CN110440700A - 目标物体油层厚度检测装置及皮肤油层厚度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种目标物体油层厚度检测装置，用于测量待测表面为粗糙面的目标物体的油层厚度，所述装置包括：激光器、光束整形镜头、图像采集模组及壳体，所述激光器、所述光束整形镜头及所述图像采集模组均收容于所述壳体内部，所述壳体包括与所述目标物体的待测表面接触的接触面和从所述接触面向内部凹陷的检测面，所述检测面上设有出光孔和入光孔；所述激光器，用于发射激光光束；所述光束整形镜头，正对所述出光孔设置，所述光束整形镜头用于对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔射出；所述图像采集模组，正对所述入光孔设置，所述图像采集模块用于采集所述激光光束照射至目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，尤其涉及目标物体油层厚度检测装置及皮肤油层厚度检测装置。
背景技术
目前对于油层厚度的测量，多采用光谱分析的方式进行，采用光谱分析的方式必须要有光谱仪进行光谱分解，而光谱仪一般造价昂贵、操作复杂且光谱分解处理用时长。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、造价低廉和实时检测的目标物体油层厚度检测装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种目标物体油层厚度检测装置，用于测量待测表面为粗糙面的目标物体的油层厚度，所述装置包括：激光器、光束整形镜头、图像采集模组及壳体，所述激光器、所述光束整形镜头及所述图像采集模组均收容于所述壳体内部，所述壳体包括与所述目标物体的待测表面接触的接触面和从所述接触面向内部凹陷的检测面，所述检测面上设有出光孔和入光孔；所述激光器，用于发射激光光束；所述光束整形镜头，正对所述出光孔设置，所述光束整形镜头用于对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔射出；所述图像采集模组，正对所述入光孔设置，所述图像采集模组用于采集所述激光光束照射至目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像。
其中，所述图像采集模组包括：成像镜头、感光元器件及微处理器；所述成像镜头，正对所述入光孔设置，所述成像镜头的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面在同一平面上，所述成像镜头用于采集所述激光光束照射至所述目标物体的待测表面后形成的反射光线；所述感光元器件，设置于所述成像镜头远离所述入光孔的一侧，用于感应所述反射光线获取光斑图像；所述微处理器，与所述感光元器件连接，用于根据所述感光元器件获取的所述光斑图像确定油层厚度。
其中，所述成像镜头为单个凸透镜。
其中，所述成像镜头为包含至少两个透镜的透镜组。
其中，所述感光元器件为CMOS感光元器件。
其中，所述图像采集模组包括照相机，所述照相机的镜头的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面在同一平面上，所述照相机，用于采集所述激光光束照射至所述目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像，并将采集到的光斑图像通过数据传输接口传输至上位机。
其中，所述激光光束为红外激光。
其中，所述激光器的功率为1～50mW。
其中，所述激光器为半导体激光器。
一种皮肤油层厚度检测装置，用于测量皮肤表面的油层厚度，所述装置包括：激光器、光束整形镜头、图像采集模组及壳体，所述激光器、所述光束整形镜头及所述图像采集模组均收容于所述壳体内部，所述壳体包括与所述皮肤表面接触的接触面和从所述接触面向内部凹陷的检测面，所述检测面上设有出光孔和入光孔；所述激光器，用于发射激光光束；所述光束整形镜头，正对所述出光孔设置，所述光束整形镜头用于将所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔射出；所述图像采集模组，正对所述入光孔设置，所述图像采集模组用于采集所述激光光束照射至皮肤表面后形成的反射光的光斑图像。
本发明实施例提供了一种目标物体油层厚度检测装置，用于测量待测表面为粗糙面的目标物体的油层厚度，所述装置包括激光器、光束整形镜头、图像采集模组及壳体，所述壳体包括与所述目标物体的待测表面接触的接触面和从所述接触面向内部凹陷的检测面，所述检测面上设有出光孔和入光孔，通过设置于所述壳体内部的所述激光器发射激光光束、正对所述出光孔设置的所述光束整形镜头对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔射出，正对所述入光孔设置的所述图像采集模组采集所述激光光束照射至目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像，通过激光光束在皮肤表面和目标物体的待测表面分别反射所形成的反射光所形成的光斑图像计算得到油层厚度，从而可以仅通过一个激光器、光束整形镜头和图像采集模组，实现目标物体油层厚度的检测，结构简单、造价低廉且检测实时性好。
附图说明
图1为本发明一实施例中目标物体油层厚度检测装置的组成结构示意图；
图2为本发明一实施例中镜面反射的光强-位置关系示意图；
图3为本发明一实施例中漫反射的光强-位置关系示意图；
图4为本发明一实施例中部分镜面反射、部分漫反射的光强-位置关系示意图；
图5为本发明一实施例中成像镜头的结构示意图；
图6为本发明又一实施例中目标物体油层厚度检测装置的组成结构示意图；
