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KHVS-1000XYZ /EOS100B2.0
全自动显微维氏硬度测量系统技术参数
一、概述
KHVS-1000XYZ/EOS100B2.0全自动显微维氏硬度测量系统，集成了光学成像、机械位移、电子控制、数字成像、图像分析、计算机处理等多种专业技术，通过计算机主机实现对显微维氏硬度计和自动载物台的控制，并将硬度压痕数字化成像在计算机屏幕上，再通过自动读数、手动读数等手段，准确测量金属及部分非金属材料及各种膜层、镀层的显微硬度、硬化层深度、膜层厚度、两点间距等。可自动对焦，远程对焦，高速对焦（3~5s），自动截取清晰的视频帧，更新为“当前图像”。还可对多个试样进行全景扫描，然后在全景图上做17种路径规划自由设定，最后完成连打连测。报告内容、格式可灵活设定，自动生成word与excel文档。所有结果、压痕图像、自定义信息列表、用户Logo，都可以设置生成到图文报告。这一系统，提升了传统硬度的测试方式，实现了全自动、高精度、高重复性的硬度测试，是材料分析的重要设备。
设备介绍：
● KHVS-1000XYZ数显自动转塔显微维氏硬度计，通过液晶屏显示结果，并可显示与设置测试标尺、试验力、压头类型、保荷时间、换算单位等;
● 采用8寸触摸屏和高速ARM处理器，显示直观，人机互动友好，操作简便；运算速度快，数据库大量存储，数据自动修正，并提供数据折线报表；
● 机身使用铸铁一次浇铸成型，配合以汽车烤漆处理工艺，外形圆润美观；
● 蜗轮蜗杆升降系统较好地提高测试稳定性以及测试精度，测试完成后无需再次对焦；
● 配置了自动转塔功能，高清测量和观察-双物镜组合，结合内置长度编码器的高清测微目镜，实现了压痕对角线的一键测量，较好地减少了人为操作干扰与读数误差；
● 便捷数控系统，可自动进行全硬度标尺的单位转换；
● 可设置硬度值的最大值和最小值，当测试值超过设定范围时，发出蜂鸣音；
● 具有软件硬度值修正功能，可以在一定范围内直接对硬度值进行修正；
● 具有数据库功能，对试验数据自动进行分组保存，每组可保存10个数据，可以保存2000个以上数据；
● 具有硬度值曲线显示功能，直观显示硬度值的变化；
● CCD图像处理系统，另可选配努氏压头，进行努氏硬度测量；
● 配置无线蓝牙打印机，并可通过RS232、USB接口输出数据；
● 精度符合GB/T4340.2-2018 ISO6507-2 和美国ASTM E384。
二、技术参数
●维氏标尺： HV0.01, HV0.025, HV0.05, HV0.1, HV0.2, HV0.3, HV0.5, HV1
●试验力：0.09807、0.2542、0.4903、0.9807、1.961、2.942、4.904、9.807N
（10、25、50、100、200、300、500、1000gf）
●试验力选择：通过转动试验力变换手轮进行试验力选择，当前试验力显示在屏幕上
●加载控制：自动（加载/保荷/卸载）
●保荷时间1—99秒（1秒为增量）
●测试模式：HV/HK
●硬度值 ：硬度范围5-5000HV,通过测微计上测量所得数据，将数据输入到硬度计即可得到相应硬度值。示值误差3-5%HV。
●试件最大高度：180mm，压痕中心至机壁距离130mm
●光学测量系统
物镜：10×（观察），40×（测量）
总放大倍数：100×（观察），400×（测量）
测量范围： 200μm
分度值： 0.025μm
●X-Y自动载物台
台面尺寸：130X120毫米
最大行程：45X45毫米
最小步距：小于1微米(0.001MM)（或2微米，可选）
重复定位：小于3微米
移动速度：可调；
控制方式：手动控制、电动控制、计算机控制；
●光源：12V/20W
●光源亮度：PWM调光
●节能模式：10分钟不用后自动进入待机模式
●电源：220V, 50Hz
●整机功耗：100W
●总尺寸：500×330×560mm
●重量：36kg
菱形压痕图像自动识别能力大幅于现有主流硬度计量软件产品。 | |
主界面各个功能区可以任意拖动，形成个性化的布局风格。 | |
对焦过程清晰度自动量化，并自动截取清晰的视频帧，更新为“当前图像”。 | |
兼容努氏(HK)硬度的计量，可以对努氏压痕进行自动识别。 | |
自动测量之外，还配有三种手动测量：四点测量、对角测量和四边测量。 | |
