CN102323275A - 一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外硫系玻璃内部宏观缺成像陷检测装置，其中加热装置对金属平板进行加热，加热后的金属平板温度为50-90℃，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、支撑架和红外热成像面阵摄像头依次排列，多孔网板紧贴在遮杂散光罩的前端，被测红外硫系玻璃安装在支撑架上，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、被测红外硫系玻璃和红外热成像面阵摄像头共一个光轴，红外热成像面阵摄像头与视频/图像采集卡连接，视频/图像采集卡与计算机连接，其优点是结构非常简单、操作非常方便，能够检测几毫米至几百毫米直径的红外硫系玻璃内部缺陷，能够实时地拍摄出玻璃内部缺陷图像。

Description

一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置

技术领域

本发明涉及一种玻璃内部缺陷检测设备，尤其是涉及一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置。

背景技术

红外硫系玻璃具有良好的红外光学性能，如透过光谱范围宽（一般硒基硫系玻璃透过光谱范围为0.9-16                                                

，硫基硫系玻璃透过光谱为0.5-11

，碲基硫系玻璃透过光谱为2-21

），折射率与锗单晶相差较大易与锗镜片构成消色差透镜组，可精密模压成型，玻璃组分易调节等优点，因此在军事、民用方面的应用范围越来越广泛。红外硫系玻璃的巨大需求使得对红外玻璃材料的质量要求也日益提高，如何准确检测出玻璃内部条纹、裂纹、析晶、分相、气泡等宏观缺陷对于玻璃质量控制和生产工艺改进显得尤为重要。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。

玻璃内部缺陷常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，因此对于玻璃内部宏观缺陷检测若采用精度极高的干涉测量方法并不十分适宜。

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、操作方便的红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于包括加热装置、金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、支撑架、红外热成像面阵摄像头、视频/图像采集卡和计算机，

加热装置对金属平板进行加热，加热后的金属平板温度为50-90℃，能够辐射远红外线，波长范围8-14，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、支撑架和红外热成像面阵摄像头依次排列，所述的多孔网板紧贴在遮杂散光罩的前端，

被测红外硫系玻璃安装在所述的支撑架上，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、被测红外硫系玻璃和红外热成像面阵摄像头共一个光轴，

所述的红外热成像面阵摄像头与所述的视频/图像采集卡连接，所述的视频/图像采集卡与所述的计算机连接。

所述的金属平板的表面粗糙。

所述的多孔网板的表面为亚光黑色，亚光黑色能够有效降低杂散光在多孔网板上的反射，所述的绝热平板上布有多个直径相同的通孔，通孔与通孔之间的中心距相同，通孔的直径范围为1-5mm，通孔与通孔之间的中心距范围为5-30mm。多孔网板的通孔是为了减弱金属平板辐射远红外光强，使得穿过被测红外玻璃样品的光强得到调节。

所述的支撑架为五维调整架。用于调整被测玻璃样品前后、左右、上下移动以及俯仰角的大小。

所述的红外热成像面阵摄像头的响应波段为8-14微米。

遮杂散光罩为圆筒状金属体，圆筒状金属体内壁设置有消光螺纹，圆筒状金属体的内壁呈亚光黑色。用于消除杂散光的干扰。

所述的金属平板的直径大于遮杂散光罩的直径，所述的多孔网板的直径大于遮杂散光罩的直径，这样有利于帮助遮杂散光罩挡住来自周围背景的杂散光。

与现有技术相比，本发明的优点在于结构非常简单、操作非常方便，能够检测几毫米至几百毫米直径的红外硫系玻璃内部缺陷，能够实时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硫系玻璃外观（人眼看不出任何内部缺陷）；

图3为本发明拍摄的红外硫系玻璃内部条纹图像；

图4为图3经反色处理后的图片；

图5为本发明拍摄的红外玻璃内部析晶图像；

图6为图5经反色处理后的图片；

图7为本发明拍摄的红外玻璃内部存在严重析晶、分相的图像；

图8为图7经反色处理后的图片。

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。

一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，包括加热装置11、金属平板1、多孔网板2、遮杂散光罩3、支撑架4、红外热成像面阵摄像头6、视频/图像采集卡7和计算机8，

