玻璃表面应力检测装置制造方法及图纸

本申请公开了一种玻璃表面应力检测装置，其包括：照明单元，用于提供偏振照明光，该照明单元包括光源；检测棱镜，其具有用于与被检测玻璃的表面贴合以进行检测的检测表面；和成像单元，其包括沿光路依次设置的石英楔、检偏振片和透镜组，其中，所述照明单元还包括柱面镜，该柱面镜设置在所述光源和所述检测棱镜之间，具有正的径向屈光力，并且柱面镜布置为使得其轴向垂直于所述至少部分光与所述检测表面的法线共同所在的光路法线平面。柱面镜将照明光会聚，使入射到检测棱镜的检测表面上的光具有包含了全反射临界角的不同入射角，使得能够减轻甚至省去了人工调节入射角的工作，并使得玻璃表面应力检测装置的整体结构更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种光学检测装置，具体地，涉及一种玻璃表面应力检测装置。
技术介绍
玻璃板是日常生活和工业生产中都常见的材料。为了衡量玻璃板质量、确保玻璃板使用的安全，经常需要对玻璃板中的应力进行测量。为了检测玻璃板应力，在国标等标准中规定，采用双折射的方式测量玻璃的表面应力，以表征玻璃内部的应力水平。目前，实际使用中，测定玻璃表面应力的方式主要有：微分表面折射法DSR(DifferentialSurfaceRefractometry)、表面掠角偏光法GASP(GrazingAngleSurfacePlarimetry)，以及近期爱沙尼亚推出了透射激光的方法。其中GASP方式对表面应力比较低的钢化玻璃具有较高的测量精度，适用于建筑上使用的半钢化玻璃的表面应力检测。GASP的测量原理是：入射偏振光束进入玻璃表面薄层，平行玻璃表面运行一段距离后离开玻璃，由于玻璃表面应力作用，光束产生双折射现象，其光程差可借助石英楔精确测出。石英楔可制成多种精度等级，因此无论应力大小如何，GASP均可精确地予以测定。然而，现有的GASP方式的玻璃表面应力检测装置在测量过程中需要调节入射光角度以及入射点两个自由度，在出射后需要调节反射镜的位置以及角度，手动调整的部件较多，操作繁琐，效率低，无法在强光下工作，适应能力低，并且设备体积大，携带不方便。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述缺陷或不足，本技术提供了一种结构简单、操作容易的便携式玻璃表面应力检测装置。根据本技术的实施例，提供了一种玻璃表面应力检测装置，其包括：照明单元，用于提供偏振照明光，该照明单元包括光源；检测棱镜，其具有用于与被检测玻璃的表面贴合以进行检测的检测表面，来自所述照明单元的光中的至少部分光以全反射临界角入射至所述检测棱镜的检测表面，并在沿被检测玻璃表面传播之后由所述检测表面从所述被检测玻璃表面耦合导出；和成像单元，其包括沿光路依次设置的石英楔、检偏振片和透镜组，该成像单元布置成接收来自所述检测棱镜的光并形成检测图像，其中，所述照明单元还包括柱面镜，该柱面镜设置在所述光源和所述检测棱镜之间，具有正的径向屈光力，并且柱面镜布置为使得其轴向垂直于所述至少部分光与所述检测表面的法线共同所在的光路法线平面。优选地，所述光源可以包括激光器和准直扩束镜，所述准直扩束镜扩大来自所述激光器的光束的直径。优选地，所述光源还可以包括设置在所述激光器与所述准直扩束镜之间的折光系统，该折光系统将激光器与准直扩束镜之间的光路折叠180度。优选地，所述照明单元还可以包括沿光路设置在所述柱面镜后面的起偏器。优选地，所述照明单元还可以包括沿光路设置在所述光源与所述检测棱镜之间的光阑，用于遮挡入射至所述检测表面的光中入射角小于全反射临界角的至少部分光。更优选地，所述光阑沿垂直于光路的方向是位置可调的。所述检测棱镜还可以包括对进入检测棱镜的光进行反射并将其引导到所述检测表面的反射面。所述成像单元还可以包括设置在所述检测棱镜与所述石英楔之间的反射镜以及用于调节该反射镜位置和姿态的调节装置。优选地，玻璃表面应力检测装置还可以包括遮光外罩，所述照明单元、检测棱镜和成像单元容纳在该遮光外罩中，并且所述遮光外罩形成有检测孔，所述检测棱镜的检测表面从所述检测孔露出。优选地，玻璃表面应力检测装置还可以包括图像检测单元，其检测通过所述成像单元形成的图像。优选地，所述玻璃表面应力检测装置还可以包括：设置在所述遮光外罩内的数据处理单元，所述图像检测单元与数据处理单元电连接；和形成在所述遮光外罩的表面上或支撑在所述遮光外罩上的显示单元，该显示单元电连接至所述数据处理单元，用于显示所述检测图像。本技术中，通过加入柱面镜将照明光会聚，使得入射到检测棱镜的检测表面上的光具有不同的入射角，其中包含了临界角，这样使得能够减轻甚至省去了人工调节入射角的工作。相应地，这样可以省略用于调节入射角的部件，从而使得玻璃表面应力检测装置的整体结构更加紧凑。附图说明通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显，附图中相同的附图标记表示相同或相应的部件和特征。图1为根据本技术实施例1的玻璃表面应力检测装置的结构示意图；图2为根据本技术实施例2的玻璃表面应力检测装置的结构示意图；图3为根据本技术实施例3的玻璃表面应力检测装置的结构示意图；图4为根据本技术实施例4的玻璃表面应力检测装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与技术相关的部分。