CN212159545U - 一种变角度玻璃光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变角度玻璃光谱检测装置，包括设置有检测光路和参比光路的分光光度计，还包括样品放置仓和位于样品放置仓内的样品放置模块；所述样品放置模块包括两轴旋转平台，所述两轴旋转平台设有样品支架，所述样品支架用于安装固定检测样品，所述两轴旋转平台用于控制检测样品沿着Z轴方向的旋转角度和沿着Y轴方向的翻转角度；所述样品放置仓包括第一侧壁和第二侧壁，在进行光谱检测时，所述检测光路从第一侧壁入射，并透过检测样品从第二侧壁出射，所述参比光路从第一侧壁入射，并直接从第二侧壁出射。本实用新型改变了固定角度玻璃光谱检测，使得检测样品的测试角度范围在任意方向最高达到76度，满足了对汽车玻璃的多角度测试要求。

Description

一种变角度玻璃光谱检测装置

技术领域：

本实用新型涉及玻璃光学检测领域，特别是涉及一种变角度玻璃光谱检测装置。

背景技术：

随着现代汽车工业的发展，特别是自动驾驶、无人驾驶汽车的发展，需要在汽车内部安装固定各种光学传感器、图像传感器等，而这些传感器往往需要固定在汽车的前风挡玻璃上，以使其获得良好的视野、高度。光学传感器和图像传感器对光谱变化异常敏感，而前风挡玻璃存在不同颜色、不同厚度的原片组合，且附加各种涂层或镀膜、带颜色的PVB、不同曲率及形状的变化，这可能造成光谱中断或变弱，从而直接影响到传感器的正常工作，甚至造成安全隐患。例如红外线传感器因特殊波长的红外光谱被玻璃吸收，而无法正常工作。为判断玻璃会不会对光学传感器或图像传感器造成干扰，多角度玻璃光谱性能测量非常重要。

现有技术采用分光光度计对汽车玻璃进行光谱检测，绝大多数分光光度计都采用双光路结构。如图1所示，在进行检测时，分光光度计中钨灯和氘灯发出的光源首先经光源镜收集和反射，再经滤光片让所需波长的光通过，然后经反射镜到达入射狭缝，光源的光由此进入单色器，单色光由出射狭缝射出，经反射镜进入切光器，切光器将单色器射出的单色光一分为二成两个光束，这两个光束分别通过样品仓中的样品池和参比池(通过检测样品的光束，称检测光束，经中间无障碍的参比池的光束，称参比光束)，然后通过同步快速转动的反射镜将两束光汇合，投射到检测器上，把到达检测器的来自检测光束的光强与来自参比光束的光强的比值定义为光学系统的透射率或反射率。

利用分光光度计测量玻璃的透射率操作十分简单，一般只要把检测样品垂直放置在样品仓中的固定支架上，使透射光线与检测样品相互垂直，配套一个仅在水平方向上手动调节角度的平台，分度值5度。由此可知，分光光度计的结构较单一，仅能对检测样品进行某一角度的透射光谱测量。但在实际生产中常常会遇到这样的问题：对于汽车玻璃这种不同位置存在不同的曲率和光学变形，需要对检测玻璃样品进行多角度光谱性能测量。因此现有分光光度计不能满足实际应用。

实用新型内容：

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种变角度玻璃光谱检测装置，旨在解决现有分光光度计仅对检测样品进行某一角度的透射光谱测量，存在无法满足不同角度玻璃光谱检测的问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种变角度玻璃光谱检测装置，包括设置有检测光路和参比光路的分光光度计，还包括样品放置仓和位于样品放置仓内的样品放置模块；所述样品放置模块包括两轴旋转平台，所述两轴旋转平台设有样品支架，所述样品支架用于安装固定检测样品，所述两轴旋转平台用于控制检测样品沿着Z轴方向的旋转角度和沿着Y轴方向的翻转角度；所述样品放置仓包括第一侧壁和第二侧壁，在进行光谱检测时，所述检测光路从第一侧壁入射，并透过检测样品从第二侧壁出射，所述参比光路从第一侧壁入射，并直接从第二侧壁出射。