加热装置11对金属平板1进行加热，加热后的金属平板1温度为50-90℃，加热后的金属平板可以辐射8-14微米远红外波段的光，为一个远红外光源。金属平板1、多孔网板2、遮杂散光罩3、支撑架4和红外热成像面阵摄像头6依次排列，多孔网板2紧贴在遮杂散光罩3的前端，

被测红外硫系玻璃5安装在支撑架4上，金属平板1、多孔网板2、遮杂散光罩3、被测红外硫系玻璃5和红外热成像面阵摄像头6共一个光轴10，

红外热成像面阵摄像头6与视频/图像采集卡7连接，视频/图像采集卡7与计算机8连接。

金属平板1的表面粗糙。

多孔网板2的表面为亚光黑色，多孔网板2上布有多个直径相同的通孔，通孔与通孔之间的中心距相同，通孔的直径范围为1-5mm，通孔与通孔之间的中心距范围为5-30mm。

支撑架4为五维调整架。

红外热成像面阵摄像头6的响应波段为8-14微米。

遮杂散光罩3为圆筒状金属体，圆筒状金属体内壁设置有消光螺纹，圆筒状金属体的内壁呈亚光黑色。金属平板1的直径大于遮杂散光罩3的直径，多孔网板2的直径大于遮杂散光罩3的直径。

如图1所示，将金属平板1加热到50-90℃，辐射出远红外光线，经多孔网板2的减弱处理、穿过遮杂散光罩3，能够让发散角大的光线在圆管内壁多次反射和吸收，从而降低杂散光对光学成像系统的干扰和影响。之后，从穿过遮杂散光罩3出来的远红外光，对被测红外硫系玻璃5进行照射。被测红外硫系玻璃5固定在支撑架4上，通过样品支撑架4的前后、左右、上下移动以及俯仰角的调节，可方便调节被测红外玻璃样品5的平移距离以及被测红外硫系玻璃5与光轴10的夹角。

当远红外光线穿过被测红外硫系玻璃5之后，如果红外硫系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和散射的差异，从而在垂直于光轴10的平面上形成强度不均的影像，这种影像经红外热成像面阵摄像头6拍摄后，形成一幅反映被测玻璃内部缺陷的图像信号，经视频/图像采集卡7采集和计算机8进行软硬件图像处理之后，并最终通过计算机8的显示器显示出来。

通过选择不同网孔大小和间距的多孔网板2，可以调节穿过被测红外硫系玻璃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远红外光穿透不同厚度被测红外硫系玻璃后，其强度既不超出红外热成像面阵摄像头6的灵敏度上限，也不低于红外热成像面阵摄像头6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。

此外，在可加热金属平板1和多孔网板2足够大的条件下，通过选择不同内径的遮杂散光罩3、可以对不同直径（几毫米到上百毫米）红外硫系玻璃内部缺陷进行检测，从而实现不同直径红外硫系玻璃的内部缺陷检测。

Claims (7)

1.一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于包括加热装置、金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、支撑架、红外热成像面阵摄像头、视频/图像采集卡和计算机，

加热装置对金属平板进行加热，加热后的金属平板温度为50-90℃，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、支撑架和红外热成像面阵摄像头依次排列，所述的多孔网板紧贴在遮杂散光罩的前端，

被测红外硫系玻璃安装在所述的支撑架上，金属平板、多孔网板、遮杂散光罩、被测红外硫系玻璃和红外热成像面阵摄像头共一个光轴，

所述的红外热成像面阵摄像头与所述的视频/图像采集卡连接，所述的视频/图像采集卡与所述的计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于所述的金属平板的表面粗糙。

3.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于所述的多孔网板的表面为亚光黑色，所述的绝热平板上布有多个直径相同的通孔，通孔与通孔之间的中心距相同，通孔的直径范围为1-5mm，通孔与通孔之间的中心距范围为5-30mm。

4.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺成像陷检测装置，其特征在于所述的支撑架为五维调整架。

5.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺成像陷检测装置，其特征在于所述的红外热成像面阵摄像头的响应波段为8-14微米。

6.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于遮杂散光罩为圆筒状金属体，圆筒状金属体内壁设置有消光螺纹，圆筒状金属体的内壁呈亚光黑色。

7.根据权利要求1所述的一种红外硫系玻璃内部宏观缺陷成像检测装置，其特征在于所述的金属平板的直径大于遮杂散光罩的直径，所述的多孔网板的直径大于遮杂散光罩的直径。

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