光经C透镜12准直后，再经D透镜13聚焦于参考镜14。所述的探测系统 11包括：E透镜15、X振镜16、Y振镜17和F透镜18,所述的探测光经E透镜15准直后，再 经X振镜16、Y振镜17反射，最后经F透镜18聚焦于油漆表面。
[0039] 本实施例中的参考系统10和探测系统11还可以采用现有技术中的其他结构实 现。
[0040] 本发明的一种实施例的工作原理：宽带低相干光源1发出的光首先进入环形器2 的A 口，从环形器2的B 口出来后，再经耦合器3后分成两路，一路作为探测光进入探测系 统11后聚焦于油漆表面，另一路作为参考光进入参考系统10 ;经油漆表面反射的后向散射 光及参考系统10反射的参考光两路光进入耦合器3后，再进入环形器2的B 口，从环形器 2的C 口出，经过A透镜5准直后照射到光栅6,其光谱经B透镜7成像于线阵相机8,线阵 相机8记录干涉光谱，并将其传送至计算机9进行处理。
[0041] 所述的参考系统10用于提供参考光信号，包括：C透镜12、D透镜13和参考镜14， 所述的参考光先经C透镜12转化为空间中的准直平行光，再经D透镜13聚焦于参考镜14， 经参考镜14反射回来的光会沿着此光路返回到耦合器3。
[0042] 所述的探测系统11包括：E透镜15、X振镜16、Y振镜17和F透镜18,所述的探 测光首先经过E透镜15变成准直光，然后经X振镜16、Y振镜17进行偏转，最后经过F透 镜18聚焦于油漆桔皮表面，经油漆桔皮表面散射回来的光沿着此光路返回到耦合器3。本 探测系统经过X振镜16、Y振镜17的震动实现了油漆桔皮表面的二维扫描。
[0043] 进行测量时，光谱数据是利用线阵相机8逐线采集的，现假设在油漆表面的位置1 进行第一个扫描，在位置2进行第二个扫描，那么
[0044] 位置1的低相干光干涉光谱为
[0045] 位置2的低相干光干涉光谱为：
对I1 (k)和I2 (k)进行傅立叶变换后得到相对应的复指数函数Fi = 和
匕与Fjg除后得
即可求得位置1和位置2处干涉 光谱的相位差_^根据所述的相位差即得位置1和位置2的深度距离差Δ z :
[0047] 式中，I1GOU2GO分别为位置1、位置2的光强信号，S(k)为光源光谱，E r为进入 线阵相机的参考光振幅，Es为进入线阵相机的探测光振幅，k为波数，
λ为中心波 长，η为空气折射率，21为光程差即深度信息，％为初始相位，为由位置1到位置2的深 度距离差所产生的相位差。
[0048] 对所述的深度距离差△ ζ进行积分，即得油漆表面的平整度定量分布：
[0049]
[0050] 其中，相邻两点间的深度距离差Λ z可表示为：
[0051] Az21=Z2-Z1
[0052] Δ Z32= ζ 3~ζ2
[0053] ......
[0054] Azml= Zn-Znl
[0055] 假定Z1= 0,即位置1处的深度为零点，那么位置m处的深度距离可表示为，
[0056] Z1= 0
[0057] Z2= ζ !+ Λ Z21= A ζ 21
[0058] Z3= ζ 2+ ^ Z32= Δ ζ 21+ ^ Z32
[0059] Z4= ζ 3+ A Z3= A ζ 21+ A z32+ A Z43
[0060] ......
