CN102175690B - 一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，红外光源、圆管、透红外平板毛玻璃、红外镜头和红外面阵成像探测器依次排列，被测红外玻璃样品置放在透红外平板毛玻璃与红外镜头之间，圆管内壁呈黑色，圆管内壁设置有能消除杂光的螺纹，圆管的内径与被测红外玻璃样品的直径之比为，圆管的长度L与圆管的内径之比为，红外光源、红外透镜和红外面阵成像探测器共一个光轴，可调电源给红外光源供电，红外面阵成像探测器与图象处理模块连接，图像处理模块与显示器连接，装置采用透射成像的方法，能够快速地拍摄出玻璃内部缺陷图像。其优点在于结构简单、成本低廉，操作快捷方便，能够检测几毫米至几十毫米直径的红外玻璃内部缺陷，而且对玻璃的厚度尺寸变化适应性强。

Description

一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置

技术领域

本发明涉及一种玻璃检测设备，尤其是涉及一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置。

背景技术

红外玻璃具有良好的红外光学性能，如玻璃组分易调节，透过光谱范围宽，折射率与锗单晶相差较大，容易与锗镜片构成消色差透镜组等优点，因此在军事、民用方面的应用范围越来越广泛，对红外玻璃材料的质量的要求也日益提高。玻璃内部宏观缺陷（如条纹、裂纹、析晶、分相、气泡等）成为决定红外玻璃质量的关键指标之一，一般来说宏观缺陷主要是由玻璃熔制工艺中玻璃液化学组分的不均匀性，以及凝固成形过程中引起的热不均匀性造成的。

目前国内公开的一些玻璃内部缺陷检测装置及方法专利和文献，用于红外玻璃检测往往存在一些问题。如采用光学干涉检测方法，其装置显得比较复杂，而且玻璃窗口的污染，实验系统的振动，光学仪器的缺陷，以及照明光源亮度的不均匀等都会引入噪声，操作也不方便。而且红外玻璃工作在近红外至中远红外波段，波长较长，用于红外成像则允许红外波长限度的非均匀性存在，采用精度极高的干涉测量方法并不十分适宜。又如一些专利或者文献采用可见光源对可见光玻璃的内部缺陷进行检测，这种方法用于红外玻璃的内部缺陷检测也存在问题，因为对很多不透可见光的红外玻璃来说，可见光源无法照出这些红外玻璃的内部缺陷。

综上所述，目前国内缺乏用于红外玻璃内部宏观缺陷的检测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低的红外玻璃内部宏观缺陷检测装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种红外玻璃内部缺陷检测装置，包括可调电源、红外光源、圆管、透红外平板毛玻璃、红外透镜、红外面阵成像探测器、图像处理模块和显示器，所述的红外光源、圆管、透红外平板毛玻璃、红外镜头和红外面阵成像探测器依次排列，被测红外玻璃样品置放在透红外平板毛玻璃与红外镜头之间，所述的圆管内壁呈黑色，所述的圆管内壁有能消除杂光的螺纹，所述的圆管的内径                                                

与被测红外玻璃样品的直径

之比为，所述的圆管的长度L与圆管的内径

之比为

，所述的红外光源、红外透镜和红外面阵成像探测器共一个光轴，所述的可调电源给所述的红外光源供电，所述的红外面阵成像探测器与所述的图象处理模块连接，所述的图像处理模块与所述的显示器连接。

包括一个用于固定被测红外玻璃样品的夹持架，所述的夹持架为五维调整架。

所述的红外面阵成像探测器为用于红外成像的红外CMOS或红外CCD。

所述的红外光源与所述的红外面阵成像探测器具有共同的红外波段，且该共同的红外波段的光可以透过被测红外玻璃样品。

所述的红外光源为卤素灯或红外LED等。

与现有技术相比，优点在于本发明采用透射成像的方法，结构简单、成本低廉，操作快捷方便，能够检测几毫米至几十毫米直径的红外玻璃内部缺陷，对玻璃的厚度尺寸变化适应性强，能够快速地拍摄出玻璃内部缺陷图像。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为典型的表面抛光的红外玻璃外观（人眼看不出任何内部缺陷）；

图3为本发明拍摄的红外玻璃内部裂纹图像；

图4为本发明拍摄的红外玻璃内部条纹图像；

图5为本发明拍摄的红外玻璃内部存在严重析晶、分相、全失透（不透红外光）的图像；

图6为本发明拍摄的红外玻璃内部存在部分析晶的图像。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，包括可调电源1、红外光源2、圆管3、透红外平板毛玻璃4、红外透镜6、红外面阵成像探测器7、图像处理模块8和显示器9，红外光源2、圆管3、透红外平板毛玻璃4、红外镜头6和红外面阵成像探测器7依次排列，被测红外玻璃样品5置放在透红外平板毛玻璃4与红外镜头6之间，圆管2内壁呈黑色，圆管2内壁设置有能消除杂光的螺纹，圆管3的内径