优选地，所述第一侧壁上分别设置有供所述检测光路入射的第一通孔和供所述参比光路入射的第二通孔，所述第二侧壁上分别设置有供所述检测光路出射的第三通孔和供所述参比光路出射的第四通孔。

优选地，所述样品放置模块还设置有平移台，所述样品放置仓的内底面设有导轨，所述平移台沿着Y轴可滑动地安装于所述导轨，所述两轴旋转平台固定安装在所述平移台上。

优选地，所述两轴旋转平台包括第一旋转平台和第二旋转平台，所述第一旋转平台沿着Z轴方向可转动地安装于平移台，所述第二旋转平台沿着Y轴方向可转动地安装于第一旋转平台，所述样品支架安装于所述第二旋转平台。

优选地，所述第一旋转平台沿着Z轴方向的旋转角度范围为0～360度，所述第二旋转平台沿着Y轴方向的翻转角度范围为-90～90度。

优选地，所述平移台、所述第一旋转平台和所述第二旋转平台采用步进电机驱动。

优选地，所述两轴旋转平台还包括同步带，所述第一旋转平台包括输出轴，所述样品支架设有翻转轴，所述样品支架的翻转轴通过同步带与所述第一旋转平台的输出轴连接。

优选地，所述平移台的步进电机的移动精度为0.01mm，所述平移台的步进电机的行程为100mm，所述第一旋转平台和第二旋转平台的步进电机的步进角度为0.1度。

优选地，所述样品放置仓的正面安装有可开合的仓门。

优选地，所述样品放置仓的内面涂有黑色无光氧化涂层。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

1)该装置的平移台、第一旋转平台和第二旋转平台采用步进电机进行工作，实现半自动化检测，样品定位准确，光谱测试准确性高。

2)改变了固定角度玻璃光谱检测，使得该装置的测试角度范围在任意方向最高达到76度，满足了对汽车玻璃的多角度测试要求。

3)通过平移台，在光路清零时，不用触碰玻璃样品就将其从检测光路中移开，清零完毕后自动回归原位，且保持原有角度，避免玻璃样品的重复取放和测量位置的偏移，该装置能明显提升测量的重复性、再现性和效率。

4)该装置制作工艺成熟，操作简单，成本低。

附图说明：

图1为分光光度计的光路示意图；

图2为本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的剖视图；

图3为本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的样品放置仓的结构示意图；

图4为本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的样品放置模块的结构示意图；

图5为本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的两轴旋转平台的结构示意图；

附图中标号说明：1为样品放置仓，11为第一侧壁，111为第一通孔，112为第二通孔，12为第二侧壁，121为第三通孔，122为第四通孔，13为导轨，14为仓门，2为样品放置模块，21为两轴旋转平台，211为第一旋转平台，2111为输出轴，212为第二旋转平台，213为样品支架，2131为翻转轴，214为步进电机，215为同步带，22为平移台，3为检测样品。

具体实施方式：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的坐标系定义为：X轴为沿检测光路入射方向的水平坐标轴；Y轴为X轴所在的水平面内，垂直于X轴的坐标轴；Z轴为垂直于X轴所在水平面的坐标轴。

如图2至图5所示的一种变角度玻璃光谱检测装置，包括设置有检测光路和参比光路的分光光度计(图中未示出)，还包括样品放置仓1和位于样品放置仓1内的样品放置模块2；所述样品放置模块2包括两轴旋转平台21，所述两轴旋转平台21设有样品支架213，所述样品支架213用于安装固定检测样品3，所述两轴旋转平台21用于控制检测样品3沿着Z轴方向的旋转角度和沿着Y轴方向的翻转角度；所述样品放置仓1包括第一侧壁11和第二侧壁12，在进行光谱检测时，所述检测光路从第一侧壁11入射，并透过检测样品23从第二侧壁12出射，所述参比光路从第一侧壁11入射，并直接从第二侧壁12出射。

