CN103926258A - 一种透明光学元件表面质量的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透明光学元件表面质量的检测装置，属于光学元件检测设备技术领域。它解决了针对7mm以下的透明光学元件的表面检测工作没有专业的检测设备等技术问题。本检测装置包括机架、托板和检测转盘，托板设置在机架上且托板和机架之间设有能使托板沿X轴和Y轴移动的两轴驱动机构，检测转盘固定在托板的上方且两者沿该检测转盘的周向能够相对转动，托板上设有能够驱动检测转盘转动的旋转机构，检测转盘上具有两个对称分布在该检测转盘旋转中心两侧的检测工位，还设有对应的检测相机、光源一和光源二，检测相机、光源一和光源二均固定在机架上。本发明利用两轴驱动机构能够自动实现X轴或Y轴的移动，实现自动化的移位，提高检测效率。

Description

一种透明光学元件表面质量的检测装置

技术领域

本发明属于光学元件检测设备技术领域，尤其涉及一种透明光学元件表面质量的检测装置。

背景技术

透明光学材料是各类光学系统中非常重要的元件。常用的透明光学材料有各类玻璃，熔融石英，以及各种晶体材料。透明光学元件在很多光学系统里使用时，常常会在表面镀上诸如增透膜或高反膜等一些薄膜层，有时也会与其他光学元件材料或者塑料支架紧密贴合，实现某些特定功能。以上这些应用都对相关光学材料的特性提出了很高要求，如材料表面要具有很高的光学平整度，没有污染，表面及亚表面无超标缺陷等。而相关元件的生产加工要经过多道工序，在加工过程中不可避免的会产生各种污染和缺陷。这些污染和缺陷的尺度很多都在微米量级、亚微米甚至纳米量级，普通肉眼检测方法无法有效识别。研发快速、高灵敏度的污染和缺陷检测方法因此非常必要。

常用的表面缺陷检测方法有明场成像技术，即利用光束照明材料上的待检测区域，由材料反射或透射的光束经过成像系统，这样就获得了的待检测区域的图像，通过分析图象来识别缺陷。如专利(CN203069531U)公开了一种透明光学材料表面缺陷的检测装置，采用内全反射式的照明方法，即将照明光束引入到透明光学元件内部，并在透明光学元件内部的前、后表面之间进行多次全反射，对透明光学元件的前、后表面多个区域同时照明，利用表面缺陷所引起的散射光和折射光进行暗场成像来实现对表面缺陷的检测。该检测装置利用内全反射式照明，实现对光能的重复利用，并且可以对多区域同时进行暗场成像检测，特别是适用于大口径的透明光学元件的表面及亚表面缺陷的高灵敏度检测。

但上述检测装置也存在着缺陷，针对7mm以下的透明光学元件的表面检测工作，上述的检测方法就无法凑效，现有技术中也没有公开任何一种能够自动化双面检测透明光学元件的自动化设备，也没有检测粘贴在塑胶支架上的透明光学元件表面质量的设备，现在工艺是通过人工人眼检测或是借助电子显微镜来完成，这导致对小尺寸光学元件的检测效率低下。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种透明光学元件表面质量的检测装置，本发明所要解决的技术问题是：如何持续和快速的检测透明光学元件的正面和反面的表面质量。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括机架、托板和检测转盘，所述托板设置在机架上，且所述托板和机架之间设有能使托板沿X轴和Y轴移动的两轴驱动机构，所述检测转盘固定在托板的上方且两者沿该检测转盘的周向能够相对转动，所述托板上设有能够驱动所述检测转盘转动的旋转机构，所述检测转盘上具有两个对称分布在该检测转盘旋转中心两侧的检测工位，每个检测工位均能够放置多个透明光学元件，每个检测工位的上方均设有一个对应的检测相机，其中一个检测工位的上方设有对应的光源一，另一个检测工位的下方设有对应的光源二，所述检测相机、光源一和光源二均固定在所述机架上。