与被测红外玻璃样品5的直径

之比为

，圆管2的长度L与圆管的内径

之比为

，红外光源2、红外透镜6和红外面阵成像探测器7共一个光轴10，可调电源1给红外光源2供电，红外面阵成像探测器7与图象处理模块8连接，图像处理模块8与显示器9连接。

包括一个用于固定被测红外玻璃样品5的夹持架11，夹持架11为五维调整架11。

红外面阵成像探测器7为用于红外成像的红外CMOS或红外CCD。

红外光源2与红外面阵成像探测器7具有共同的红外波段，且该共同的红外波段的光可以透过被测红外玻璃样品5。

所述的红外光源为卤素灯或红外LED。

如图1所示，红外光源2出射的红外光进入到圆管3，圆管3内壁呈黑色且有消杂光螺纹，能够让发散角大的光线在圆管内壁多次反射和吸收，从而降低杂散光对透射成像的干扰和影响。通过大量的实验表明圆管3尺寸满足下列两个条件时可以获得形状规则的圆形红外光源光斑：

1.    圆管3内径

与被测红外玻璃样品5直径之比满足

;

2.    圆管3长度

与内径

比满足

。

红外光源2光斑经过透红外平板毛玻璃4的均匀散射，又形成了一个强度分布近似均匀的面光源，用这个面光源对被测红外玻璃样品5进行照射。被测红外玻璃样品5固定在夹持架11上，通过夹持架11的前后、左右、上下移动，以及调节夹持架11与光轴10的夹角，可以方便调节被测红外玻璃样品5的平移距离和俯仰角。

当强度较均匀的面光源（圆形红外光斑）出射的光线穿过被测玻璃样品5之后，如果玻璃内部成分不均匀，或者有空洞、裂纹、析晶等情况时，会造成玻璃内部空间各点对红外光吸收的差异，从而在垂直于光轴10的平面上形成强度不均的影像，这种影像经过红外镜头6汇聚在红外面阵成像探测器7光敏面上成像，从而形成一幅反映被测玻璃内部缺陷的图像信号，图像信号经图像处理模块8进行软硬件图像处理之后，通过显示器9显示出来。

通过对可调电源1的电压或电流调节来改变红外光源2的功率，进而调节穿过被测红外玻璃样品5之后的图像光信号的强弱。而图像光信号强弱可调的目的是使得光穿透不同厚度被测红外样品后，其强度既不超出红外面阵成像探测器7的灵敏度上限，也不低于红外面阵成像探测器7的灵敏度下限，而是正好落在一个合适的灵敏度区间内。也就是说既不会造成图像灰度饱和失真，也不会成信号太弱以至无法有效探测，而是获得背景较为均匀、分辨率较高的红外图像。因此，通过调整光源强度可以清晰拍摄不同厚度尺寸的红外玻璃内部缺陷。

按照被测红外玻璃样品5透过光谱特性来选择匹配的光源与红外成像面阵探测器7，即可检测其他不同光谱特性（通过的波长范围不同）的玻璃样品。所谓匹配是指光源2与面阵成像探测器7共同拥有某个相同的出射或响应波段，而且这个共同的波段的光正好可以透过被测玻璃。

此外，通过调整圆管3的内径也可以对不同直径（几毫米到几十毫米）红外玻璃内部缺陷进行检测，实现不同直径红外玻璃的内部缺陷检测。

Claims (5)

1.一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，其特征在于包括可调电源、红外光源、圆管、透红外平板毛玻璃、红外透镜、红外面阵成像探测器、图像处理模块和显示器，所述的红外光源、圆管、透红外平板毛玻璃、红外透镜和红外面阵成像探测器依次排列，被测红外玻璃样品置放在透红外平板毛玻璃与红外透镜之间，所述的圆管内壁呈黑色，所述的圆管内壁设置有能消除杂光的螺纹，所述的圆管的内径Φ₁与被测红外玻璃样品的直径Φ₂之比为

所述的圆管的长度L与圆管的内径Φ₁之比为

所述的红外光源、红外透镜和红外面阵成像探测器共一个光轴，所述的可调电源给所述的红外光源供电，所述的红外面阵成像探测器与所述的图象处理模块连接，所述的图像处理模块与所述的显示器连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，其特征在于包括一个用于固定被测红外玻璃样品的夹持架，所述的夹持架为五维调整架。

3.根据权利要求1所述的一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，其特征在于所述的红外面阵成像探测器为用于红外成像的红外CMOS或红外CCD。

4.根据权利要求1所述的一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，其特征在于所述的红外光源与所述的红外面阵成像探测器具有共同的红外波段，且该共同的红外波段的光可以透过被测红外玻璃样品。

5.根据权利要求1所述的一种红外玻璃内部宏观缺陷检测装置，其特征在于所述的红外光源为卤素灯或红外LED。

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