二种标定方式：硬度块标定、光学标定。 | |
标准硬度块标定支持多次标定取平均。 | |
不同分辨率、不同物镜、不同载荷时，软件将自动选择最佳的标定系数。 | |
硬度测量时根据不同硬度值自动选择标定系数。 | |
手动测量时，具有放大镜功能，方便找到压痕顶点位置。 | |
提供压头/镜头偏移校准功能，消除压头和镜头之间机械偏差，修正系统整体误差，从而提高硬度检测结果的准确性。 | |
支持多种视频采集设备，分辨率：130万、200万、300万、500万的数码摄像头；在计算机上显示压痕视频，可抓拍、存储图像。 | |
测量硬化层路径序列时，有多种灵活初始化设定模式，自动保存并导入前次路径序列；测量路径，亦可任意另存，以备重新载入。 | |
测量结果按路径序列排列，生成相应的硬化层深度值及硬度变化曲线图。 | |
提供距离测量和角度测量功能，并可将多组距离和角度同时显示视频或图像上。 | |
内置各标准硬度值转换工具，参照GB、DIN、ISO、ASTM等标准，可实现：维氏HV、努氏HK；洛氏： HRC、HRA、HRB、HRD等；表面洛氏：HR15N、HR30N、HR15T等；布氏 ：HBS、HBW 等硬度值间的互相转换，可选择任意换算单位列入结果表。 | |
报告内容、格式可灵活设定，自动生成word与excel文档。所有结果、压痕图像、自定义信息列表、用户Logo，都可以设置生成到图文报告。 | |
可以设定密码和管理权限：普通操作员只能按照设定好的设置进行硬度的测量。 | |
软件能够自动保存用户的习惯性设置，下次启动的时候保持上次关闭时的状态。 | |
软件提供：中文版、英文版、德语版、西班牙版、俄语版(可选)。 | |
硬度计转塔自动控制功能。 | |
路径规划功能，17种路径规划自由设定。 | |
区域模式&连打连测功能，对于同一视野内可能存在多个压痕，可选择区域模式，每次测量时仅考虑设定范围内的压痕。连打连测时开启区域模式，能避免同一视野内存在多个压痕导致测试中断的情况。 | |
曲面修正功能，符合ASTME384标准表一、表二，提供球、杆等曲面件测试修正需求。 | |
努氏自动识别与测量时，可以输入压头角度修正，ASTM E384-11，Sec.10.7.2.1。 | |
维氏、努氏测量结果，对不符合ASTM E384标准的可疑形状压痕，引入了有效性报警功能。 | |
多试样全景扫描功能，可对多个试样进行全景扫描，然后在全景图上做路径规划，最后完成连打连测。 | |
扫描区域自由设定功能，对于不规则试样可按外形设定扫描区域，缩小扫描区域，提高工作效率。 | |
CHD硬化层测试功能，可根据需要设置停止条件，当测试满足条件后提前中断测试进程，此功能的初衷是为了在CHD测试达到硬化层极限后节省时间。 | |
标定采用了误差与重复度评估，以保证标定合格。 | |
自动亮度功能，可以将样品的表面自动调整到好的状态，合适的亮度能将压痕与周围更好地区分开，帮助更精确地识别压痕顶点。 | |
自动对焦功能，远程对焦；高速对焦（3~5s）；自动截取最清晰的视频帧，更新为“当前图像”。 | |
最小间隔生成测试点，可得到更详细更精确的试样硬度分布情况。 | |
内置预定义齿状模板，可以极大地节约对于复杂耗时的测试点的设置时间，特别像齿状侧翼测量点的设置。所有标准预设如HK30和HK0.5能在一个设备中实现。相应的报告也会存储起来。 | |
断裂韧性，系统让用户在测量正常硬度压痕后继续测量裂纹大小（通过鼠标点击裂纹的左右上下最端）从而计算出断裂韧性。系统在硬度测量结果表里多显示出3列：C1、C2和Kic。 C1为裂纹最左端到最右端的距离（单位mm），C2为最上到最下的距离，裂纹总长度L = C1+C2-D1-D2 （D1 和D2为测得的压痕对角线长度），断裂韧性根据 Kic = 0.0028 * sqrt(Hv * F/L)计算，Hv为测得的硬度压痕，F为试验力单位N，L单位m，Kic 单位 MPa m^1/2。不同计算方法以后提供。和压痕一样，裂纹大小会有一长方形标记，用户可鼠标拖拉长方形任意一边修改，计算结果统计等自动更新。在统计栏里会显示断裂韧性选择，如勾选，统计结果为断裂韧性Kic，如非选则为Hv。报告（WORD和EXCEL）会自动添加C1、 C2和Kic三列。注：选择使用断裂韧性时，上面的努氏硬度要非选。 |
