CN107153001A - 一种检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学测距装置的产品检测领域，一种检测方法，将待测测试元件对应安装在光学测距装置上，通过驱动结构驱动反射结构或光学测距装置连续运动并逐一经过设定的测试点位，所述光学测距装置在每个测试点位测量并输出测量距离，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格；或者，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量光强和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格。针对测试元件进行综合的数据测量，利用了光学测距装置的光学测速快速高效的特性，比对快速准确，适用多种测试元件，节省检测设备的占用空间。

Description

一种检测方法

技术领域

本发明涉及光学测距装置的产品检测领域，尤其是涉及一种检测方法。

背景技术

目前，在研发过程中，对光电产品的光学特性、电学特性及其工作具体性能参数的检测是必不可少的程序。在对光电产品光学特性的检测中，特别是对透镜装置的检测，在现有的技术中，通常使用的检测方式为根据标准镜片的尺寸进行比较。但是，通过这种方式仅仅能检测出透镜的尺寸偏差，并不能检测出透镜在应用到整体部件中的性能，比如通过透镜测出的性能参数是否在既定的光电装置光学性能要求范围内。

测量偏心的方法是通过让样品旋转，通过平行光入射（透射或反射）样品的焦平面（或曲率中心）上十字叉丝的跳动来判断偏心大小。用以测量偏心的透镜检测装置有透镜定中心仪、焦距仪等，主要是通过非接触式的方式以透射式或透反式两种方式进行误差的定量测量。

上述两种方式用于测量和判定透镜的各项参数误差的操作均较为复杂，对于整体的透镜的性能是否适用于测量装置还需要进一步的加权计算，加大了测量结果的误差。同理，对于测距装置的电路板、光源、接收模块往往采用专门的电路进行测量，然后经过不同的计算得出相应的参数误差，采用的测量工具较多，采取的测量方式较多，增大了测量成本，加大了测量的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够通过测出的性能参数判断待测对象是否在既定的光电测距装置对光学性能的要求范围内的检测装置，采用如下技术方案实现：

一种检测装置，包括反射结构和光学测距装置，所述光学测距装置安放有至少一个可拆卸待测测试元件，所述反射结构和光学测距装置的间距可调，所述光学测距装置在每个设定的测试点位测量其与反射结构的间距并输出测量距离或测量光强，通过在每一个测试点位的光学测距装置与反射结构的真实距离和测量距离的比对或真实距离和测量光强的比对，以确定光学测距装置上的待测测试元件是否合格。

作为本技术方案的优选方案之一，所述光学测距装置包括光源、电路板、用于会聚发射光束的发射光学组件、用于会聚反射光束的接收光学组件和接收模块，所述电路板驱动光源发出光束，所述光束入射到反射结构，所述接收模块接收反射结构反射后的光束，所述光源、电路板、发射光学组件、接收光学组件和接收模块中的至少一个或几个可拆卸设置于光学测距装置中。

作为本技术方案的优选方案之一，还包括驱动装置和控制系统，所述控制系统通过驱动装置驱动所述光学测距装置或反射结构逐一经过测试点位。

作为本技术方案的优选方案之一，所述测试点位由控制系统根据驱动装置的运行参数计算并确定；

或者，所述测试点位由真实距离标定装置测量并标定后将相应的信号传输至控制系统。

作为本技术方案的优选方案之一，所述驱动装置包括驱动器和步进电机，所述步进电机通过齿轮齿条结构或丝杆螺母结构与反射结构或光学测距装置相连接；

或者，所述驱动装置包括驱动器和直线电机，所述直线电机的输出轴直接连接反射结构或光学测距装置。

作为本技术方案的优选方案之一，所述丝杆螺母结构包括设置在所述反射结构或光学测距装置下方的螺母座，以及螺接在所述螺母座内且与螺母座相适配的丝杆，所述丝杆的固定端与步进电机的传动轴相连接，所述丝杆的另一端穿设在支撑座上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述丝杆的固定端和支撑座分别对应设置有限位开关，所述限位开关在其与对应丝杆端部的实测距离小于等于设定安全距离值时，向控制系统发出信号，收到信号后所述控制系统指令驱动装置停止移动。

作为本技术方案的优选方案之一，所述检测装置还包括与反射结构或光学测距装置的设定测试路径相平行的直线光轴导轨，与驱动装置相连接的反射结构或光学测距装置套设在直线光轴导轨上，且所述反射结构或光学测距装置只可沿与直线光轴导轨相平行的设定测试路径移动。