需要说明的是，所述样品放置仓1的第一侧壁11和第二侧壁12可以是镂空的，也可以设置有通孔，应当理解的是，只要能实现检测光路和参比光路透射的侧壁都在本申请的保护范围之内；所述样品放置仓1的第一侧壁11和第二侧壁12可以相对设置，也可以相邻设置，应当理解的是，只要能实现检测光路和参比光路入射的第一侧壁，以及能实现检测光路和参比光路出射的第二侧壁，都在本申请的保护范围之内。

优选地，如图3所示，所述样品放置仓1的第一侧壁11上分别设置有供所述检测光路入射的第一通孔111和供所述参比光路入射的第二通孔112，所述样品放置仓1的第二侧壁12上分别设置有供所述检测光路出射的第三通孔121和供所述参比光路出射的第四通孔122。

需要说明的是，所述第一侧壁11上的第一通孔111和第二通孔112可以是两个各自独立的通孔，也可以两个相连通的通孔，甚至两个通孔可以合并成一个大通孔，应当理解的是，只要能实现检测光路入射的通孔，都在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，所述第二侧壁12上的第三通孔121和第四通孔122可以是两个各自独立的通孔，也可以两个相连通的通孔，甚至两个通孔可以合并成一个大通孔，应当理解的是，只要能实现参比光路出射的通孔，都在本申请的保护范围之内。

优选地，如图3至图5所示，所述样品放置模块2还设置有平移台22，所述样品放置仓1的内底面设有导轨13，所述平移台22沿着Y轴可滑动地安装于所述导轨13，所述两轴旋转平台21固定安装在所述平移台22上。这样，当平移台22沿着Y轴移动时，能够带动两轴旋转平台21的移动，进而能够带动安装固定于样品支架213的检测样品3的移动。所述平移台22采用步进电机驱动，所述平移台22的步进电机的移动精度和行程分别为0.01mm和100mm。

优选地，如图4和图5所示，所述两轴旋转平台21包括第一旋转平台211和第二旋转平台212，所述第一旋转平台211沿着Z轴方向可转动地安装于平移台22，所述第二旋转平台212沿着Y轴方向可转动地安装于第一旋转平台211。由于第二旋转平台212上设有样品支架213，且检测样品3安装于样品支架213上，这样，当第一旋转平台211沿着Z轴转动时，能够带动第二旋转平台212沿着Z轴方向旋转，进而带动安装固定于样品支架213的检测样品3沿着Z轴方向旋转；当第二旋转平台212沿着Y轴转动时，能够带动安装固定于样品支架213的检测样品3沿着Y轴方向旋转。因此，该变角度玻璃光谱检测装置通过所述两轴旋转平台21改变了检测光路与检测样品3之间的相对入射角度。所述第一旋转平台211沿着Z轴方向的旋转角度范围为0～360度，所述第二旋转平台212沿着Y轴方向的翻转角度范围为-90～90度。所述第一旋转平台211和第二旋转平台212采用步进电机214驱动，所述第一旋转平台211和第二旋转平台212的步进电机214的步进角度为0.1度。

优选地，如图5所示，所述两轴旋转平台21还包括同步带215，所述第一旋转平台211包括输出轴2111，驱动所述第二旋转平台212沿Y轴翻转的步进电机214与所述第一旋转平台211的输出轴2111连接，所述样品支架213设有翻转轴2131，所述样品支架213的翻转轴2131通过同步带215与所述第一旋转平台211的输出轴2111连接。当第一旋转平台211的输出轴2111沿着Y轴转动时，第一旋转平台211的输出轴2111带动同步带215转动，同步带215再通过翻转轴2131带动样品支架213翻转，从而带动检测样品3沿着Y轴翻转。

所述样品放置仓1内面涂有黑色无光氧化涂层，这样是为了减少检测光路和参比光路的光量损失。所述样品放置仓1的正面安装有可开合的仓门14，所述仓门14便于取放检测样品3。所述样品放置仓1内部可设置有感应灯：当样品放置仓1的仓门14打开时，感应灯自动打开，样品放置仓1内的光线加强，有利于观察样品放置仓1内的结构和检测样品3；当样品放置仓1的仓门14关闭时，感应灯自动关闭，使得样品放置仓1内保持黑暗无光的环境。所述样品支架213上可设置有角度计，用来显示检测样品3的放置角度。

