CN101241086A - 一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪 - Google Patents
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Abstract
一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:由基座、工件测试液槽、三维工作台、照明***、成像***、CCD、计算机***七部分组成;在工件测试液槽中间开有一条玻璃窗口,并将其放置在基座上,在基座中心位置放置三维移动台,三维移动台上放置照明***、成像***和CCD;照明***包含有光源***和45°半透半反分光镜;测量时,被测玻璃器件放置在工件测试液槽中,将工件测试液槽内注入适量折射液,由光源***发出的光束经45°半透半反分光镜和玻璃折射液后照射到被测玻璃器件上,被测玻璃器件中的气泡或杂质在光束的照射下将产生散射,散射光经成像***后会聚到CCD的靶面上被CCD采集,计算机***对采集到图像进行分析处理可得到气泡、杂质的大小和位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种微光探测检测仪,特别涉及一种对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪。
背景技术
在轻型镜拼接时可能会产生焊接气泡和杂质,这些气泡和杂质对光学***的成像质量带来很大影响,因此在进行轻型镜拼接时需要严格对其加以控制。本发明克服了现在检测气泡、杂质用平行光照射玻璃用人眼观察,且只能定性判断的缺点;避免了现有检测方法要对焊接处进行加工才能检测的缺点。本发明采用两种折射液来配比出与被测玻璃折射率一致的折射液,并将被测玻璃器件浸入折射液中,消除了被测玻璃器件焊接处表面缺陷对测量的影响;由照明***产生的单色光束经玻璃折射液后照射到被测玻璃上,被测玻璃中的气泡或杂质在单色光束的照射下将产生散射,散射光经成像***后会聚到CCD靶面上,通过计算机进行图像采集和分析计算得出气泡的尺寸大小及相对于CCD靶面的位置分布。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:针对现有对光学材料中的气泡、杂质检测只能定性检测,不能定量检测,以及检测速度比较慢,不适应高精度检测,也不适宜批量生产等缺点,提供一种适宜于工业生产的用于气泡、杂质检测的检测仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于对玻璃材料气泡、杂质检测的检测仪,由基座、工件测试液槽、三维工作台、照明***、成像***、CCD、计算机***七部分组成;其特征在于:在工件测试液槽中间开有一条玻璃窗口,并将工件测试液槽放置在基座上,在基座中心位置放置三维移动台,三维移动台上放置照明***、成像***和CCD,其中照明***包含有光源***和45°半透半反分光镜;测量时,被测玻璃器件放置在工件测试液槽中,然后将工件测试液槽内注入适量折射液,由光源发出的光束经光源***再经45°半透半反分光镜和玻璃折射液后照射到被测玻璃器件上,被测玻璃器件中的气泡或杂质在光束的照射下将产生散射,散射光经成像***后会聚到CCD的靶面上,此时CCD采集图像,计算机***对CCD采集到的图像进行分析处理可得到气泡、杂质的大小和位置。
所述的成像***由负焦物镜组和摄远物镜组构成;焦深为±10mm,能够将检测到的杂质或气泡缩小2倍成像在CCD的靶面上;
所述的成像***能够随三维工作台上下移动实现对焦,也能随三维工作台左右、前后移动实现对被测玻璃器件不同位置的检测。
所述的工件测试液槽上的窗口玻璃的上下两面均镀有增透膜。
所述的工件测试液槽内的折射液是用两种折射液来配比,以实现工件测试液槽内的折射液的折射率与被测玻璃一致,折射液配比如下:
V1-所需折射液低折射率的体积
V2-所需折射液高折射率的体积
n1-低折射液的折射率
n2-高折射液的折射率
n0-所配折射液的折射率工程
所述的光源***包括光源和光源光学***;光源发出的光束经过光源光学***后形成单色光。
本发明的原理是:被测件放置在工件测试液槽中,容器中间开一条玻璃窗口,容器内注入适量折射液,容器放置在基座上,在基座中心位置放置三维移动台,三维移动台可上下、左右、前后移动;三维移动台上放置光学***(包含照明***、成像***)及CCD;由光源***产生的单色光束经45°半透半反分光镜和玻璃折射液后照射到被测玻璃器件上,被测玻璃器件中的气泡或杂质在单色光束的照射下将产生散射,散射光经成像***后会聚到CCD靶面上,此时CCD采集图像,计算机***对图像进行分析处理可得到气泡、杂质的大小和位置。
测量时,先将三维移动台移至起始测量位置,用照明***瞄准被测玻璃器件,然后通过移动三维移动台对被测量玻璃器件进行全面扫描测量,当发现气泡或杂质时,计算机***会自动测量出气泡或杂质的尺寸大小以及在整个面上的位置分布。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.本发明的检测仪,采用CCD代替人眼观察,分辨力高,检测精度高、速度快;
2.本发明的检测仪对玻璃焊接件进行检测时,可直接对焊接缝进行检测,有效缩短了检测准备时间、节约了额外的检测费用;
3.本发明的检测仪可对不同折射率的玻璃焊接件进行检测,检测时只需改变折射液的配比,使其折射率与被测材料的折射率一致即可。
附图说明
图1为基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪的结构示意图;
图2为基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪的光学***示意图;
图3为基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪的计算机程序主界面图;
图4为定量分析结果示意图;
