CN215727694U - 一种镜面反射率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种低成本、校准效果好且能够测量产品不同入射角下反射率的镜面反射率测量装置。本实用新型包括直线移动机构、光纤激光器、准直镜、检测组件以及校准组件，光纤激光器的输出端与准直镜连接，准直镜设置在第一角度调整机构上，检测组件与准直镜配合进行未反射以及反射后光束的检测，直线移动机构的活动部件上设置有承载平台，校准组件包括基准镜、校准工装、第一光源视觉组件以及第二光源视觉组件，基准镜和校准工装均与承载平台的连接槽相适配，第一光源视觉组件和第二光源视觉组件分别与基准镜的配合进行校准定位，校准工装上设置有斜面以及竖直面。本实用新型应用于镜面产品测试的技术领域。

Description

一种镜面反射率测量装置

技术领域

本实用新型应用于镜面产品测试的技术领域,特别涉及一种镜面反射率测量装置。

背景技术

反射率是光学领域的常见参数之一，其定义为物体反射的能量占总接收能量的比值，体现了材料或物质对光反射能力的强弱。反射率主要取决于物体本身的属性，如材质，表面粗糙度等。入射角度、入射光波长、入射光偏振态等参数的改变也会极大的影响反射率。反射率的取值在0~1之间。在现有的测量反射率方法中，较为精确和常用的方法是采用分光光度计测量法。单色仪所发出的一束光经过多次反射后照射在样品和参比标准上，参比标准的反射率Rs为已知，光源经过样品照射在PMT上的能量为P1，经过样品照射在PMT上的能量为P2，则样品的反射率为Rs*P2/P1。

该测试方法是一种较为准确并普遍应用的方法，但其为了兼容多种波长，使用了单色仪作为标准光源，价格较为昂贵。且该方法采用了参比标准作为参考，在实际场景中，参比标准样品容易受到外界环境的干扰例如划痕，脏污，腐蚀等因素而造成反射率不稳定，从而影响测量精度。在上述的测试方法中，对于待测样品与入射光线的角度无过多的着墨，而在理论中，同一样品对于不同方向光线的入射，其反射率也是不相同的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种低成本、校准效果好且能够测量产品不同入射角下反射率的镜面反射率测量装置。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括直线移动机构、光纤激光器、准直镜、检测组件以及校准组件，所述光纤激光器的输出端与所述准直镜连接，所述准直镜设置在第一角度调整机构上，所述检测组件与所述准直镜配合进行未反射以及反射后光束的检测，所述直线移动机构的活动部件上设置有承载平台，所述校准组件包括基准镜、校准工装、第一光源视觉组件以及第二光源视觉组件，所述基准镜和所述校准工装均与所述承载平台的连接槽相适配，所述第一光源视觉组件和第二光源视觉组件分别与所述基准镜的呈正交的顶面以及侧面配合进行自身的校准定位，所述校准工装上设置有斜面以及竖直面，所述基准镜通过所述斜面与所述第一光源视觉组件配合校准，所述第二光源视觉组件与所述竖直面配合校准。

由上述方案可见，通过采用由所述光纤激光器和所述准直镜组成的单色准直光源，进而降低测量成本。通过将所述准直镜设置在所述第一角度调整机构的活动端实现带动所述准直镜相对于待测产品调整角度，所述第一角度调整机构为机械手或以测试点为圆心做圆周运动的活动机构。所述检测组件用于获取所述准直镜的出射激光功率以及激光经过反射后的功率。通过设置所述校准组件进行所述承载平台的校准，进而对被测物与入射光线的方向性进行校准保证不同角度下均获取准确反射率。通过所述基准镜模拟待测物进行所述第一光源视觉组件和第二光源视觉组件的校准，进而将所述第一光源视觉组件调整至待测物的正上方，同时将第二光源视觉组件调整至待测物的正侧面，进而获取两个呈正交的基准面，进一步通过所述第二光源视觉组件进行对所述竖直面进行定位，达到对所述校准工作定位校准的效果，使所述准直镜射出的光束能够准确经过所述斜面后的沿竖直方向反射至所述第一光源视觉组件，此时光束与所述第一光源视觉组件中心的夹角为所述斜面与水平面夹角的两倍，进而通过采用所述斜面与所述竖直面夹角不同的所述校准工装作为角度校准结构，实现准确的调校入射光的角度，进而提高检测精度。

一个优选方案是，所述检测组件包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器设置在所述直线移动机构下方且与所述准直镜位于同一直线上，所述第二光电探测器设置在所述直线移动机构上方并接收经待测物反射的光束，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别设置在第二角度调整机构和第三角度调整机构。

