CN106770056B - 钢化玻璃识别仪及识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学技术检测领域，具体涉及一种钢化玻璃识别仪及识别方法，所述钢化玻璃识别仪包括依次设置的光源、检测平台、摄像元件、分析元件，所述检测平台设有测量位置，待检样品放置在所述测量位置，所述光源发出的光经待检样品反射后进入到所述摄像元件成像，所述摄像元件连接所述分析元件，利用本发明识别仪能够实现对待检样品是否钢化作出快速识别判断，检测效率高，结构简单，成本低廉，且检测过程无需接触待检样品，不会对待检样品造成划损，更不会对检测人员人身健康造成不良影响，本发明识别方法检测步骤简单，检测精度高，使本发明识别仪和所述识别方法都具有广泛的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于光学技术检测领域，具体涉及一种钢化玻璃识别仪及识别方法。
背景技术
普通玻璃由于容易破碎，且破碎后极易对人身造成危害而逐渐淡出人们视线。随着触控产业的蓬勃发展，触控产品本身的规格要求也日渐严格，由于触控面板是由外部施加压力去进行感应组件的运作方式从而达到使用效果，因此产品的机械抗压力是各大厂商的重要规范与指标。在这种市场背景下，钢化玻璃应运而生。钢化玻璃又称强化玻璃，它是一种预应力玻璃，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层压力，从而提高了承载能力，因而钢化玻璃广泛应用于建筑门窗、玻璃幕墙、电子仪表等领域。正是由于钢化玻璃如此诸多优势，如何对钢化玻璃进行有效识别成为钢化玻璃应用商关心的焦点问题。
由于玻璃钢化之后会在其表面产生压应力，因而目前市场上对钢化玻璃进行识别主要是通过采用光波导技术对钢化玻璃的应力进行测量，即利用折射棱镜、折射液、待测玻璃表面产生倏逝波，结合光弹效应，进行钢化玻璃表面应力的测量。如中国实用新型专利ZL201420643584.X公开了一种新型全自动玻璃表面应力仪，包括仪器本体、目镜、光源和双折射棱镜，所述双折射棱镜凸出于仪器本体上表面且同时位于光源的光线射出方向，所述目镜的前端位于双折射棱镜的光线折射方向上，目镜的后底部安装一工业相机，所述双折射棱镜的正上方安装有一滴液器，所述工业相机、滴液器均通过数据线连接计算机处理器。利用该应力仪测量钢化玻璃表面应力时，首先将待检样品放置在双折射棱镜上，然后由计算机处理器控制滴液器向待测玻璃表面滴加少量折射液，由于经过钢化处理的玻璃在其表面会产生应力层，光源发出的光入射到待测玻璃表面，在表面应力层的作用下产生双折射，形成两束偏振方向互相垂直且传播方向不同的光束，该两束光束通过工业相机后被转换成便于识别的亮条纹或暗条纹，最后通过计算干涉条纹信息从而获得钢化玻璃表面应力值。虽然利用该新型全自动玻璃表面应力仪不但可以对玻璃是否钢化进行识别，而且还可以精确且高效地计算出钢化玻璃表面应力，但是，从以上不难看出，这种应力仪结构复杂，成本较高，且测量时需要将待检样品放置在双折射棱镜表面与其相接触以便发生全反射，接触过程中极易对待检样品造成划损，影响了待检样品的外观美感及使用性能。另外，为提高应力仪的测量精度，在测量过程中需要向待检样品表面滴加折射液，折射液在一定程度上会对人身健康产生不良影响，且作为一种耗材，无疑也增加了检测成本。同时，这种测量方式结束之后仍需要对待检样品表面进行擦拭，从而增加了整个检测工序的复杂性，费时费力，影响了测量效率。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种非接触、无耗材、结构简单、成本低廉且检测效率高的钢化玻璃识别仪及识别方法。
本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：
一种钢化玻璃识别仪，其特征在于，包括依次设置的光源、检测平台、摄像元件、分析元件，所述检测平台设有测量位置，待检样品放置在所述测量位置，所述光源发出的光经待检样品反射后进入到所述摄像元件成像，所述摄像元件连接所述分析元件，所述分析元件对所述摄像元件得到的图像进行分析处理。
本发明所述的光源后端依次设有光阑、准直***。光源发出的光经过光阑、准直***后，整形为光斑大小合适的准直光束，避免了杂散光的影响，提高了本发明识别仪的检测精度。
本发明所述的检测平台设有第一聚焦镜，所述第一聚焦镜位于所述检测平台的测量位置前端、准直***后端。准直光束经第一聚焦镜汇聚到待检样品上，进一步提高了本发明识别仪的检测精度。
本发明所述的检测平台设有第二聚焦镜，所述第二聚焦镜位于所述检测平台的测量位置后端、摄像元件前端。光线由待检样品反射后、经第二聚焦镜汇聚到所述摄像元件成像，进一步提高了本发明识别仪的检测精度。
本发明所述的检测平台设有第一反射镜，所述第一反射镜位于所述检测平台的测量位置前端、第一聚焦镜后端。第一聚焦镜汇聚后的光线由第一反射镜反射之后入射到测量位置的待检样品中，缩短了光路所占空间，减小了本发明识别仪整体体积。
