一種透明光學元件表面質量的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，屬于光學元件檢測設備【技術領域】。它解決了針對7mm以下的透明光學元件的表面檢測工作沒有專業的檢測設備等技術問題。本檢測裝置包括機架、托板和檢測轉盤，托板設置在機架上且托板和機架之間設有使托板沿X軸和Y軸移動的兩軸驅動機構，檢測轉盤固定在托板的上方且兩者沿該檢測轉盤的周向能夠相對轉動，托板上設有能夠驅動檢測轉盤轉動的旋轉機構，檢測轉盤上具有兩個對稱分布在該檢測轉盤旋轉中心兩側的檢測工位，還設有對應的檢測相機、光源一和光源二，檢測相機、光源一和光源二均固定在機架上。本裝置利用兩軸驅動機構能夠自動實現X軸或Y軸的移動，實現自動化的移位，提高檢測效率。
【專利說明】-種透明光學元件表面質量的檢測裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光學元件檢測設備【技術領域】，尤其涉及一種透明光學元件表面質 量的檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 透明光學材料是各類光學系統中非常重要的元件。常用的透明光學材料有各類玻 璃，熔融石英，以及各種晶體材料。透明光學元件在很多光學系統里使用時，常常會在表面 鍍上諸如增透膜或高反膜等一些薄膜層，有時也會與其他光學元件材料或者塑料支架緊密 貼合，實現某些特定功能。以上這些應用都對相關光學材料的特性提出了很高要求，如材料 表面要具有很高的光學平整度，沒有污染，表面及亞表面無超標缺陷等。而相關元件的生產 加工要經過多道工序，在加工過程中不可避免的會產生各種污染和缺陷。這些污染和缺陷 的尺度很多都在微米量級、亞微米甚至納米量級，普通肉眼檢測方法無法有效識別。研發快 速、高靈敏度的污染和缺陷檢測方法因此非常必要。
[0003] 常用的表面缺陷檢測方法有明場成像技術，即利用光束照明材料上的待檢測區 域，由材料反射或透射的光束經過成像系統，這樣就獲得了的待檢測區域的圖像，通過分析 圖象來識別缺陷。如專利（CN 203069531 U)公開了一種透明光學材料表面缺陷的檢測裝 置，采用內全反射式的照明方法，即將照明光束引入到透明光學元件內部，并在透明光學元 件內部的前、后表面之間進行多次全反射，對透明光學元件的前、后表面多個區域同時照 明，利用表面缺陷所引起的散射光和折射光進行暗場成像來實現對表面缺陷的檢測。該檢 測裝置利用內全反射式照明，實現對光能的重復利用，并且可以對多區域同時進行暗場成 像檢測，特別是適用于大口徑的透明光學元件的表面及亞表面缺陷的高靈敏度檢測。
[0004] 但上述檢測裝置也存在著缺陷，針對7mm以下的透明光學元件的表面檢測工作， 上述的檢測方法就無法湊效，現有技術中也沒有公開任何一種能夠自動化雙面檢測透明光 學元件的自動化設備，也沒有檢測粘貼在塑膠支架上的透明光學元件表面質量的設備，現 在工藝是通過人工人眼檢測或是借助電子顯微鏡來完成，這導致對小尺寸光學元件的檢測 效率低下。
【發明內容】
[0005] 本實用新型針對現有的技術存在的上述問題，提供一種透明光學元件表面質量的 檢測裝置，本實用新型所要解決的技術問題是：如何持續和快速的檢測透明光學元件的正 面和反面的表面質量。
[0006] 本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現：
[0007] -種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括機架、托 板和檢測轉盤，所述托板設置在機架上，且所述托板和機架之間設有能使托板沿X軸和Y軸 移動的兩軸驅動機構，所述檢測轉盤固定在托板的上方且兩者沿該檢測轉盤的周向能夠相 對轉動，所述托板上設有能夠驅動所述檢測轉盤轉動的旋轉機構，所述檢測轉盤上具有兩 個對稱分布在該檢測轉盤旋轉中心兩側的檢測工位，每個檢測工位均能夠放置多個透明光 學元件，每個檢測工位的上方均設有一個對應的檢測相機，其中一個檢測工位的上方設有 對應的光源一，另一個檢測工位的下方設有對應的光源二，所述檢測相機、光源一和光源二 均固定在所述機架上。
