专利名称：图像传感式折射率自动检测仪及快速检测方法
技术领域：
本发明属于光学测试技术领域，是一种适用于光学材料的图像传感式折射率自动检测仪及快速检测方法。
背景技术：
在光学器件的制造中，为了使光学零件符合一定的光路要求，需要将使用的光学材料及制作光学零件的折射率控制在一定的范围内，因此必须对其折射率进行精确的测量。测量光学材料折射率的仪器有阿贝折射率仪、V棱镜折光仪、最小偏角法折射率仪和干涉测量仪。这些检测仪测量精度的高低各有不同，其中V棱镜折光仪是通过平行光系统经过V形棱镜和被测件后成像，并利用望远瞄准系统可以对所成的像用人眼进行瞄准，然后从读数系统的目镜中用人眼进行读数。并根据读数的数值计算出被测件的折射率值。在整个检测过程中，瞄准、读数和计算都需要人工完成。因此无法克服视值误差，眼睛易疲劳，检测速度慢，不适于批量检测等缺陷；包括其它几种测量仪也不同程度的存在上述问题，并由此影响到批量检测的精度和生产效率。
目前，最新的一种自准式折射率检测仪，其结构是在自准直仪上配置摄像器件、连轴器、轴角编码器，并与计算机连接，其操作方法不再用眼睛直接瞄准和读数，虽然测试精度比V棱镜折光仪要高，结构要比V棱镜折光仪简单，测试效率也比V棱镜折光仪有很大程度提高。但是，仍需由人工通过旋转手轮调节活动分划板的位置来进行瞄准，虽然操作结果可由计算机进行实时处理，但测试效率仍不能满足工业化批量生产要求，不能达到特别理想的状态。
发明内容
本发明的目的是克服上述各种折射率检测仪的缺点，提供一种自动化程度高，能够通过计算机屏幕直接读出被测件的折射率数值和分类，并能完全消除人为误差，具有高精度、高效率的图像传感式折射率自动检测仪。
本发明的另一个目的是提供一种快捷、简便、准确的折射率检测方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是该检测仪具有一个基座和一个罩在基座上的外壳，壳内基座上固装有自准直仪，自准直仪发射光线的前端，对应固装有基准棱镜座，在自准直仪上，设有接受光源的透光孔，与透光孔的对应处，装有可提供光源的光照灯，自准直仪的尾端装有图像传感器，该图像传感器通过电缆线与壳体外的数据采集卡、计算机和显示器连接。
所述基准棱镜座上设有V形槽或燕尾槽，在其座的光源入射的第2工作面上镀有反光膜。
本发明检测方法的具体步骤为(1)打开电源和计算机，计算机自动进行初始化，将标准测试块放在镀有反光膜的基准棱镜座中校准，使计算机程序设置在初始归零状态；(2)取下标准试块，将被测件两直角面涂上折射液，置于基准棱镜座的V形槽内，选择测量；(3)由图像传感器将被测件在自准直仪上的图像信息的光信号转换为电信号，并以设定的格式输送至数据采集卡；(4)由数据采集卡将图像传感器输送的电信号转化成数字信息，并传输到计算机；(5)由计算机将数据采集卡输送的数字信息记录，并将其转换成偏折角后，计算出被测件的折射率值，然后将这个值显示到显示器上；(6)根据生产需要，可以在计算机程序中设置折射率检测数值范围判别程序，并在菜单显示图框中加设“类别栏”；(7)读取结果，并按要求给被测件做出标记。
按照上述方案制成的图像传感式折射率自动检测仪并配合其检测方法，使本发明可产生以下有益效果(1)使用该检测仪，可实现光学元件折射率的实时在线测量，并且整个检测过程完全通过计算机操作控制完成，因而具有自动化程度高，测试精度高、检测效率高和可靠性强等优点。
(2)通过使用该检测仪及检测方法，可完全取代人工检测，并可大大提高测试精度和检测效率，使得光学材料折射率的测试精度由现有技术的2×10-5提高到1×10-5，重复性由3×10-5提高到1×10-5，测试效率由30秒/件提高到15秒/件。
(3)本发明的检测仪特别适用于对所有光学玻璃在同种材料范围内作快速精确检测，对于其它透明材料如塑料、有机玻璃、液体等也可以进行折射率的检测。
(4)本发明的检测仪结构设计合理、操作简便，实用性强；其检测方法快捷、简便、准确，特别适应工业化大批量生产光学元件过程中测试工作的要求。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的检测流程框图；图3是本发明计算机操作流程框图。
具体实施例方式
参看图1，本实用新型的图像传感式折射率自动检测仪，是由基座1、基准棱镜座3、电路控制盒4、显示器5、计算机6、光照灯7、数据采集卡8、图像传感器9和自准直仪10组成，其中，基准棱镜座3、光照灯7、图像传感器9和自准直仪10固定安装在基座1上，并通过基座上设置的外壳2罩住。在本案中，基准棱镜座3对应固装在自准直仪10发射光线的前端，其上设有V形槽或燕尾槽，在其座光源入射的第2工作面上镀有反光膜，可起到对入射光线的反射作用。在自准直仪10上，开有接受光源的透光孔，与透光孔的对应处，装有提供单色光源的光照灯7，该灯可采用钠灯，也可以采用氢灯或镉灯或氦灯。在自准直仪10的尾端装有图像传感器9，并通过电缆线与壳体外的数据采集卡8、计算机6和显示器5连接，由计算机6发出指令来控制图像传感器9、数据采集8和光照灯7的工作，标号4是用于各部电路连接的电路控制盒。