作为本技术方案的优选方案之一，所述接收模块包括感光芯片和/或计时芯片；所述光源为LED光源或者激光光源。

作为本技术方案的优选方案之一，光源为两个或四个，两个或四个所述光源分别对称设置在接收模块的两侧。

作为本技术方案的优选方案之一，所述检测装置还包括外壳底座，所述外壳底座上设置有用于安装光源、发射光学组件、接收光学组件、电路板和接收模块的安装槽，所述外壳底座上方还设置有用于定位发射光学组件和接收光学组件的定位透镜上盖，以及用于定位电路板的定位电路板上盖。

作为本技术方案的优选方案之一，还包括沿竖直方向上下移动并在设定高度定位的升降台，所述光学测距装置或者反射结构设置在所述升降台上。

作为本技术方案的优选方案之一，还包括将所述反射结构和光学测距装置封装起来的壳体，所述壳体上开设有用于更换待测测试元件的侧开门。

作为本技术方案的优选方案之一，所述壳体由透明材料制成。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光学组件包括设置在发射光路上的发射透镜，每条发射光路上对应设置有一个发射透镜。

作为本技术方案的优选方案之一，所述接收光学组件包括沿接收光路自外而内依次设置的接收外透镜和接收内透镜。

本发明还提供了一种检测方法，将待测测试元件对应安装在光学测距装置上，通过驱动结构驱动反射结构或光学测距装置连续运动并逐一经过设定的测试点位，所述光学测距装置在每个测试点位测量并输出测量距离，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格；

或者，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量光强和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格。

作为本技术方案的优选方案之一，采用比值法对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离A_n和真实距离a_n或者测量光强I_n和真实距离a_n进行比对：

每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离A_n和真实距离a_n的比值P_n的数值范围在（k₁，k₂）之间时，待测测试元件合格；

或者，每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量光强I_n和真实距离a_n的比值Q_n的数值范围在（k₃，k₄）之间时，待测测试元件合格；

其中，所述n为大于等于1的自然数，所述k_1、k_2、k₃和k₄为常数，且k₂大于k₁，k₄大于k₃。

作为本技术方案的优选方案之一，所述P_n中n的取值为M，则从P₁到P_M这M个数值中最多有N-1个在（k₁，k₂）之外，则P_n所对应的待测测试元件为合格；

或者，所述Q_n中n的取值为M，则从Q₁到Q_M这M个数值中最多有N-1个在（k₃，k₄）之外，则Q_n所对应的待测测试元件为合格；

M为大于1的自然数，N为大于等于1的自然数，且M大于N-1。

作为本技术方案的优选方案之一，所述P_n中n的取值为80，则P₁到P₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₁，k₂）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格；

或者，所述Q_n中n的取值为80，则Q₁到Q₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₃，k₄）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格。

本发明针对待测对象产品在实际使用的环境，创造一个小型系统，针对某一个或者某几个测试元件的组合进行综合的数据测量，利用了光学测距装置的光学测速快速高效的特性，比对快速准确，适用多种测试元件，一机多用，节省检测设备的占用空间。在本发明中由实验多次测量标定的检测标准以及误差作为判断的标准，判断透镜是否合格，同时可检测出透镜的一致性，因而增强了对透镜的甄别，并有效的建立了透镜的数据库，增强了透镜测试的可追溯性。

附图说明

图1为本发明检测装置的光路图。

图2为本发明检测装置的整体装配示意图。

图3为本发明检测装置的外壳底座的结构示意图。

1-发射透镜；2-反射结构；3-接收外透镜；4-接收内透镜；5-支承座；6-限位开关；7-外壳底座；8-螺母座；9-丝杠；10-直线光轴导轨；11-固定端；12-联轴器；13-步进电机；14-控制系统；15-驱动器；16-壳体；17-升降台；18-定位透镜上盖；19-定位电路板上盖；20-电路板。

具体实施方式

实施例1

本发明提供了一种检测装置，如图2所示，包括：包括反射结构2和光学测距装置，所述光学测距装置安放有至少一个可拆卸待测测试元件，所述反射结构2和光学测距装置的间距可调，所述光学测距装置在每个设定的测试点位测量其与反射结构2的间距并输出测量距离或测量光强，通过在每一个测试点位的光学测距装置与反射结构2的真实距离和测量距离的比对或真实距离和测量光强的比对，以确定光学测距装置上的待测测试元件是否合格。