本发明所述的检测平台设有第二反射镜，所述第二反射镜位于所述检测平台的测量位置后端、第二聚焦镜前端。第二反射镜对待检样品反射后的光线进行再次反射后入射到第二聚焦镜，进一步缩短了光路所占空间，减小了本发明识别仪整体体积。
本发明所述的光源为激光光源，所述激光光源光强波动小于1%。激光光源光功率稳定性较高，提高了本发明识别仪的检测精度。
本发明所述摄像元件为面阵CCD，检测精度高。
本发明还提供了一种识别玻璃是否钢化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1、将一块平面镜放置在检测平台测量位置，光源发出的光经所述平面镜全反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的总体光强I0。
2、取与待检样品同种材料的未钢化玻璃作为第一参考样品，求出所述第一参考样品的临界角C。将所述第一参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第一参考样品，且γ<C，所述光线经所述第一参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I1，将I1除以I0，得到所述第一参考样品的反射率R1，即，R1=I1/I0。
3、将待检样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到待检样品，且γ<C，所述光线经待检样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I2，将I2除以I0，得到待检样品的反射率R2，即，R2=I2/I0。
4、将R2与R1作比较，判断待检样品是否钢化。如果R2与R1接近，则判断待检样品为未钢化玻璃；如果R2与R1相差较大，则判断待检样品为钢化玻璃。
本发明所述的识别方法还包括对待检样品是否钢化作进一步确认的步骤，包括如下：
5、取与待测样品同种材料的钢化玻璃作为第二参考样品，将所述第二参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第二参考样品，且γ<C，所述光线经第二参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I3，将I3除以I0，得到第二参考样品的反射率R3，即，R3=I3/I0。
6、分别求出R2与R3的差值以及R2与R1的差值，如果R2与R3的差值的绝对值小于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为钢化玻璃；如果R2与R3的差值的绝对值大于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为未钢化玻璃。
本发明的有益效果是，由于本发明识别仪包括依次设置的光源、检测平台、摄像元件、分析元件，所述检测平台设有测量位置，待检样品放置在所述测量位置，所述光源发出的光经待检样品反射后进入到所述摄像元件成像，所述摄像元件连接所述分析元件，所述分析元件对所述摄像元件得到的图像进行分析处理，因而利用本发明识别仪能够实现对待检样品是否钢化作出快速识别判断，检测效率高，结构简单，成本低廉，且检测过程无需接触待检样品，不会对待检样品造成划损，更不会对检测人员人身健康造成不良影响。光源发出的光可以进一步经过光阑、准直***后，整形为光斑大小合适的准直光束，避免了杂散光的影响，检测精度高。检测平台内可以设置第一聚焦镜、第二聚焦镜，准直光束通过第一聚焦镜汇聚到待检样品、再由第二聚焦镜汇聚到摄像元件成像，进一步提高了本发明识别仪的检测精度。另外，检测平台内还可以设置第一反射镜、第二反射镜，第一聚焦镜汇聚后的光线由第一反射镜反射后入射到待检样品、经待检样品反射后再由第二反射镜进行再次反射后进入到第二聚焦镜，通过第一反射镜、第二反射镜对光线进行多次反射，缩短了本发明整体光路所占空间，减小了识别仪体积，提高了操作灵活性。同时，本发明还提供了一种利用所述识别仪对玻璃是否钢化进行判断的识别方法，检测步骤简单，检测精度高，使本发明识别仪和所述识别方法都具有广泛的市场前景。
附图说明
图1为本发明识别仪的一种光路结构示意图。
图2为本发明识别仪的另一种光路结构示意图，也是一种优选实施例示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
实施例一
如图1所示的钢化玻璃识别仪，包括依次设置的光源10、检测平台20、摄像元件30、分析元件40，所述检测平台20内设有测量位置，待检样品50放置在所述检测平台20中的测量位置，所述光源10发出的光经所述待检样品50反射后进入到所述摄像元件30成像，所述摄像元件连接所述分析元件40，所述分析元件对所述摄像元件得到的图像进行光强分析处理。