在发明中，所选用的自准直仪、图像传感器和数据采集卡部件均可在市场上直接购置，其结构不再赘述。各部件的电路控制部分，可按照常规的电路连接方式组装在电路控制盒4内。
参看图2，是本发明的检测流程框图，框图中所显示的检测步骤为(1)打开电源，启动计算机，由计算机发出指令来控制图像传感器、数据采集卡和光照灯工作，将标准试块放在镀有反光膜的基准棱镜座中校准，使计算机程序设置在初始归零状态；(2)将待测件两直角面涂上折射液，置于基准棱镜座的V形槽内；(3)通过计算机启动图像传感器摄取自准直仪上的图像信息，并将其光信号转换为电信号，以设定的格式输送至数据采集卡；(4)通过计算机操纵数据采集卡将由图像传感器输送的电信号转换为数字信息，并将数字信息传送到计算机。
(5)操纵计算机将数据采集卡输送的数字信息记录下来，并将其转换为偏折角，计算出被测件的折射率值，然后将折射率值显示到显示器上。也可以通过打印机直接打出检测报告单。
(6)利用上述操作，还可以按照规定对被测件的检测结果进行判定分类。其方法是事先在计算机程序中设置折射率检测数值范围判别程序，在显示图框中加设“类别栏”，通过操作，可在计算机上，将被检测件的折射率数值按规定数值范围显示划分为“A类”或“B类”等，折射率数值超出合格品范围的即显示“超出”。
参看图3，是本发明计算机操作流程框图，其操作步骤为(1)打开总电源开关，启动计算机；(2)在标准棱镜的2个直角面上涂上适量的折射液，并置于基准棱镜座的V形槽中；(3)在计算机上启动测试程序，计算机自动进行初始化；(4)初始化结束后，点击程序菜单中“分类设置”选项；(5)点击程序菜单中的“检测”选项，检测仪开始动作；(6)点击程序菜单中的“归零”选项，使标准测试块归零；
(7)将被测件的2个直角面上滴上适量的折射液，并置于基准棱镜座的V形槽中，这时候计算机会马上计算并将被测件的折射率值及其所在的分类显示在显示器屏幕上。如果超出规定折射率值的范围则“类别栏”显示“超出”；(8)重复操作步骤(7)，直到结束测量，关闭程序、计算机和电源。如果不需用进行(4)的分类设置，那么只显示折射率值，类别显示“无设置”。
权利要求
1.一种图像传感式折射率自动检测仪，其特征在于该检测仪具有一个基座和一个罩在基座上的外壳，壳内基座上固装有自准直仪，自准直仪发射光线的前端，对应固装有基准棱镜座，在自准直仪上，设有接受光源的透光孔，与透光孔的对应处，装有可提供光源的光照灯，自准直仪的尾端装有图像传感器，该图像传感器通过电缆线与壳体外的数据采集卡、计算机和显示器连接。
2.根据权利要求1所述的图像传感式折射率自动检测仪，其特征在于所述基准棱镜座上设有V形槽或燕尾槽，在其座的光源入射的第2工作面上镀有反光膜。
3.一种用于权利要求1所述的图像传感式折射率自动检测仪的检测方法，其特征在于该方法按以下步骤进行(1)打开电源和计算机，计算机自动进行初始化，将标准测试块放在镀有反光膜的基准棱镜座中校准，使计算机程序设置在初始归零状态；(2)取下标准试块，将被测件两直角面涂上折射液，置于基准棱镜座的V形槽内，选择测量；(3)由图像传感器将自准直仪上的图像信息的光信号转换为电信号，并以设定的格式输送至数据采集卡；(4)由数据采集卡将图像传感器输送的电信号转化成数字信息，并传输到计算机；(5)由计算机将数据采集卡输送的数字信息记录，并将其转换成偏折角后，计算出被测件的折射率值，然后将这个值显示到显示器上；(6)根据生产需要，可以在计算机程序中设置折射率检测数值范围判别程序，并在菜单显示图框中加设“类别栏”；(7)读取结果，并按要求给被测件做出标记。
全文摘要
本发明涉及一种适用于各种光学材料和零件折射率检测的图像传感式折射率自动检测仪及检测方法，该检测仪具有一个基座和一个罩在基座上的外壳，壳内基座上固装有自准直仪，自准直仪发射光线的前端，对应固装有基准棱镜座，在自准直仪上，设有接受光源的透光孔，与透光孔的对应处，装有可提供光源的光照灯，自准直仪的尾端装有图像传感器，该图像传感器通过电缆线与壳体外的数据采集卡、计算机和显示器连接。本发明的检测仪，在整个检测过程全部由计算机操作控制完成，可完全取代人工检测，因而具有自动化程度高，测试精度高、检测效率高、可靠性强等优点。
文档编号G01N21/41GK101082576SQ20061001787
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者马建荣 申请人:南阳利达光电有限公司