由上述方案可见，通过所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别检测所述准直镜直射出的激光能量以及经过待测物反射后的激光能量，进而获得准确反射率。通过所述第二角度调整机构和所述第三角度调整机构进行所述第一光电探测器和所述第二光电探测器的位置调整，保证激光能够准确的进入光电探测器的图像中心。所述第二角度调整机构和所述第三角度调整机构为机械手或以测试点为圆心做圆周运动的活动机构

一个优选方案是，所述第一光源视觉组件和所述第二光源视觉组件均包括平行光管以及图像传感器，所述第一光源视觉组件设置在所述直线移动机构检测位的正上方，所述第二光源视觉组件沿水平方向设置且与所述准直镜及所述第一光源视觉组件的光路交汇点在同一水平高度。

由上述方案可见，通过所述平行光管发射光束，再通过所述图像传感器获取所述基准镜反射的光束，通过校准光束在所述图像传感器上的成像位置，进而得出所述第一光源视觉组件和所述第二光源视觉组件的校准状态。

一个优选方案是，所述基准镜为正方体且六个面均为镜面。

由上述方案可见，通过采用正方体状的所述基准镜，保证所述基准镜的每对相邻的面均呈相互正交的状态，进而保证所述第一光源视觉组件和所述第二光源视觉组件的校准精度。通过采用六个面均为镜面的设计使所述基准镜无需区分正反面。

一个优选方案是，所述校准工装为三棱柱，所述斜面以及所述竖直面均为镜面。

由上述方案可见，通过采用三棱柱状的所述校准工装，进而保证所述校准工装的三个面与所述承载平台的位置关系固定，且所述校准工装的三个矩形面均能够获取准确的夹角信息。

一个优选方案是，所述斜面与水平面之间的夹角为所述准直镜与待测产品的待测面法线之间夹角的一半。

由上述方案可见，通过采用所述斜面与水平面之间的夹角不同的所述校准工装，通过所述第一光源视觉组件、所述斜面与所述准直镜相互配合进行所述准直镜位置的调整，实现对光束不同入射角需求的校准。

一个优选方案是，所述直线移动机构的活动部件通过转动机构与所述承载平台连接。

由上述方案可见，通过设置所述转动机构实现带动所述承载平台沿所述直线移动机构的活动部件的法线作旋转运动，进而实现对所述承载平台上的物料姿态进行调整。

一个优选方案是，所述光纤激光器通过出射光纤与所述准直镜连接，所述出射光纤为单模保偏光纤。

一个优选方案是，所述准直镜为非球面准直透镜。

附图说明

图1是本实用新型第一校正状态的结构示意图；

图2是本实用新型第二校正状态的结构示意图；

图3是本实用新型第三校正状态的结构示意图；

图4是本实用新型第四校正状态的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，在本实施例中，本实用新型包括直线移动机构1、光纤激光器2、准直镜3、检测组件以及校准组件，所述光纤激光器2的输出端与所述准直镜3连接，所述准直镜3设置在第一角度调整机构上，所述检测组件与所述准直镜3配合进行未反射以及反射后光束的检测，所述直线移动机构1的活动部件上设置有承载平台4，所述校准组件包括基准镜5、校准工装6、第一光源视觉组件7以及第二光源视觉组件8，所述基准镜5和所述校准工装6均与所述承载平台4的连接槽相适配，所述第一光源视觉组件7和第二光源视觉组件8分别与所述基准镜5的呈正交的顶面以及侧面配合进行自身的校准定位，所述校准工装6上设置有斜面6a以及竖直面6b，所述基准镜5通过所述斜面6a与所述第一光源视觉组件7配合校准，所述第二光源视觉组件8与所述竖直面6b配合校准。

在本实施例中，所述检测组件包括第一光电探测器9和第二光电探测器10，所述第一光电探测器9设置在所述直线移动机构1下方且与所述准直镜3位于同一直线上，所述第二光电探测器10设置在所述直线移动机构1上方并接收经待测物反射的光束，所述第一光电探测器9和所述第二光电探测器10分别设置在第二角度调整机构和第三角度调整机构。

在本实施例中，所述第一光源视觉组件7和所述第二光源视觉组件8均包括平行光管以及图像传感器，所述第一光源视觉组件7设置在所述直线移动机构1检测位的正上方，所述第二光源视觉组件8沿水平方向设置且与所述准直镜3及所述第一光源视觉组件7的光路交汇点在同一水平高度。

