一种多角度光泽度仪的光学系统及其实现方法技术方案

一种多角度光泽度仪的光学系统及其实现方法，它包括光源组，所述光源组发出的入射光通过对应的第一聚光透镜变成平行光射出，分别以对应的光轴方向直接照射到被测物体表面，通过物体表面的镜面漫反射再分别经过对应第二聚光透镜把沿光轴方向的平行光分别汇聚到对应硅光电池上，其特征在于：短焦成像镜头把被测物体表面成像在面阵CCD感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统。本发明专利技术实现了角度拓展，即用单角度光路实现三角度光泽度测量，用三角度光路实现五角度光泽度测量。实现光泽度仪的小型化，另外采用视频拍照，可通过图像处理算法，判断产品表面缺陷，选择正确的测量部位，实现可测量部位的可追溯性，保证测量结果的准确性。

Optical system of multi angle glossiness instrument and implementing method thereof

The optical system of a multi angle glossmeter and its realization method, which comprises a light source, the light source set incident light through the first lens corresponding to parallel light emitted by the optical axis, respectively corresponding to the exposure to the measured object surface, the object surface reflectance mirror respectively corresponding to the second spot after the lens along the optical axis parallel light respectively converge to the corresponding silicon photocell, characterized in that: the short focal lens to the measured object surface array CCD image on the surface of a photosensitive surface, the control of the ARM array CCD acquisition system. The invention realizes the angle expansion, namely, the measurement of triangulation degree and glossiness is carried out by using a single angle optical path, and the measurement of the five angle gloss is carried out by using a trigonal optical path. To achieve miniaturization glossmeter, the video camera, the image processing algorithm, determine the surface defects of products, select the measurement site right, realize the traceability of the measurement site, ensure the accuracy of measurement results.