其原理如下：两轴驱动机构是现有常见的机构，一般包括两个相互垂直的导轨和驱动器，驱动器可以是气缸或电机等组合，旋转机构一般是驱动电机，也可以是旋转马达等设备。本检测装置主要针对的是7mm以下小尺寸的透明光学元件，检测时，将很多小尺寸的透明光学元件放置在检测工位内，按照X轴和Y轴依次呈矩阵排列，打开光源一和光源二，光源一对其中一个检测工位内的透明光学元件的上表面进行照明，其中一个检测相机对其进行拍照检测，光源二对另一个检测工位内的透明光学元件的下表面进行照明，另一个检测相机对其进行拍照检测，通过两轴驱动机构驱动检测转盘沿X轴或Y轴移动，使得下一组的被检测件对正检测相机，然后依次检测，等检测工位中的所有的透明光学元件的一个表面都被检测完毕后，通过旋转机构驱动检测转盘转动，检测转盘带动两个检测工位180°旋转对调，由于两个检测工位是以检测转盘的旋绕中心对称分布的，所以位置对调后，之前被检测的两个透明光学元件的另一表面就被检测到了，因此，第二轮检测时，通过两轴驱动机构驱动检测转盘沿X轴或Y轴移动，使得下一组的被检测件对正检测相机，然后依次检测直至检测工位中的透明光学元件的另一个表面被检测完毕。本检测装置的主要利用机电一体化技术、机器视觉和图像处理技术来改造透明光学元件透明光学元件产品过程中劳动密集型的人工检测环节，提高了企业光学元件生产过程中的自动化程度，帮助企业提升生产效率，降低生产成本，更有效的参与市场竞争，具体来说，本检测装置利用检测转盘的180°旋转来对调检测，不需要手工翻转检测对象，检测速度快，同时由于两轴驱动机构能够自动实现X轴或Y轴的移动，实现自动化的移位，能够可持续的检测，自动化程度高。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述机架上还固设有定位相机，所述定位相机位于所述检测转盘的上方且能够检测该检测转盘的转动位置，所述机架上还设有用于周向锁定检测转盘的定位气缸。定位相机的作用是检测该检测转盘的转动位置，其和定位气缸配合起到精确定位的作用。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述定位气缸的缸体固定在机架上，所述检测转盘的侧部设有定位凹槽，所述定位气缸的活塞杆外端部能够抵靠在所述定位凹槽内。定位凹槽的作用是使活塞杆有定位基准面，提高定位的精确性和自我限位作用。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述光源二位于所述托板的下方，所述托板上开设有透光槽一，所述检测转盘上开设有透光槽二，所述光源二、该光源二所对应的检测工位、透光槽一和透光槽二相叠合。光源二能够通过透光槽一和透光槽二对检测工位上的透明光学元件进行照明。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述检测转盘包括一个盘体，所述盘体的中部具有所述的透光槽二，所述透光槽二上端覆盖有一块固定板，所述固定板上开设有两个透光槽三，每个透光槽三的上端均覆盖有一个所述检测工位，所述盘体、固定板和检测工位均为可拆卸连接。将检测转盘分成固定板和盘体的组合，其可拆卸连接提高零部件的可更换性。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述机架包括一个工作台，所述工作台上端面固设有一个沿竖直方向分布的悬臂架，所述悬臂架的下端和工作台相固定，所述悬臂架的上端固设有所述检测相机和定位相机，所述托板、检测工位和检测转盘均位于所述工作台与悬臂架之间。设有悬臂架的作用是对其上的零部件起到良好的固定和支撑作用。

在上述的一种透明光学元件表面质量的检测装置中，所述检测装置还包括一个包裹在机架外的密封壳体，所述密封壳体上设有通气孔，所述通气孔处设有空气滤清器。密封壳体的作用是保护内部的检测零部件不受外部空气和粉尘的污染，配合空气滤清器能够提高内部的洁净度，这是透明光学元件的检测过程所需要的。

与现有技术相比，本发明的优点如下：本检测装置利用检测转盘的180°旋转来对调检测，不需要手工翻转检测对象，检测速度快，同时由于两轴驱动机构能够自动实现X轴或Y轴的移动，实现自动化的移位，能够可持续的检测，自动化程度高。