在本实施例中，所述基准镜5为正方体且六个面均为镜面。

在本实施例中，所述校准工装6为三棱柱，所述斜面6a以及所述竖直面6b均为镜面。

在本实施例中，所述斜面6a与水平面之间的夹角为所述准直镜3与待测产品的待测面法线之间夹角的一半。

在本实施例中，所述直线移动机构1的活动部件通过转动机构11与所述承载平台4连接。

在本实施例中，所述光纤激光器2通过出射光纤12与所述准直镜3连接，所述出射光纤12为单模保偏光纤。所述准直镜3为非球面准直透镜。

本实用新型的工作原理：

首先，如图1所示，所述直线移动机构1驱动所述承载平台4移动至测试位，通过所述连接槽对所述基准镜5进行限位，所述第一光源视觉组件7的平行光管发出的光线至所述基准镜5的顶面，所述第一光源视觉组件7的图像传感器获取反射的光线，通过成像确定设置方向是否与所述基准镜5的顶面垂直，同理所述第二光源视觉组件8确定是否与所述基准镜5的正侧面垂直，进而建立了同时垂直于所述基准镜5顶面和正侧面的光学传播平面。

完成校正后，如图2所示，取下所述基准镜5并将与目标入射角度相匹配的所述校准工装6放置在所述承载平台4上，通过所述转动机构11调整所述校准工装6的姿态，并根据所述第二光源视觉组件8的成像使所述第二光源视觉组件8与所述竖直面6b相垂直，进而使所述所述第一光源视觉组件7的光路与所述斜面6a的法线之间的夹角与所述斜面6a和所述校准工装6底面的夹角相同。调整所述准直镜3的入射角度使激光经过所述斜面6a的反射后射入所述第一光源视觉组件7的中心，此时所述准直镜2与所述第一光源视觉组件7之间光路的夹角为所述斜面6a与所述校准工装6的底面之间夹角的两倍。进而完成将所述准直器3即入射角调节至目标角度。

如图3所示，所述直线移动机构1将所述承载平台4移开使所述第一光电探测器9露出，通过调整所述第一光电探测器9的角度，使所述准直镜3射出的激光进入所述第一光电探测器9的正中心，所述第一光电探测器9获取未经过反射的激光功率P1。

如图4所示，重新将所述基准镜5置入所述承载平台4上后，所述直线移动机构1带动所述承载平台4回到测试位，通过调整所述第二光电探测器10的角度，使经过反射的激光进入所述第二光电探测器10的正中心，并完成所有部件的调校。

测试时，将待测物置于所述承载平台4中并使其待测面与校准时所述基准镜5的顶面所处的平面重合，此时所述第二光电探测器10获取经过反射的激光功率P2，进而得出被测物体在该入射角的反射率R=P2/P1。

Claims (9)

1.一种镜面反射率测量装置，其特征在于：它包括直线移动机构（1）、光纤激光器（2）、准直镜（3）、检测组件以及校准组件，所述光纤激光器（2）的输出端与所述准直镜（3）连接，所述准直镜（3）设置在第一角度调整机构上，所述检测组件与所述准直镜（3）配合进行未反射以及反射后光束的检测，所述直线移动机构（1）的活动部件上设置有承载平台（4），所述校准组件包括基准镜（5）、校准工装（6）、第一光源视觉组件（7）以及第二光源视觉组件（8），所述基准镜（5）和所述校准工装（6）均与所述承载平台（4）的连接槽相适配，所述第一光源视觉组件（7）和第二光源视觉组件（8）分别与所述基准镜（5）的呈正交的顶面以及侧面配合进行自身的校准定位，所述校准工装（6）上设置有斜面（6a）以及竖直面（6b），所述基准镜（5）通过所述斜面（6a）与所述第一光源视觉组件（7）配合校准，所述第二光源视觉组件（8）与所述竖直面（6b）配合校准。

2.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述检测组件包括第一光电探测器（9）和第二光电探测器（10），所述第一光电探测器（9）设置在所述直线移动机构（1）下方且与所述准直镜（3）位于同一直线上，所述第二光电探测器（10）设置在所述直线移动机构（1）上方并接收经待测物反射的光束，所述第一光电探测器（9）和所述第二光电探测器（10）分别设置在第二角度调整机构和第三角度调整机构。

3.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述第一光源视觉组件（7）和所述第二光源视觉组件（8）均包括平行光管以及图像传感器，所述第一光源视觉组件（7）设置在所述直线移动机构（1）检测位的正上方，所述第二光源视觉组件（8）沿水平方向设置且与所述准直镜（3）及所述第一光源视觉组件（7）的光路交汇点在同一水平高度。

4.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述基准镜（5）为正方体且六个面均为镜面。

5.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述校准工装（6）为三棱柱，所述斜面（6a）以及所述竖直面（6b）均为镜面。

6.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述斜面（6a）与水平面之间的夹角为所述准直镜（3）与待测产品的待测面法线之间夹角的一半。

7.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述直线移动机构（1）的活动部件通过转动机构（11）与所述承载平台（4）连接。

8.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述光纤激光器（2）通过出射光纤（12）与所述准直镜（3）连接，所述出射光纤（12）为单模保偏光纤。

9.根据权利要求1所述的一种镜面反射率测量装置，其特征在于：所述准直镜（3）为非球面准直透镜。

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