一种带自动校准功能的玻璃反射比测量装置及方法与流程

本发明涉及光学检测领域，尤其涉及一种带自动校准功能的玻璃反射比测量装置及方法。

背景技术：

玻璃的反射是落在玻璃表面(内表面或外表面)的光部分从表面反回的现象；玻璃反射比是表征玻璃特性的光学参数，其不仅是设计和制备需要的重要参数，而且也是开发新型材料的重要依据；例如低辐射玻璃的反射比就决定了玻璃本身的颜色及性能。

测试中的校准是将量测仪器或标准件加以测试与调整以了解其准确度的行为，具体地，在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。

其中，在进行玻璃反射比测量之前一般需要进行反射零点校准和反射参比校准，来提高反射比的测量准确性；但是，传统的反射校准方法一般需要人工换置校准用标准板，工作效率低。例如计量技术规范《反射率测定仪校准规范》jjf1232-2009，其中规定，“调零结束后，将黑板取下，换上标准白板进行反射率校准，仪器校准完毕进入测量状态”；这样的方式耗时，且测量结果准确性不足。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了带自动校准功能的玻璃反射比测量装置及方法。

本发明是以如下技术方案实现的：

第一方面，提供了一种带自动校准功能的玻璃反射比测量装置，包括发射装置、辅助装置、接收装置和承载装置；所述发射装置和接收装置均位于所述辅助装置的同一侧；所述辅助装置包括第一辅助校准机构或第二辅助校准机构；

所述发射装置用于发出光束；所述第一辅助校准机构包括驱动机构，所述承载装置上设置有标准板和黑板；

所述驱动机构用于驱动所述承载装置移动，第二辅助校准机构用于调整所述发射装置和所述接收装置的位置，

所述驱动机构的驱动作用和第二辅助校准机构的调整作用，均是使所述光束的投射位置从黑板所在的位置向标准板所在的位置移动，或者是使所述光束的投射位置从标准板所在的位置向黑板所在的位置移动；

所述测量装置上开设有投射口；在没有标准板或黑板的遮挡下，所述光束通过所述投射口投射在被测样品上；

所述接收装置用于接收所述光束在经过标准板或被测样品后发射回来的光束。

进一步地，所述驱动机构包括第一驱动器，所述承载装置包括第一移动板，所述标准板和黑板依次排列在所述第一移动板上；

所述第一驱动器用于驱动所述第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，使所述光束的投射位置从黑板所在的位置向标准板所在的位置移动，或者使所述光束的投射位置从所述标准板所在的位置向所述黑板所在的位置移动。

进一步地，所述驱动机构包括第二驱动器，所述承载装置包括第二移动板；所述标准板和黑板在所述第二移动板上的位置为，位于同一圆弧的切线处；

所述第二驱动器用于驱动所述第二移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，使所述光束的投射位置从黑板所在的位置向标准板所在的位置移动，或者使所述光束的投射位置从所述标准板所在的位置向所述黑板所在的位置移动。

进一步地，所述发射装置依次包括光源、光阑和准直透镜；所述光源用于为所述装置提供光束，所述光阑用于调节所述光束的进光量，所述准直透镜用于对调节后的所述光束进行准直聚焦；

所述接收装置依次包括积分球、光谱分光装置、光电探测器、信号采集与处理单元；所述积分球用于收集进入其内部的所有光束，所述光谱分光装置用于将所述积分球收集的光束按照一定波长规律分开，所述光电探测器用于将光束的光信号转换为电信号，所述信号采集与处理单元用于采集所述电信号，并将所述电信号处理得到对应的参数。

进一步地，还包括控制机构，所述控制机构包括多个控制器，所述控制器用于接收操作者的控制指令，并产生对应的校准信号，所述驱动机构接收所述校准信号。

进一步地，还包括第一检测器和第一判断器，

所述第一检测器用于检测所述驱动机构是否接收到零点校准信号，若是，则触发所述第一驱动器驱动所述承载装置，使所述光束投射在黑板上；同时，通过所述接收装置获取各波长下的第一光度响应值；

