[实用新型]一种光学无损检测物品表面的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学无损检测物品表面的装置，属于光学无损检测技术领域。

背景技术

数字剪切散斑干涉技术是一种基于激光的全场，非接触表面变形(位移或应变)的测量技术。把一个具有微小楔角的剪切镜置于成像透镜的前面，使得物体表面的一点在像面上产生一对具有很小错位的两个像，由于物体表面被激光照明，使得由于错位产生的两幅剪切图像相互干涉而形成了一个包含随机干涉图样的剪切散斑场。错位像在像平面上互相干涉，形成散斑干涉图像并由CCD经图像卡采集到计算机中，对变形前后两幅散斑图像做相减或相关运算即可以在计算机上实时显示物体变形信息的散斑条纹。

数字剪切散斑干涉技术具有实时、全场、非接触、无损、机构简单、无需防震装置等优点。由于检测结果不受待测样品刚体运动影响，检测仪无需防震装置，为应用于生产检测线提供了技术基础。同时，计算机图像处理及分析系统使样品中的缺陷可实时监测与测量，快捷方便。对测量样品的高精度以及对测量环境的较低要求成为数字剪切散斑干涉技术成熟应用于轮胎、复合材料和金属领域的基础，其可以检测轮胎内部微小气泡和胎体脱层等典型缺陷，并可确定缺陷的断面位置。

目前，基于数字剪切散斑原理的无损检测方法及装置所采用的图像采集装置均为面阵CCD或面阵CMOS，例如，广州华工百川自控科技有限公司公开号为CN1632543A的发明专利，韩国轮胎株式会社公开号为CN1916563A的发明专利，Y.Y.Hung等人于2005年在Materials Science and Engineering上发表的“Shearography：An opticalmeasurement technique and applications”中利用散斑干涉术测量物体变形及离面位移。另外，德国Steinbichler公司生产的激光数字剪切散斑轮胎无损检测仪，可对整条轮胎进行检测，一个扫描周期可在2min内完成，缺陷分辨率为1mm，检测轮胎最大外直径为1600mm，最大断面宽度为600mm。但该检测仪检测系统的感光器件也是由若干个面阵CCD组成。

作为散斑图记录介质的面阵CCD或CMOS面积一般较小，其像素总数有限。若利用成像器件对较大视场成像，面阵CCD所采集的剪切散斑像的分辨率会降低，进而降低了材料缺陷的检测灵敏度。因此基于面阵CCD的无损检测，无法同时达到大视场面积和高灵敏度的要求。另外，若待测材料表面起伏较大，超过成像系统的景深限制，而面阵CCD为一准平面，成像在面阵CCD表面的像有一部分会产生离焦现象。由于受图像记录介质的影响，数字剪切散斑干涉技术的灵敏度及分辨率不能进一步提高。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种光学无损检测物品表面的装置，根据待测样品表面形貌可设计相应推扫轨道，以使推扫得到的待测样品的像清晰在焦；同时，线阵CCD相对于相同分辨率的面阵CCD价格便宜，感光面尺寸大，可大幅度降低检测成本。

技术方案

一种光学无损检测非平面物品表面的装置，其特征在于包括激光器1、扩束准直透镜组、带镜头的线阵CCD5、微位移平台6和计算机7、可转动的平面反射镜4、可前后移动的平面反射镜9、分光棱镜8；激光器1的光轴与被测物品的中心轴线呈0.01°～20°角度放置，在激光器1的光轴上设置扩束准直透镜组；在被测物品反射光束的中心轴线上依次设置分光棱镜8、可前后移动的平面反射镜9；在与被测物品反射光束的中心轴线垂直的方向上在分光棱镜8的两侧分别设置可转动的平面反射镜4和带镜头的线阵CCD5，且可前后移动的平面反射镜9到分光棱镜4的距离与可转动的平面反射镜4到分光棱镜4的距离相等；带镜头的线阵CCD 5固定在微位移平台6上，线阵CCD5采集的图像信号输出至计算机7，计算机7的控制信号输出至微位移平台6控制微位移平台6的移动；所述扩束准直透镜组包括显微物镜2和透镜3，显微物镜2设置在激光器1的前端，然后设置透镜3，透镜3的焦点位于显微物镜2的焦点处；所述显微物镜的放大倍数至少为样品表面面积与激光束截面面积的比值，使通过扩束准直透镜组扩束后的平行光束照明整个被测样品表面；所述的线阵CCD5位于样品通过线阵CCD5镜头所成像的像平面上；所述平面反射镜4的中心与分光棱镜8中心的连线垂直于微位移平台6的移动方向，微调平面反射镜4的旋转角度，使经过分光棱镜8到线阵CCD5的两束光之间角度为0.01°～20°。

所述的微位移平台6为一维方向移动微位移平台。

所述的激光器1采用氦氖激光器。