CN208751758U - 一种光源结构及应用该光源结构的玻璃表面应力仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学元件及光学检测领域，具体涉及一种光源结构及应用该光源结构的玻璃表面应力仪，本实用新型光源结构包括激光光源，所述激光光源的光发射方向前端设有滤光片以及滤光片旋转驱动机构，所述滤光片旋转驱动机构连接滤光片，滤光片在滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动，对激光光源出射的单色相干光偏振态进行改变，使光束被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，结构简单，制造成本低，且光源单色性好，成像相机在抓取应力条纹图像时能够精确识别出亮、暗应力条纹列之间的间距，以及每一条应力条纹的准备位置，提高了应力检测结果精度，本实用新型应用该光源结构的玻璃表面应力仪使用方便快捷，应力检测精度高，具有广阔的应用前景。

Description

一种光源结构及应用该光源结构的玻璃表面应力仪

技术领域

本发明属于光学元件及光学检测领域，具体涉及一种光源结构及应用该光源结构的玻璃表面应力仪。

背景技术

众所周知，在钢化玻璃、有机玻璃等透明制品的生产工艺中，成形退火是其至关重要的一步，退火工艺的好坏，直接决定了玻璃制品的强度及寿命，退火不均匀或者不完全均匀会导致产品内有残余应力产生。另外，作为一种预应力玻璃，通常需要使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层压力，从而提高了承载能力，因而钢化玻璃广泛应用于建筑门窗、玻璃幕墙、电子仪表等领域。虽然经过钢化处理的玻璃由于产生应力从而提高了其承载力，但是这种应力通常是极不均匀的，会降低钢化玻璃制品的机械强度和热稳定性，影响玻璃制品的安全使用，严重时甚至会发生自爆现象。尤其是随着触控产业的蓬勃发展，触控产品本身的规格要求也日渐严格，由于触控面板是由外部施加压力去进行感应组件的运作方式从而达到使用效果，因此产品的机械抗压力是各大厂商的重要规范与指标。对于光学玻璃，较大应力的存在也严重影响了光学透光性及成像质量。因而，为保证钢化玻璃制品的使用性能，钢化玻璃的应力要控制在规定范围内，这就要求对钢化玻璃的表面应力进行检测。

目前市场上常见的钢化玻璃表面应力仪包括光源、折射棱镜、目镜、工业相机，折射棱镜位于光源的光线发射方向，目镜的一端位于折射棱镜的光折射方向，另一端连接工业相机，利用这种应力仪检测钢化玻璃表面应力时，将待测玻璃放置在棱镜表面使棱镜与其相贴合，光源发出的光入射到折射棱镜上，在折射棱镜与待测玻璃的接触面发生全反射。由于钢化玻璃表面存在应力，入射到玻璃表面的全反射光在应力层的作用下会产生双折射，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、工业相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力。在测量过程中，不同波长的光源会产生多组不同的应力条纹，且每一组应力条纹的起始位置各不相同，因而，为了能够精确计算出待测样品的表面应力，就需要确保光源的单色性足够好，否则工业相机在抓取图像时就无法准确识别出亮、暗条纹列之间的间距，以及每一条应力条纹的准确位置，这就直接导致应力检测结果精度低、甚至无法获得检测结果。虽然市场上陆续出现用单色LED光源配合窄带带通滤波片的方式，在单色LED光源后端使用窄带带通滤波片去限制LED光源的出射波长，但是，根据诸多试验验证，要想获得比较精准的应力测量结果，带通滤波片的窄带需要达到1nm，这就无疑增加了非常大的技术成本，造成应力仪整体制造成本较高，因而无法广泛普及。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、检测精度高、制造成本低、能够广泛普及使用的光源结构及应用该光源结构的表面应力仪。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种光源结构，其特征在于，包括激光光源，所述激光光源的光发射方向前端设有滤光片以及滤光片旋转驱动机构，所述滤光片旋转驱动机构连接所述滤光片，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动。