[0008] 其原理如下：兩軸驅動機構是現有常見的機構，一般包括兩個相互垂直的導軌和 驅動器，驅動器可以是氣缸或電機等組合，旋轉機構一般是驅動電機，也可以是旋轉馬達等 設備。本檢測裝置主要針對的是7_以下小尺寸的透明光學元件，檢測時，將很多小尺寸的 透明光學元件放置在檢測工位內，按照X軸和Y軸依次呈矩陣排列，打開光源一和光源二， 光源一對其中一個檢測工位內的透明光學元件的上表面進行照明，其中一個檢測相機對其 進行拍照檢測，光源二對另一個檢測工位內的透明光學元件的下表面進行照明，另一個檢 測相機對其進行拍照檢測，通過兩軸驅動機構驅動檢測轉盤沿X軸或Y軸移動，使得下一組 的被檢測件對正檢測相機，然后依次檢測，等檢測工位中的所有的透明光學元件的一個表 面都被檢測完畢后，通過旋轉機構驅動檢測轉盤轉動，檢測轉盤帶動兩個檢測工位180°旋 轉對調，由于兩個檢測工位是以檢測轉盤的旋繞中心對稱分布的，所以位置對調后，之前被 檢測的兩個透明光學元件的另一表面就被檢測到了，因此，第二輪檢測時，通過兩軸驅動機 構驅動檢測轉盤沿X軸或Y軸移動，使得下一組的被檢測件對正檢測相機，然后依次檢測直 至檢測工位中的透明光學元件的另一個表面被檢測完畢。本檢測裝置的主要利用機電一體 化技術、機器視覺和圖像處理技術來改造透明光學元件透明光學元件產品過程中勞動密集 型的人工檢測環節，提高了企業光學元件生產過程中的自動化程度，幫助企業提升生產效 率，降低生產成本，更有效的參與市場競爭，具體來說，本檢測裝置利用檢測轉盤的180°旋 轉來對調檢測，不需要手工翻轉檢測對象，檢測速度快，同時由于兩軸驅動機構能夠自動實 現X軸或Y軸的移動，實現自動化的移位，能夠可持續的檢測，自動化程度高。
[0009] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述機架上還固設有定位相 機，所述定位相機位于所述檢測轉盤的上方且能夠檢測該檢測轉盤的轉動位置，所述機架 上還設有用于周向鎖定檢測轉盤的定位氣缸。定位相機的作用是檢測該檢測轉盤的轉動位 置，其和定位氣缸配合起到精確定位的作用。
[0010] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述定位氣缸的缸體固定在 機架上，所述檢測轉盤的側部設有定位凹槽，所述定位氣缸的活塞桿外端部能夠抵靠在所 述定位凹槽內。定位凹槽的作用是使活塞桿有定位基準面，提高定位的精確性和自我限位 作用。
[0011] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述光源二位于所述托板的 下方，所述托板上開設有透光槽一，所述檢測轉盤上開設有透光槽二，所述光源二、該光源 二所對應的檢測工位、透光槽一和透光槽二相疊合。光源二能夠通過透光槽一和透光槽二 對檢測工位上的透明光學元件進行照明。
[0012] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述檢測轉盤包括一個盤 體，所述盤體的中部具有所述的透光槽二，所述透光槽二上端覆蓋有一塊固定板，所述固定 板上開設有兩個透光槽三，每個透光槽三的上端均覆蓋有一個所述檢測工位，所述盤體、固 定板和檢測工位均為可拆卸連接。將檢測轉盤分成固定板和盤體的組合，其可拆卸連接提 高零部件的可更換性。
[0013] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述機架包括一個工作臺， 所述工作臺上端面固設有一個沿堅直方向分布的懸臂架，所述懸臂架的下端和工作臺相固 定，所述懸臂架的上端固設有所述檢測相機和定位相機，所述托板、檢測工位和檢測轉盤均 位于所述工作臺與懸臂架之間。設有懸臂架的作用是對其上的零部件起到良好的固定和支 撐作用。
[0014] 在上述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置中，所述檢測裝置還包括一個包 裹在機架外的密封殼體，所述密封殼體上設有通氣孔，所述通氣孔處設有空氣濾清器。密封 殼體的作用是保護內部的檢測零部件不受外部空氣和粉塵的污染，配合空氣濾清器能夠提 高內部的潔凈度，這是透明光學元件的檢測過程所需要的。
[0015] 與現有技術相比，本實用新型的優點如下：本檢測裝置利用檢測轉盤的180°旋 轉來對調檢測，不需要手工翻轉檢測對象，檢測速度快，同時由于兩軸驅動機構能夠自動實 現X軸或Y軸的移動，實現自動化的移位，能夠可持續的檢測，自動化程度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本檢測裝置安裝上密封殼體后的整體結構示意圖。
[0017] 圖2是本檢測裝置核心部件的結構立體示意圖。
[0018] 圖3是本檢測裝置核心部件的結構正視示意圖。
[0019] 圖4是檢測轉盤和托板的局部俯視示意圖。
[0020] 圖5是圖4中A-A的剖視示意圖。
