CN104359871A - 一种高精度非接触式光泽度检测的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度非接触式光泽度检测的方法，对于一组被测产品，首先利用CCD相机31采集反射光强度数据，并利用该数据生成扫描图像，当材料因变形而导致反射光出现偏离时，扫描反射光形成的光斑会在扫描图像中的不同位置进行显示，此时不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都通过计算抓取到光斑所在扫描图像内的位置，并获取图像的质心，以质心为中心在扫描图像内计算一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
Description
技术领域
本发明涉及了一种高精度非接触式光泽度检测的方法及装置，属于光泽度测量技术领域。
背景技术
表面光泽度是指通过数值表示的测量的表面光泽度数。光泽度是在一组几何规定条件下对材料表面反射光的能力进行评价的物理量。因此，它表述的是具有方向选择的反射性质，主要取决于光源照明和观察的角度，仪器测量通常采用20°、60°或85°等角度照明和检出信号。不同的应用领域使用不同角度测量的仪器。
但是现有的光泽度检测装置通常是接触式的，而接触式的测量往往有划伤被测物表面的风险。进行非接触式测量能避免划伤测量物体，但当被测物发生了变形或装夹偏位时，反射的光线则会偏出收光孔而影响测试结果，甚至测量不到光泽度值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度非接触式光泽度检测的方法及装置，且当材料因变形而导致反射光出现偏离时， 在CCD相机扫描形成的图像范围内，不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都可以抓取到光斑所在扫描图像中的位置，获取图像的质心，在扫描图像内计算以质心为中心的一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高精度非接触式光泽度检测方法，对于一组被测产品，首先利用CCD相机31采集反射光强度数据，并利用该数据生成扫描图像，当材料因变形而导致反射光出现偏离时，反射光形成的光斑会在扫描图像中的不同位置进行显示，此时不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都通过计算抓取到光斑所在扫描图像内的位置，并获取图像的质心，以质心为中心在扫描图像内计算一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
一种用于实现如权利要求1所述的光泽度检测方法的检测装置，包括中空的壳体，所述壳体的底面设置有观察孔，所述壳体上还设置有倾斜对准所述观察孔的平行光发生器和光泽度分析器，所述光泽度分析器位于以所述平行光发生器为发光源、被测物为反射面的反射光线上，所述光泽度分析器包括用于采集图像信息的CCD相机。
前述的检测装置，其特征在于：所述CCD相机为线阵CCD相机，所述光泽度分析器还包括用于驱动所述线阵CCD相机的步进电机。
前述的检测装置，其特征在于：所述步进电机上连接有丝杆，所述线阵CCD相机通过螺母滑块连接在所述丝杆上。
前述的检测装置，其特征在于：所述平行光发生器内设置有光源和用于将所述光源发出的光线转化成平行光线的第一凸透镜、第二凸透镜，所述第一凸透镜和第二凸透镜之间还设置有一带有矩形孔的遮光板，所述光泽度分析器的入光口处还设置有第三凸透镜。
本发明的有益效果是：通过CCD相机进行光通量的采集，取消了原有的在接收端反射光处得遮光板，在CCD相机扫描形成的图像中，扫描反射光形成的光斑会在图像中的不同位置进行显示，不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，利用一定的算法都可以抓取到光斑所在扫描图像内的位置，获取图像的质心，只要在扫描图像范围内测量以质心为中心的一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
附图说明
图1是本发明一种高精度非接触式光泽度检测装置的测量原理图；
图2是本发明一种高精度非接触式光泽度检测装置的线阵CCD相机与步进电机的连接结构；
图3是本发明一种高精度非接触式光泽度检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
一种高精度非接触式光泽度检测装置进行光泽度检测的方法，具体包括以下几个步骤：
（1）对于一组被测产品，首先利用CCD相机用于采集反射光强度数据，并利用该数据生成扫描图像，当材料因变形而导致反射光出现偏离时，反射光形成的光斑会在扫描图像中的不同位置进行显示，此时不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都通过计算抓取到光斑所在扫描图像内的位置，并获取图像的质心，以质心为中心在扫描图像内计算一定矩形范围大小的光通量；
