專利名稱：三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，以便對(duì)試樣在斷裂過程中產(chǎn) 生的裂紋進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯微觀察、測(cè)量和拍攝。
背景技術(shù)：
材料試件受載荷作用，破壞過程中裂紋的產(chǎn)生、發(fā)展、貫通和最終破壞是 材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)和熱點(diǎn)課題。目前，利用高倍光學(xué)顯微鏡對(duì)各種材料破壞 過程中裂紋發(fā)展的觀測(cè)是一種既直觀、可靠又經(jīng)濟(jì)的研究方式。但其通常只能 觀測(cè)到顯微鏡視場(chǎng)范圍內(nèi)的某一部分區(qū)域，若要觀測(cè)更大范圍的試件表面，則 需移動(dòng)試件或顯微鏡。通過觀測(cè)更大范圍的試件表面，可獲得大量的顯微圖像 數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)的分析研究提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。針對(duì)這一研究方法，部分
科研院所研制了一些相關(guān)的試驗(yàn)設(shè)備。例如，中國(guó)專利ZL 00255818. l于2001 年10月3日公開了-^'裂紋擴(kuò)展全過程的數(shù)字式實(shí)時(shí)多方位觀測(cè)記錄分析裝 置，它能實(shí)現(xiàn)多鏡頭的多角度觀測(cè)，得到對(duì)同一觀測(cè)點(diǎn)不同角度的觀測(cè)效果， 但該裝置不能移動(dòng)觀測(cè)鏡頭和試件，觀測(cè)范圍受到限制。此外，中國(guó)專利ZL 200520094280. 3于2007年1月10日公開了一種動(dòng)態(tài)加載條件下表面觀測(cè)裝置， 它雖然能實(shí)現(xiàn)三維移動(dòng)的平面觀測(cè)，但在水平面兩個(gè)方向的移動(dòng)笨重，特定放 大倍數(shù)下的顯微鏡調(diào)焦要通過移動(dòng)除水平支架以外的所有其他裝置來實(shí)現(xiàn)，難 以達(dá)到精確的顯微鏡調(diào)焦，也不能定量地移動(dòng)顯微鏡對(duì)產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行定位觀測(cè)，并且不具備調(diào)平功能，影響觀測(cè)效果。以上缺陷嚴(yán)重阻礙了在細(xì)觀和微觀
尺度下研究材料的斷裂破壞過程與揭示材料的破壞機(jī)理。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，可 用于對(duì)材料試件在載荷作用下裂紋的產(chǎn)生、發(fā)展、貫通和最終破壞進(jìn)行三維移 動(dòng)實(shí)時(shí)顯微觀測(cè)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下 一種三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，在水平燕尾槽 底座上安裝水平燕尾槽拖板，兩者之間通過水平絲桿副連接，在水平燕尾槽拖 板上裝有垂直燕尾槽底座，該垂直燕尾槽底座的一側(cè)安裝垂直燕尾槽拖板，兩 者之間通過垂直絲桿副連接，其關(guān)鍵在于在所述垂直燕尾槽拖板的外側(cè)面固 定支座，該支座上安裝支撐軸，所述支撐軸呈前后方向水平布置，且支撐軸上 套裝一級(jí)顯微鏡支架，該一級(jí)顯微鏡支架由徑向上穿設(shè)的粗調(diào)旋鈕頂緊，在一 級(jí)顯微鏡支架上安裝二級(jí)顯微鏡支架，二級(jí)顯微鏡支架能相對(duì)一級(jí)顯微鏡支架 前后移動(dòng)，在所述二級(jí)顯微鏡支架上安裝體視顯微鏡，該體視顯微鏡與支撐軸 同向布置，體視顯微鏡的前部裝有環(huán)形燈，在體視顯微鏡的后端安裝CCD攝像機(jī)。