本发明的测量原理在于：玻璃经过钢化之后，在其表面层内折射率会发生改变，而且越靠近其表面折射率会越大，形成梯度分布。由于同种介质折射率与反射率之间存在定量关系，因而钢化玻璃表面层折射率的改变也会导致其反射率的变化。通过对同种材料的参考样品进行检测，获得参考样品的反射率，再将待检样品放置在与参考样品同样的测量位置，获得待检样品的反射率，最后通过两者反射率进行比对，即可对待检样品是否钢化作出识别判断。
实施例二
图2示出了本发明钢化玻璃识别仪的另一种光路结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图2所示，本实施例所述的钢化玻璃识别仪，包括依次设置的光源10、检测平台20、摄像元件30、分析元件40，所述光源10优选为光功率稳定性较高的激光光源，所述激光光源光强波动小于1%，提高了本发明识别仪的检测精度。由图2可以看出，所述光源10后端依次设有光阑11、准直***12，光源10发出的光经过光阑11、准直***12后，整形为光斑大小合适的准直光束，减少了光能损失，提高了本发明识别仪的检测精度。所述检测平台20设有测量位置，待检样品50放置在所述检测平台20中的测量位置。
作为优选实施方式，所述检测平台20中设有第一聚焦镜21和第二聚焦镜22，所述第一聚焦镜21位于所述检测平台20的测量位置前端、准直***12后端，所述第二聚焦镜22位于所述检测平台20的测量位置后端、摄像元件30前端，准直***12出射的准直光束经第一聚焦镜21汇聚后聚焦到检测平台20测量位置的待检样品50中、由待检样品反射后入射到第二聚焦镜22、再由第二聚焦镜汇聚后聚焦到所述摄像元件30中，光束经过第一聚焦镜和第二聚焦镜的两次汇聚，使光分别聚焦在待检样品50以及摄像元件30上，避免了杂散光的影响，进一步提高了本发明识别仪的检测精度。
更进一步的，如图2所示，所述检测平台20中还设有第一反射镜23和第二反射镜24，所述第一反射镜23位于所述检测平台20的测量位置前端、第一聚焦镜21后端，所述第二反射镜24位于所述检测平台20的测量位置后端、第二聚焦镜22前端。准直***12出射的准直光束经第一聚焦镜21汇聚后入射到第一反射镜23、经第一反射镜23反射后聚焦到检测平台20测量位置的待检样品50、经待检样品50反射后入射到第二反射镜24、经第二反射镜24反射后入射到第二聚焦镜22、经第二聚焦镜22汇聚后聚焦到摄像元件30成像，本实施例通过在检测平台设置第一反射镜和第二反射镜，能够对整体光路进行两次折转，缩短了光路所占空间，减小了本发明识别仪整体体积。值得一提的是，为使第一聚焦镜21汇聚之后的光束聚焦到待检样品50，可以通过第一聚焦镜21、第一反射镜23、待检样品50之间的光路长度计算出所述第一聚焦镜21的曲率半径，从而选择合适的第一聚焦镜。同样，为使第二聚焦镜22汇聚之后的光束聚焦到摄像元件30，可以通过第二聚焦镜22、摄像元件30之间的光路长度计算出所述第二聚焦镜22的曲率半径，从而选择合适的第二聚焦镜。摄像元件30连接分析元件40，所述分析元件40对所述摄像元件30得到的图像进行光强分析处理。在本实施例中，所述摄像元件30优选为面阵CCD，检测精度高，所述分析元件40可以为具有图像处理软件的通用计算机，或者是专用数据处理器，由于此均为现有成熟技术，在此不再详述。
实施例三
本实施例提供了一种利用上述实施例中的钢化玻璃识别仪对待检样品进行钢化识别的方法，主要包括以下步骤：
1、将一块平面镜放置在检测平台测量位置，光源发出的光经所述平面镜全反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行光强分析处理，获得此时的总体光强I0。本实施例中光源为激光光源，所述激光光源波长为600nm。
2、取与待检样品同种材料的未钢化玻璃作为第一参考样品，求出所述第一参考样品的临界角C。将所述第一参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第一参考样品，且γ<C，所述光线经所述第一参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I1，将I1除以I0，得到所述第一参考样品的反射率R1，即，R1=I1/I0。本实施例中所得R1=8.7。
3、将待检样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到待检样品，且γ<C，所述光线经待检样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I2，将I2除以I0，得到待检样品的反射率R2，即，R2=I2/I0。本实施例中所得R2=9.5。
4、将R2与R1作比较，判断待检样品是否钢化。如果R2与R1接近，则判断待检样品为未钢化玻璃；如果R2与R1相差较大，则判断待检样品为钢化玻璃。本实施例中由于R2与R1相差较大，因而可以判断待检样品为钢化玻璃。
