CN212482750U - 一种双光路玻璃表面应力仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双光路玻璃表面应力仪，包括光源、扩束镜组、扩散片、半透半反镜、反射镜、棱镜组、成像元件和图像传感器，光源为激光光源，扩束镜组由两片扩束镜组成，扩散片位于两片扩束镜中间的焦点处，扩束镜组射出的光斑可被半透半反镜分为上路光和下路光，反射镜位于下路光的光路径上，棱镜组包括上棱镜和下棱镜，上路光经过上棱镜后进入玻璃样品，下路光经反射镜反射入下棱镜后进入玻璃样品，入射到玻璃样品应力层的光，由于波导现象，从而产生干涉条纹，成像元件用于将产生的干涉条纹成像于图像传感器，图像传感器处理干涉条纹信号进行应力测量。本应力仪采用激光作为光源，且采用独特的双光路设计，节约成本、提高检测效率。

Description

一种双光路玻璃表面应力仪

技术领域

本发明属于光学检测装置，尤其涉及一种双光路玻璃表面应力仪。

背景技术

我们知道，钢化玻璃又称强化玻璃，它是一种预应力玻璃，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏，当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的破裂，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。因而，为保证钢化玻璃制品的使用要求，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均采用单片检测方式，且大多是LED光源，随着人们生活质量的提高，手机盖板玻璃的需求不断增加，盖板玻璃的表面应力检测从原先的抽检到现在的全检，对检测仪器的效率提出更高的要求，且采用单片检测效率较低，无法满足客户的检测需求，采用LED光源又需要增加滤光片及准直透镜，给系统增加成本，不利于小型化设计。

发明内容

鉴于以上，本发明提供一种测量误差小、测量精度高的双光路玻璃表面应力仪，本发明应力仪采用激光作为光源，减少现有技术中滤光片及准直透镜的使用，节约仪器成本，缩小仪器体积，而且本应力仪采用独特的双光路检测，大大提高了检测效率。

本发明具体技术方案如下：

一种双光路玻璃表面应力仪，包括光源、光折射单元、成像单元，光折射单元位于光源的光发射方向，光源发出的光经光折射单元折射后进入成像单元成像，其特征在于：所述光源为激光光源；

所述光折射单元沿光路方向依次包括扩束镜组、扩散片、半透半反镜、反射镜、棱镜组，其中所述扩束镜组由两片扩束镜组成，所述扩散片位于所述两片扩束镜中间的焦点处，通过扩束镜组射出的光斑可被所述半透半反镜分为上路光和下路光，所述反射镜位于下路光的光路径上；

所述棱镜组包括上棱镜和下棱镜，所述上路光由所述半透半反镜出射直接射入上棱镜，所述下路光由所述半透半反镜出射经所述反射镜反射入所述下棱镜；

所述成像单元包括成像元件和图像传感器。

进一步，所述光源发散角5mrad的圆形光斑。

进一步，扩束镜组为5倍扩束，且两扩束镜片均为正光焦度，扩散片可在电机的带动绕中心旋转。

进一步，所述半透半反镜采用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有分光膜。

进一步，所述反射镜采用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有金属铝膜或银膜，反射率高于99.5%。

进一步，所述上棱镜和所述下棱镜为相同的等边或等腰棱镜，棱镜材料折射率大于被测玻璃的折射率。

进一步，所述成像元件可以是单透镜或透镜组。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中进一步给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明双光路玻璃表面应力仪的一种实施例结构示意图；

图2为本发明双光路玻璃表面应力仪的另一种实施例结构示意图；

其中，1为光源，2为扩束镜组，3为扩散片，4为半透半反镜，5为反射镜，6为棱镜组，7为成像元件，8为图像传感器，9为玻璃样品，61为上棱镜，62为下棱镜，10为微透镜阵列。

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示出了本发明双光路玻璃表面应力仪的一种实施例示意图。如图1所示，本实施例双光路玻璃表面应力仪，包括光源1、光折射单元、成像单元，光折射单元位于光源1的光发射方向，光源1发出的光经光折射单元折射后进入成像单元成像，其中光源1为激光光源，光源发散角5mrad的圆形光斑。

