一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法

文档序号:223906 发布日期:2021-11-09 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法 (Detection device and detection method for surface roughness of material ) 是由 吴鹏 高杨 于 2021-08-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法,属于自动化技术领域。包括第一移动机构和夹持机构,其中第一移动机构上设有检测组件和电路组,检测组件采用线性方式检测材料表面的粗糙度,夹持机构对材料进行定位,同时旋转材料的方向,使得检测组件对材料进行多个方向上的粗糙度的检测,最终判断材料的粗糙度。本发明的检测材料表面粗糙度的装置,将电子器件的原材料的表面粗糙度转化为电信号,间接进行检测;在实际检测过程中进行,对材料进行线性区域划分,同时从不同方位进行此类周期性的划分并检测,对应材料件的表面模型数据,在计算机上以图形的方式模拟出材料的表面粗糙度。(The invention discloses a detection device and a detection method for material surface roughness, and belongs to the technical field of automation. Including first moving mechanism and fixture, wherein be equipped with determine module and circuit group on the first moving mechanism, determine module adopts the roughness on linear mode detection material surface, fixture fixes a position the material, the direction of rotatory material simultaneously for determine module carries out the detection of the roughness in a plurality of directions to the material, finally judges the roughness of material. The device for detecting the surface roughness of the material converts the surface roughness of the raw material of the electronic device into an electric signal, and indirectly detects the electric signal; the method is carried out in the actual detection process, linear area division is carried out on the material, the periodic division and detection are carried out from different directions, and the surface roughness of the material is simulated on a computer in a pattern mode corresponding to the surface model data of the material.)

一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于自动化技术领域,特别涉及一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法。

背景技术

在强电场作用下,电子元器件表面曲率大的地方等电位面密,电场强度剧增,致使它附近的空气被电离而产生气体放电,易产生尖端放电,电流突破绝缘的空气形成通电电路,影响底子元器件的寿命,因而很多电子元器件的材料表面需要进行光滑处理,而日常检验材料的表面的平整度的器械较少,部分采用光学进行折射反射处理,但由于部分材料的表面粗糙度在生产允许的范围内,光学仪器较难对其进行粗糙范围进行定性,如何定量的检测材料的表面粗糙度丞待解决。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题,提供一种材料表面粗糙度的检测装置及其检测方法。

本发明采用以下技术方案:一种材料表面粗糙度的检测装置,设置在工作台上,还包括:

第一移动机构,设于所述工作台上;所述第一移动机构上设有检测组件和电路组;所述检测组件采用线性方式检测当前材料表面的粗糙度,并将当前材料按照条状分割成若干个平行的条状区域;所述第一移动机构控制检测组件依次检测若干个条状区域的材料表面粗糙度得到对应的粗糙度信息,电路组基于粗糙度信息将其转换成电信号进行展示;

夹持机构,设于所述第一移动机构的正下方;所述夹持机构对材料进行定位,同时供材料换向;使用时,所述夹持机构通过对夹持在内的材料按照检测需求进行换向,实现同一材料在多个方向上的粗糙度的检测,将若干个条状区域的粗糙度信息进行整合得到当前材料的粗糙度。

通过上述技术方案,在检测组件采用线性方式检测材料表面的粗糙度时,电路组将电子材料件表面的粗糙程度转换成电信号,将线性图线变化数据传入计算机中,计算机根据预先对电子材料件收录的图像模型进行耦合定位处理,模拟出出样品的表面的粗糙度。

在进一步的实施例中,所述第一移动机构包括:

垂直支撑架,垂直安装于所述工作台上;所述垂直安装架上设置两条平行的第一滑动轨道;

第一滑动座,两端设于两条所述第一滑动轨道进行滑动;

水平支撑架,一侧固定安装在所述第一滑动座上;所述水平支撑架的下表面安装有两条第二滑动轨道;

第二滑动座,两端设于所述两条所述第二滑动轨道进行水平滑动;

第一安装板,固定连接于所述第二滑动座;所述第一安装板安装两条平行的第三滑动轨道;所述第三滑动轨道的安装方向垂直于第二滑动轨道的安装方向;

第二安装板,固定连接所述第二滑动轨道的滑动座;

两组夹紧组件,设于第二安装板的两端,用于固定夹紧检测组件。

通过上述技术方案,对检测组件进行空间上至少三个相互垂直方向上的调整,以适应于预设的检测粗糙度的路径规划。

在进一步的实施例中,所述检测组件包括:

圆轴,两端通过紧固件安装圆形套件;所述夹紧组件夹紧套件,用于固定所述圆轴的位置同时禁止所述圆轴进行转动;

第三安装板,两端固定安装在所述套件上且所述第三安装板的中心面所在的平面经过所述圆轴中心线;

杠杆结构,转动连接于所述圆轴;所述杠杆结构靠近所述第三安装板的一端较长,且安装弧形件;所述弧形件为圆弧的一部分;所述弧形件的另一端端头面积较小且端头的运动方向为圆弧路径;

第四安装板,两端安装于所述套件上且位于所述圆轴的下方;所述第四安装板上安装弹簧;所述弹簧另一端连接所述弧形件的一端;所述弹簧处于压缩状态。

通过上述技术方案,检测组件通过杠杆结构的短轴端在电子样品件的表面滑动,其微小的间断性振动第一次经过杠杆结构进行放大,同时转化为杠杆结构的长轴端的端部的位移物理量,通过检测装置能够将不定性的粗糙度转化为一个定性的物理量。

在进一步的实施例中,所述杠杆结构的短端底部固定焊接刚性滚珠,且滚珠表面光滑。

通过上述技术方案,滚柱表面光滑,滚珠自身的属性和形状能够防止其对样品件表面的进行破坏,防止在样品进行位置旋转后的检测出现误差。

在进一步的实施例中,夹持机构包括:

多个升降座,设于所述工作台上;

第一支撑板,设于所述升降座上;所述第一支撑板上安装第四滑动轨道;所述第四滑动轨道的安装方向与第二滑动轨道的安装方向相同;

第四滑动座,设于所述第四滑动轨道进行滑动;

第二支撑板,设于所述第四滑动座上;所述第二支撑板上安装转动台;

多个定位组件,设于所述转动台上,用于定位材料的位置。

通过上述技术方案,对样品进行位置的调整以适应于检测组件进行检测,对样品转向从而测量不同方位上的粗糙度,实现从线性测量扩大到对面的测量。

在进一步的实施例中,所述电路组包括:

力敏电阻,设于所述第三安装板上;弧形件的端头在弹簧的作用下压紧在所述力敏电阻上;

直流放大器,连接所述力敏电阻,对经过所述力敏电阻的电流进行放大;

示波器,通过导线连接在所述直流放大器形成的电路上,检测电路中电流的变换,并将图像型号转输入计算机中进行存储。

通过上述技术方案,将监测装置中的杠杆结构的长轴端的物理位移量转换为电信号,即电流,通过对电流的监测间接实现对样品表面粗糙度的检测。

在进一步的实施例中,包括以下步骤:

步骤一:预先拍摄好样品件的表面数据,并录入计算中心,计算中心将第一样品件表面进行线性区域划分,进行第一次周期性的检测的路径规划;计算中心从第二个方向上再次将第一样品件表面进行线性区域划分,进行第二次周期性的检测的路径规划;多次重复划分出路径,以此设置好检测组件的检测路线;

步骤二:检测组件检测样品的表面粗糙度,并通过电路组将物理形变量转化为直接观察的电流变化线性图;

步骤三:计算中心收集多次的测量数据图,对应预先拍摄好样品件的表面数据,在预先拍摄好样品件的表面模型上进行定位耦合处理,最终展示样品件的表面粗糙度。

本发明的有益效果:将电子器件的原材料的表面粗糙度进行转化处理,将粗糙度转化为电信号,间接的检测出原材料的表面粗糙度;在实际检测过程中进行至少两次的放大处理,通过杠杆结构和直流放大器,使得检测原材料的表面粗糙度时更加直观;对材料进行线性区域划分,同时从不同方位进行此类周期性的划分并检测,对应材料件的表面模型数据,在计算机上以图形的方式模拟出材料的表面粗糙度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的第一移动机构局部结构示意图。

图3是本发明的检测组件局部结构示意图。

图4是本发明的检测组件剖视结构示意图。

图5是本发明的夹持机构结构示意图。

图6是本发明电路组电流示意图。

图1至图6中的各标注为:工作台1、垂直支撑架2、第一移动机构3、第一轨道31、第一滑动座32、水平支撑架33、第二滑动轨道34、第二滑动座35、第一安装板36、第三滑动轨道37、第二安装板38、夹紧组件39、检测组件44、圆轴41、套件42、第三安装板43、杠杆结构44、弧形件45、第四安装板46、弹簧47、夹持机构5、升降座51、第一支撑板52、第四轨道53、第四滑动座54、第二支撑板55、转动台56、定位组件57、电路组6、力敏电阻61、示波器62、直流放大器63。