所述第一判断器用于判断所述各波长下的第一光度响应值的获取是否结束，若是，则触发所述第一驱动器移动所述承载装置，使投射在黑板上的光束转移至偏移所述黑板。

进一步地，还包括第二检测器和第二判断器，

所述第二检测器用于检测所述驱动机构是否接收到参比校准信号，若是，则触发所述第二驱动器驱动所述承载装置，使所述光束投射在标准板上；同时，通过所述接收装置获取各波长下的第二光度响应值；

所述第二判断器用于判断所述各波长下的第二光度响应值的获取是否结束，若是，则触发所述第二驱动器移动所述承载装置，使投射在标准板上的光束转移至偏移所述标准板。

第二方面，提供了一种利用上述的装置进行玻璃反射比测量的方法，包括：

获取光束投射在黑板上时，各波长下的第一光度响应值i0(λ)；

采集所述光束投射在标准板上时，各波长下的第二光度响应值istd(λ)；

获得所述光束投射在测量光路中被测样品上时，各波长下的目标光度响应值i(λ)；

依据所述第一光度响应值i0(λ)、第二光度响应值istd(λ)和目标光度响应值i(λ)，以及公式得到光谱反射比值ρ(λ)。

进一步地，所述获取光束投射在黑板上时，各波长下的第一光度响应值i0(λ)；包括：

利用第一驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，或者，利用第二驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，或者，利用第二辅助校准机构调整所述发射装置和所述接收装置的位置，使所述光束投射在黑板上；

通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第一光度响应值i0(λ)。

进一步地，所述采集所述光束投射在标准板上时，各波长下的第二光度响应值istd(λ)；包括：

利用第二驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，或者，利用第二驱动器驱动第二移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，或者，利用第二辅助校准机构调整所述发射装置和所述接收装置的位置，使所述光束投射在标准板上；

通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第二光度响应值istd(λ)。

本发明在通过将光束投射在黑板上进行零点校准，通过将光束投射在反射比已知的标准板上进行参比校准，在整个校准过程中自动实现，省去了人工放置标准板的环节，进而提高了被测样品反射比的测量进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中提供的光束投射在黑板上进行零件校准的结构示意图；

图2为实施例一中提供的光束投射在标准板上进行参比校准的结构示意图；

图3为实施例一中提供的对被测样品进行测试的结构示意图；

图4为实施例三中提供的对玻璃反射比进行测量的方法流程图。

图中，1-光源，2-光阑，3-准直透镜，4-被测样品，5-积分球，6-光谱分光装置，7-光电探测器，8-信号采集和处理单元，9-标准板，10-黑板，11-第一驱动器，12-第一移动板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，反射比测量装置一般分为绝对反射比测量装置和参比反射比测量装置，本发明所述的玻璃反射比测量装置为参比反射比测量装置。

实施例一：

本实施例提供了一种带自动校准功能的玻璃反射比测量装置，包括发射装置、辅助装置、接收装置和承载装置；所述发射装置和接收装置均位于所述辅助装置的同一侧；所述辅助装置包括第一辅助校准机构；其中，所述第一辅助校准机构位于所述测试装置内部。

所述发射装置用于发出光束；所述第一辅助校准机构包括驱动机构，所述承载装置上设置有标准板和黑板；其中，所述标准板为已知反射率的高反射镜面玻璃。

所述驱动机构用于驱动所述承载装置移动，所述驱动机构的驱动作用使所述光束的投射位置从黑板所在的位置向标准板所在的位置移动，或者是使所述光束的投射位置从标准板所在的位置向黑板所在的位置移动；

所述测量装置上开设有投射口；其中，被测样品放置在所述装置外且位于投射口处；在没有标准板或黑板的遮挡下，所述光束通过所述投射口投射在被测样品上；

所述接收装置用于接收所述光束在经过标准板或被测样品后发射回来的光束。

作为一种优选地实施方式，如图1-3所示，所述驱动机构包括第一驱动器，所述承载装置包括第一移动板12，所述标准板9和黑板10依次排列在所述第一移动板12上；

所述第一驱动器11用于驱动所述第一移动板12沿着所述标准板9和黑板10的排列方向移动，使所述光束的投射位置从黑板10所在的位置向标准板9所在的位置移动，或者使所述光束的投射位置从所述标准板9所在的位置向所述黑板10所在的位置移动。

