一种材料表面形貌测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了材料表面形貌测试技术领域的一种材料表面形貌测试装置及方法，包括安装架，安装架设有凹槽和电机，电机连接有主齿轮，主齿轮啮合有从动齿轮，从动齿轮连接有丝杆，丝杠上套设有滑块，滑块连接有第一气缸，第一气缸连接有固定板，固定板连接有硅胶层，固定板与硅胶层之间设有压力传感器，电机信号连接有控制器，第一气缸和压力传感器与控制器信号连接；安装架上设有支撑架，安装架和支撑架对应位置均设有测试组件，测试组件包括若干第二气缸，第二气缸输出端均固定连接有探针，探针远离第二气缸一端均为球形结构。本发明专利技术不仅结构简单，对被检测材料产生的干扰少，还可以对不同的材料进行检测，适应性较强。适应性较强。适应性较强。

【技术实现步骤摘要】
一种材料表面形貌测试装置及方法


[0001]本专利技术属于材料表面形貌测试
，具体是一种材料表面形貌测试装置及方法。

技术介绍

[0002]材料表面形貌测试是指对材料表面微小起伏进行测量和分析的过程。这些微小起伏可以反映出材料表面的粗糙度、平整度、硬度、强度等物理性质，因此表面形貌测试在材料科学、力学、机械工程、光学等领域中具有广泛应用。
[0003]常用的表面形貌测试方法包括扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、白光干涉仪、光学投影仪等。其中，SEM和AFM主要用于高分辨率成像，能够对纳米级、亚纳米级的表面结构进行测量；而白光干涉仪和光学投影仪则相对简单，适用于一般的表面形貌测试，例如几何尺寸、表面粗糙度、球形度、平面度等参数的测量。
[0004]表面形貌测试的结果可以通过软件进行处理和分析，常见的分析方法包括傅里叶变换(FourierTransform)、功率谱密度(PowerSpectralDensity)、自相关函数(Autocorrelation Function)等。这些方法能够提取出表面形貌的各种特征参数，帮助人们更加深入地了解材料的表面形貌特性，从而指导材料制备及优化过程。
[0005]例如中国专利，公告号为：CN112097680B，该专利技术公开了一种基于多腔FP干涉仪的表面形貌测试装置及测试方法，该装置包括激光器、光纤分束器、光环形器组、光纤、光纤端面阵列、待测反射面及光电探测器，激光器发出的激光经过光纤分束器分成多束光，光束通过光环形器传输到光纤阵列，光束从光纤端面阵列内光纤端面发射并垂直照射在待测反射面上并反射回光纤，该反射光与光纤端面的反射光发生干涉，干涉光传输到光电探测器上并转化为电信号，对比各干涉光的相位差，通过相位差计算出各FP干涉腔的腔长差，根据已知光纤阵列内光纤端面间的轴向错位关系，计算出待测反射面上各照射面的高低位置。该专利技术可同时测试待测面的形貌，无需扫描过程避免了扫描所需时间及扫描带来的机械振动干扰。
[0006]但是在实际使用时，因检测结果要求的精度问题，所以现有的测试装置结构复杂繁琐，且会针对不同的检测材料使用不同的测试装置，操作比较复杂。所以本专利技术提出一种材料表面形貌测试装置及方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出了一种材料表面形貌测试装置及方法，不仅结构简单，对被检测材料产生的干扰少，还可以对不同的材料进行检测，适应性较强。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种材料表面形貌测试装置，包括安装架，安装架顶部两侧设有凹槽，安装架一端外侧固定连接有电机，电机输出轴同轴固定连接有主齿轮，主齿轮与安装架外侧壁间隙配合，主齿轮两侧均啮合有从动齿轮，从动齿轮贴近安装架一侧同轴固定连接有丝杆，丝杆贯穿安装架侧壁且延伸至凹槽内部，丝杆远离从
动齿轮一端与凹槽内侧壁转动连接，丝杠上套设有滑块，滑块与丝杆组成形成滚珠丝杠结构，且滑块与两侧的凹槽滑动配合，滑块远离凹槽一端固定连接有第一气缸，第一气缸远离滑块一端固定连接有固定板，固定板远离第一气缸一端固定连接有硅胶层，固定板与硅胶层之间固定连接有压力传感器，电机信号连接有控制器，第一气缸和压力传感器与控制器信号连接。
[0009]安装架上设有支撑架，安装架和支撑架对应位置均设有测试组件，测试组件包括若干第二气缸，第二气缸分别与安装架和支撑架固定连接，第二气缸输出端均固定连接有探针，探针远离第二气缸一端均为球形结构。
[0010]采用上述方案后实现了以下有益效果：将被检测材料通过第一气缸和固定板固定，固定时通过固定板上的压力传感器检测位于被测材料两侧的气压信息，并将其转换为相应的压力值，根据压力传感器输出的压力值计算出被检测材料两侧表面之间的高度差值，并以此推导出整个被测材料的表面形态图。
