本發(fā)明屬于物質(zhì)分析檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體講就是涉及一種多角度光澤度儀的光學(xué)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

光澤度儀是采用光電反射式工作原理測(cè)定物體表面光亮程度的儀器。光澤度是物體的一種重要的表觀屬性，是人們?cè)u(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據(jù)之一。因此，廣泛應(yīng)用于涂料、紙張、塑料、陶瓷、大理石等建材及裝飾性金屬材料、紡織品、皮革加工、包裝等工業(yè)部門(mén)。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品表面質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，因此，越來(lái)越多的行業(yè)需用光澤度儀來(lái)檢測(cè)它們各自的產(chǎn)品。依據(jù)jjg696-2002《鏡面光澤度計(jì)和光澤度板檢定規(guī)程》的規(guī)定，光澤度儀的常用角度為20°,45°,60°,75°,85°。目前，市場(chǎng)上存在的光澤度儀大都是單角度的或者三角度的，不能滿足檢定規(guī)程提出的五個(gè)角度要求。如果需要檢測(cè)產(chǎn)品種類較多，單角度或三角度光澤度儀都不能滿足要求。目前常見(jiàn)的光澤度儀的工作原理是在規(guī)定人射角和規(guī)定光束的條件下照射樣品，得到鏡向反射角方向的光束，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由光源、透鏡、接收器和顯示儀表等組成。其中三角度光澤度儀的設(shè)計(jì)原理是三套光源，三套光路結(jié)構(gòu)，三套接受器和顯示儀表組成。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是單純的硬件組合、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。如果按此原理設(shè)計(jì)3個(gè)以上角度的光澤度儀時(shí)，就存在安裝空間不夠的缺點(diǎn)，必然增加儀器體積和重量使儀器比較龐大。另外，對(duì)于同一樣品，不同部位，其光澤度也有差別，如果表面有缺陷的話，更是影響測(cè)量準(zhǔn)確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有的多角度光澤度儀體積龐大，容易受待測(cè)物體表面缺陷影響測(cè)量準(zhǔn)確度的技術(shù)缺陷，提供一種多角度光澤度儀的光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可靠性高，成本低廉。具有視頻拍照，可排除產(chǎn)品表面缺陷，實(shí)現(xiàn)可測(cè)量部位的可追溯性，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種多角度光澤度儀的光學(xué)系統(tǒng)，它包括光源組，所述光源組發(fā)出的入射光通過(guò)對(duì)應(yīng)的第一聚光透鏡變成平行光射出，分別以對(duì)應(yīng)的光軸方向直接照射到被測(cè)物體表面，通過(guò)物體表面的鏡面漫反射再分別經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)第二聚光透鏡把沿光軸方向的平行光分別匯聚到對(duì)應(yīng)硅光電池上，其特征在于：短焦成像鏡頭把被測(cè)物體表面成像在面陣ccd感光面上，arm控制器控制面陣ccd采集系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述光源組為單角度入射光源，入射角度為20°或45°或60°。

進(jìn)一步，所述光源組為三角度入射光源，入射角度為20°，45°，60°。

上述多角度光澤度儀的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，它包括以下幾個(gè)步驟：

(1)制作若干塊從低到高的標(biāo)準(zhǔn)光澤度標(biāo)準(zhǔn)板，每塊光澤度標(biāo)準(zhǔn)板在角度20°,45°,60°,75°,85°都具有對(duì)應(yīng)的光澤度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，并以此若干塊標(biāo)準(zhǔn)光澤度標(biāo)準(zhǔn)板的光澤度為標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)數(shù)值；

(2)確定用虛擬角度代替實(shí)際角度的對(duì)應(yīng)法則，即45°單角度實(shí)現(xiàn)20°，45°，60°的三角度測(cè)量，60°單角度實(shí)現(xiàn)45°，60°，75°的三角度測(cè)量，75°單角度實(shí)現(xiàn)60°，75°，85°的三角度測(cè)量，20°，60°,85°三角度實(shí)現(xiàn)20°,45°,60°,75°,85°五角度的測(cè)量；

(3)用現(xiàn)有單角度光澤度儀測(cè)量上述若干塊標(biāo)準(zhǔn)板按照上述步驟(2)確定的相應(yīng)三個(gè)角度入射光對(duì)應(yīng)的電壓值；

用現(xiàn)有三角度光澤度儀測(cè)量上述若干塊標(biāo)準(zhǔn)板按照上述步驟(2)確定的相應(yīng)五個(gè)角度入射光對(duì)應(yīng)的電壓值；

(4)利用上述步驟(3)得到的測(cè)量數(shù)值擬合出單角度對(duì)應(yīng)的三角度光澤度工作曲線以及三角度對(duì)應(yīng)的五角度光澤度工作曲線；

(5)用上述步驟(3)中的單角度光澤度儀或三角度光澤度儀測(cè)量實(shí)際需要測(cè)量物質(zhì)的光澤度時(shí)，每測(cè)量一個(gè)數(shù)值即可找到對(duì)應(yīng)的工作曲線上的數(shù)值，此工作曲線上的數(shù)值即為所需要測(cè)量的實(shí)際數(shù)值。