采用以上技術(shù)方案，通過轉(zhuǎn)動(dòng)水平絲桿驅(qū)動(dòng)水平燕尾槽拖板在水平方向左 右移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡在水平面內(nèi)的橫向左右移動(dòng)；通過轉(zhuǎn)動(dòng)垂直絲桿
驅(qū)動(dòng)垂直燕尾槽拖板在垂直方向上下移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡在垂直面內(nèi)的
豎向上下移動(dòng)；通過粗調(diào)旋鈕調(diào)整一級(jí)顯微鏡支架在支撐軸上的位置，可以實(shí) 現(xiàn)體視顯微鏡在水平面內(nèi)的縱向前后大尺度移動(dòng)； 一級(jí)顯微鏡支架能繞支撐軸 360度旋轉(zhuǎn)，可以改變體視顯微鏡在周向上的位置，擴(kuò)大觀察范圍，實(shí)現(xiàn)了多角
5度觀察；二級(jí)顯微鏡支架能相對(duì)一級(jí)顯微鏡支架做前后微小移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)體 視顯微鏡在水平面內(nèi)的縱向前后小尺度移動(dòng)。體視顯微鏡實(shí)現(xiàn)光學(xué)放大；CCD攝 像機(jī)安裝在體視顯微鏡的目鏡處，并用二級(jí)顯微鏡支架支撐，實(shí)現(xiàn)圖像采集、 拍照、攝像和電子放大功能，同時(shí)與計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和圖像處理。
本實(shí)用新型可以對(duì)一個(gè)平面場(chǎng)進(jìn)行定量實(shí)時(shí)觀測(cè)并拍攝圖像，能完整記錄
試樣裂紋在不同階段的擴(kuò)展情況和最后的破壞狀態(tài)；拍攝功能可以回放整個(gè)試
驗(yàn)過程，更有利于深入研究試樣的裂紋形成過程；具有測(cè)量裂紋長(zhǎng)度及試樣的
微觀結(jié)構(gòu)的功能。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，加工成本低，工作穩(wěn)定，操作靈
活，可廣泛用于材料細(xì)觀試驗(yàn)中試件受力變形全過程的觀察、記錄和分析。
為了防止二級(jí)顯微鏡支架相對(duì)于一級(jí)顯微鏡支架發(fā)生左右晃動(dòng)，并保證二
級(jí)顯微鏡支架前后微小移動(dòng)的可靠性，上述二級(jí)顯微鏡支架的底部具有燕尾形
導(dǎo)條，該導(dǎo)條嵌入一級(jí)顯微鏡支架頂部對(duì)應(yīng)的燕尾槽中，在一級(jí)顯微鏡支架內(nèi)
安裝齒輪，該齒輪與導(dǎo)條底面設(shè)置的齒條相嚙合，所述齒輪安裝軸的兩端伸出
一級(jí)顯微鏡支架的兩側(cè)面，并分別安裝微調(diào)旋鈕。
在上述水平燕尾槽底座正面的上部固定有水平標(biāo)尺，水平燕尾槽拖板上設(shè)
有與該水平標(biāo)尺相對(duì)應(yīng)的指針。指針與水平標(biāo)尺配合，可以確定水平燕尾槽拖
板的水平移動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)水平方向定量移動(dòng)。
在上述垂直燕尾槽底座正面的中部固定有垂直標(biāo)尺，垂直燕尾槽拖板上設(shè) 有與該垂直標(biāo)尺相對(duì)應(yīng)的指針。指針與垂直標(biāo)尺配合，可以確定垂直燕尾槽拖 板的垂直移動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)垂直方向的定量移動(dòng)。
在上述水平燕尾槽底座底部的四個(gè)角處均裝有腳螺旋，通過調(diào)節(jié)腳螺旋和 利用上述支座上部的平臺(tái)上的氣泡水平儀，可以調(diào)整水平燕尾槽底座的水平度，以保證顯微鏡與試樣垂直。
本實(shí)用新型的有益效果是