光折射单元沿光路方向依次包括扩束镜组2、扩散片3、半透半反镜4、反射镜5、棱镜组6，其中扩束镜组2由两片扩束镜组成，扩束镜组为5倍扩束，且两扩束镜片均为正光焦度，扩散片3位于两片扩束镜中间的焦点处，并可在电机的带动下绕中心旋转，增加光源的均匀性及消除杂散光带来的干涉影响。半透半反镜4采用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有分光膜，通过扩束镜组2射出的光斑可被半透半反镜4分为上路光和下路光，反射镜5位于下路光的光路径上，反射镜采5用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有金属铝膜或银膜，反射率高于99.5%。

棱镜组6包括上棱镜61和下棱镜62，上棱镜61和下棱镜62为相同的等边或等腰棱镜，棱镜材料折射率大于待测的玻璃样品9的折射率，满足全反射条件。

在使用本实施例应力仪检测玻璃样品9的应力时，光源1发出圆形光斑，经5倍扩束镜组2扩束及转动扩散片30后，较均匀的光斑进入半透半反镜4，将光斑分成上、下两光路，上路光经过上棱镜61后进入待测的玻璃样品9，下路光经反射镜5反射入下棱镜62，然后通过下棱镜62后进入待测的玻璃样品9，其中需要说明的是在玻璃样品9和上棱镜61、下棱镜62之间添加有折射液。钢化处理后的玻璃样品9在其表面会产生应力层，入射到应力层的光，由于波导现象，会产生亮、暗相间的条纹，从棱镜组6射出的光进入成像元件7，成像元件7可以是单透镜或透镜组，用于将产生的干涉条纹成像于图像传感器8。图像传感器8在入射光源的感光曲线较好，这样拍摄的干涉条纹对比度高，后续图像传感器8将接收到的亮、暗相间的条纹列进行光电转换后，得到的电信号输入到数据处理单元完成最终玻璃表面应力的精确测量。

其中图像传感器8可以为CCD或CMOS中的一种，也可以是基于CCD或CMOS的工业相机。

实施例二

参考图2，本发明双光路玻璃表面应力仪的另一种实施例，采用微透镜阵列10替换实施例一中的扩束镜组，其余结构不变，该透镜阵列为11*11的阵列，其中一面为平面，另一面为球面。使用微透镜阵列10光斑均匀性更好，图像的条纹效果会更好。

以此使用本发明双光路玻璃表面应力仪可以解决现有技术中光源单色性差和光源准直性差的问题，无需增加滤光片和准直透镜，节约成本，且双光路检测极大的提高检测效率，可进一步满足生产实用需求。

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 (7)

1.一种双光路玻璃表面应力仪，包括光源、光折射单元、成像单元，光折射单元位于光源的光发射方向，光源发出的光经光折射单元折射后进入成像单元成像，其特征在于：所述光源为激光光源；

所述光折射单元沿光路方向依次包括扩束镜组、扩散片、半透半反镜、反射镜、棱镜组，其中所述扩束镜组由两片扩束镜组成，所述扩散片位于所述两片扩束镜中间的焦点处，通过扩束镜组射出的光斑可被所述半透半反镜分为上路光和下路光，所述反射镜位于下路光的光路径上；

所述棱镜组包括上棱镜和下棱镜，所述上路光由所述半透半反镜出射直接射入上棱镜，所述下路光由所述半透半反镜出射经所述反射镜反射入所述下棱镜；

所述成像单元包括成像元件和图像传感器。

2.根据权利要求1所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，所述光源发散角5mrad的圆形光斑。

3.根据权利要求1或2所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，扩束镜组为5倍扩束，且两扩束镜片均为正光焦度，扩散片可在电机的带动绕中心旋转。

4.根据权利要求1或2所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，所述半透半反镜采用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有分光膜。

5.根据权利要求1或2所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，所述反射镜采用光学玻璃K9或BK7作为基底材料，表面镀有金属铝膜或银膜，反射率高于99.5%。

6.根据权利要求1或2所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，所述上棱镜和所述下棱镜为相同的等边或等腰棱镜，棱镜材料折射率大于被测玻璃的折射率。

7.根据权利要求1或2所述的双光路玻璃表面应力仪，其特征在于，所述成像元件可以是单透镜或透镜组。

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