附图说明

图1是本检测装置安装上密封壳体后的整体结构示意图。

图2是本检测装置核心部件的结构立体示意图。

图3是本检测装置核心部件的结构正视示意图。

图4是检测转盘和托板的局部俯视示意图。

图5是图4中A-A的剖视示意图。

图中，1机架；2托板；3检测转盘；4两轴驱动机构；5旋转机构；6检测工位；7检测相机；8光源一；9光源二；10定位相机；11定位气缸；12定位凹槽；13透光槽一；14透光槽二；15盘体；16固定板；17透光槽三；18工作台；19悬臂架；20密封壳体；21空气滤清器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，检测装置包括机架1、托板2和检测转盘3，托板2设置在机架1上，且托板2和机架1之间设有能使托板2沿X轴和Y轴移动的两轴驱动机构4，检测转盘3固定在托板2的上方且两者沿该检测转盘3的周向能够相对转动，托板2上设有能够驱动检测转盘3转动的旋转机构5，两轴驱动机构4是现有常见的机构，一般包括两个相互垂直的导轨和驱动器，驱动器可以是气缸或电机等组合，旋转机构5一般是驱动电机，也可以是旋转马达等设备。

机架1上还固设有定位相机10，定位相机10位于检测转盘3的上方且能够检测该检测转盘3的转动位置，机架1上还设有用于周向锁定检测转盘3的定位气缸11。定位相机10的作用是检测该检测转盘3的转动位置，其和定位气缸11配合起到精确定位的作用。定位气缸11的缸体固定在机架1上，检测转盘3的侧部设有定位凹槽12，定位气缸11的活塞杆外端部能够抵靠在定位凹槽12内。定位凹槽12的作用是使活塞杆有定位基准面，提高定位的精确性和自我限位作用。检测转盘3上具有两个对称分布在该检测转盘3旋转中心两侧的检测工位6，每个检测工位6均能够放置多个透明光学元件，每个检测工位6的上方均设有一个对应的检测相机7，其中一个检测工位6的上方设有对应的光源一8，另一个检测工位6的下方设有对应的光源二9，检测相机7、光源一8和光源二9均固定在机架1上。光源二9位于托板2的下方，托板2上开设有透光槽一13，检测转盘3上开设有透光槽二14，光源二9、该光源二9所对应的检测工位6、透光槽一13和透光槽二14相叠合。光源二9能够通过透光槽一13和透光槽二14对检测工位6上的透明光学元件进行照明。