测量时，将检测样品3安装固定在样品支架213上，使得检测样品3垂直于检测光路；需要变更测试角度时，通过控制第一旋转平台211和第二旋转平台212来设置检测样品3与检测光路之间的相对入射角度，然后对检测样品3进行测试；需要切换光谱进行测试时，需通过控制平移台22沿着导轨13平稳移动，将样品放置模块2从检测光路中移出，且检测样品3可以保持原来的入射角度，然后对该装置进行校零，最后控制平移台22平稳地将检测样品3以原来的入射角度返回到检测光路中继续进行测试。

本实用新型所述的变角度玻璃光谱检测装置的平移台22、第一旋转平台211和第二旋转平台212采用步进电机进行工作，实现半自动化检测，检测样品3定位准确，光谱测试准确性高；该装置中的两轴旋转平台21改变了固定角度玻璃光谱检测，使得检测样品3的测试角度范围在任意方向最高达到76度，满足了对汽车玻璃的多角度测试要求；通过控制平移台22，在光路清零时，不用触碰检测样品3就能够将其从检测光路中移开，清零完毕后自动回归原位，且保持原有角度，避免检测样品3的重复取放和测量位置的偏移，该装置能明显提升测量的重复性、再现性和效率；该装置制作工艺成熟，操作简单，成本低。

Claims (10)

1.一种变角度玻璃光谱检测装置，包括设置有检测光路和参比光路的分光光度计，其特征在于：还包括样品放置仓和位于样品放置仓内的样品放置模块；所述样品放置模块包括两轴旋转平台，所述两轴旋转平台设有样品支架，所述样品支架用于安装固定检测样品，所述两轴旋转平台用于控制检测样品沿着Z轴方向的旋转角度和沿着Y轴方向的翻转角度；所述样品放置仓包括第一侧壁和第二侧壁，在进行光谱检测时，所述检测光路从第一侧壁入射，并透过检测样品从第二侧壁出射，所述参比光路从第一侧壁入射，并直接从第二侧壁出射。

2.根据权利要求1所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述第一侧壁上分别设置有供所述检测光路入射的第一通孔和供所述参比光路入射的第二通孔，所述第二侧壁上分别设置有供所述检测光路出射的第三通孔和供所述参比光路出射的第四通孔。

3.根据权利要求1所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述样品放置模块还设置有平移台，所述样品放置仓的内底面设有导轨，所述平移台沿着Y轴可滑动地安装于所述导轨，所述两轴旋转平台固定安装在所述平移台上。

4.根据权利要求3所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述两轴旋转平台包括第一旋转平台和第二旋转平台，所述第一旋转平台沿着Z轴方向可转动地安装于平移台，所述第二旋转平台沿着Y轴方向可转动地安装于第一旋转平台，所述样品支架安装于所述第二旋转平台。

5.根据权利要求4所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述第一旋转平台沿着Z轴方向的旋转角度范围为0～360度，所述第二旋转平台沿着Y轴方向的翻转角度范围为-90～90度。

6.根据权利要求4所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述平移台、所述第一旋转平台和所述第二旋转平台采用步进电机驱动。

7.根据权利要求6所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述两轴旋转平台还包括同步带，所述第一旋转平台包括输出轴，所述样品支架设有翻转轴，所述样品支架的翻转轴通过同步带与所述第一旋转平台的输出轴连接。

8.根据权利要求6所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述平移台的步进电机的移动精度为0.01mm，所述平移台的步进电机的行程为100mm，所述第一旋转平台和第二旋转平台的步进电机的步进角度为0.1度。

9.根据权利要求1所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述样品放置仓的正面安装有可开合的仓门。

10.根据权利要求1所述的变角度玻璃光谱检测装置，其特征在于：所述样品放置仓的内面涂有黑色无光氧化涂层。

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