虛擬莫爾技術(shù)測量浮法玻璃斑馬角
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第二類斑馬角測試設(shè)備就是完全按照經(jīng)典的斑馬角測試方法要求，采用莫爾條紋技術(shù)將玻璃的光學變形角度進行放大，并采用計算機圖像處理技術(shù)，對放大后的變形圖像進行處理，從而提高測試精度和實現(xiàn)自動化測量，并有效的提高了質(zhì)量評估的可靠性。
在光學測試技術(shù)領(lǐng)域，莫爾條紋具有光學干涉使得變形具有放大的特性是光學測量中的基本原理，采用此項技術(shù)在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，如各種變形測量、曲面形狀測量和溫度測量等方面。但這些測量基本上都是定性，而要用于定量的精確測量，由于涉及到的技術(shù)難度很大，以及其它的一些光學器件技術(shù)問題，莫爾條紋技術(shù)現(xiàn)在一般很少采用。所以在浮法玻璃光學變形質(zhì)量評估中，目前國外也只有美國的Strainoptic Technologies公司研發(fā)出采用這種測試方法的測試設(shè)備，但從該公司的網(wǎng)址上看，此設(shè)備并不是該公司的主推產(chǎn)品，資料也很少。我們經(jīng)過廣泛的資料調(diào)研和與國外同行的交流，發(fā)現(xiàn)此種設(shè)備并沒有在浮法玻璃光學變形質(zhì)量評估中得到廣泛的使用。從這些表面現(xiàn)象來看，這種技術(shù)未得到廣泛的使用，一定有其技術(shù)上的難點和未克服問題而不能滿足質(zhì)量評估的需求。
下圖為Strainoptic Technologies公司采用莫爾條紋技術(shù)研制的斑馬角測試設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖：
1．國外莫爾條紋斑馬角測試方法的存在的問題
我們通過對美國Strainoptic Technologies公司SD-1900光學變形測試系統(tǒng)進行了仔細的分析，并做了大量的模擬試驗，發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)所采用的方法在軟硬件上存在以下問題：
（1） 在測試系統(tǒng)中采用了莫爾屏作為投影條紋，并使其投影在探測系統(tǒng)中的莫爾板上，從而形成干涉條紋，如果被檢玻璃存在光學變形，那么在莫爾板上所形成的干涉條紋將對玻璃的光學變形進行放大顯示，然后由CCD鏡頭拍攝下變形圖形，并由計算機進行處理計算出光學變形量的大小，由所計算的光學變形量的大小，結(jié)合被檢玻璃所轉(zhuǎn)動的角度確定出斑馬角的準確數(shù)值。雖然這種方法從理論上這是十分可行的，并且采用莫爾條紋技術(shù)可以將用人眼所觀察到的變形量放大十幾到幾十倍，但由于莫爾屏要通過透鏡系統(tǒng)成象在莫爾板上，如果要保證干涉條紋的成象質(zhì)量以便于計算機進行處理，這就對鏡頭系統(tǒng)提出了非常高的要求。而要達到這樣的鏡頭要求，費用將非常昂貴，并且根本無法保證批量化生產(chǎn)。
（2） 另外，這種方法和結(jié)構(gòu)如果要保證干涉圖形的成象質(zhì)量，還對莫爾板提出了很高的精度要求。而目前的技術(shù)雖然可以實現(xiàn)，但也是存在造價昂貴的問題。
（3） 由于莫爾板內(nèi)的莫爾條紋比較細，從外觀上看，莫爾板基本上是黑色的，所以為保證干涉圖形有很強的對比度，以便于計算機進行分析處理，就必須要求莫爾屏有很高的明暗對比度，而實際情況是很難達到，這樣就不得不通過復雜計算機圖像處理技術(shù)對干涉條紋圖形進行處理，從而占有大量的測試時間，使得測試周期非常緩慢而在實際檢驗中并無實用效果。如果采用提高計算機或圖像處理硬件速度的方法，將大大加大測試設(shè)備的成本。
綜上所述，通過以上的分析可以看出，美國公司此套斑馬角測試系統(tǒng)確實有很大的局限性，如果在實際檢測中使用，也只能近距離檢測小塊玻璃的光學變形，而此設(shè)備的實際使用技術(shù)條件也確實如此。由此可知，其技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)法提高莫爾干涉條紋的成象質(zhì)量。
2．采用虛擬莫爾技術(shù)的斑馬角測試裝置
通過對國外測試裝置的分析研究，結(jié)合我們在實際玻璃質(zhì)量評估中的實際經(jīng)驗，我們提出了采用虛擬莫爾技術(shù)來作為精確測試斑馬角的方法。
所謂虛擬莫爾技術(shù)，就是由計算機生成虛擬的莫爾板。而從莫爾屏所投來的條紋圖像與虛擬莫爾板的疊加、干涉和處理都由計算機來完成。而虛擬莫爾技術(shù)在保留了普通莫爾技術(shù)所具有放大光學變形量的特點基礎(chǔ)上，通過我們對此項關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得虛擬莫爾技術(shù)恰恰還具有速度快、精度高和易于自動化處理的特點。
將虛擬莫爾技術(shù)應(yīng)用于斑馬角測試中，其結(jié)構(gòu)就是在以上的國外測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，去掉鏡頭成象系統(tǒng)和莫爾板，CCD鏡頭直接采集莫爾屏經(jīng)過被檢玻璃后的投影圖像，此投影圖像經(jīng)過計算機的莫爾干涉模擬計算，自動得到光學變形的量值大小。
采用虛擬莫爾技術(shù)，除了此技術(shù)本身所具有的優(yōu)點外，還避免了上面所分析的國外測試方法所存在的問題，通過我們獨立設(shè)計開發(fā)的算法和軟件，采用普通的數(shù)碼攝像機和計算機系統(tǒng)，有效的保證了投影條紋的質(zhì)量，在能夠檢測出條紋微小變形的同時，還可以保證檢測的實時性。根據(jù)此方案，我們研制出了這種測試設(shè)備，通過實際檢測，目前已經(jīng)能分辨玻璃轉(zhuǎn)動0.2度所引起的變形，測量的重復性優(yōu)于1度，大大優(yōu)于國標所規(guī)定的技術(shù)指標。目前該設(shè)備已在國家玻璃質(zhì)檢中心和安徽方興科技股份有限公司使用，效果良好。
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