环室42，循环室42通过通风口402和外界贯通，即循环室42为一个非封闭的腔室。在本发明热变形测试装置10的其他实施方式中，还可以根据实际的升温和降温需要在侧壁400的适当位置处设置排气扇404，以加强循环室402内气流的流动。

请特别参照图5至图7，由隔热材料制成的隔板44覆设于支撑部41顶部，当温度控制箱30的盖体50旋转至闭合位置时，隔板44和盖体50共同围设成一个加热室49。隔板44于中央处设有排气孔440，排气孔440的上方通过若干支撑脚460设有悬置载物台46。载物台46承载待测样品60的上表面为平坦基准面462，平坦基准面462为待测样品60几何公差和尺寸变化提供测量基准。载物台46的两相对侧外围分别设有若干送风管48，送风管48的出风口480的高度可以根据载物台46的高度和待测样品60的实际尺寸在一定范围内进行调整。送风管48中设有加热电阻丝(未图示)，加热电阻丝的加热功率可根据需要通过温度控制单元调节，送风管48的进风口(未图示)连接于压缩气体控制单元上，通过控制加热电阻丝的加热功率和送风管48的送风量可实现出风口480的气体温度按照预设的温度曲线变化。在本发明热变形测试装置10的其他实施方式中，为了提高温度控制箱30的升温和降温速度，也可以在载物台46的四周外侧均匀布设送风管48。

送风管48的出风口480和载物台46之间设有扰流板464，扰流板464于载物台46的平坦基准面462两侧垂直延伸。扰流板464为一个设有若干通孔4640的平板状结构，其可以和载物台46一体成型，也可以单独设置。扰流板464的设置不仅可以改变自出风口480送出的气流方向，改善加热室49内温度分布的均匀性，也可以防止置于载物台46上的待测样品60因气流过强而被吹乱。

请参照图2和图5，盖体50最好是由隔热材料制成，其顶部中央密封装设有耐热透光板500。耐热透光板500既可允许从光学探头20发出的入射光束200、202、204和反射光束201、203、205通过，也可以方便观察待测样品60的变化过程。盖体50靠近顶部附近设有温度感应器(未图示)，可以根据温度感应器检测的温度调整压缩气体的送入量和加热电阻丝的加热功率。

请参照图1和图2，光学探头20位于温度控制箱30的上方，其可以在平行于盖体50的平面内水平移动。从光学探头20可以发射出入射光束200、202和204，入射光束200、202和204透过盖体50的耐热透光板500照射平坦基准面462和待测样品60，经平坦基准面462和待测样品60反射后分别形成反射光束201、203和205，通过分析入射光束200、202、204和反射光束201、203、205即可测量出待测样品60的各点和平坦基准面462的间距，并进一步检测出待测样品60的几何公差和尺寸变化。

下面结合图3和图4来详细说明本发明热变形测试装置10的工作过程：使用时，首先将温度控制箱30的盖体50旋转至开启位置，再将待测样品60按照预定方式陈列于载物台46的平坦基准面462上，并根据待测样品60的实际尺寸调整送风管48出风口480的高度。

一并参照图1和图2，将装有待测样品60的温度控制箱30置于光学探头20下，并通过设定压缩气体控制单元和温度控制单元来完成实际需要的升温和降温曲线过程。在整个升温和降温过程中，从光学探头20发出的入射光束200、202和204通过盖体50的耐热透光板500照射平坦基准面462和待测样品60，并分别经平坦基准面462和待测样品60反射出反射光束201、203和205，借此可检测出待测样品60的几何公差和尺寸变化。

图1示出了本发明热变形测试装置10中温度控制箱30的气流分布图，从图中可以看出，从送风管48的出风口480送出的气流大致可以分成两个流向，其中一部分气流穿过扰流板464的通孔4640直接吹向待测样物60，另一部分气流因扰流板464而改变流向，形成紊流再吹向待测样品60。从出风口480送出的气流吹向待测样品60后依次经过排气孔440、循环室42和基座40的通风口402形成通畅的气流通道。

由于设置于载物台46外侧的送风管48的出风口480朝向载物台46，从送风管48送出的气流可以直接作用于置于载物台46的待测样品60上。因此，可以实现待测样品60的快速升温和降温，从而有效模拟实际的温度环境。

需要指出的是，本发明热变形测试装置10中的温度控制箱30既可以通过加热电阻丝而送入热气流，也可以将电阻丝断电后送入冷气流，并借助于热气流和冷气流的温度控制完成温度控制箱30内的温度变化曲线模拟。此外，本发明热变形测试装置10的光学探头20和温度控制箱30还可以采用分离方式设置，这样温度控制箱30可以和三坐标量床等其它检测装置配合，完成待测样品60的热膨胀系数和翘曲变形等检测。

应当指出，以上所述仅是本发明热变形测试装置的一个优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的其他改进和变形也应当视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种热变形测试装置，可用以测量待测样品于受热状态下的几何公差和尺寸变化，其包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头；

温度控制箱包括基座和扣合于基座上的盖体，基座包括内设非封闭循环室的支撑部和组设于支撑部上的隔板，隔板和盖体共同围设成加热室；隔板设有贯通加热室和循环室的排气孔，以及位于隔板中央的载物台；载物台设有朝向盖体的平坦基准面，待测样品置于平坦基准面上，载物台两相对外侧设有若干出风口朝向载物台的送风管；盖体顶部中央设有耐热透光板；

光学探头可于温度控制箱的盖体顶部上方移动，自光学探头发出的入射光束可透过耐热透光板照射平坦基准面和置于平坦基准面上的待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。

2.根据权利要求1所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的送风管和载物台之间设有扰流板。

3.根据权利要求2所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的扰流板和载物台一体成型。

4.根据权利要求1所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的载物台通过支撑脚悬置于隔板上，所述排气孔设置于载物台正下方。

5.根据权利要求1所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的基座侧壁设有排气扇。

6.根据权利要求1所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的送风管的出风口相对于隔板的高度可调。

7.根据权利要求1所述的热变形测试装置，其特征在于：所述光学探头可分离组设于温度控制箱上方。

8.根据权利要求1至8项中任意一项所述的热变形测试装置，其特征在于：所述温度控制箱的盖体和隔板均是由隔热材料制成。

9.一种温度控制装置，其包括由若干侧壁围设而成的中空基座和扣合于基座上的盖体，基座顶部设有隔板并将温度控制装置分为独立的加热室和循环室，隔板中央设有贯通加热室和循环室的排气孔，排气孔上方设有悬置的载物台，载物台两相对外侧设有若干出风口朝向载物台、可送出一定温度热风或冷风的送风管，基座的侧壁上设有若干通风口，自送风管送出的热风或冷风吹向载物台后经排气孔、循环室和通风口流出温度控制装置，并形成通畅的气流通道。

10.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于：所述送风管均匀分布于载物台四周。

11.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于：所述送风管和载物台之间设有扰流板。

12.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于：所述基座于通风口处设有可加强空气流通的排气扇。

13.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于：所述送风管的出风口相对于隔板的高度可以调整。

14.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于：所述盖体的顶部中央设有耐热透光板。

15.根据权利要求9至14项中任意一项所述的温度控制装置，其特征在于：所述盖体和隔板都是由隔热材料制成。

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