[0021] 圖中，1機架；2托板；3檢測轉盤；4兩軸驅動機構；5旋轉機構；6檢測工位；7檢測 相機；8光源一；9光源二；10定位相機；11定位氣缸；12定位凹槽；13透光槽一；14透光槽 二；15盤體；16固定板；17透光槽三；18工作臺；19懸臂架；20密封殼體；21空氣濾清器。
【具體實施方式】
[0022] 以下是本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步 的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0023] 如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，檢測裝置包括機架1、托板2和檢測轉盤3,托 板2設置在機架1上，且托板2和機架1之間設有能使托板2沿X軸和Y軸移動的兩軸驅 動機構4,檢測轉盤3固定在托板2的上方且兩者沿該檢測轉盤3的周向能夠相對轉動，托 板2上設有能夠驅動檢測轉盤3轉動的旋轉機構5,兩軸驅動機構4是現有常見的機構，一 般包括兩個相互垂直的導軌和驅動器，驅動器可以是氣缸或電機等組合，旋轉機構5 -般 是驅動電機，也可以是旋轉馬達等設備。
[0024] 機架1上還固設有定位相機10,定位相機10位于檢測轉盤3的上方且能夠檢測該 檢測轉盤3的轉動位置，機架1上還設有用于周向鎖定檢測轉盤3的定位氣缸11。定位相 機10的作用是檢測該檢測轉盤3的轉動位置，其和定位氣缸11配合起到精確定位的作用。 定位氣缸11的缸體固定在機架1上，檢測轉盤3的側部設有定位凹槽12,定位氣缸11的 活塞桿外端部能夠抵靠在定位凹槽12內。定位凹槽12的作用是使活塞桿有定位基準面， 提高定位的精確性和自我限位作用。檢測轉盤3上具有兩個對稱分布在該檢測轉盤3旋轉 中心兩側的檢測工位6,每個檢測工位6均能夠放置多個透明光學元件，每個檢測工位6的 上方均設有一個對應的檢測相機7,其中一個檢測工位6的上方設有對應的光源一 8,另一 個檢測工位6的下方設有對應的光源二9,檢測相機7、光源一 8和光源二9均固定在機架 1上。光源二9位于托板2的下方，托板2上開設有透光槽一 13,檢測轉盤3上開設有透光 槽二14,光源二9、該光源二9所對應的檢測工位6、透光槽一 13和透光槽二14相疊合。光 源二9能夠通過透光槽一 13和透光槽二14對檢測工位6上的透明光學元件進行照明。
[0025] 機架1包括一個工作臺18,工作臺18上端面固設有一個沿堅直方向分布的懸臂 架19,懸臂架19的下端和工作臺18相固定，懸臂架19的上端固設有檢測相機7和定位相 機10,托板2、檢測工位6和檢測轉盤3均位于工作臺18與懸臂架19之間。設有懸臂架19 的作用是對其上的零部件起到良好的固定和支撐作用。檢測裝置還包括一個包裹在機架1 外的密封殼體20,密封殼體20上設有通氣孔，通氣孔處設有空氣濾清器21。密封殼體20 的作用是保護內部的檢測零部件不受外部空氣和粉塵的污染，配合空氣濾清器21能夠提 高內部的潔凈度，這是透明光學元件的檢測過程所需要的。檢測轉盤3包括一個盤體15， 盤體15的中部具有的透光槽二14,透光槽二14上端覆蓋有一塊固定板16,固定板16上開 設有兩個透光槽三17,每個透光槽三17的上端均覆蓋有一個檢測工位6,盤體15、固定板 16和檢測工位6均為可拆卸連接。將檢測轉盤3分成固定板16和盤體15的組合，其可拆 卸連接提高零部件的可更換性。透明光學元件是透明的光學鏡片上包裹有塑膠元件從而形 成一個整體組件。兩軸驅動機構4是現有常見的機構，一般包括兩個相互垂直的導軌和驅 動器，驅動器可以是氣缸或電機等組合，旋轉機構5 -般是驅動電機，也可以是旋轉馬達等 設備。本檢測裝置主要針對的是7_以下小尺寸的透明光學元件，檢測時，將很多小尺寸的 透明光學元件放置在檢測工位6內，按照X軸和Y軸依次呈矩陣排列，打開光源一 8和光源 二9,光源一 8對其中一個檢測工位6內的透明光學元件的上表面進行照明，其中一個檢測 相機7對其進行拍照檢測，光源二9對另一個檢測工位6內的透明光學元件的下表面進行 照明，另一個檢測相機7對其進行拍照檢測，通過兩軸驅動機構4驅動檢測轉盤沿X軸或Y 軸移動，使得下一組的被檢測件對正檢測相機7,然后依次檢測，等檢測工位6中的所有的 透明光學元件的一個表面都沒檢測完畢后，通過旋轉機構5驅動檢測轉盤3轉動，檢測轉盤 3帶動兩個檢測工位180°旋轉對調，由于兩個檢測工位6是以檢測轉盤3的旋繞中心對 稱分布的，所以位置對調后，之前被檢測的兩個透明光學元件的另一表面就被檢測到了，因 此，第二輪檢測時，通過兩軸驅動機構4驅動檢測轉盤沿X軸或Y軸移動，使得下一組的被 檢測件對正檢測相機7,然后依次檢測直至檢測工位6中的透明光學元件的另一個表面被 檢測完畢。本檢測裝置的主要利用機電一體化技術、機器視覺和圖像處理技術來改造透明 光學元件產品過程中勞動密集型的人工檢測環節，提高了企業光學元件生產過程中的自動 化程度，幫助企業提升生產效率，降低生產成本，更有效的參與市場競爭，具體來說，本檢測 裝置利用檢測轉盤3的180°旋轉來對調檢測，不需要手工翻轉檢測對象，檢測速度快，同 時由于兩軸驅動機構4能夠自動實現X軸或Y軸的移動，實現自動化的移位，能夠可持續的 檢測，自動化程度高。