图7为本发明另一实施例中皮肤油层厚度检测装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例提供了一种目标物体油层厚度检测装置，请参阅图1，用于测量待测表面为粗糙面的目标物体101的油层厚度，所述装置包括：激光器102、光束整形镜头103、图像采集模组104及壳体105，所述激光器102、所述光束整形镜头103及所述图像采集模组104均收容于所述壳体105内部，所述壳体105包括与所述目标物体101的待测表面接触的接触面106和从所述接触面106向内部凹陷的检测面107，所述检测面107上设有出光孔108和入光孔109；所述激光器102，用于发射激光光束；所述光束整形镜头103，正对所述出光孔108设置，所述光束整形镜头103用于对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔108射出；所述图像采集模组104，正对所述入光孔109设置，所述图像采集模组104用于采集所述激光光束照射至目标物体101的待测表面后形成的反射光的光斑图像。
本发明实施例中，目标物体油层厚度检测装置用于测量待测表面为粗糙面的目标物体101的油层厚度，所述装置包括激光器102、光束整形镜头103、图像采集模组104及壳体105，所述壳体105包括与所述目标物体101的待测表面接触的接触面106和从所述接触面106向内部凹陷的检测面107，所述检测面107上设有出光孔108和入光孔109，通过设置于所述壳体105内部的所述激光器102发射激光光束、正对所述出光孔108设置的所述光束整形镜头103对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔108射出，正对所述入光孔109设置所述图像采集模组104采集所述激光光束照射至目标物体101的待测表面后形成的反射光的光斑图像，根据光斑图像计算得到油层厚度，从而可以仅通过一个激光器102、光束整形镜头103和图像采集模组104，实现目标物体101油层厚度的检测，结构简单、造价低廉且检测实时性好。
为便于理解本发明实施例实现对油层厚度的检测所应用到的原理，请参阅图2，入射光在平整表面(比如油层)发生镜面反射产生反射光，反射光的光强和位置关系为一条中部相对于边缘较高的曲线；请参阅图3，入射光在粗糙表面发生漫反射产生反射光，反射光的光强和位置关系为一条中部相对边缘凸出但是较平缓的曲线；请参阅图4，入射光在存在油层的粗糙表面发生反射，具体的部分入射光在油层的表面发生镜面反射，部分入射光在粗糙表面发生漫反射，经过部分镜面反射和部分漫反射产生的反射光的光强和位置关系曲线既具备镜面反射又具备漫反射的光强和位置曲线的特征。目标物体油层厚度检测装置的壳体105与目标物体101的待测表面接触形成接触面106，激光器102发射激光光束，光束整形镜头103对所述激光光束进行整形并从出光孔108射出，所述激光光束照射至具有油层的目标物体101的待测表面，其中，由于目标物体101的待测表面为粗糙面，所述激光光束在目标物体101的待测表面发生漫反射，在目标物体101待测表面的油层发生镜面反射，正对所述入光孔109设置所述图像采集模组104采集所述激光光束照射至目标物体101的待测表面后形成的反射光的光斑图像，达到根据光斑图像计算得到油层厚度的目的。
这里，请再次参阅图1，所述壳体整体大致呈矩形，所述接触面106形成于所述壳体的一侧，所述检测面107从所述接触面106的中央向壳体的内部凹陷形成，所述出光孔和入光孔对称地设置于检测面107上。所述图像采集模组104包括：成像镜头1041、感光元器件1042及微处理器1043；所述成像镜头1041，正对所述入光孔109设置，所述成像镜头1041的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面106在同一平面上，所述成像镜头1041用于采集所述激光光束照射至所述目标物体101的待测表面后形成的反射光线；所述感光元器件1042，设置于所述成像镜头1041远离所述入光孔109的一侧，用于感应所述反射光线获取光斑图像；所述微处理器1043，与所述感光元器件1042连接，用于根据所述感光元器件1042获取的所述光斑图像确定油层厚度。具体的，由于检测装置的壳体105的表面与所述目标物体101的待测表面接触，成像镜头1041正对入光孔109设置，并且成像镜头1041的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面106在同一平面上，保证了成像镜头1041充分采集激光光束照射至所述目标物体101的待测表面后形成的反射光线，有利于提高测量的精确度；微处理器1043与感光元器件1042直接连接，并根据感光元器件1042获取的所述光斑图像确定油层厚度，提高了检测装置的集成度，缩小了检测装置的体积。
在一个可选的实施例中，请再次参阅图1，所述成像镜头1041为单个凸透镜，用于聚集从所述入光孔109进入的反射光，所述反射光包括所述激光光束在油层表面发生镜面反射产生的反射光和在目标物体粗糙表面发生漫反射产生的反射光，成像镜头1041采用单个凸透镜，可以实现聚集反射光的作用，简化了结构，降低了成本。
在另一个可选的实施例中，所述成像镜头1041为包含至少两个透镜的透镜组。具体的，请参阅图5，所述成像镜头1041从物侧至像侧依次包括第一透镜501、第二透镜502和第三透镜503；其中，第一透镜501具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为平面；第二透镜502具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；第三透镜503具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。第一透镜501和第二透镜502、第二透镜502和第三透镜503之间的距离不超过5mm，第一透镜501、第二透镜502和第三透镜503的组合焦距为6～35mm。由第一透镜501、第二透镜502和第三透镜503组成的成像镜头，视角宽且成像质量好。