（2）对一组有标定值的光泽度标准板用线阵CCD扫描一次，得到一组光通量值，然后再用标准测量表面光泽度测量计测试一组光泽度，从而得到光通量值与光泽度之间的线性函数关系和函数的线性关系R；在本发明中，测量得到光通量值与光泽度的线性关系为R2=0.9994，由此可见具有很高的线性关系；
（3）根据步骤（1）中CCD相机测量到的光通量与步骤（2）中测量得到的光通量值与光泽度之间的线性函数关系计算出待测产品的光泽度计算出待测产品的光泽度；首先用最小和最大的高低光板分别测量一下光通量和标准光泽度，得到光通量的测量值与标准值之间的一个线性函数。以后每次测量产品时得到的光通量都校准到这个线性函数上，得到校准的光通量值，再将计算得到的校准的光通量值代入上述光通量与光泽度的线性函数内，即可以求出产品的表面光泽度。
如图1-图3所示，本发明还提供了一种用于实现上述检测方法的高精度非接触式光泽度检测装置，包括中空的壳体1，所述壳体1的底面设置有观察孔，所述壳体1上还设置有倾斜对准所述观察孔的平行光发生器2和光泽度分析器3，所述平行光发生器2内设置有光源21和用于将所述光源21发出的光线转化成平行光线的第一凸透镜22、第二凸透镜24，所述第一凸透镜22和第二凸透镜24之间还设置有一带有矩形孔的遮光板23，所述光泽度分析器3位于以所述平行光发生器2为发光源、被测物为反射面的反射光线上，所述光泽度分析器3包括用于采集图像信息的CCD相机31，为了提高测量的精度，该CCD相机31可以选择线阵CCD相机，光泽度分析器3还包括用于驱动所述线阵CCD相机移动的步进电机33，所述光泽度分析器3的入光口处还设置有第三凸透镜32，通过步进电机33配合采用线阵CCD相机进行光通量得采集，由于线阵CCD相机的精度要远高于普通的面型CCD相机，因此测量的精度会大大提高，不仅实现了非接触式的检测要求，而且能够满足各种高精度的测量要求。
且通过取消了原有的在接收端反射光处的遮光板，当材料因变形而导致反射光出现偏离时， 在线阵CCD相机扫描形成的图像范围内，不管光斑的位置如何变化，都可以抓取到光斑所在扫描图像中的位置，获取图像的质心，在CCD相机形成的扫描图像内计算以质心为中心的一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
所述步进电机33上连接有丝杆34，所述线阵CCD相机31通过螺母滑块35连接在所述丝杆34上，通过步进电机33驱动丝杆34转动，实现对线阵CCD相机31行程的精确控制。
综上所述，本发明提供的一种高精度非接触式光泽度检测装置和检测方法，通过采用线阵CCD相机采集光通量，大大提高了检测精度，且当材料因变形而导致反射光出现偏离时， 在线阵CCD相机扫描形成的图像范围内，不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都可以抓取到光斑所在扫描图像中的位置，获取图像的质心，在扫描图像内计算以质心为中心的一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (5)
1.一种高精度非接触式光泽度检测的方法，其特征在于：对于一组被测产品，首先利用CCD相机采集反射光强度数据，并利用该数据生成扫描图像，当材料因变形而导致反射光出现偏离时，反射光形成的光斑会在扫描图像中的不同位置进行显示，此时不管光斑的位置因产品的变形而产生何种变化，都通过计算抓取到光斑所在扫描图像内的位置，并获取图像的质心，以质心为中心在扫描图像内计算一定矩形范围大小的光通量，进而求得材料或产品的表面光泽度。
2.一种用于实现如权利要求1所述的光泽度检测方法的检测装置，其特征在于：包括中空的壳体（1），所述壳体（1）的底面设置有观察孔，所述壳体（1）上还设置有倾斜对准所述观察孔的平行光发生器（2）和光泽度分析器（3），所述光泽度分析器（3）位于以所述平行光发生器（2）为发光源、被测物为反射面的反射光线上，所述光泽度分析器（3）包括用于采集图像信息的CCD相机（31）。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于：所述CCD相机（31）为线阵CCD相机，所述光泽度分析器（3）还包括用于驱动所述线阵CCD相机的步进电机（33）。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述步进电机（33）上连接有丝杆（34），所述线阵CCD相机（31）通过螺母滑块（35）连接在所述丝杆（34）上。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述平行光发生器（2）内设置有光源（21）和用于将所述光源（21）发出的光线转化成平行光线的第一凸透镜（22）、第二凸透镜（24），所述第一凸透镜（22）和第二凸透镜（24）之间还设置有一带有矩形孔的遮光板（23），所述光泽度分析器（3）的入光口处还设置有第三凸透镜（32）。
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