作为一种优选地实施方式，所述驱动机构包括第二驱动器，所述承载装置包括第二移动板；所述标准板9和黑板10在所述第二移动板上的位置为，位于同一圆弧的切线处；该实施的情况下，所述第二驱动器能够驱动所述第二移动板沿着所述标准板9和黑板10所在圆弧的方向移动，使所述光束的投射位置从黑板10所在的位置向标准板9所在的位置移动，或者使所述光束的投射位置从所述标准板9所在的位置向所述黑板10所在的位置移动。

具体地，所述发射装置依次包括光源1、光阑2和准直透镜3；所述光源1用于为所述装置提供光束，所述光阑2用于调节所述光束的进光量，所述准直透镜3用于对调节后的所述光束进行准直聚焦；

所述接收装置依次包括积分球5、光谱分光装置6、光电探测器7、信号采集与处理单元8；所述积分球5用于收集进入其内部的所有光束，所述光谱分光装置6用于将所述积分球5收集的光束按照一定波长规律分开，所述光电探测器7用于将光束的光信号转换为电信号，所述信号采集与处理单元8用于采集所述电信号，并将所述电信号处理得到对应的参数。

进一步说明的是，还包括控制机构，所述控制机构包括多个控制器，所述控制器用于接收操作者的控制指令，并产生对应的校准信号，所述驱动机构接收所述校准信号。

作为一种具体的实施方式，还包括第一检测器和第一判断器，

具体地，所述第一检测器用于检测所述驱动机构是否接收到零点校准信号，若是，则触发所述第一驱动器11驱动所述承载装置，使所述光束投射在黑板10上；同时，通过所述接收装置获取各波长下的第一光度响应值；之后，所述第一检测器等待对下次信号指令做出检测。其中，图1为光束投射在黑板10上进行零件校准的结构示意图。

所述第一判断器用于判断所述各波长下的第一光度响应值的获取是否结束，若是，则触发所述第一驱动器11移动所述承载装置，使投射在黑板10上的光束转移至偏移所述黑板10；之后，所述第一判断器等待对下次第一光度响应值的获取做出判断。

其中，还能够通过关闭或遮挡照明光源1，采集各波长下的光度响应值i0(λ)。

作为一种具体的实施方式，还包括第二检测器和第二判断器，

具体地，所述第二检测器用于检测所述驱动机构是否接收到参比校准信号，若是，则触发所述第二驱动器驱动所述承载装置，使所述光束投射在标准板9上；同时，通过所述接收装置获取各波长下的第二光度响应值；之后，所述第二检测器等待对下次信号指令做出检测。其中，图2为光束投射在标准板9上进行参比校准的结构示意图。

所述第二判断器用于判断所述各波长下的第二光度响应值的获取是否结束，若是，则触发所述第二驱动器移动所述承载装置，使投射在标准板9上的光束转移至偏移所述标准板9；之后，所述第二判断器等待对下次第二光度响应值的获取做出判断。

需要说明的是，在零点校准和参比校准之后，进行被测样品测试，如图3所示，图3为对被测样品进行测试的结构示意图。其中，无样品或放置黑板时测得的光信号即为零点校准信号，放入标准板时测得的光信号即为参比校准信号；并且，对于零点校准和参比校准，能够在被测样品反射比测量之前完成即可，并没有顺序要求。

进一步说明的是，在光束投射至黑板上，通过接收装置获取的第一光度响应值对应的是背景的杂散光；在光束投射至标准板上，通过接收装置获取的第二光度响应值对应的既有反射的光束还有背景的杂散光；并且，在进行被测样品测试过程中，对应的同样是既有反射的光束还有背景的杂散光。

实施例二：

本实施例提供了一种带自动校准功能的玻璃反射比测量装置，包括发射装置、辅助装置、接收装置和承载装置；所述发射装置和接收装置均位于所述辅助装置的同一侧；所述辅助装置包括第二辅助校准机构；其中，所述第二辅助校准机构位于所述测试装置内部。

