一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法与检测装置

技术领域

本发明涉及玻璃生产及检测技术领域，尤其是一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法与检测装置。

背景技术

受制于生产工艺与环境的影响，玻璃在生产过程中会产生应力残余的情况，在实际使用过程中存在应力残余的部分更易破损造成安全隐患。需要在玻璃表面选取不同位点进行检测，获取测试点处的应力在不同负载下的变化情况，根据生产标准判断产品是否合格。传统的应力检测方法存在检测精度低、检测仪器复杂等问题，且接触式测量会对某些特种玻璃表面造成损坏。

发明内容

针对现有玻璃应力检测方法，本发明的目的在于提出了一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法，利用该方法可以实现不同载荷下玻璃应力的全场快速检测，判别应力奇异点。

本发明所采用的技术方法如下：

一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法，可用于不同载荷下玻璃应力变化情况的检测，包括以下步骤：

（1）输入被测玻璃尺寸与CCD参数，将被测玻璃样品划分为M*N块区域，各区域依次为Q

（2）对玻璃环绕施加载荷，按照分区逐个记录各区域施加载荷后的数字全息图；所述载荷为加热、加压或者同时加热加压，当涉及加热时，需用红外热像仪测量温度。

（3）施加载荷前后的全息图对应相加，得到双曝光数字全息图，完成全息像再现，记录各个区域的变化应力场。

（4）利用各个区域再现图像中的噪点对各个区域进行特征识别，匹配图像，获取被测物体完整应力变化场，找到应力变化奇异位置。

进一步的，步骤（1）中被测玻璃尺寸包括其长

本发明的另一目的在于提供所述基于数字全息技术的玻璃应力检测方法所用装置，包括激光器1、第一分光棱镜2、第一准直扩束装置3、第一反射镜4、被测玻璃5、第二分光棱镜7、第二反射镜8、第二准直扩束装置9、CCD相机10、计算机11以及红外热像仪12；光束从激光器1输出，在第一分光棱镜处分为光强比为1:1的水平方向参考光光路与垂直方向物光光路，垂直方向物光经第一准直扩束装置3、第一反射镜4后照射到被测玻璃样品，水平方向参考光经第二准直扩束装置9和第二反射镜8后与物光于第二分光棱镜7处干涉，干涉条纹由CCD相机10记录，输入计算机11中，最终得到双曝光数字全息图。

进一步的，本发明所述装置还包括放置被测玻璃的可移动加热加压装置6，该装置包括横向移动杆61、环绕加热/加压框62、加热片63、纵向移动杆64、加压垫片65、可调节加压螺杆66，红外热像仪12、计算机11，所述环绕加热/加压框62内置加热片63，框架内部设有放置玻璃的卡槽，上侧与右侧卡槽内设有加压垫片65，加压垫片65与可调节加压螺杆66连接，通过可调节加压螺杆66的转动来施加压力，纵向移动杆61与横向移动杆64与驱动电机连接，驱动电机与计算机11连接，横向移动杆61和纵向移动杆64通过与滑动夹具与环绕加热/加压框62进行连接，计算机11控制横向移动杆61和纵向移动杆64带动环绕加热/加压框62做轴向运动。所述的可移动加热加压装置可在计算机控制下沿纵向移动杆、横向移动杆分别移动，环绕加热加压装置可对被测玻璃样品进行加热与加压。

本发明的有益效果：

本发明利用数字全息方法实现了不同载荷情况下玻璃应力的检测，同时提出了一种模拟一般载荷的加压加热装置。利用数字全息技术能够实现应力变化的全场快速测量，可以拓展实时测量的新应用场景；光学装置结构简单，加压加热装置可用性高。相较于普通的光学、电学检测方法，整套系统检测精度高，可适用范围广泛，能够有效降低检测费用。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法的示例流程图；

图2为本发明提供的一种基于数字全息技术的玻璃应力检测装置的光路结构图；

图3为本发明提供的环绕加热加压装置的结构图；

图4为本发明提供的方法针对双层玻璃进行测试所采集到的变化前全息图；

图5为本发明提供的方法针对双层玻璃进行测试所采集到的加热后的全息图。

图2中：1-激光器；2-第一分光棱镜；3-第一准直扩束装置；4-第一反射镜；5-被测玻璃；6-加热加压装置；7-第二分光棱镜；8-第二反射镜；9-第二准直扩束装置；10-CCD相机；11-计算机；12-红外热像仪；