具体实施方式

基于对加工出电子元器件的材料的粗糙度的范围要求,要求材料在允许的范围内才能进行批量的生产处电子元器件,采用一种将材料表面粗糙程度进行放大处理的办法,通过第一次放大材料表面的粗糙程度,以物理量进行成型,再次将物理量转化成电信号,输入计算机程序中,进行定点耦合计算,从而以定性的模型数据来反应材料的表面粗糙度。

本实施中的检测材料表面粗糙度的装置,在电子材料件进行精细加工前,取部分样品进行粗糙度的检验,以此来核验电子原材料生产工艺流程的结果,本发明主要用于线性检测电子元器件材料表面粗糙度,对原材料表面的粗糙度进行图形量化分析,以此来判断原材料表面的粗糙度,将样品材料件预先进行条状区域化划分,旋转材料件,进行二次条状区域化划分,多次重复操作,将预设路径输入计算控制中心,本检测组件4主要包括第一移动机构3和夹持机构5,其中第一移动机构3主要对检测组件4进行控制移动,使得检测组件4分区域按预设的路径检测电子原材料的表面粗糙度,第一移动机构3设置在工作台1上,在第一移动机构3上还增设检电路组6,电路组6连接检测组件4,在检测组件4采用线性方式检测材料表面的粗糙度时,电路组6将电子材料件表面的粗糙程度转换成电信号进行展示并记录,将线性图形变化数据传入计算机中,计算机根据预先对电子材料件收录的图像数据进行耦合定位处理,模拟出样品的表面粗糙度,夹持机构5设于第一移动机构3的正下方,夹持机构5对材料进行定位,同时旋转材料的方向,使得检测组件4对材料进行多个方向上的粗糙度的检测,进一步判断样品表面的粗糙度。

基于上述结构,检测组件4在检测电子材料件的样品时,由于不同电子件的样品的材质和大小等因素,需要对检测组件4进行至少三个方向上的调整,以适应于检测的路径规划,在进一步的实施例中,设置了第一移动机构3对检测组件4的位置进行调整,其中包括垂直安装于工作台1上垂直支撑架2,垂直安装架上设置两条平行的第一滑动轨道,第一滑动座32两端安装在第一滑动轨道,第一滑动座32进行上下滑动,水平支撑架33的一侧部分穿过第一滑动座32上,在水平支撑架33的一端安装驱动组件,同时进行部分加重设置,以此平衡装置的平稳性,水平支撑架33固定安装在第一滑动座32上,在水平支撑架33的下表面安装有至少两条平行的第二滑动轨道34,第二滑动座35的两端设于第二滑动轨道34进行水平滑动,第一安装板36固定安装在第二滑动座35的下表面,在第一安装板36的下表面安装至少两条平行的第三滑动轨道37,其中第三滑动轨道37在水平面上的投影垂直于第二滑动轨道34的在水平面省的投影,第二滑动轨道34的滑动座安装第二安装板38,在第二安装板38下表面的两侧安装两组夹紧组件39,夹紧组件39为可动的圆形件,通过螺丝拧紧对检测组件4进行定位夹紧。

基于上述结构,确定对电子样品件的检测路径的规划和设定后,利用检测组件4对电子样品的粗糙度进行判断,在进一步的实施例中,检测组件4主要利用杠杆结构先对电子样品的表面进行第一步放大转换,即圆轴41的两端通过螺丝等紧固件安装圆形套件42,夹紧装置对圆形套件42进行定位夹紧,防止圆轴41转动,在两个套件42之间固定安装第三安装板43,且第三安装板43的中心面所在的平面经过圆轴41中心线,第三安装板43位于圆轴41的上部侧面的方向上,在圆轴41的中心处转动安装杠杆结构44,利用局部定位件防止杠杆结构44的沿着圆轴41的轴向进行运动,其中杠杆结构44靠近第三安装板43的一端较长,在其端部安装弧形件45,弧形件45为圆弧的一部分,即弧形件45的运动轨迹、形状与杠杆结构44端部的运动轨迹重合,弧形件45的另一端端头面积较小,可以增设焊接圆形刚性球体,以此来增大弧形件45端部挤压电阻时的压强,第四安装板46的两端安装早套件42上且位于圆轴41的下方,在第四安装板46上安装弹簧47,弹簧47另一端连接弧形件45的一端,其中弹簧47处于压缩状态,使得弧形件45的端部始终压紧在电阻上,其工作过程为,杠杆结构44的短轴端在电子样品件的表面滑动,其微小的振动第一次经过杠杆结构44进行放大,同时转化为杠杆结构44的长轴端的端部的位移物理量,能够将不定性的粗糙度转化为一个定性的物理量。