机架1包括一个工作台18，工作台18上端面固设有一个沿竖直方向分布的悬臂架19，悬臂架19的下端和工作台18相固定，悬臂架19的上端固设有检测相机7和定位相机10，托板2、检测工位6和检测转盘3均位于工作台18与悬臂架19之间。设有悬臂架19的作用是对其上的零部件起到良好的固定和支撑作用。检测装置还包括一个包裹在机架1外的密封壳体20，密封壳体20上设有通气孔，通气孔处设有空气滤清器21。密封壳体20的作用是保护内部的检测零部件不受外部空气和粉尘的污染，配合空气滤清器21能够提高内部的洁净度，这是透明光学元件的检测过程所需要的。检测转盘3包括一个盘体15，盘体15的中部具有的透光槽二14，透光槽二14上端覆盖有一块固定板16，固定板16上开设有两个透光槽三17，每个透光槽三17的上端均覆盖有一个检测工位6，盘体15、固定板16和检测工位6均为可拆卸连接。将检测转盘3分成固定板16和盘体15的组合，其可拆卸连接提高零部件的可更换性。透明光学元件是透明的光学镜片上包裹有塑胶元件从而形成一个整体组件。两轴驱动机构4是现有常见的机构，一般包括两个相互垂直的导轨和驱动器，驱动器可以是气缸或电机等组合，旋转机构5一般是驱动电机，也可以是旋转马达等设备。本检测装置主要针对的是7mm以下小尺寸的透明光学元件，检测时，将很多小尺寸的透明光学元件放置在检测工位6内，按照X轴和Y轴依次呈矩阵排列，打开光源一8和光源二9，光源一8对其中一个检测工位6内的透明光学元件的上表面进行照明，其中一个检测相机7对其进行拍照检测，光源二9对另一个检测工位6内的透明光学元件的下表面进行照明，另一个检测相机7对其进行拍照检测，通过两轴驱动机构4驱动检测转盘沿X轴或Y轴移动，使得下一组的被检测件对正检测相机7，然后依次检测，等检测工位6中的所有的透明光学元件的一个表面都没检测完毕后，通过旋转机构5驱动检测转盘3转动，检测转盘3带动两个检测工位180°旋转对调，由于两个检测工位6是以检测转盘3的旋绕中心对称分布的，所以位置对调后，之前被检测的两个透明光学元件的另一表面就被检测到了，因此，第二轮检测时，通过两轴驱动机构4驱动检测转盘沿X轴或Y轴移动，使得下一组的被检测件对正检测相机7，然后依次检测直至检测工位6中的透明光学元件的另一个表面被检测完毕。本检测装置的主要利用机电一体化技术、机器视觉和图像处理技术来改造透明光学元件产品过程中劳动密集型的人工检测环节，提高了企业光学元件生产过程中的自动化程度，帮助企业提升生产效率，降低生产成本，更有效的参与市场竞争，具体来说，本检测装置利用检测转盘3的180°旋转来对调检测，不需要手工翻转检测对象，检测速度快，同时由于两轴驱动机构4能够自动实现X轴或Y轴的移动，实现自动化的移位，能够可持续的检测，自动化程度高。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括机架(1)、托板(2)和检测转盘(3)，所述托板(2)设置在机架(1)上，且所述托板(2)和机架(1)之间设有能使托板(2)沿X轴和Y轴移动的两轴驱动机构(4)，所述检测转盘(3)固定在托板(2)的上方且两者沿该检测转盘(3)的周向能够相对转动，所述托板(2)上设有能够驱动所述检测转盘(3)转动的旋转机构(5)，所述检测转盘(3)上具有两个对称分布在该检测转盘(3)旋转中心两侧的检测工位(6)，每个检测工位(6)均能够放置多个透明光学元件，每个检测工位(6)的上方均设有一个对应的检测相机(7)，其中一个检测工位(6)的上方设有对应的光源一(8)，另一个检测工位(6)的下方设有对应的光源二(9)，所述检测相机(7)、光源一(8)和光源二(9)均固定在所述机架(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述机架(1)上还固设有定位相机(10)，所述定位相机(10)位于所述检测转盘(3)的上方且能够检测该检测转盘(3)的转动位置，所述机架(1)上还设有用于周向锁定检测转盘(3)的定位气缸(11)。

3.根据权利要求2所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述定位气缸(11)的缸体固定在机架(1)上，所述检测转盘(3)的侧部设有定位凹槽(12)，所述定位气缸(11)的活塞杆外端部能够抵靠在所述定位凹槽(12)内。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述光源二(9)位于所述托板(2)的下方，所述托板(2)上开设有透光槽一(13)，所述检测转盘(3)上开设有透光槽二(14)，所述光源二(9)、该光源二(9)所对应的检测工位(6)、透光槽一(13)和透光槽二(14)相叠合。

5.根据权利要求4所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述检测转盘(3)包括一个盘体(15)，所述盘体(15)的中部具有所述的透光槽二(14)，所述透光槽二(14)上端覆盖有一块盘固定板(16)，所述盘固定板(16)上开设有两个透光槽三(17)，每个透光槽三(17)的上端均覆盖有一个所述检测工位(6)，所述盘体(15)、盘固定板(16)和检测工位(6)均为可拆卸连接。

6.根据权利要求2或3所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述机架(1)包括一个工作台(18)，所述工作台(18)上端面固设有一个沿竖直方向分布的悬臂架(19)，所述悬臂架(19)的下端和工作台(18)相固定，所述悬臂架(19)的上端固设有所述检测相机(7)和定位相机(10)，所述托板(2)、检测工位(6)和检测转盘(3)均位于所述工作台(18)与悬臂架(19)之间。

7.根据权利要求4所述的一种透明光学元件表面质量的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一个包裹在机架(1)外的密封壳体(20)，所述密封壳体(20)上设有通气孔，所述通气孔处设有空气滤清器(21)。