[0011]通过电机带动丝杆从而使被检测材料在安装架上方移动，通过第二气缸带动探针对被检测材料的表面形貌进行测试，可以通过测量气缸气源控制气流的压力和流量来获得气缸推动探头的参数，在气缸驱动探头进行表面形貌测试中，除了直接获取探头接触被检测材料的高度差值、坐标位置等数据外，还需要对气压信息、流量信息等监控以实现采集全面的表面形貌特征信息，并便于后续需要时进行相关的统计分析状况，探针一端均为球形结构能够提高表面形貌检测的精度和可靠性，并减小对被检测材料表面的损伤，可以适用于许多不同类型的材料形貌检测应用场合，提高测试装置的适用性。
[0012]进一步，支撑架上还固定连接有干涉显微测量装置，干涉显微测量装置与控制器信号连接。
[0013]有益效果：通过干涉显微测量装置可以对被检测材料进行复测，可以提供高精度、高重复性的测试结果，为后续的材料分析和有关决策提供了重要依据。
[0014]进一步，探针上套设有保护套。
[0015]有益效果：保护套可以在一定程度上减轻探针在工作过程中所经历的摩擦和振动等外部力的影响，从而延长其使用寿命并提高其工作可靠性；同时，保护套在某些情况下可以防止探针直接接触被检测材料，从而避免对被检测材料的损坏和污染。
[0016]进一步，安装架远离电机一端固定连接有斜板，斜板远离安装架一端固定连接有收集槽。
[0017]有益效果：斜板可以使被检测材料向下流动至在收集槽中，从而更容易进行后续的加工或分析处理；同时，斜板也可以起到挡板的作用，防止被检测材料从安装架处漏出，确保测量过程的稳定性和准确性。
[0018]进一步，斜板上表面固定连接有若干弹簧，弹簧远离斜板一端固定连接有缓冲板，缓冲板两侧固定连接有护板。
[0019]有益效果：斜板上的弹簧可以使被检测材料在流经时受到一定程度的振动和摩擦，从而更好地控制和调节其移动速度和路径；弹簧还可以减轻被检测材料对斜板和其他部件的冲击力，减少被检测材料的损伤；缓冲板和护板则起到了保护作用，防止碰撞或其他意外情况造成的损坏和故障，提高测试装置的稳定性和安全性。
[0020]进一步，收集槽远离缓冲板一侧侧壁设有滑槽，滑槽贯穿收集槽侧壁，滑槽中滑动
连接有滑杆，滑杆位于收集槽内部一端固定连接有辅助板，辅助板与收集槽侧壁滑动连接。
[0021]有益效果：抬起滑杆可以使辅助板上的被检测材料从收集槽中卸下，方便将其移动到下一个加工或测试步骤，提高测试的效率和准确性；通过控制滑杆的高度，还可以调整被检测材料掉落的高度，降低被检测材料损伤的风险。
[0022]一种材料表面形貌测试方法，上述的材料表面形貌测试装置的测试方法，包括如下步骤：
[0023]步骤一：将被检测材料放置在两侧固定板中间，启动第一气缸推动固定板对被检测材料进行固定。
[0024]步骤二：启动电机，带动被检测材料在安装架上移动。
[0025]步骤三：被检测材料移动至测试组件时，启动第二气缸，当探针全部接触到被检测材料时，第二气缸停止工作，并将数据传输至控制器。
[0026]步骤四：控制器结合固定板上压力传感器和第二气缸的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料表面形貌测试装置，其特征在于：包括安装架，安装架顶部两侧设有凹槽，安装架一端外侧固定连接有电机，电机输出轴同轴固定连接有主齿轮，主齿轮与安装架外侧壁间隙配合，主齿轮两侧均啮合有从动齿轮，从动齿轮贴近安装架一侧同轴固定连接有丝杆，丝杆贯穿安装架侧壁且延伸至凹槽内部，丝杆远离从动齿轮一端与凹槽内侧壁转动连接，丝杠上套设有滑块，滑块与丝杆组成形成滚珠丝杠结构，且滑块与两侧的凹槽滑动配合，滑块远离凹槽一端固定连接有第一气缸，第一气缸远离滑块一端固定连接有固定板，固定板远离第一气缸一端固定连接有硅胶层，固定板与硅胶层之间固定连接有压力传感器，电机信号连接有控制器，第一气缸和压力传感器与控制器信号连接；安装架上设有支撑架，安装架和支撑架对应位置均设有测试组件，测试组件包括若干第二气缸，第二气缸分别与安装架和支撑架固定连接，第二气缸输出端均固定连接有探针，探针远离第二气缸一端均为球形结构。2.根据权利要求1所述的材料表面形貌测试装置，其特征在于：支撑架上还固定连接有干涉显微测量装置，干涉显微测量装置与控制器信号连接。3.根据权利要求2所述的材料表面形貌测试装置，其特征在于：探针上套设有保护套。4.根据权利要求3所述的材料表面形貌测试装置，其特征在于：安装架远离电机一端固定连接有斜板，斜板远离安装架一端固定连接有收集槽。5.根据权利要求4所述的材料表面形貌测试装置，其特征在于：斜板上表面固定连接有若干弹簧，弹簧远离斜板一端固定连接有缓冲板，缓冲板两侧固定连接有护板。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹丹，孙秋香，郭烨，卢慧粉，
申请(专利权)人：济宁市质量计量检验检测研究院济宁半导体及显示产品质量监督检验中心，济宁市纤维质量监测中心，
类型：发明
国别省市：