图3中：61-横向移动杆；62-环绕加热/加压框；63-加热片；64-纵向移动杆；65-加压垫片；66-可调节加压螺杆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明进一步说明，但不应该以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种基于数字全息技术的玻璃应力检测装置，包括激光器1、第一分光棱镜2、第一准直扩束装置3、第一反射镜4、被测玻璃5、第二分光棱镜7、第二反射镜8、第二准直扩束装置9、CCD相机10、计算机11以及红外热像仪12；光束从激光器1输出，在第一分光棱镜处分为光强比为1:1的水平方向参考光光路与垂直方向物光光路，垂直方向物光经第一准直扩束装置3、第一反射镜4后照射到被测玻璃样品，水平方向参考光经第二准直扩束装置9和第二反射镜8后与物光于第二分光棱镜7处干涉，干涉条纹由CCD相机10记录，输入计算机11中，最终得到双曝光数字全息图，如图2所示。

进一步的，本发明所述装置还包括放置被测玻璃的可移动加热加压装置6，该装置包括横向移动杆61、环绕加热/加压框62、加热片63、纵向移动杆64、加压垫片65、可调节加压螺杆66，红外热像仪12、计算机11，所述环绕加热/加压框62内置加热片63，框架内部设有放置玻璃的卡槽，上侧与右侧卡槽内设有加压垫片65，加压垫片65与可调节加压螺杆66连接，通过可调节加压螺杆66的转动来施加压力，纵向移动杆61与横向移动杆64与驱动电机连接，驱动电机与计算机11连接，横向移动杆61和纵向移动杆64通过与滑动夹具与环绕加热/加压框62进行连接，计算机11控制横向移动杆61和纵向移动杆64带动环绕加热/加压框62做轴向运动，所述的可移动加热加压装置可在计算机控制下沿纵向移动杆、横向移动杆分别移动，环绕加热加压装置可对被测玻璃样品进行加热与加压，如图3所示。

实施例2

一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法，所用装置的结构与实施例1中相同，包括以下步骤：

（1）输入被测玻璃尺寸与CCD参数，被测玻璃尺寸包括其长

（2）按照步骤（1）中所分区域，利用移动装置，保证主光轴位置不变，改变样品被照射区域，逐个记录施加载荷前该区域的数字全息图。

（3）选择施加载荷为加热时，利用环绕加热装置对被测玻璃进行加热，用红外热像仪测量被测玻璃实时红外温度图像，不同区域温度图像所对应灰度差值低于0.5%时，环绕加热装置停止加热；

（4）按照步骤（1）中所分区域，利用移动装置，保证主光轴位置不变，改变样品被照射区域，按照分区逐个记录施加载荷后该区域的数字全息图。

（3）施加载荷前后的全息图对应相加，得到双曝光数字全息图，完成全息像再现，记录各个区域的变化应力场；

（4）利用各个区域再现图像中的噪点对各个区域进行特征识别，匹配图像，进行图像拼接，利用所获得的拼接图像，进行图像降噪与二值化处理，获取被测玻璃完整应力变化场；利用所获得的被测玻璃完整应力场，找出应力变化奇异位置，给出准确检测结果。

本实施例中双层玻璃尺寸为220*180*6（mm），被分为5*6的30个区域，加热前后玻璃对应的数字全息图如图4和图5所示，利用二次曝光法可以获取各子区域相位差及对应的应力分布。

实施例3

一种基于数字全息技术的玻璃应力检测方法，所用装置的结构与实施例1中相同，包括以下步骤：

（1）输入被测玻璃尺寸与CCD参数，被测玻璃尺寸包括其长

（2）按照步骤（1）中所分区域，利用移动装置，保证主光轴位置不变，改变样品被照射区域，逐个记录施加载荷前该区域的数字全息图。

（3）选择施加载荷为加压时，利用环绕加压装置对被测玻璃进行均匀加压，完成载荷施加后，按照步骤（1）中所分区域，利用移动装置，保证主光轴位置不变，改变样品被照射区域，按照分区逐个记录施加载荷后该区域的数字全息图。

（3）施加载荷前后的全息图对应相加，得到双曝光数字全息图，完成全息像再现，记录各个区域的变化应力场；

（4）利用各个区域再现图像中的噪点对各个区域进行特征识别，匹配图像，进行图像拼接，利用所获得的拼接图像，进行图像降噪与二值化处理，获取被测玻璃完整应力变化场；利用所获得的被测玻璃完整应力场，找出应力变化奇异位置，给出准确检测结果。