优选的，本发明中所述的滤光片旋转驱动机构是在所述滤光片一侧设有旋转电机，所述旋转电机经传动装置连接所述滤光片，所述滤光片在所述旋转电机的驱动下进行旋转，对所述激光光源的出射激光偏振态进行改变，使激光光源发射的单色光经待测样品全反射之后，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、工业相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力。

优选的，本发明还提供了一种应用如上所述光源结构的玻璃表面应力仪，所述玻璃表面应力仪包括光源固定座，所述光源固定座上设有激光光源，所述激光光源的光发射方向依次设有滤光片、折射棱镜、目镜、成像相机，所述激光光源发射的激光束经所述滤光片、折射棱镜后进入所述成像相机进行成像，所述滤光片连接滤光片旋转驱动机构，所述滤光片在所述滤光片旋转机构的驱动下进行旋转，所述成像相机采集所述滤光片在旋转过程中的应力条纹图像。

优选的，本发明中所述的滤光片的旋转频率高于所述成像相机采集应力条纹图像的频率。滤光片在旋转过程中，可以对激光光源发射的单色相干光的偏振态持续进行改变，使单色光经待测样品后发生双折射，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜后进入成像相机进行成像，转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力。

优选的，本发明中所述的光源固定座上还设有光源调节机构，所述光源调节机构可以对所述激光光源的入射角度进行调节，提高应力测量精度。

优选的，本发明中所述的光源调节机构是，所述光源固定座上设有上下贯通的调节螺纹孔，所述调节螺纹孔内设有调节螺杆，所述调节螺杆的一端设有调节旋钮。使用时仅需要通过旋转调节旋钮即可实现对激光光源入射角度的细微调节，简化了整体结构，提高了本发明应力仪的集成度。

本发明的有益效果是，由于本发明光源结构包括激光光源，所述激光光源的光发射方向前端设有滤光片以及滤光片旋转驱动机构，所述滤光片旋转驱动机构连接所述滤光片，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动，所述滤光片在旋转过程中可以对所述激光光源出射的单色相干光偏振态进行改变，使激光光源发射的单色光经待测样品全反射之后，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、工业相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力，结构简单，制造成本低，且光源单色性好，成像相机在抓取应力条纹图像时能够精确识别出亮、暗应力条纹列之间的间距，以及每一条应力条纹的准备位置，提高了应力检测结果精度。本发明应用该光源结构的玻璃表面应力仪使用方便快捷，应力检测精度高，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明光源结构的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。

图2为本发明玻璃表面应力仪的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

实施例一

图1示出了本发明光源结构的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图1所示，本实施例所述的光源结构，包括激光光源10，所述激光光源10的光发射方向前端设有滤光片20以及滤光片旋转驱动机构30，所述滤光片旋转驱动机构30连接所述滤光片20，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动。本实施例中选用激光光源为应力检测提供光照环境，激光光源单色性好，因而无需用窄带非常小的带通滤波片，降低了制造成本，但是由于激光光源属于相干光源，其出射偏振态一致，导致应力检测条纹模糊不清，应力检测时无法对应力条纹进行识别，也就无法对待测玻璃执行表面应力的计算。因而，本实施例中通过在激光光源前端设置滤光片以及滤光片旋转驱动机构，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动，旋转过程中所述滤光片可以对所述激光光源出射的单色相干光偏振态进行改变，使激光光源发射的单色光经待测样品全反射之后，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、工业相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力，结构简单，制造成本低，且光源单色性好，成像相机在抓取应力条纹图像时能够精确识别出亮、暗应力条纹列之间的间距，以及每一条应力条纹的准备位置，提高了应力检测结果精度。