【技术实现步骤摘要】
一种多角度光泽度仪的光学系统及其实现方法
本专利技术属于物质分析检测仪器
，具体讲就是涉及一种多角度光泽度仪的光学系统及其实现方法。
技术介绍
光泽度仪是采用光电反射式工作原理测定物体表面光亮程度的仪器。光泽度是物体的一种重要的表观属性，是人们评价产品质量的重要依据之一。因此，广泛应用于涂料、纸张、塑料、陶瓷、大理石等建材及装饰性金属材料、纺织品、皮革加工、包装等工业部门。随着经济的发展，市场对工业产品表面质量的要求日趋严格，因此，越来越多的行业需用光泽度仪来检测它们各自的产品。依据JJG696-2002《镜面光泽度计和光泽度板检定规程》的规定，光泽度仪的常用角度为20°,45°,60°,75°,85°。目前，市场上存在的光泽度仪大都是单角度的或者三角度的，不能满足检定规程提出的五个角度要求。如果需要检测产品种类较多，单角度或三角度光泽度仪都不能满足要求。目前常见的光泽度仪的工作原理是在规定人射角和规定光束的条件下照射样品，得到镜向反射角方向的光束，其产品结构由光源、透镜、接收器和显示仪表等组成。其中三角度光泽度仪的设计原理是三套光源，三套光路结构，三套接受器和显示仪表组成。这种传统结构是单纯的硬件组合、结构复杂，制造成本高。如果按此原理设计3个以上角度的光泽度仪时，就存在安装空间不够的缺点，必然增加仪器体积和重量使仪器比较庞大。另外，对于同一样品，不同部位，其光泽度也有差别，如果表面有缺陷的话，更是影响测量准确度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有的多角度光泽度仪体积庞大，容易受待测物体表面缺陷影响测量准确度的技术缺陷，提供一种多角度光泽度仪的光学系统，结构简单，体积小，可靠性高，成本低廉。具有视频拍照，可排除产品表面缺陷，实现可测量部位的可追溯性，保证测量结果的准确性。技术方案为了实现上述技术目的，本专利技术设计的一种多角度光泽度仪的光学系统，它包括光源组，所述光源组发出的入射光通过对应的第一聚光透镜变成平行光射出，分别以对应的光轴方向直接照射到被测物体表面，通过物体表面的镜面漫反射再分别经过对应第二聚光透镜把沿光轴方向的平行光分别汇聚到对应硅光电池上，其特征在于：短焦成像镜头把被测物体表面成像在面阵CCD感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统。进一步，所述光源组为单角度入射光源，入射角度为20°或45°或60°。进一步，所述光源组为三角度入射光源，入射角度为20°，45°，60°。上述多角度光泽度仪的实现方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：(1)制作若干块从低到高的标准光泽度标准板，每块光泽度标准板在角度20°,45°,60°,75°,85°都具有对应的光泽度标准数值，并以此若干块标准光泽度标准板的光泽度为标准比对数值；(2)确定用虚拟角度代替实际角度的对应法则，即45°单角度实现20°，45°，60°的三角度测量，60°单角度实现45°，60°，75°的三角度测量，75°单角度实现60°，75°，85°的三角度测量，20°，60°,85°三角度实现20°,45°,60°,75°,85°五角度的测量；(3)用现有单角度光泽度仪测量上述若干块标准板按照上述步骤(2)确定的相应三个角度入射光对应的电压值；用现有三角度光泽度仪测量上述若干块标准板按照上述步骤(2)确定的相应五个角度入射光对应的电压值；(4)利用上述步骤(3)得到的测量数值拟合出单角度对应的三角度光泽度工作曲线以及三角度对应的五角度光泽度工作曲线；(5)用上述步骤(3)中的单角度光泽度仪或三角度光泽度仪测量实际需要测量物质的光泽度时，每测量一个数值即可找到对应的工作曲线上的数值，此工作曲线上的数值即为所需要测量的实际数值。有益效果本专利技术提供的一种多角度光泽度仪的光学系统及其实现方法，实现了角度拓展，即用单角度光路实现三角度光泽度测量，用三角度光路实现五角度光泽度测量。实现光泽度仪的小型化，具有结构简单，可靠性高，成本低廉，寿命长的优点。另外采用视频拍照，可通过图像处理算法，判断产品表面缺陷，选择正确的测量部位，实现可测量部位的可追溯性，保证测量结果的准确性性。附图说明附图1是本专利技术实施例1的光学系统示意图。附图2是本专利技术实施例2的光学系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例1如附图1所示，以入射光源组为60°角的单光源为例，光源组为LED单光源1，发出的均匀白光通过第一聚光透镜2变成平行光，以光轴60°方向直接照射被测物体7表面，通过被测物体7表面的镜面漫反射光再经过第二聚光透镜5把光轴60°方向的平行光汇聚到硅光电池6上。同时短焦成像镜头3把被测物体7表面成像在面阵CCD采集系统4感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统4实现测试物体表面的图像采集，对图像进行处理分析，得到测试表面的缺陷评价，提示注意表面缺陷，选择正确的测试部位。用60°单角度光泽度仪实现45°，60°，75°的三角度光泽度仪为例，它包括以下几个步骤：第一步，制作n块从低到高的标准光泽度标准板，每块光泽度标准板在角度20°,45°,60°,75°,85°都具有对应的光泽度标准数值，并以此n标准光泽度标准板的光泽度为标准比对数值；第二步，确定用虚拟角度代替实际角度的对应法则，即60°的三角度测量，60°单角度实现45°，60°，75°的三角度测量；第三步，用此60°单角度光泽度仪测量n块标准板的相应45°，60°，75°角度对应的电压值即(y45n，x45n)，(y60n，x60n)，(y75n，x75n)，其中：x45n表示第n块标准板上45°角的光泽度值对应的电压值；y45n表示第n块标准板上标注的45°角光泽度值；x60n表示第n块标准板上60°角的光泽度值对应的电压值；y60n表示第n块标准板上标注的60°角光泽度值；x75n表示第n块标准板上75°角的光泽度值对应的电压值；y75n表示第n块标准板上标注的70°角光泽度值；即可得到用此60°单角度光泽度仪测量n块标准板上45°，60°，75°入射光对应光泽度值对应的电压值，即每块标准板上标注的45°，60°，75°角光泽度值的数值都对应有相应的电压值，第四步，通过上述测量得到的实际数据代入下列相应公式，即可求得45°，60°，75°入射光光泽度的工作曲线系数a45n，a60n，a75n第五步，用上述60°单角度光泽度仪测量待测物体，得到电压值后带入上述步骤(4)相应曲线公式中，即可得到相应入射光角度的光泽度数值，实现了用单角度实现三角度入射光的光泽度测量。同理用三角度可以实现五角度入射光的测量，实施例2如附图2所示，光源组包括三个角度的光源，仪器LED光源1，3，6分别轮流发出的均匀白光通过对应的第一聚光透镜2，4，5变成平行光，分别以光轴20°，60°,85°方向，直接照射被测物体15表面，通过被测物体15表面的镜面漫反射光再分别经过对应的第二聚光透镜10，11，13把光轴20°，60°,85°方向的平行光分别汇聚到对应的硅光电池9，12，14上，同时短焦成像镜头7把被测物体表面成像在CCD采集系统8感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统8实现测试物体表面的图像采集，对图像进行处理分析，得到测试表面的缺陷评价，提示用户注意表面缺陷，选择正确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多角度光泽度仪的光学系统，它包括光源组，所述光源组发出的入射光通过对应的第一聚光透镜变成平行光射出，分别以对应的光轴方向直接照射到被测物体表面，通过物体表面的镜面漫反射再分别经过对应第二聚光透镜把沿光轴方向的平行光分别汇聚到对应硅光电池上，其特征在于：短焦成像镜头把被测物体表面成像在面阵CCD感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统。

【技术特征摘要】
1.一种多角度光泽度仪的光学系统，它包括光源组，所述光源组发出的入射光通过对应的第一聚光透镜变成平行光射出，分别以对应的光轴方向直接照射到被测物体表面，通过物体表面的镜面漫反射再分别经过对应第二聚光透镜把沿光轴方向的平行光分别汇聚到对应硅光电池上，其特征在于：短焦成像镜头把被测物体表面成像在面阵CCD感光面上，ARM控制器控制面阵CCD采集系统。2.如权利要求1所述的一种多角度光泽度仪的光学系统，其特征在于：所述光源组为单角度入射光源，入射角度为20°或45°或60°。3.如权利要求1所述的一种多角度光泽度仪的光学系统，其特征在于：所述光源组为三角度入射光源，入射角度为20°，45°，60°。4.上述多角度光泽度仪的实现方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：(1)制作若干块从低到高的标准光泽度标准板，每块光泽度标准板在角度20°,45°,60°,75°,85°都具有对应的光泽度标准数值，并以此若干块标...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙流星，
申请(专利权)人：上海仪电物理光学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31