所述发射装置用于发出光束；所述承载装置上设置有标准板和黑板；第二辅助校准机构用于调整所述发射装置和所述接收装置的位置，第二辅助校准机构的调整作用使所述光束的投射位置从黑板所在的位置向标准板所在的位置移动，或者是使所述光束的投射位置从标准板所在的位置向黑板所在的位置移动；

所述测量装置上开设有投射口；在没有标准板或黑板的遮挡下，所述光束通过所述投射口投射在被测样品上；

所述接收装置用于接收所述光束在经过标准板或被测样品后发射回来的光束。

需要说明的是，通过调整所述发射装置和所述接收装置的位置，进行校准的过程中，所述标准板、黑板和被测样品的位置均不动。

实施例三：

本实施例提供了一种利用实施例一所述的装置进行玻璃反射比测量的方法，如图4所示，包括：

s101.获取光束投射在黑板上时，各波长下的第一光度响应值i0(λ)；

s102.采集所述光束投射在标准板上时，各波长下的第二光度响应值istd(λ)；

s103.获得所述光束投射在测量光路中被测样品上时，各波长下的目标光度响应值i(λ)；

具体地，步骤s101属于零点校准，步骤s102属于参比校准，在零点校准和参比校准均完成后，将样品放入装置外侧，且位于校准口处，对样品进行测量。

s104.依据所述第一光度响应值i0(λ)、第二光度响应值istd(λ)和目标光度响应值i(λ)，以及公式得到光谱反射比值ρ(λ)。

其中，所述ρstd(λ)为反射标准样品在与被测样品相同测量几何条件下的光谱反射比。

进一步地，s101.所述获取光束投射在黑板上时，各波长下的第一光度响应值i0(λ)；包括：

利用第一驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，在光束投射在黑板上时，通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第一光度响应值i0(λ)；

或者，利用第二驱动器驱动第二移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，在光束投射在黑板上时，通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第一光度响应值i0(λ)。

进一步地，s102.所述采集所述光束投射在标准板上时，各波长下的第二光度响应值istd(λ)；包括：

利用第一驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，在光束投射在标准板上时，通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第二光度响应值istd(λ)。

或者，利用第二驱动器驱动第二移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，在光束投射在标准板上时，通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第二光度响应值istd(λ)。

实施例四：

本实施例提供了一种利用实施例二所述的装置进行玻璃反射比测量的方法，本实施例与实施例三不同的是：

所述获取光束投射在黑板上时，各波长下的第一光度响应值i0(λ)，包括：

利用第二辅助校准机构调整所述发射装置和所述接收装置的位置，使所述光束投射在黑板上；通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第一光度响应值i0(λ)。

所述采集所述光束投射在标准板上时，各波长下的第二光度响应值istd(λ)，包括：

利用第二辅助校准机构调整所述发射装置和所述接收装置的位置，使所述光束投射在标准板上；通过所述接收装置获取此时光束各波长下的第二光度响应值istd(λ)。

本发明能够带来的有益效果是：

本发明在通过将光束投射在黑板上进行零点校准，通过将光束投射在反射比已知的标准板上进行参比校准，在整个校准过程中自动实现，省去了人工放置标准板的环节，进而提高了被测样品反射比的测量进度。

本发明具有多种方式实现零点校准和参比校准；能够通过第一驱动器驱动第一移动板沿着所述标准板和黑板的排列方向移动，还能够利用第二驱动器驱动第二移动板沿着所述标准板和黑板所在圆弧的方向移动，实现自动校准；此外，还能够保持标准板和黑板不动，利用第二辅助校准机构调整所述发射装置和所述接收装置的位置实现自动校准。

总之，本发明缩短了校准时间，提升了工作效率，使玻璃反射率测量装置能够快速完成检测，提高测试数据，且本发明更加适应现场频繁校准的场合，适用性更广。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本发明中的技术方案中的各个模块均可通过计算机终端或其它设备实现。所述计算机终端包括处理器和存储器。所述存储器用于存储本发明中的程序指令/模块，所述处理器通过运行存储在存储器内的程序指令/模块，实现本发明相应功能。

本发明中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本发明中所述模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来达到实现本发明方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各模块/单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。