基于上述结构,由于电子样品件自身粗糙度较难检测,在进一步的实施例中,对杠杆结构44的短轴端进行特殊处理,即将杠杆结构44的短轴端底部垂直加长,且将其底部做成尖锐设计,在底部的地面固定焊接刚性滚珠,且滚柱表面光滑,一是为了精密检测样品件的表面的粗糙度,同时滚珠自身的属性能够防止其对样品件表面的破坏,防止在样品进行位置旋转后的检测出现误差。

基于上述结构,在检测组件4进行检测路径规划以及检测方法的确定后,检测组件4优选进行直线路径的检测,仍需要对样品进行位置的调整以及转向,从而实现由对电子样品件的线性检测扩展为对样品件的面的检测,在进一步的实施例中,设置夹持机构5对样品件进行定位和旋转,其中多个升降座51设置工作台1上,第一支撑板52安装在升降座51上,多个升降座51同步进行升降作业,在第一支撑板52上安装第四滑动轨道,第四滑动轨道的安装方向与第二滑动轨道34的安装方向相同,第四滑动座54设于第四滑动轨道进行滑动,第二支撑板55安装在第四滑动座54上,第二支撑板55上安装转动台56,转动台56在每期检测组件4对样品件进行线性检测后,转动台56转动预定的角度,检测组件4对样品件进行下一个周期的线性检测,从而统筹出整个样品件的表面粗糙度,多个定位组件57设置转动台56上,用于固定材料的位置。

基于上述结构,在进一步的实施例中,由于检测组件4的检测范围有限,杠杆结构44的灵敏度以及对样品件表面的转换程度有限,仍需要进一步放大转化后的样品件表面的粗糙度,在进一步的实施例中,采用电路组6,将检测组件4中的杠杆结构44的长轴端的物理位移量转换为电信号,即电流,为此在第三安装板43上设置力敏电阻61,其中弧形件45的端头在弹簧47的作用下始终压紧在力敏电阻61上,直流放大器63,连接力敏电阻61,对经过力敏电阻61的电流进行放大,示波器62连接在直流放大器63形成的电路上,检测电路中电流的变换,并将图像型号转输入计算机中进行存储,保持电路通路,在稳定的状态下即样品表面平整时,电流大小稳定,在直流放大器63的作用下,电流在示波器62上呈现稳定线性,当样品表面不平整时,电流在示波器62上呈现变化的连续曲线,将曲线数据录入计算机,计算机对应预先的样品图谱数据,可以线性直观的展现出样品件的粗糙度。

工作原理:取样品件放置在夹持机构5上,预先拍摄好样品件的表面数据,并录入计算中心,计算中心第一样品件表面进行线性区域划分,调整样品件的检测方向,进行第二次线性区域划分,多次重复划分,以此设置好检测组件4的检测路线,首先用多个定位组件57固定样品的位置在转动台56的中心处,多个升降座51同步进行升降作业,使样品抵至指定的高度,第四滑动轨道再次调整样品的水平位置,使其到达指定的测量位置,接着第一移动机构3对检测组件4的位置进行调整,使得检测组件4到达指定位置,固定第一滑动座32两端在第一滑动轨道的位置,第二滑动座35在第二滑动轨道34上滑动,带动检测组件4进行线性移动,其中检测组件4中的杠杆结构44的短轴端的末端抵至在样品件的表面,即杠杆结构44的短轴端的末端随着第二滑动座35的移动在样品件的表面滑动,在第一条路径上检测完成后,第三滑动轨道37的滑动座带动检测组件44移动,使得杠杆结构44的短轴端的末端位于第二条检测路径上,依次进行多次检测直至覆盖完样品件的表面,其中杠杆结构44微小的振动第一次经过杠杆结构44进行放大,同时转化为杠杆结构44的长轴端的端部的位移物理量,弹簧47处于压缩状态,使得弧形件45始终抵至在力敏电阻61上,电路组6通路,直流放大器63对电流进行放大处理,使其能够在示波器62上线性图展示出来,为变化的连续曲线,将曲线数据录入计算机,控制转动台56旋转样品件预设的角度,进行下一个周期的测量,计算机对应预先的样品图谱数据,可以线性数据对应样品的图谱数据进行点位耦合,通过图像关系展现出样品件的表面粗糙度。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。

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