[发明专利]一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置及光学测量方法

权利要求书

1.一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置，其特征在于：所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置包括手动加载机构和图像采集系统，并排设置在工作平台上，所述手动加载机构包括样本压板(1)、上支撑板(2)、移动轴(5)、固定轴承套(6)、微型力传感器(7)、传感器支架(8)、升降机构、夹具组件、底板(16)、弹簧(21)、两根导轨(3)和两个支柱(4)，样本压板(1)安装在上支撑板(2)上表面的中部，上支撑板(2)、底板(16)由上至下依次设置，上支撑板(2)的下表面通过两个支柱(4)与底板(16)的上表面连接，两根导轨(3)竖直设置在上支撑板(2)与底板(16)之间，每根导轨(3)的上端与上支撑板(2)的下表面固定连接，所述升降机构安装在两根导轨(3)的下端，微型力传感器(7)通过传感器支架(8)安装在所述升降机构上，且微型力传感器(7)位于上支撑板(2)下表面与所述升降机构之间，移动轴(5)的下端插装在微型传感器(7)上，所述夹具组件、弹簧(21)、固定轴承套(6)由上至下依次套装在移动轴(5)上，且所述夹具组件位于样本压板(1)的正下方。

2.根据权利要求1所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置，其特征在于：所述图像采集系统包括工业相机显微镜头(22)、光源(23)、二维手动滑台(24)、工业相机(25)、镜头调节机构(26)、调节导轨(27)和转接板(28)，调节导轨(27)的下端通过转接板(28)安装二维手动滑台(24)上，镜头调节机构(26)套装在调节导轨(27)上，工业相机显微镜头(22)的下端安装在镜头调节机构(26)上，工业相机(25)与工业相机显微镜头(22)的上端连接，光源(23)通过连接弯杆与工业相机显微镜头(22)连接。

3.根据权利要求1所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置，其特征在于：所述升降机构包括中板(9)、压力轴承(11)、下支撑板(12)、丝套(13)、丝杠(14)和两个直线轴承(10)，下支撑板(12)、中板(9)由下至上依次套装在两根导轨(3)的下端，且中板(9)可沿两根导轨(3)直线移动，每个直线轴承(10)分别各套装在一根导轨(3)上，且每个直线轴承(10)均与中板(9)的下表面连接，压力轴承(11)固定安装在中板(9)下表面的中部，丝套(13)安装在支撑板(12)下表面的中部，丝杠(14)的上端由下至上依次穿过丝套(13)、下支撑板(12)与压力轴承(11)接触。

4.根据权利要求3所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置，其特征在于：所述升降机构还包括搬杆(15)，搬杆(15)安装在丝杠(14)的下端。

5.根据权利要求1所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学装置，其特征在于：所述夹具组件包括上夹具(19)和下夹具(20)，上夹具(19)和下夹具(20)由上至下依次套装在移动轴(5)的上端。

6.一种利用权利要求1所述装置进行光学测量的方法，其特征在于：所述一种用于观测分析触点真实接触面积的光学测量方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、将接触样本安装在所述夹具组件上，调节工业相机显微镜头(22)，给微型力传感器(7)通电；

步骤二、通过USB数据线将工业相机(25)与计算机连接，通过计算机观察图像，进行调焦，将焦点调在蓝宝石平板端面附近；

步骤三、缓慢施加压力，直至接触样本轻微接触，重新调焦直至能够清晰的观察到接触区域；

步骤四、调整二维手动滑台使接触区域位于图像中心位置，调整工业相机显微镜头(22)放大倍数，同时不断调整光源亮度；

步骤五、接触力值保持20秒后保存图像，同时记录接触力值和同业相机显微镜头(22)的放大倍数；

步骤六、利用图像处理程序，综合使用滤波、小波处理、阈值判定等方法分析拍摄的图片，然后计算接触区域的真实接触面积。