作为一种优选实施方式，本实施例还包括对待检样品是否钢化作进一步确认的步骤，包括：
5、取与待测样品同种材料的钢化玻璃作为第二参考样品，将所述第二参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第二参考样品，且γ<C，所述光线经第二参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I3，将I3除以I0，得到第二参考样品的反射率R3，即，R3=I3/I0，本实施例中所得R3=9.6。
6、分别求出R2与R3的差值以及R2与R1的差值，如果R2与R3的差值的绝对值小于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为钢化玻璃；如果R2与R3的差值的绝对值大于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为未钢化玻璃。
本实施例中，由于|R2-R3|=|9.5-9.6|=0.1，|R2-R1|=|9.5-8.7|=0.8，
即|R2-R3|<|R2-R1|，因而可以确认待检样品为钢化玻璃。
当然，本实施例中所述第一参考样品与第二参考样品的放置顺序也可以互调。即，在步骤2中将第二参考样品放置到检测平台测量位置，先测得第二参考样品的反射率，然后在步骤5中将第一参考样品放置到检测平台测量位置，测得第一参考样品的反射率。由于并未脱离本发明测量原理，因而这都属于本发明的保护范围。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (5)
1.一种钢化玻璃的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一块平面镜放置在检测平台测量位置，光源发出的光经所述平面镜全反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的总体光强I0；
（2）取与待检样品同种材料的未钢化玻璃作为第一参考样品，求出所述第一参考样品的临界角C；将所述第一参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第一参考样品，且γ<C，所述光线经所述第一参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I1，将I1除以I0，得到所述第一参考样品的反射率R1，即，R1=I1/I0；
（3）将待检样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到待检样品，且γ<C，所述光线经待检样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I2，将I2除以I0，得到待检样品的反射率R2，即，R2=I2/I0；
（4）取与待测样品同种材料的钢化玻璃作为第二参考样品，将所述第二参考样品放置在检测平台测量位置，光源发出的光线以γ角入射到所述第二参考样品，且γ<C，所述光线经第二参考样品反射后进入到摄像元件成像，所述摄像元件将得到的图像发送给分析元件，所述分析元件对所述摄像元件发送的图像进行分析处理，获得此时的反射光强I3，将I3除以I0，得到第二参考样品的反射率R3，即，R3=I3/I0；
（5）分别求出R2与R3的差值以及R2与R1的差值，如果R2与R3的差值的绝对值小于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为钢化玻璃；如果R2与R3的差值的绝对值大于R2与R1的差值的绝对值，则可确认待检样品为未钢化玻璃。
2.一种执行权利要求1所述的钢化玻璃的识别方法的钢化玻璃识别仪，其特征在于，包括依次设置的光源、检测平台、摄像元件、分析元件，所述检测平台设有测量位置，待检样品放置在所述测量位置，所述光源发出的光经待检样品反射后进入到所述摄像元件成像，所述摄像元件连接所述分析元件，所述分析元件对所述摄像元件得到的图像进行分析处理；所述的光源为激光光源，所述的检测平台设有第一聚焦镜、第二聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜，所述的光源后端依次设有光阑、准直***，所述第一聚焦镜位于所述检测平台的测量位置前端、准直***后端，所述第一反射镜位于所述检测平台的测量位置前端、第一聚焦镜后端，所述第二反射镜位于所述检测平台的测量位置后端、第二聚焦镜前端。
3.根据权利要求2所述的钢化玻璃识别仪，其特征在于，所述第二聚焦镜位于所述检测平台的测量位置后端、摄像元件前端。
4.根据权利要求2所述的钢化玻璃识别仪，其特征在于，所述激光光源光强波动小于1%。
5.根据权利要求2所述的钢化玻璃识别仪，其特征在于，所述摄像元件为面阵CCD。
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