本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)地觀測(cè)記錄，保證了裂紋擴(kuò)展全過程觀測(cè)不間斷，并 且可以定量的移動(dòng)視場(chǎng)跟蹤拍攝裂紋尖端的發(fā)展情況；體視顯微鏡通過CCD攝 像系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上通過測(cè)量軟件對(duì)觀察到的裂紋長(zhǎng)度及試樣的 微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并分析其發(fā)展過程；顯微鏡具有粗調(diào)和微調(diào)兩級(jí)調(diào)節(jié)，
且微調(diào)采用體視顯微鏡原裝旋鈕，操作靈活、精確，鏡頭前探，可近距離的觀 測(cè)，實(shí)現(xiàn)高倍數(shù)成像。本實(shí)用新型自帶調(diào)平機(jī)構(gòu)，保證了顯微鏡與試樣垂直，
提高了觀測(cè)效果；本實(shí)用新型水平方向的左右移動(dòng)和垂直方向的上下移動(dòng)采用 絲桿副加燕尾槽的方式，試驗(yàn)過程穩(wěn)定；水平燕尾槽底座和垂直燕尾槽底座帶 標(biāo)尺，可定量地移動(dòng)顯微鏡，避免盲目觀測(cè)。
本實(shí)用新型提高了試驗(yàn)精度，縮短了試驗(yàn)時(shí)間，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本 低、工作穩(wěn)定、操作靈活等特點(diǎn)，可廣泛用于材料細(xì)觀試驗(yàn)中試件受力變形全 過程的觀察、記錄和分析。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1中體視顯微鏡的右視圖。
圖3為本實(shí)用新型的主視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明
如圖l、圖3所示，在水平燕尾槽底座1底部的四個(gè)角處均裝有腳螺旋15， 以便調(diào)整水平燕尾槽底座1的水平度。在水平燕尾槽底座1內(nèi)的上部安裝水平 絲桿3，該水平絲桿3呈左右方向水平布置，在水平絲桿3的外端裝有帶手柄的轉(zhuǎn)盤。水平燕尾槽拖板2安裝在水平燕尾槽底座1的頂部，水平燕尾槽拖板2
底部安裝的螺母套裝在水平絲桿3上，兩者螺紋配合，轉(zhuǎn)動(dòng)水平絲桿3可以驅(qū) 動(dòng)水平燕尾槽拖板2在水平方向左右移動(dòng)。在水平燕尾槽底座1正面的上部固 定有橫向分布的水平標(biāo)尺16，水平燕尾槽拖板2上設(shè)有與該水平標(biāo)尺16相對(duì)應(yīng) 的指針，指針與水平標(biāo)尺16配合，可以確定水平燕尾槽拖板2的水平移動(dòng)距離， 實(shí)現(xiàn)水平方向定量移動(dòng)。
如圖1、圖3所示，在水平燕尾槽拖板2的頂部通過螺釘固定垂直燕尾槽底 座4，該垂直燕尾槽底座4的中部安裝垂直絲桿6，該垂直絲桿6呈上下方向豎 直布置，在垂直絲桿6的上端裝有帶手柄的轉(zhuǎn)盤。垂直燕尾槽拖板5位于垂直 燕尾槽底座4的右側(cè)，該垂直燕尾槽拖板5上的螺母套裝在垂直絲桿6上，兩 者螺紋配合，轉(zhuǎn)動(dòng)垂直絲桿6可以驅(qū)動(dòng)垂直燕尾槽拖板5在垂直方向上下移動(dòng)。 在垂直燕尾槽底座4正面的中部固定有呈豎直布置的垂直標(biāo)尺17，垂直燕尾槽 拖板5上設(shè)有與該垂直標(biāo)尺17相對(duì)應(yīng)的指針，指針與垂直標(biāo)尺17配合，可以 確定垂直燕尾槽拖板5的垂直移動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)垂直方向的定量移動(dòng)。