1、测量前需要确保“压力选择”数值与设备试验力一致。菱形压痕的对角线尽量处于屏幕水平与竖直方向，类似下图所示。
2、点击“自动测量”，HDS系统自动进行图像识别与测量，显示结果。若自动测量出多个压痕，可用“区域选择”框出压痕区域，再点击“自动测量”。测量结果在左下角测量进度中显示，并自动添加进测量结果列表中。
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3、若“自动测量”标识出的顶点误差较大，按住‘SHIFT’键，（点击 “手动测量”颜色变蓝，进入手动状态），用鼠标点选误差偏大的红十字（变为浅绿色），移动后点击实际顶点位置，或用键盘‘A/D/W/S’（分别代表左右上下）微调，松开‘SHIFT’ 键即可。
4、手动测量：对于不清晰的压痕图像，提供了三种“手动测量”方式：“四点测量”、“对角测量”与“四边测量”。可以通过鼠标右键点击“当前图像”，在如下的窗口中切换选择。
四点测量：点击压痕的四个顶点。
对角测量：点击两次形成方框刚好框住压痕的四个顶点。
四边测量：以两条竖线和两条横线分别与压痕的顶点相交。
5、系统提供两种压痕的标记形式，可以右键选择四个“红十字”或者“矩形框”的形式。
6、右键菜单“显示内容设置”中可以将测量结果的文字信息显示在图像上。
7、“自动测量”完成后，点击红十字附近，自动进入“手动测量”模式。
在多点测量前，请在“测量路径”下编辑完成各点位置，可以设置用于测量深度—硬度曲线时的坐标数值。
右键菜单中，可以点击的“前插”、“后插”按钮在当前行前、后增加位置。对当前位置可以点击“修改”按钮进行修改或点击“删除”按钮进行删除。
对于长期检测同一压痕线的用户，用户可以选择点击“保存”按钮，则系统将把设置内容保存在电脑中。下次需要测试的时候点击“导入”按钮，读出上次保存的文件即可载入原先的设置。
新建路径：可以右键菜单“新建”，构建任意方向等间隔测量路径点集。界面如下图所示，设置“起点坐标”、“点间距”和“点数”后点击“添加”即可将一组点添加到列表上。“连接前一条线”表示这组点的设置与上一组点一致。点击“确定”按钮后，才能按新建路径点的设置，生成一系列点组成的测量路径。
1、若需要多点测量，请在“测量路径”下编辑完成各点位置。
2、测量多点时，在“测量结果”中，仍可以随时删除、重测、插入新测量点等操作。
3、点击“测量结果”中的“数据分析”按钮，将显示对于当前所有测量结果的统计信息。
4、当已测量点个数与测量路径点个数相等时，系统自动提示保存测量报告。若选择继续测量，则记录不包含路径信息的测量结果。
5、内容设置：点击“内容设置”按钮，出现如下图所示界面，选择需要显示的列名。点击“确定”后，测量结果列表中将根据所选的列名列出相关内容。其中，后一部分内容是测得的硬度值转换为其他硬度计量单位，所参照的转换标准来自于“硬度转换”中的设置。
作为测量功能的拓展，在“测量路径”页面中，提供了8种通过鼠标点选图像的方式完成待测路径的精确规划。
路径规划 | 基本功能 |
自由选点 | 点选图像任意位置，成为待测路径。 |
任意方向 | 点选任意起点，任意方向的直线段。 |
边缘法线 | 点选边缘附近，自动生成法线段。 |
两点法线 | 点选边缘二端，生成中心法线段。 |
角平分线 | 三点构造角度，生成角平分线段。 |
弧形路径 | 二点定圆心/半径，顺时生成路径。 |
边缘轮廓 | 点选边缘附近，自动沿边生成路径。 |
边缘等距 | 沿边缘，点选距离，生成等距线段。 |
锯齿波形 | 周期、齿高、齿对称度可量化设定。 |
两点中心 |
路径规划 | 高级功能 |
行 | 点选任意起点，任意方向的直线段，中间可变距 |
多行 | 多行路径点 |
锯齿 | 锯齿形的多行 |
插值 | 两点间插入固定个数/距离的路径点 |
矩阵 | 矩形阵列的路径点 |
轮 | 轮形路径点 |
环 | 环形路径点 |
图像中规划的路径添加到测量路径的某一条线上，有4种方式。
添加到原有线后面：在原有线段后面添加新的路径
删除原线创建新线：将原有线段删除，创建出新的线段。
Free Point/ 自由选点 | Any Direction/ 任意方向 |
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Edge Normal / 边缘法线 | Two-Point Normal / 两点法线 |