这里，所述感光元器件1042为CMOS感光元器件。由于CMOS感光元器件结构简单、集成度高且成本低，通过采用CMOS感光元器件，降低了目标物体油层厚度检测装置的造价。
这里，请参阅图6，所述图像采集模组104包括照相机601，所述照相机601的镜头的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面106在同一平面上，所述照相机601，用于采集所述激光光束照射至所述目标物体101的待测表面后形成的反射光的光斑图像，并将采集到的光斑图像通过数据传输接口传输至上位机602。由于采用照相机601，扩大了成像范围，采用上位机进行数据处理，提高了数据处理速度。
这里，所述激光器102的功率为1～50mW，采用功率为1～50mW的激光器102，能够保证测量时所发射激光光束的反射光光强可以被检测，同时避免了功率过高对人体产生危害。
这里，所述激光器102为半导体激光器。由于半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、成本低且易于大量生产，通过采用半导体激光器，有利于减小目标物体油层厚度检测装置的体积，降低生产成本。
这里，所述激光光束为红外激光。红外激光穿透能力强，有利于对于穿透油层达到目标物体101待测面形成反射，同时红外激光的波长不在可见光波段，在一定程度上减小了对于人视网膜的伤害。
本发明另一实施例提供了一种皮肤油层厚度检测装置，请参阅图7，用于测量皮肤701表面的油层厚度，所述装置包括：激光器102、光束整形镜头103、图像采集模组104及壳体105，所述激光器102、所述光束整形镜头103及所述图像采集模组104均收容于所述壳体105内部，所述壳体105包括与所述皮肤701表面接触的接触面106和从所述接触面106向内部凹陷的检测面107，所述检测面107上设有出光孔108和入光孔109；所述激光器102，用于发射激光光束；所述光束整形镜头103，正对所述出光孔108设置，所述光束整形镜头103用于将所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔108射出；所述图像采集模组104，正对所述入光孔109设置，所述图像采集模组104用于采集所述激光光束照射至皮肤701表面后形成的反射光的光斑图像。本发明实施例中，通过设置于所述壳体105内部的所述激光器102发射激光光束、正对所述出光孔108设置的所述光束整形镜头103对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔108射出，正对所述入光孔109设置所述图像采集模组104采集所述激光光束照射至皮肤701的待测表面后形成的反射光的光斑图像，根据光斑图像计算得到油层厚度，从而可以仅通过一个激光器102、光束整形镜头103和图像采集模组104，实现对皮肤701表面的油层厚度的检测，结构简单、造价低廉且检测实时性好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种目标物体油层厚度检测装置，用于测量待测表面为粗糙面的目标物体的油层厚度，其特征在于，所述装置包括：激光器、光束整形镜头、图像采集模组及壳体，所述激光器、所述光束整形镜头及所述图像采集模组均收容于所述壳体内部，所述壳体包括与所述目标物体的待测表面接触的接触面和从所述接触面向内部凹陷的检测面，所述检测面上设有出光孔和入光孔；
所述激光器，用于发射激光光束；
所述光束整形镜头，正对所述出光孔设置，所述光束整形镜头用于对所述激光光束整形后将激光光束从所述出光孔射出；
所述图像采集模组，正对所述入光孔设置，所述图像采集模块用于采集所述激光光束照射至目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集模组包括：成像镜头、感光元器件及微处理器；
所述成像镜头，正对所述入光孔设置，所述成像镜头的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面在同一平面上，所述成像镜头用于采集所述激光光束照射至所述目标物体的待测表面后形成的反射光线；
所述感光元器件，设置于所述成像镜头远离所述入光孔的一侧，用于感应所述反射光线获取光斑图像；
所述微处理器，与所述感光元器件连接，用于根据所述感光元器件获取的所述光斑图像确定油层厚度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述成像镜头为单个凸透镜。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述成像镜头为包含至少两个透镜的透镜组。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述感光元器件为CMOS感光元器件。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集模组包括照相机，所述照相机的镜头的中心轴线与所述激光光束的轴线的相交点与所述接触面在同一平面上，所述照相机，用于采集所述激光光束照射至所述目标物体的待测表面后形成的反射光的光斑图像，并将采集到的所述光斑图像通过数据传输接口传输至上位机。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光光束为红外激光。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器的功率为1～50mW。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述激光器为半导体激光器。
10.一种皮肤油层厚度检测装置，用于测量皮肤表面的油层厚度，其特征在于，所述装置为权利要求1至9中任一项目标物体油层厚度检测装置，其中所述目标物体的待测表面为皮肤表面。
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