如圖1、圖2和圖3所示，在垂直燕尾槽拖板5的右側(cè)通過螺釘固定支座 19，該支座19上部的平臺(tái)上安裝有氣泡水平儀18，通過觀察氣泡水平儀18可 以判斷水平燕尾槽底座1的水平度。在所述支座19上安裝支撐軸7，該支撐軸 7呈前后方向水平布置，且支撐軸7上套裝一級(jí)顯微鏡支架8，該一級(jí)顯微鏡支 架8由徑向上穿設(shè)的粗調(diào)旋鈕9頂緊。在一級(jí)顯微鏡支架8上安裝一級(jí)顯微鏡 支架10， 二級(jí)顯微鏡支架10的底部具有燕尾形導(dǎo)條，該導(dǎo)條嵌入一級(jí)顯微鏡支 架8頂部對(duì)應(yīng)的燕尾槽中，在一級(jí)顯微鏡支架8內(nèi)安裝齒輪，該齒輪與導(dǎo)條底 面設(shè)置的齒條相嚙合，所述齒輪安裝軸的兩端伸出一級(jí)顯微鏡支架8的兩側(cè)面，并分別安裝微調(diào)旋鈕11。在所述二級(jí)顯微鏡支架10上安裝體視顯微鏡12，該
體視顯微鏡12與支撐軸7同向布置，體視顯微鏡12實(shí)現(xiàn)光學(xué)放大。在體視顯 微鏡12的前部裝有環(huán)形燈13，體視顯微鏡12后端的目鏡處安裝CCD攝像機(jī)14， CCD攝像機(jī)14由二級(jí)顯微鏡支架IO支撐，實(shí)現(xiàn)圖像采集、拍照、攝像和電子 放大功能，并與計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和圖像處理。
本實(shí)用新型中體視顯微鏡12在三維空間上具有多個(gè)自由度，SP:通過轉(zhuǎn)動(dòng) 水平絲桿3驅(qū)動(dòng)水平燕尾槽拖板2在水平方向左右移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡 12在水平面內(nèi)的橫向左右移動(dòng)；通過轉(zhuǎn)動(dòng)垂直絲桿6驅(qū)動(dòng)垂直燕尾槽拖板5在 垂直方向上下移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡12在垂直面內(nèi)的豎向上下移動(dòng)；通過 粗調(diào)旋鈕9調(diào)整一級(jí)顯微鏡支架8在支撐軸7上的位置，可以實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡 12在水平面內(nèi)的縱向前后大尺度移動(dòng)；一級(jí)顯微鏡支架8能繞支撐軸7進(jìn)行360 度旋轉(zhuǎn)，可以改變體視顯微鏡12在周向h的位置，實(shí)現(xiàn)多角度觀察；通過微調(diào) 旋鈕11驅(qū)動(dòng)二級(jí)顯微鏡支架10相對(duì)一級(jí)顯微鏡支架8做前后微小移動(dòng)，可以 實(shí)現(xiàn)體視顯微鏡12在水平面內(nèi)的縱向前后小尺度移動(dòng)。試驗(yàn)前，調(diào)整好計(jì)算機(jī) 輔助系統(tǒng)和顯微觀測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)入圖像觀測(cè)及拍攝狀態(tài)。移動(dòng)本實(shí)用新型，調(diào)整 體視顯微鏡12，使物鏡對(duì)準(zhǔn)所需要觀測(cè)的試驗(yàn)中試樣表面中間，以達(dá)到最佳的 觀測(cè)效果。試驗(yàn)開始前期，使用小倍數(shù)的大范圍觀測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，移動(dòng)水 平和垂直燕尾槽拖板，使裂紋尖端位于視場(chǎng)中間，再通過粗調(diào)和微調(diào)旋鈕調(diào)整 物距，增加放大倍數(shù)，進(jìn)入細(xì)觀觀測(cè)階段，同時(shí)拍攝裂紋的發(fā)展和捕捉圖片。 在計(jì)算機(jī)上對(duì)觀察到的裂紋長(zhǎng)度及試樣的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)結(jié)束后可 通過回放拍攝錄像仔細(xì)研究整個(gè)試驗(yàn)過程。