[0026] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所 屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似 的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1. 一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括機架（1)、 托板（2)和檢測轉盤（3)，所述托板（2)設置在機架（1)上，且所述托板（2)和機架（1)之 間設有能使托板（2)沿X軸和Y軸移動的兩軸驅動機構（4)，所述檢測轉盤（3)固定在托 板（2)的上方且兩者沿該檢測轉盤（3)的周向能夠相對轉動，所述托板（2)上設有能夠驅 動所述檢測轉盤（3)轉動的旋轉機構（5)，所述檢測轉盤（3)上具有兩個對稱分布在該檢測 轉盤⑶旋轉中心兩側的檢測工位（6)，每個檢測工位（6)均能夠放置多個透明光學元件， 每個檢測工位￠)的上方均設有一個對應的檢測相機（7)，其中一個檢測工位￠)的上方 設有對應的光源一（8)，另一個檢測工位（6)的下方設有對應的光源二（9)，所述檢測相機 (7)、光源一（8)和光源二（9)均固定在所述機架（1)上。
2. 根據權利要求1所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述 機架（1)上還固設有定位相機（10)，所述定位相機（10)位于所述檢測轉盤（3)的上方且能 夠檢測該檢測轉盤（3)的轉動位置，所述機架（1)上還設有用于周向鎖定檢測轉盤（3)的 定位氣缸（11)。
3. 根據權利要求2所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述 定位氣缸（11)的缸體固定在機架（1)上，所述檢測轉盤（3)的側部設有定位凹槽（12)，所 述定位氣缸（11)的活塞桿外端部能夠抵靠在所述定位凹槽（12)內。
4. 根據權利要求1或2或3所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在 于，所述光源二（9)位于所述托板（2)的下方，所述托板（2)上開設有透光槽一（13)，所述 檢測轉盤（3)上開設有透光槽二（14)，所述光源二（9)、該光源二（9)所對應的檢測工位 (6)、透光槽一（13)和透光槽二（14)相疊合。
5. 根據權利要求4所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述 檢測轉盤（3)包括一個盤體（15)，所述盤體（15)的中部具有所述的透光槽二（14)，所述 透光槽二（14)上端覆蓋有一塊盤固定板（16)，所述盤固定板（16)上開設有兩個透光槽三 (17)，每個透光槽三（17)的上端均覆蓋有一個所述檢測工位（6)，所述盤體（15)、盤固定板 (16)和檢測工位（6)均為可拆卸連接。
6. 根據權利要求2或3所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所 述機架（1)包括一個工作臺（18)，所述工作臺（18)上端面固設有一個沿堅直方向分布的懸 臂架（19)，所述懸臂架（19)的下端和工作臺（18)相固定，所述懸臂架（19)的上端固設有 所述檢測相機（7)和定位相機（10)，所述托板（2)、檢測工位（6)和檢測轉盤（3)均位于所 述工作臺（18)與懸臂架（19)之間。
7. 根據權利要求4所述的一種透明光學元件表面質量的檢測裝置，其特征在于，所述 檢測裝置還包括一個包裹在機架（1)外的密封殼體（20)，所述密封殼體（20)上設有通氣 孔，所述通氣孔處設有空氣濾清器（21)。
【文檔編號】G01N21/958GK203838077SQ201420219303
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】陳孟柵, 林覺鑫, 李超超, 萬勇平 申請人:臺州振皓自動化科技有限公司