图1中:1为基座,2为工件测试液槽,3为三维工作台,4为照明***,5为光源,6为45°半透半反分光镜,7为折射液,8为被测玻璃器件,9为玻璃窗口,10为负焦物镜组,11为摄远物镜组,12为成像***,13为CCD,14为计算机***。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
如图1所示,为一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,包括基座1、工件测试液槽2、三维工作台3、照明***4、成像***12、CCD13、计算机***14七部分。
如图2所示,为一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪的光学***示意图;所述的光学***包含照明***4、成像***12、CCD13;照明***4由光源***5和45°半透半反分光镜6组成,光源***5有包括光源16和光源光学***15,照明***4的作用是使光源16发出的光经过光源光学***15和45°半透半反分光镜6后照射到被测玻璃器件8是均匀的单色光;成像***12由负焦物镜组10和摄远物镜组11组成,作用是使成像***的焦深为±10mm和使气泡缩小2倍成像在CCD靶面的位置;CCD13的作用采集图像。
工件测试液槽2放置在基座1上,工件测试液槽2中间开有一条玻璃窗口9,在基座1中心位置放置三维工作台3,三维工作台3上放置照明***4、成像***12和CCD13,其中照明***4包含有光源***5和45°半透半反分光镜6;测量时,被测玻璃器件8放置在工件测试液槽2中,然后将工件测试液槽2内注入适量折射液7,由光源16发出的光束经光源光学***后形成单色光,再经45°半透半反分光镜6、玻璃窗口9和折射液7后照射到被测玻璃器件8上,被测玻璃器件8中的气泡或杂质在光束的照射下将产生散射,散射光经成像***12后会聚到CCD13的靶面上,此时CCD13采集图像,计算机***14对图像进行分析处理可得到气泡、杂质的大小和位置。
其中光源***5包括光源和光源光学***,光源发出的光经过光源光学***后产生的光束为单色光束;为了使有足够的能量到达CCD相机,窗口玻璃9的上下两面均镀有增透膜;三维工作台3可以上下移动,一是装在其上的成像***12可以上下移动,实现调焦;工件测试液槽2存放折射液7,以消除被测玻璃器件8表面不平对测量的影响,其中折射液7的配比方法如下:
V1-所需折射液低折射率的体积;
V2-所需折射液高折射率的体积;
n1-低折射液的折射率;
n2-高折射液的折射率;
n0-所配折射液的折射率。
测量时,先将三维工作台3移至起始测量位置,用照明***4瞄准被测件,然后通过前后、左右移动三维工作台3对被测玻璃器件8不同位置进行检测实现对被测量玻璃器件8的全面扫描测量,当发现气泡或杂质时,计算机***14会自动测量出气泡或杂质的尺寸大小以及在整个面上的位置分布。
图3为气泡检测仪定量分析软件主程序界面;计算机***14的分析软件主程序是基于Matlab的GUI程序,检测仪定量分析软件能进行图像采集,定量分析计算并自动保存分析结果,包括气泡、杂质的位置,直径和面积。
Claims (6)
1、一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:它由基座(1)、工件测试液槽(2)、三维工作台(3)、照明***(4)、成像***(12)、CCD(13)、计算机***(14)七部分组成;在工件测试液槽(2)中间开有一条玻璃窗口(9),并将工件测试液槽(2)放置在基座(1)上,在基座(1)中心位置放置三维移动台(3),三维移动台(3)上放置照明***(4)、成像***(12)和CCD(13),其中照明***(4)包含有光源***(5)和45°半透半反分光镜(6);测量时,被测玻璃器件(8)放置在工件测试液槽(2)中,然后将工件测试液槽(2)内注入适量折射液(7),由光源***(5)发出的光再经45°半透半反分光镜(6)和玻璃折射液后照射(7)到被测玻璃器件(8)上,被测玻璃器件(8)中的气泡或杂质在光束的照射下将产生散射,散射光经成像***(12)后会聚到CCD(13)的靶面上,此时CCD(13)采集图像,计算机***(14)对CCD(13)采集到的图像进行分析处理可得到气泡、杂质的大小和位置。
2、根据权利要求1所述的一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:所述的成像***(12)由负焦物镜组(10)和摄远物镜组(11)构成;成像***的焦深为±10mm,能够将检测到的杂质或气泡缩小2倍成像在CCD(13)的靶面上。
3、根据权利要求1所述的一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:所述的成像***(12)能够随三维工作台(3)上下移动实现对焦,也能随三维工作台(3)左右、前后移动实现对被测玻璃器件(8)不同位置的检测。
4、根据权利要求1所述的一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:所述的工件测试液槽(2)上的窗口玻璃的上下两面均镀有增透膜。
5、根据权利要求1所述的一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:所述的工件测试液槽(2)内的折射液(7)是用两种折射液来配比,以实现工件测试液槽内的折射液的折射率与被测玻璃一致,折射液(7)配比如下:
V1-所需折射液低折射率的体积
V2-所需折射液高折射率的体积
n1-低折射液的折射率
n2-高折射液的折射率
n0-所配折射液的折射率
6、根据权利要求1所述的一种基于对玻璃材料的气泡、杂质测量的检测仪,其特征在于:所述的光源***(5)包括光源(16)和光源光学***(15);光源(16)发出的光束经过光源光学***(15)形成单色光。
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