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Angular Bisector / 角平分线 | Circular Route / 弧形路径 |
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Edge Contour / 边缘轮廓 | Edge Equidistance/ 边缘等距 |
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Sawtooth Waveform / 锯齿波形 | Center of two points/ 两点中心 |
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Line / 行 | Multiple lines / 多行 |
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借助于A8810高精度XY自动台，可以实现：
单步定向 | 前后左右及平分线方向，单步定长。 | |
定位移动 | 压痕中心，移至设定XY/极坐标处。 | |
定点移动 | 压痕中心，移至当前点选处。 | |
任意拖动 | 拖动箭头，按照所指方向移动。 | |
连打连测 | 按测量路径顺序，编程测量操作。 | |
边缘扫描 | 自动寻找工件表面边缘，生成轮廓。 | |
扫描范围设定 | 支持坐标、矩形顶点、多边顶点扫描范围设定。 | |
全景扫描 | 设定扫描区域，拼接区域全景。 | |
多试样全景扫描 | 多个试样上设定扫描区域，拼接多试样区域全景。 |
九、全景扫描
选择“全景扫描”下的“设置扫描范围”功能，在如下图所示的“设置全景扫描范围”界面上选择设置扫描范围的方式（坐标、矩形顶点、多边顶点）和运动方式（精度优先、速度优先）。扫描范围顶点设置选择矩形顶点、多边顶点时，请先到当前视频窗口按照提示选取顶点，操作完成后再单击“确认”按钮完成扫描范围的设置。若未在当前视频窗口按照提示进行范围设置时，将“设置全景扫描范围”窗口关闭，提示如下窗口，此时用户则需先设置扫描范围。
选择“全景扫描”下的“扫描当前试样”功能，，启动当前试样全景图的扫描过程。
软件界面右键菜单提供了，移到该点、显示路径、删除选中路径点、导入当前图像、保存图像等功能。
界面的下方带有缩放显示功能，图片过大时可以缩小显示。
对XY自动平台上的硬币，设置扫描范围20×15mm，进行全景扫描。HDS系统控制电机移动并且将相机拍摄到的分辨率为640×512的图片抓取出来，最终一共将2500多幅图片接成如下一页所示的效果图片。
十、注意事项：
1、在使用依据图像控制平台移动的功能时，需要事先对系统进行光学标定。
2、工件的摆放须在平台可移动的范围以内。
自由设定扫描区域功能，对于不规则试样可按试样外形设定扫描区域，缩小扫描范围，从而节省扫描时间，提高工作效率。
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扫描区域点设置示意： 只需要在扫描物镜下，直接依次点选上述红点大概位置，构成包含关心区域的路线。 | 区域点设置一字扫描效果 |
可一次性对多个试样进行扫描，获得多张全景图。首先命名试样，多试样名称设置参照4.6部分介绍，然后选中需要设置扫描范围的试样名称，在当前视频窗口，通过鼠标已任意拖动选中试样并设置扫描范围，设置方法参照6.8，其余试样的设置方式与第一个操作方法一致，所有试样扫描范围设置完成后，单击“全景扫描”下的“扫描所有试样”功能，启动所有试样全景图的扫描。
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全景图像上的路径规划操作：点击“导入到当前图像”，可将当前全景图界面显示的图像内容导入到“当前图像”，按照路径规划功能的操作说明在“当前图像”进行路径规划有关操作。（路径规划详见第5部分的介绍）
借助于Z轴驱动与控制器，可以实现：
手动调焦：手动控制载物台升降，调整高度找到最清晰图。
远程对焦：自动将载物台从距离镜头较远的位置调整到清晰平面附近。
自动对焦：在远程对焦的基础上，自动完成更精细的对焦操作，使图像最清晰。
此款载物台，载荷～100kgf，回复精度10um。行程～110×110mm。