有益效果

本發(fā)明提供的一種多角度光澤度儀的光學(xué)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了角度拓展，即用單角度光路實(shí)現(xiàn)三角度光澤度測(cè)量，用三角度光路實(shí)現(xiàn)五角度光澤度測(cè)量。實(shí)現(xiàn)光澤度儀的小型化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低廉，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。另外采用視頻拍照，可通過(guò)圖像處理算法，判斷產(chǎn)品表面缺陷，選擇正確的測(cè)量部位，實(shí)現(xiàn)可測(cè)量部位的可追溯性，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性性。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如附圖1所示，以入射光源組為60°角的單光源為例，光源組為led單光源1，發(fā)出的均勻白光通過(guò)第一聚光透鏡2變成平行光，以光軸60°方向直接照射被測(cè)物體7表面，通過(guò)被測(cè)物體7表面的鏡面漫反射光再經(jīng)過(guò)第二聚光透鏡5把光軸60°方向的平行光匯聚到硅光電池6上。同時(shí)短焦成像鏡頭3把被測(cè)物體7表面成像在面陣ccd采集系統(tǒng)4感光面上，arm控制器控制面陣ccd采集系統(tǒng)4實(shí)現(xiàn)測(cè)試物體表面的圖像采集，對(duì)圖像進(jìn)行處理分析，得到測(cè)試表面的缺陷評(píng)價(jià)，提示注意表面缺陷，選擇正確的測(cè)試部位。

用60°單角度光澤度儀實(shí)現(xiàn)45°，60°，75°的三角度光澤度儀為例，它包括以下幾個(gè)步驟：

第一步，制作n塊從低到高的標(biāo)準(zhǔn)光澤度標(biāo)準(zhǔn)板，每塊光澤度標(biāo)準(zhǔn)板在角度20°,45°,60°,75°,85°都具有對(duì)應(yīng)的光澤度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，并以此n標(biāo)準(zhǔn)光澤度標(biāo)準(zhǔn)板的光澤度為標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)數(shù)值；

第二步，確定用虛擬角度代替實(shí)際角度的對(duì)應(yīng)法則，即60°的三角度測(cè)量，60°單角度實(shí)現(xiàn)45°，60°，75°的三角度測(cè)量；

第三步，用此60°單角度光澤度儀測(cè)量n塊標(biāo)準(zhǔn)板的相應(yīng)45°，60°，75°角度對(duì)應(yīng)的電壓值即(y45n，x45n)，(y60n，x60n)，(y75n，x75n)，其中：

x45n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上45°角的光澤度值對(duì)應(yīng)的電壓值；

y45n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上標(biāo)注的45°角光澤度值；

x60n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上60°角的光澤度值對(duì)應(yīng)的電壓值；

y60n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上標(biāo)注的60°角光澤度值；

x75n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上75°角的光澤度值對(duì)應(yīng)的電壓值；

y75n表示第n塊標(biāo)準(zhǔn)板上標(biāo)注的70°角光澤度值；

即可得到用此60°單角度光澤度儀測(cè)量n塊標(biāo)準(zhǔn)板上45°，60°，75°入射光對(duì)應(yīng)光澤度值對(duì)應(yīng)的電壓值，即每塊標(biāo)準(zhǔn)板上標(biāo)注的45°，60°，75°角光澤度值的數(shù)值都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的電壓值，

第四步，通過(guò)上述測(cè)量得到的實(shí)際數(shù)據(jù)代入下列相應(yīng)公式，即可求得45°，60°，75°入射光光澤度的工作曲線系數(shù)a45n，a60n，a75n

第五步，用上述60°單角度光澤度儀測(cè)量待測(cè)物體，得到電壓值后帶入上述步驟(4)相應(yīng)曲線公式中，即可得到相應(yīng)入射光角度的光澤度數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了用單角度實(shí)現(xiàn)三角度入射光的光澤度測(cè)量。

同理用三角度可以實(shí)現(xiàn)五角度入射光的測(cè)量，

實(shí)施例2

如附圖2所示，光源組包括三個(gè)角度的光源，儀器led光源1，3，6分別輪流發(fā)出的均勻白光通過(guò)對(duì)應(yīng)的第一聚光透鏡2，4，5變成平行光，分別以光軸20°，60°,85°方向，直接照射被測(cè)物體15表面，通過(guò)被測(cè)物體15表面的鏡面漫反射光再分別經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的第二聚光透鏡10，11，13把光軸20°，60°,85°方向的平行光分別匯聚到對(duì)應(yīng)的硅光電池9，12，14上，同時(shí)短焦成像鏡頭7把被測(cè)物體表面成像在ccd采集系統(tǒng)8感光面上，arm控制器控制面陣ccd采集系統(tǒng)8實(shí)現(xiàn)測(cè)試物體表面的圖像采集，對(duì)圖像進(jìn)行處理分析，得到測(cè)試表面的缺陷評(píng)價(jià)，提示用戶注意表面缺陷，選擇正確的測(cè)試部位。

本發(fā)明提供的一種多角度光澤度儀的光學(xué)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了角度拓展，即用單角度光路實(shí)現(xiàn)三角度光澤度測(cè)量，用三角度光路實(shí)現(xiàn)五角度光澤度測(cè)量。實(shí)現(xiàn)光澤度儀的小型化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低廉，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。另外采用視頻拍照，可通過(guò)圖像處理算法，判斷產(chǎn)品表面缺陷，選擇正確的測(cè)量部位，實(shí)現(xiàn)可測(cè)量部位的可追溯性，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性性。