權(quán)利要求1、一種三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，在水平燕尾槽底座(1)上安裝水平燕尾槽拖板(2)，兩者之間通過水平絲桿副連接，在水平燕尾槽拖板(2)上裝有垂直燕尾槽底座(4)，該垂直燕尾槽底座(4)的一側(cè)安裝垂直燕尾槽拖板(5)，兩者之間通過垂直絲桿副連接，其特征在于在所述垂直燕尾槽拖板(5)的外側(cè)面固定支座(19)，該支座(19)上安裝支撐軸(7)，所述支撐軸(7)呈前后方向水平布置，且支撐軸(7)上套裝一級(jí)顯微鏡支架(8)，該一級(jí)顯微鏡支架(8)由徑向上穿設(shè)的粗調(diào)旋鈕(9)頂緊，在一級(jí)顯微鏡支架(8)上安裝二級(jí)顯微鏡支架(10)，二級(jí)顯微鏡支架(10)能相對(duì)一級(jí)顯微鏡支架(8)前后移動(dòng)，在所述二級(jí)顯微鏡支架(10)上安裝體視顯微鏡(12)，該體視顯微鏡(12)與支撐軸(7)同向布置，體視顯微鏡(12)的前部裝有環(huán)形燈(13)，在體視顯微鏡(12)的后端安裝CCD攝像機(jī)(14)。
2、 根據(jù)權(quán)利耍求l所述的三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，其特征在于所述二級(jí) 顯微鏡支架(10)的底部具有燕尾形導(dǎo)條，該導(dǎo)條嵌入一級(jí)顯微鏡支架(8)頂 部對(duì)應(yīng)的燕尾槽中，在一級(jí)顯微鏡支架(8)內(nèi)安裝齒輪，該齒輪與導(dǎo)條底面設(shè) 置的齒條相嚙合，所述齒輪安裝軸的兩端伸出一級(jí)顯微鏡支架(8)的兩側(cè)面， 并分別安裝微調(diào)旋鈕(11)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，其特征在于在所述水 平燕尾槽底座(1)正面的上部固定有水平標(biāo)尺(16)，水平燕尾槽拖板(2)上 設(shè)有與該水平標(biāo)尺(16)相對(duì)應(yīng)的指針。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，其特征在于在所述垂直燕尾槽底座(4)正面的中部固定有垂直標(biāo)尺(17)，垂直燕尾槽拖板(5)上 設(shè)有與該垂直標(biāo)尺(17)相對(duì)應(yīng)的指針。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，其特征在 于在所述水平燕尾槽底座(1)底部的四個(gè)角處均裝有腳螺旋(15)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，其特征在于在所 述支座(19)上部的平臺(tái)上安裝有氣泡水平儀(18)。
專利摘要一種三維移動(dòng)顯微觀測(cè)裝置，在水平燕尾槽底座上安裝水平燕尾槽拖板，水平燕尾槽拖板上裝有垂直燕尾槽底座，該垂直燕尾槽底座的一側(cè)安裝垂直燕尾槽拖板，垂直燕尾槽拖板的外側(cè)面固定支座，該支座上安裝支撐軸，且支撐軸上套裝一級(jí)顯微鏡支架，該一級(jí)顯微鏡支架由徑向上穿設(shè)的粗調(diào)旋鈕頂緊，在一級(jí)顯微鏡支架上安裝二級(jí)顯微鏡支架，二級(jí)顯微鏡支架上安裝體視顯微鏡，該體視顯微鏡與支撐軸同向布置，體視顯微鏡的前部裝有環(huán)形燈，在體視顯微鏡的后端安裝CCD攝像機(jī)。本實(shí)用新型提高了試驗(yàn)精度，有利于發(fā)現(xiàn)新的試驗(yàn)現(xiàn)象，并縮短了試驗(yàn)時(shí)間，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低、工作穩(wěn)定、操作靈活等特點(diǎn)，可廣泛用于材料細(xì)觀試驗(yàn)中試件受力變形全過程的觀察、記錄和分析。
文檔編號(hào)G01N21/84GK201266175SQ200820099769
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者劉延保, 張立強(qiáng), 曹樹剛, 勇 李, 軍 王, 王維忠 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)