作为优选实施方式，本实施例中所述的滤光片旋转驱动机构30是在所述滤光片一侧设有旋转电机，所述旋转电机经传动装置连接所述滤光片，所述滤光片在所述旋转电机的驱动下进行旋转，对所述激光光源的出射激光偏振态进行改变，使激光光源发射的单色光经待测样品全反射之后，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、工业相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力。本实施例中所述的传动装置可以是任何具有传动功能的结构，在本实施例中所述传动装置优选为一联轴器。

实施例二

本实施例提供了一种应用实施例一所述光源结构的玻璃表面应力仪，如图2所示，本实施例所述的玻璃表面应力仪包括光源固定座40，所述光源固定座40上设有激光光源10，所述激光光源的光发射方向依次设有滤光片20、折射棱镜50、目镜60、成像相机70，所述折射棱镜50上供放置待测玻璃，所述激光光源10发射的激光束经所述滤光片20、折射棱镜50、待测玻璃后进入所述成像相机70进行成像，所述滤光片20连接滤光片旋转驱动机构30，所述滤光片在所述滤光片旋转机构的驱动下进行旋转，所述成像相机采集所述滤光片在旋转过程中的应力条纹图像。本实施例中由于在所述激光光源前端增设滤光片以及滤光片旋转机构，滤光片在滤光片旋转驱动机构的驱动下进行旋转运动过程中可以对所述激光光源出射的单色相干光偏振态进行改变，使激光光源发射的单色光经待测样品全反射之后，形成两束偏振方向互相垂直的光束，该两束光束通过目镜、成像相机后被转换成便于识别的两组亮、暗条纹相间的条纹列，通过对比两组条纹列中相应亮条纹或暗条纹之间的位置对应关系计算玻璃表面的应力，结构简单，制造成本低，且光源单色性好，成像相机在抓取应力条纹图像时能够精确识别出亮、暗应力条纹列之间的间距，以及每一条应力条纹的准备位置，应力检测结果精度高。

作为优选实施方式，本实施例中所述的光源固定座40上还设有光源调节机构，所述光源调节机构可以对所述激光光源的入射角度进行调节，提高应力测量精度。优选的，于本实施例中，所述的光源调节机构是，所述光源固定座40上设有上下贯通的调节螺纹孔，所述调节螺纹孔内设有调节螺杆41，所述调节螺杆的一端设有调节旋钮42。使用时仅需要通过旋转调节旋钮即可实现对激光光源入射角度的细微调节，简化了整体结构，提高了本发明应力仪的集成度。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (6)

1.一种光源结构，其特征在于，包括激光光源，所述激光光源的光发射方向前端设有滤光片以及滤光片旋转驱动机构，所述滤光片旋转驱动机构连接所述滤光片，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下作旋转运动。

2.根据权利要求1所述的光源结构，其特征在于，所述的滤光片旋转驱动机构是在所述滤光片一侧设有旋转电机，所述旋转电机经传动装置连接所述滤光片。

3.一种玻璃表面应力仪，其特征在于，包括光源固定座，所述光源固定座上设有激光光源，所述激光光源的光发射方向依次设有滤光片、折射棱镜、目镜、成像相机，所述激光光源发射的激光束经所述滤光片、折射棱镜后进入所述成像相机进行成像，所述滤光片连接滤光片旋转驱动机构，所述滤光片在所述滤光片旋转驱动机构的驱动下进行旋转，所述成像相机采集所述滤光片在旋转过程中的应力条纹图像。

4.根据权利要求3所述的玻璃表面应力仪，其特征在于，所述的滤光片的旋转频率高于所述成像相机采集应力条纹图像的频率。

5.根据权利要求4所述的玻璃表面应力仪，其特征在于，所述的光源固定座上还设有光源调节机构，所述光源调节机构对所述激光光源的入射角度进行调节。

6.根据权利要求5所述的玻璃表面应力仪，其特征在于，所述的光源调节机构是，所述光源固定座上设有上下贯通的调节螺纹孔，所述调节螺纹孔内设有调节螺杆，所述调节螺杆的一端设有调节旋钮。