通过安放有至少一个可拆卸待测测试元件的所述光学测距装置和作为光学测距装置的测量目标的反射结构2的结构设置，创造一个完整的测试系统，针对某一个或者某几个测试元件的组合进行综合的数据测量，利用了光学测距装置的光学测速快速高效的特性，比对快速准确，适用多种待测测试元件的检测，一机多用，节省检测设备的占用空间。具体应用中，所述光学测距装置可以是采用tof时间法的脉冲光学测距装置或者相位法光学测距装置，还可以是采用三角法的光学测距装置。

优选的，如图1所示，所述光学测距装置包括光源、电路板20、用于会聚发射光束的发射光学组件、用于会聚反射光束的接收光学组件和接收模块，所述接收模块包括感光芯片和/或计时芯片。所述电路板20驱动光源发出光束，所述光束入射到反射结构2并反射，所述接收模块接收反射结构2反射后的光束，所述光源、电路板20、发射光学组件、接收光学组件和接收模块中的至少一个或几个可拆卸设置于光学测距装置中。

为了进一步实现自动化控制和运行，所述检测装置还包括驱动装置和控制系统14，所述控制系统14通过驱动装置驱动所述反射结构2逐一经过测试点位，所述驱动装置的运行参数由所述控制系统14设定并根据具体的测试要求进行修改。所述测试点位由测试人员根据测试需要具体设定，在测试的过程中测试点位的确定由控制系统14根据驱动装置的运行参数计算并确定。

所述驱动装置有多种选择，例如，所述驱动装置包括驱动器15和直线电机，所述直线电机的输出轴直接连接反射结构2。或者，所述驱动装置包括驱动器15和步进电机13。

作为优选项的，所述驱动装置包括驱动器15和步进电机13，所述反射结构2可以直接在步进电机13直接驱动下沿设定测试路径运行，所述反射结构2的真实距离可以通过记录步进电机13的转速和转动圈数得出。所述步进电机13通过齿轮齿条结构或丝杆螺母结构与反射结构2相连接；所述丝杆螺母结构或齿轮齿条结构均用于推动反射结构2相对于光学测距装置移动。

为了保证反射结构2移动呈直线且保持连贯，所述丝杆螺母结构包括设置在所述反射结构2下方的螺母座8，以及螺接在所述螺母座8内且与螺母座8相适配的丝杆9，所述丝杆9的固定端11与步进电机13的传动轴相连接，所述丝杆9的另一端穿设在支撑座5上。优选的，所述丝杆9的固定端11通过联轴器12与步进电机13的传动轴相连接。所述控制系统14通过步进电机13和驱动器15控制丝杆9转动以带动反射结构2运行，每一个测试点位对应一个丝杆9转动的圈数数值，当丝杆9带动反射结构2转至设定的圈数数值时，控制系统14记录测试点位真实距离a_n。螺母座8和丝杆9相配合的结构，提高了反射结构2沿测试路径运行的稳定性，同时，通过记录丝杆9的转动圈数来记录反射结构2的真实距离其更为准确，干扰更小。

为了防止反射结构2和光学测距装置的间距超过设定测量最大范围或者丝杆9脱出螺母座8，所述丝杆9的固定端11和支撑座5分别对应设置有限位开关6，所述限位开关6在其与对应丝杆9端部的实测距离小于等于设定安全距离值时，向控制系统14发出信号，收到信号后所述控制系统14指令驱动装置停止移动。

所述限位开关6为行程开关或霍尔接近开关。优选的，所述限位开关6为NPN常开型的霍尔接近开关，其检测距离为1cm。在霍尔接近开关的探头探测到距其1cm内有磁铁时，所述霍尔接近开关向与其相连接的控制系统14发出信号，所述控制系统14指令驱动结构停止移动；进一步的，所述检测装置还包括警示灯，所述警示灯连接霍尔接近开关或控制板，在霍尔接近开关的探头探测到距其1cm内有磁铁时，所述警示灯亮，以提醒测试者进行下一个测试步骤或下一次测试，优选的，所述警示灯为LED警示灯。

所述检测装置还包括与反射结构2或光学测距装置的设定测试路径相平行的直线光轴导轨10，与驱动装置相连接的反射结构2套设在直线光轴导轨10上，且所述反射结构2或光学测距装置只可沿与直线光轴导轨10相平行的设定测试路径移动。所述反射结构2可以通过与直线光轴导轨10相适配的套环与直线光轴导轨10相套接，以保证测试路径始终与直线光轴导轨10相平行。