[0061 ] Zn= ζ η !+ Δ Zn ! = Δ ζ 21+ Δ Z32+." + Δ Znn 1
[0062] 其中，ΔΖ可由步骤S3中的计算方法求得，由此可得，位置m处基于零点的深度距 离为：
[0064] 式中，Δ Ζι为第i+Ι处与第i处的深度距离差
[0065] 由求得的曲线即可观察出油漆表面的平整度，实现了油漆表面平整度的定量检 测。
【主权项】
1. 一种油漆表面平整度定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，等间距逐点采集油漆表面各个位置的低相干光干涉光谱，获得油漆表面各个位置 的低相干光干涉光谱矩阵； 52, 计算油漆表面各个相邻位置的低相干光干涉光谱之间的相位差Aff 53, 根据所述的相位差Δρ,计算各个相邻位置的深度距离差ΔΖ ; 54, 对所述的深度距离差△ζ进行积分，即得油漆表面的平整度定量分布。2. 根据权利要求1所述的油漆表面平整度定量检测方法，其特征在于，步骤S2中所述 的计算油漆表面各个相邻位置的低相干光干涉光谱之间的相位差具体包括以下步骤：对相 邻位置的低相干光干涉光谱进行傅立叶变换，得对应的复指数函数；对所述的复指数函数 进行相除，即得；其中，位置1的低相干光干涉光谱为位置2的低相干光干涉光谱为 I2(k)分别为位置1、位置2的光强信号，S(k)为光源光谱，ER为进入线阵相机的参考光振 幅，Es为进入线阵相机的探测光振幅，k为波数，，λ为中心波长，n为空气折射率， Zl为光程差即深度信息，％为初始相位，Δ變为由位置1到位置2的深度距离差所产生的相 位差。3. 根据权利要求2所述的油漆表面平整度定量检测方法，其特征在于，步骤S3中，所述 的根据所述的相位差,计算各个相邻位置的深度距离差Aζ具体通过以下方式获得：4. 根据权利要求3所述的油漆表面平整度定量检测方法，其特征在于，假设油漆表面 位置1处的深度为零点，则位置m处的深度距离为：其中，ΔΖι为第i+Ι处与第i处的深度距离差。5. 实现权利要求1~4所述方法的油漆表面平整度定量检测装置，其特征在于，包括： 宽带低相干光源（1)、环形器（2)、耦合器（3)、A透镜（5)、光栅（6)、B透镜（7)、线阵相机 (8) 、计算机（9)、参考系统（10)及探测系统（11)，宽带低相干光源（1)所发出的光经环形 器（2)再经耦合器（3)后分为两路，其中一路作为探测光进入探测系统（11)聚焦于油漆表 面，另一路作为参考光进入参考系统（10);经油漆表面反射的后向散射光和经参考系统反 射的参考光，经耦合器（3)、环形器（2)后，进入A透镜（5)准直后照射到光栅（6)，其干涉 光谱经B透镜（7)成像于线阵相机（8)，线阵相机（8)记录干涉光谱，并将其传送至计算机 (9) 进行处理。6. 根据权利要求5所述的油漆表面平整度定量检测装置，其特征在于，所述的参考系 统（10)包括：C透镜（12)、D透镜（13)和参考镜（14)，所述的参考光经C透镜（12)准直 后，再经D透镜（13)聚焦于参考镜（14)。7.根据权利要求5或6所述的油漆表面平整度定量检测装置，其特征在于，所述的探 测系统（11)包括：E透镜（15)、X振镜（16)、Y振镜（17)和F透镜（18)，所述的探测光经 E透镜（15)准直后，再经X振镜（16)、Y振镜（17)反射，最后经F透镜（18)聚焦于油漆表 面。
【专利摘要】本发明公开了一种油漆表面平整度定量检测方法及装置，所述方法包括以下步骤：S1，等间距逐点采集油漆表面各个位置的低相干光干涉光谱，获得油漆表面各个位置的低相干光干涉光谱矩阵；S2，计算油漆表面各个相邻位置的低相干光干涉光谱之间的相位差S3，根据所述的相位差计算各个相邻位置的深度距离差Δz；S4，对所述的深度距离差Δz进行积分，即得油漆表面的平整度定量分布。本发明为检测汽车油漆表面的平整度提供了一种全新的检测技术，实现了对油漆表面的平整度进行定量检测，从而可以帮助人们更加直观具体的了解油漆表面的平整度情况，也可以更好的帮助人们寻找油漆表面存在起伏问题的原因，对于修改涂装工艺提供更加明确的指导。
【IPC分类】G01B11/30
【公开号】CN105300326
【申请号】CN201510850078
【发明人】马振鹤, 马毓姝, 王毅
【申请人】东北大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月30日