採用位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置的製作方法
2023-06-15 22:07:56
專利名稱：採用位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置，屬於光學測量技術領域。
背景技術：
對透明光學材料折射率的準確檢測是提高光學儀器質量的前提。現有光學材料折射率的檢測方法是V稜鏡法，所採用的裝置為自動V稜鏡折射儀，如申請號為90102943. 2的一件中國發明專利公開了一種自動V稜鏡折射儀，該折射儀由光源、聚光鏡、濾光片、狹縫、分束器、準直物鏡、V稜鏡、準直反射鏡、莫爾光柵盤、角度編碼器、變速振動狹縫、光電倍增管、驅動系統、控制電路、信號處理系統、計算機組成，該折射儀通過檢測光通過V稜鏡後的偏折角來求得折射率，檢測過程是單色光經準直物鏡後垂直入射到V稜鏡上，若待測材料的折射率與V稜鏡相同，則出射光不發生任何偏折，若不同，則以某一偏折角出射。由 光電倍增管、角度編碼器獲得該偏折角信息，輸出電信號，經過數據處理，獲得具有較高檢測精度的檢測結果，檢測過程自動完成。但是，採用V稜鏡法檢測，需要將被待測料加工出兩個垂直光潔平面，儘管如此，在待測材料與V稜鏡之間仍存在空氣楔，需要配製匹配液予以消除。然而，加工兩個垂直平面在光學加工領域其難度要比加工兩個平行平面高；而匹配液是一種易揮發溶液，需要在檢測前配製，比較麻煩；匹配液的使用消除了檢測光光路中的空氣介質，並未實現待測材料與V稜鏡之間的精準90°角配合，因此，匹配液的使用只是減小檢測誤差，並未消除檢測誤差。而自動V稜鏡折射儀其結構複雜，部件眾多，僅準直物鏡就具有複雜的光學結構，所使用的鏡片數量多於5片，整個裝置的價格較高。位移傳感器如拉杆電位器在現有技術中均是用來獲取微小直線位移信息的，其量程為十幾毫米到幾十個毫米，精度達到微米級，輸出的電信號經過單片機的處理獲得測量結果。
實用新型內容為了克服現有自動V稜鏡折射儀及V稜鏡法存在的問題，獲得一種結構簡單、價格低廉的透明光學材料折射率檢測裝置，我們發明了一種採用位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置。本實用新型之檢測裝置其特徵在於，見圖I所示，光源I、成像光學系統2、CXD圖像傳感器3光學同軸依次排列；成像光學系統2位於凸輪筒4中，並與位移傳感器滑銷5連接；電機6驅動凸輪筒4旋轉，控制與處理電路7分別與電機6、位移傳感器8電連接，與上位機9串口連接，CXD圖像傳感器3也與上位機9電連接。本實用新型之檢測裝置其技術效果在於，見圖2所示，成像光學系統2能夠將光源I作為物點A成像於CXD圖像傳感器3中，當將光學平板被測件10置於光源I與成像光學系統2之間時，調整成像光學系統2，將成像光學系統2對物點A的光學平板被測件10折射像A』成像於C⑶圖像傳感器3中。成像光學系統2的調整是由上位機9指令控制與處理電路7控制電機6驅動凸輪筒4來實現。在物點A成像過程中，CXD圖像傳感器3將物點A的視頻圖像信號傳輸給上位機9，由上位機9通過計算機圖像識別技術識別視頻圖像的清晰程度，同時指令控制與處理電路7控制電機6，直到視頻圖像最清晰，此時成像光學系統2對焦成功。在所述對焦過程中，成像光學系統2在光路中的位移量經由位移傳感器8探測，並由控制與處理電路7讀取後傳遞給上位機9，由上位機9據此計算出光學平板被測件10的折射率並顯示計算結果。所述位移量有兩個，一個是成像光學系統2從對無窮遠處成像到對物點A清晰成像所發生的位移AS/，二是成像光學系統2從對無窮遠處成像到加入光學平板被測件10後對物點A的光學平板被測件10折射像A'清晰成像所發生的位移AS2'。然而，與現有自動V稜鏡折射儀相比，不論從部件的數量還是種類來看，本實用新型之檢測裝置具有結構簡單、成本低的特點。
圖I是本實用新型之檢測裝置結構示意圖，該圖兼作為摘要附圖。圖2是採用本
實用新型之檢測裝置成像各成像步驟的成像關係示意圖。
具體實施方式
本實用新型之檢測裝置具體是這樣實施的，見圖I所示，光源I、成像光學系統2、C⑶圖像傳感器3光學同軸依次排列。光源I採用LED燈。成像光學系統2位於凸輪筒4中，並與位移傳感器滑銷5連接。電機6驅動凸輪筒4旋轉。電機6採用步進電機。控制與處理電路7分別與電機6、位移傳感器8電連接，與上位機9串口連接。控制與處理電路7採用單片機。位移傳感器8採用拉杆電位器，量程< 50毫米，精度為微米級。上位機9採用微型計算機。C⑶圖像傳感器3也與上位機9電連接。
權利要求1.一種基於位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置，其特徵在於，光源(I)、成像光學系統(2)、CXD圖像傳感器(3)光學同軸依次排列；成像光學系統(2)位於凸輪筒(4)中，並與位移傳感器滑銷(5)連接；電機(6)驅動凸輪筒(4)旋轉，控制與處理電路(7)分別與電機(6 )、位移傳感器(8 )電連接，與上位機(9 )串口連接，CXD圖像傳感器(3 )也與上位機(9 )電連接。
2.根據權利要求I所述的光學平板折射率檢測裝置，其特徵在於，光源(I)採用LED燈。
3.根據權利要求I所述的光學平板折射率檢測裝置，其特徵在於，電機(6)採用步進電機。
4.根據權利要求I所述的光學平板折射率檢測裝置，其特徵在於，控制與處理電路(7)採用單片機。
5.根據權利要求I所述的光學平板折射率檢測裝置，其特徵在於，位移傳感器(8)採用拉杆電位器，量程< 50毫米，精度為微米級。
專利摘要採用位移傳感器的光學平板折射率檢測裝置屬於光學測量技術領域。採用現有自動V稜鏡折射儀檢測需要將被測件加工出兩個垂直平面，檢測裝置結構複雜。本實用新型之檢測裝置為，光源、成像光學系統、CCD圖像傳感器光學同軸依次排列；成像光學系統位於凸輪筒中，並與位移傳感器滑銷連接；電機驅動凸輪筒旋轉，控制與處理電路分別與電機、位移傳感器電連接，與上位機串口連接，CCD圖像傳感器也與上位機電連接。與現有自動V稜鏡折射儀相比，不論從部件的數量還是種類來看，本實用新型之檢測裝置具有結構簡單、成本低的特點。
文檔編號G01N21/41GK202735251SQ20122035515
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者向陽, 丁紅昌, 劉波, 劉暢, 初宏亮, 席婭娜, 程遠 申請人:長春理工大學