所述光源为LED光源或者激光光源，所述光源的数量不限，可以是一个，两个或多个。优选的，所述光源为两个或四个，两个或四个所述光源分别对称设置在接收模块的两侧。

所述发射光学组件和/或所述接收光学组件为透镜或透镜组件。所述透镜组件包括多个透镜的排列组合，或者单个、多个透镜与功能膜片的组合。所述发射光学组件包括设置在发射光路上的发射透镜1，每条发射光路上对应设置有一个发射透镜1。所述接收光学组件包括沿接收光路自外而内依次设置的接收外透镜3和接收内透镜4。

至少对应每个测试点位处，两个对称设置在接收光学组件两侧的LED灯在电路板20驱动下发出光束，如图1所示，所述光束通过对应的发射透镜1后射向反射结构2，经反射结构2反射后依次经过接收外透镜3和接收内透镜4进入接收模块。

优选的，所述驱动器15为两相步进电机驱动器，型号为：vicsr2，所述步进电机13型号为STP-42D2138-02，所述丝杆9为滚珠丝杆。所述控制系统14线连接两相步进电机驱动器进行供电，直线光轴导轨10线连接驱动器15的控制端，直线光轴导轨10的另外一个端口连接光学测距装置。两相步进电机驱动器的四个端口与步进电机13相连，步进电机13通过联轴器12带动滚珠丝杆，当步进电机13驱动滚珠丝杆运动时，滚珠丝杠带动着反射结构2在水平方向上移动，所述光学测距装置可以一直测试，由控制系统14提取每一个测试点位对应的真实距离和测试距离或测试光强；或者也可以由控制系统14在每一个测试点位指令光学测距装置测距，在测试点位之间指令光学测距装置停止测距。

具体实施时，所述控制系统14也可以通过驱动装置驱动所述光学测距装置逐一经过测试点位，整体技术方案与上述技术内容相类同，不再赘述。

实施例2

与实施例1不同的是，如图3所示，所述检测装置还包括外壳底座7，所述外壳底座7上设置有用于安装光源、发射光学组件、接收光学组件、电路板20和接收模块的安装槽，所述外壳底座7上方还设置有用于定位发射光学组件和接收光学组件的定位透镜上盖18，以及用于定位电路板20的定位电路板上盖19。所述具有安装槽的外壳底座7的结构设置实现了检测装置的集成化，使得更换测试元件更为快速方便。

为了便于调整光学测距装置和反射结构2的相对高度，所述检测装置还包括可沿竖直方向上下移动并在设定高度定位的升降台17，所述光学测距装置或者反射结构2设置在所述升降台17上。

为了进一步降低外部环境的干扰，所述检测装置还包括将所述反射结构2和光学测距装置封装起来的壳体16，所述壳体16上开设有用于更换待测测试元件的侧开门。所述壳体16的设置，减少了实验时外部的碰触和干扰。

优选的，所述壳体16由透明材料制成。可以清楚直观的观察检测装置的结构及测试过程。

实施例3

与实施例1-2不同的是，所述检测装置还包括真实距离标定装置，所述真实距离标定装置用于校准所述驱动装置所标出的真实距离的误差。所述真实距离标定装置可以是直尺、光电门等测距装置。

或者，所述真实距离标定装置实时测量出所述反射结构2与所述光学测距装置的间距并至少将每一个测试点位的真实测距信息传输至控制系统14，由控制系统14控制光学测距装置至少在测试点位进行其与反射结构2的间距的测量。

优选的，所述真实距离标定装置是光电门，所述光电门连接控制系统14。当然，所述真实距离标定装置包含但不限于直尺和光电门，可扩展到测量领域的任何测量工具。

实施例4

本发明还提供了一种检测方法，将待测测试元件对应安装在光学测距装置上，通过驱动结构驱动反射结构2或光学测距装置连续运动并逐一经过设定的测试点位，所述光学测距装置在每个测试点位测量并输出测量距离A_n，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量距离A_n和真实距离a_n比对，判断待测测试元件是否合格。对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量距离A_n和真实距离a_n比对有多种比对方法，可以是函数法，比值法，差值法等。

优选的，采用比值法对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量距离A_n和真实距离a_n进行比对：每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量距离A_n和真实距离a_n的比值P_n的数值范围在（k₁，k₂）之间时，待测测试元件合格。其中，所述n为大于等于1的自然数，所述k₁和k₂为常数，且k₂大于k₁。

