CN109387488A - 一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器 - Google Patents

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赵建平
蔡根
冯常
廖礼斌
吴康彪
张闰
陈志波
金睿焱
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

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Abstract

本发明公开了一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器，属于光学精密测量领域，测量装置包括激光投射器(1)、图像获取模块(2)、安装壳体(3)、定位块(4)、固定块(5)、测量平台(6)和控制处理***(7)。测量方法采用以下步骤：启动控制处理***(7)；将加工好的待测平行平板玻璃置于测量平台上，并与定位块(4)贴合；根据公式计算出待测玻璃的折射率n，由控制处理***(7)根据测试环境的温度、压力对计算出的折射率进行修正，并实时显示测量结果。该方法简单快捷无需进行复杂的操作，测量结果可由控制处理***实时显示，该仪器结构紧凑，轻便便携。

Description

一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器
技术领域
本发明属于光学精密测量领域，具体是涉及一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器。
背景技术
测量光学玻璃材料折射率的方法有许多种，可以分为测角法和干涉法两大类。测角法包括最小偏向角法、直角准法、自准直法和V棱镜折射仪法等；干涉法包括法布里—珀罗干涉法和浸液法等。这些方法优点为测量精度高，但普遍存在测量仪器复杂成本高、测量过程繁琐、样品面型要求高且加工难度大等缺点，不适用于需要快速检测的工业现场。
发明内容
本发明目的旨在克服以上缺陷，提供一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种光学玻璃折射率的快速测量仪器，包括激光投射器、图像获取模块、安装壳体、定位块、固定块、测量平台和控制处理***。所述激光投射器和图像获取模块固定在安装壳体上，所述安装壳体、定位块、固定块依次安装于测量平台上，所述激光投射器、图像获取模块与控制处理***电连接。
进一步地，所述激光投射器用于将激光投射到固定块表面，并与固定块表面轮廓相交形成光斑，所述激光投射器可以是点激光也可以是线激光，优选地选用点激光，其光源可以为各波长可见光；所述图像采集模块用于对上述光斑进行成像，其图像传感器类型可以是CCD或CMOS；所述激光投射器和图像获取模块呈一定夹角安装在安装壳体上。
一种光学玻璃折射率的快速测量方法，包括以下步骤：
步骤A.启动控制处理***；
步骤B.开启激光投射器及图像获取模块，激光投射器投射激光与固定块表面相交形成光斑，光斑将在图像传感器某一位置上成像，控制处理***实时获取图像信息，根据三角法可测得距离L，当仪器安装固定后L值为一固定值。
步骤C.将待测玻璃加工成厚度S已知的平行平板玻璃，置于测量平台上并与定位块贴合。由于玻璃折射的影响，光斑在图像传感器上的成像位置发生变化，根据三角法可计算出此时的距离L1。
步骤D.通过公式计算出待测玻璃的折射率n。
由公式：
由上述三式可求得待测玻璃的折射率n为：
式中，D为玻璃厚度(已知)，H为图像获取模块镜头焦点和激光投射器间距(已知)。
步骤E.由控制处理***根据测试环境的温度、压力对计算出的折射率进行修正，并实时显示测量结果。
本发明的有益效果是：使用上述一种光学玻璃折射率的快速测量方法及仪器对光学玻璃折射率进行快速测量，待测玻璃只需加工成平行平板玻璃降低加工难度，该方法简单快捷无需进行复杂的操作，测量结果可由控制处理***实时显示，该仪器结构紧凑，轻便便携。
附图说明
图1是本发明一种光学玻璃折射率的快速测量仪器的示意图；
图2是本发明一种光学玻璃折射率的快速测量仪器的工作示意图；
图3是本发明一种光学玻璃折射率的快速测量方法的测量原理(未放置玻璃)示意图；
图4是本发明一种光学玻璃折射率的快速测量方法的测量原理(放置玻璃后)示意图；
图中附图标记为：激光投射器1、图像获取模块2、安装壳体3、定位块4、固定块5、测量平台6和控制处理***7。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进一步说明：
如图1所示，所述用于光学玻璃折射率快速测量的装置，包括激光投射器1、图像获取模块2、安装壳体3、定位块4、固定块5、测量平台6和控制处理***7。所述激光投射器1和图像获取模块2成一定夹角固定在安装壳体3上，所述安装壳体3、定位块4、固定块5依次安装于测量平台6上，所述激光投射器1、图像获取模块2与控制处理***7电连接。
所述激光投射器1可以是各波长激光器例如：红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器等，图像采集模块2可以是CCD图像传感器或是CMOS图像传感器。
如图2所示，上述一种光学玻璃折射率的快速测量方法，包括以下步骤：
步骤A.启动控制处理***；
步骤B.开启激光投射器1及图像获取模块2，激光投射器1投射激光与固定块5表面相交形成光斑，光斑将在图像传感器某一位置上成像，控制处理***7实时获取图像信息，根据三角法可测得距离L，当仪器安装固定后L值为一固定值。
步骤C.将待测玻璃加工成厚度S已知的平行平板玻璃，置于测量平台6上并与定位块3贴合。由于玻璃折射的影响，光斑在图像传感器上的成像位置发生变化，根据三角法可计算出此时的距离L1。
步骤D.通过公式计算出待测玻璃的折射率n。
由公式：
由上述三式可求得待测玻璃的折射率n为：
式中，D为玻璃厚度(已知)，H为图像获取模块镜头焦点和激光投射器间距(已知)。
步骤E.由控制处理***7根据测试环境的温度、压力对计算出的折射率进行修正，并实时显示测量结果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光学玻璃折射率的快速测量仪器，其特征在于，包括激光投射器(1)、图像获取模块(2)、安装壳体(3)、定位块(4)、固定块(5)、测量平台(6)和控制处理***(7)，所述激光投射器(1)和图像获取模块(2)成一定夹角固定在安装壳体(3)上，所述安装壳体(3)、定位块(4)、固定块(5)依次安装于测量平台(6)上，所述激光投射器(1)、图像获取模块(2)与控制处理***(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃折射率的快速测量仪器，其特征在于，所述激光投射器(1)用于将激光投射到固定块(5)表面，并与固定块(5)表面轮廓相交形成光斑，所述激光投射器(1)可以是点激光也可以是线激光，优选地选用点激光，其光源可以为各波长可见光；所述图像采集模块(2)用于对上述光斑进行成像，其图像传感器类型可以是CCD或CMOS。
3.一种光学玻璃折射率的快速测量方法，其特征在于，采用下列步骤：
步骤A.启动控制处理***；
步骤B.开启激光投射器(1)及图像获取模块(2)，激光投射器(1)投射激光与固定块(5)表面相交形成光斑，光斑将在图像传感器某一位置上成像，控制处理***(7)实时获取图像信息，根据三角法可测得距离L，当仪器安装固定后L值为一固定值；
步骤C.将待测玻璃加工成厚度S已知的平行平板玻璃，置于测量平台(6)上并与定位块(3)贴合，由于玻璃折射的影响，光斑在图像传感器上的成像位置发生变化，根据三角法可计算出此时的距离L1；
步骤D.通过公式计算出待测玻璃的折射率n，
由公式：
由上述三式可求得待测玻璃的折射率n为：
式中，D为玻璃厚度，H为图像获取模块镜头焦点和激光投射器间距；
步骤E.由控制处理***(7)根据测试环境的温度、压力对计算出的折射率进行修正，并实时显示测量结果。
4.根据权利要求3所述的一种光学玻璃折射率的快速测量方法，其特征在于，在已知光学玻璃折射率n的情况下，该方法可用于检测玻璃厚度D，其公式为：
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