图1为根据本技术实施例1的玻璃表面应力检测装置100的结构示意图。如图1所示，玻璃表面应力检测装置100包括：照明单元10、检测棱镜20和成像单元30。照明单元10用于提供偏振照明光。该照明单元包括光源。照明单元10还包括柱面镜15，该柱面镜15设置在光源和检测棱镜20之间，柱面镜15布置为使得其轴向垂直于光路法线平面。这里光路法线平面指的是入射光线与法线共同所在的平面。检测棱镜20具有用于与被检测玻璃的表面贴合以进行检测的检测表面20a，来自所述照明单元10的光中的至少部分光以全反射临界角入射至检测表面20a，并在沿被检测玻璃表面传播之后由所述检测表面从所述被检测玻璃表面20a耦合导出。成像单元30包括沿光路依次设置的石英楔32、检偏振片33和透镜组34。该成像单元30布置成接收来自检测棱镜20的光并形成检测图像。在所示示例中，来自光源的光束通过柱面镜15将产生会聚的扇形会聚光束，扇形会聚光束被引导到检测棱镜20的检测表面上。扇形会聚光束在进入检测棱镜20时具有不同的入射角，这些入射角中包含全反射临界角。因此，通过柱面镜产生扇形会聚光束使得入射到检测棱镜20的检测表面20a上的光中的至少部分光具有全反射临界角，这部分光可以被用于通过GASP方法检测玻璃表面应力。相比于现有技术中的玻璃表面应力检测装置，根据本技术实施例的玻璃表面应力检测装置可以减轻甚至省却调节光线入射检测表面20a时的入射角的工作；相应地，也使得装置的结构更加简单紧凑。在图1所示示例中，照明单元10中的光源包括激光器12和准直扩束镜13。激光器12发出的激光单色性好、相干性好、方向性好、亮度高。准直扩束镜13用于扩大来自激光器12的光束的直径，从而使得进入柱面镜15的光束为准直光束。然而，在此方面，本技术并不限于此；在根据本技术的玻璃表面应力检测装置中，光源也可以采取其它合适的形式。例如，光源可以包括单色LED，并且不限于使用准直扩束镜。照明单元10还可以包括起偏器16，用于选择一定偏振方向的光来照射检测棱镜20。所述一定偏振方向例如为与光路法线平面成近似45°的方向，但是并不限于此。起偏器16可以设置在检测棱镜之前的光路中的任何适当的位置，例如如图1所示设置在柱面镜15和检测棱镜20之间。在光源包括激光器的情况下，可以使用或不使用起偏器16。检测棱镜20可以为三角棱镜、入射面为圆弧型的矩形棱镜等。图1中示出的检测棱镜20为方形棱镜。检测棱镜20具有用于与被检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃表面应力检测装置，包括：照明单元，用于提供偏振照明光，该照明单元包括光源；检测棱镜，其具有用于与被检测玻璃的表面贴合以进行检测的检测表面，来自所述照明单元的光中的至少部分光以全反射临界角入射至所述检测棱镜的检测表面，并在沿被检测玻璃表面传播之后由所述检测表面从所述被检测玻璃表面耦合导出；和成像单元，其包括沿光路依次设置的石英楔、检偏振片和透镜组，该成像单元布置成接收来自所述检测棱镜的光并形成检测图像，其特征在于，所述照明单元还包括柱面镜，该柱面镜设置在所述光源和所述检测棱镜之间，具有正的径向屈光力，并且柱面镜布置为使得其轴向垂直于所述至少部分光与所述检测表面的法线共同所在的光路法线平面。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃表面应力检测装置，包括：照明单元，用于提供偏振照明光，该照明单元包括光源；检测棱镜，其具有用于与被检测玻璃的表面贴合以进行检测的检测表面，来自所述照明单元的光中的至少部分光以全反射临界角入射至所述检测棱镜的检测表面，并在沿被检测玻璃表面传播之后由所述检测表面从所述被检测玻璃表面耦合导出；和成像单元，其包括沿光路依次设置的石英楔、检偏振片和透镜组，该成像单元布置成接收来自所述检测棱镜的光并形成检测图像，其特征在于，所述照明单元还包括柱面镜，该柱面镜设置在所述光源和所述检测棱镜之间，具有正的径向屈光力，并且柱面镜布置为使得其轴向垂直于所述至少部分光与所述检测表面的法线共同所在的光路法线平面。2.如权利要求1所述的玻璃表面应力检测装置，其特征在于，所述光源包括激光器和准直扩束镜，所述准直扩束镜扩大来自所述激光器的光束的直径。3.如权利要求2所述的玻璃表面应力检测装置，其特征在于，所述光源还包括设置在所述激光器与所述准直扩束镜之间的折光系统，该折光系统将激光器与准直扩束镜之间的光路折叠180度。4.如权利要求1所述的玻璃表面应力检测装置，其特征在于，所述照明单元还包括沿光路设置在所述柱面镜后面的起偏器。5.如权利要求1所述的玻璃表面应力检测装置，其特征在于，所述照明单元还包括沿光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，
申请(专利权)人：北京杰福科技有限公司，南通杰福光学仪器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11