优选的，为了尽可能的排除偶然因素的影响，采用AQL抽样方式，提高了检测的科学性和合理性，所述P_n中n的取值为M，则从P₁到P_M这M个数值中最多有N-1个在（k₁，k₂）之外，则P_n所对应的待测测试元件为合格；

M为大于1的自然数，N为大于等于1的自然数，且M大于N-1。当P₁到P_M这M个数值中至少有N个在设定的（k₁，k₂）之外，则满足前述条件的P_n所对应的待测元件为不合格。不合格的待测元件需要返回供应商处进行相应的修改或调换。

具体实施时，以所述P_n中n的取值为80为例，则P₁到P₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₁，k₂）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格；则P₁到P₈₀这80个数值中至少有6个在设定的（k₁，k₂）之外，满足前述条件的待测测试元件为不合格。

实施例5

与实施例4不同的是，所述光学测距装置具有感光芯片，所述光学测距装置在每个测试点位测量并输出测量光强I_n，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量光强I_n和真实距离a_n比对，判断待测测试元件是否合格。对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量光强I_n和真实距离a_n比对有多重比对方法，可以是函数法，比值法，差值法等。

优选的，采用比值法对每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量光强I_n和真实距离a_n进行比对：

每个测试点位的光学测距装置与反射结构2的测量光强I_n和真实距离a_n判的比值Q_n的数值范围在（k₃，k₄）之间时，待测测试元件合格。其中，所述n为大于等于1的自然数，所述k₃和k₄为常数，k₄大于k₃。

优选的，为了尽可能的排除偶然因素的影响，采用AQL抽样方式，提高了检测的科学性和合理性，所述Q_n中n的取值为M，则从Q₁到Q_M这M个数值中最多有N-1个在设定的（k₃，k₄）之外，则Q_n所对应的待测测试元件为合格；M为大于1的自然数，N为大于等于1的自然数，且M大于N-1。

具体实施时，所述Q_n中n的取值为80，则Q₁到Q₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₃，k₄）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格。

本发明利用控制变量法、比较法，根据实际需要设定标准值与误差，测试待测对象在实际环境中的效果，透镜本身所作用的探头是在相对移动的环境下进行测量，本发明创造设计出这样一个完整的系统，其中包括机械结构部分以及电子程序部分。目前，透镜检测技术均为对于透镜自身的检测，本发明的灵敏度很高，可检测出透镜在整个过程中的异常问题，包括透镜的装反、污渍、划痕。本发明作为一个可以独立运作的产品，检测装置还可以开发拓展出其他的功能，比如对整个光学测距装置或是对光学电路板的检测。

以上所述的仅是本发明的优选的实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的情况下，还可以作出若干改进和变型，这也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种检测方法，其特征在于，将待测测试元件对应安装在光学测距装置上，通过驱动结构驱动反射结构或光学测距装置连续运动并逐一经过设定的测试点位，所述光学测距装置在每个测试点位测量并输出测量距离，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格；

或者，对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量光强和真实距离比对，判断待测测试元件是否合格。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，采用比值法对每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离A_n和真实距离a_n或者测量光强I_n和真实距离a_n进行比对：

每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量距离A_n和真实距离a_n的比值P_n的数值范围在（k₁，k₂）之间时，待测测试元件合格；

或者，每个测试点位的光学测距装置与反射结构的测量光强I_n和真实距离a_n的比值Q_n的数值范围在（k₃，k₄）之间时，待测测试元件合格；

其中，所述n为大于等于1的自然数，所述k_1、k_2、k₃和k₄为常数，且k₂大于k₁，k₄大于k₃。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述P_n中n的取值为M，则从P₁到P_M这M个数值中最多有N-1个在（k₁，k₂）之外，则P_n所对应的待测测试元件为合格；

或者，所述Q_n中n的取值为M，则从Q₁到Q_M这M个数值中最多有N-1个在（k₃，k₄）之外，则Q_n所对应的待测测试元件为合格；

M为大于1的自然数，N为大于等于1的自然数，且M大于N-1。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述P_n中n的取值为80，则P₁到P₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₁，k₂）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格；

或者，所述Q_n中n的取值为80，则Q₁到Q₈₀这80个数值中最多有5个在设定的（k₃，k₄）之外，满足前述条件的待测测试元件为合格。