本发明涉及一种眼镜镜片瑕疵的检测装置及其检测方法，特别涉及一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置及其检测方法，属于眼镜镜片检测技术领域。
背景技术：
自从上个世纪90年代以来，我国的眼镜行业成为了世界领先行业，眼镜的制造数量也逐渐飞升逐年增加。目前，由于树脂密度低、弹性好等特点，被广泛应用于近视眼镜、老花镜等眼镜片的制造。但由于，但树脂存在硬度低、耐磨性差等问题，导致部分镜片会产生微小气泡等疵病，从而降低镜片的视力矫正功能，影响佩戴者的视力。因此根据眼镜片质量分级的要求进行，因此有效检测镜片中的气泡检测是可保证眼镜片质量的重要因素。
目前，眼镜片中检测镜片中气泡的方法有目视法、摄像机组扫描、子光束调节拼接、机器视觉等初步检测方法。传统的目视法主要是将台灯放置在工作台，操作工将镜片放在灯光下旋转，并且通过光的反射或者透射来观察镜片中的微小气泡，此方法虽然简单、操作性低，但结果很容易受到人为主观因素影响，导致误检率高，效率也很低。摄像机组扫描的方法，通过一个像素为8k或者两个像素为4k的线数码进行扫描，可以提高采集速度和精度，但由于高分辨率数码价格昂贵，无法满足企业低成本的要求。子光束调节拼接的方法虽然能够满足成本低的要求，但其结构复杂、图像采集速度慢，成像质量受各子光束调节的倾斜和位移的影响，因此此子光束调节拼接方法的误检率也很高。文章《一种眼镜镜片缺陷自动化检测系统的研究》根据光散射原理和视觉检测的方法，通过对眼镜镜片进行图像获取、简单的图像处理与分级、分拣，实现对镜片的分类，但无法精确地测量直径小于0.038mm的气泡。
一般称直径在0.05mm以下的气泡为微小气泡。上述检测方法在测量肉眼可见的镜片中气泡精度较高，然而气泡的尺寸越小，检测的误差就越大。目前对于微小气泡的检测通常采用高分辨率的摄像机组扫描的方法，但是由于成本较高无法实现批量的工业化应用。
技术实现要素：
发明目的：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种成本低、精确度高且操作简单的眼镜镜片中微小气泡的检测装置及其检测方法；本发明利用光的衍射原理，在接收屏上观察分析衍射图样，可较快实现对眼镜片中微小气泡的精确测量。
技术方案：一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置，包括；
检测导轨，所述检测导轨上设有安装槽，所述安装槽沿检测导轨延伸方向设置；
光源发生器，所述光源发生器固定安装在检测导轨上，所述光源发生器产生的光源照射方向沿检测导轨的延伸方向，所述光源发生器输出功率为2～8毫瓦，输出波长2×102～2×104纳米；
光束调节组件，所述光束调节组件安装在检测导轨上并且可以沿检测导轨上的安装槽移动，光源发生器产生的光源经过光束调节组件形成检测光束；
成像组件，所述检测光源经过待检测镜片后通过成像组件形成衍射图像；
检测夹具，所述检测夹具位于光束调节组件和成像组件之间，所述检测夹具夹持待检测镜片的外边缘，经过调节的检测光束垂直于待检测镜片，并且检测光束的中心位于待检测镜片的中心区域内；
光源发生器到检测夹具的距离
本发明利用光的衍射原理，对眼镜片内的微小气泡进行检测，通过光的衍射能够准确检测出0.05mm以下的微小气泡，具有很高的精确性。
进一步，所述光束调节组件包括光束调节光阑、光束整形器和扩束透镜，所述气体激光器产生的光源依次经过光束调节光阑、光束整形器和扩束透镜，
经光束调节光阑调节光束的强弱，再通过光束整形器将光源均匀地照射到扩束透镜上，通过扩束透镜改变激光光束直径和发散角得到平行光束。
进一步，所述成像组件包括成像透镜和成像屏，经过检测镜片的检测光束经过成像透镜照射至成像屏上形成衍射图像；
成像屏到检测夹具的距离
进一步，还包括：
数据处理单元，所述数据处理单元与成像组件连接，
所述数据处理单元包括数码相机和数据处理器，
数码相机采集成像组件形成的衍射图像，
数据处理器对数码相机采集的图像进行数据处理得到所检测镜片的气泡大小、位置和距离参数。
进一步，所述检测夹具包括：
夹持部，所述夹持部为开口的圆环槽结构，待检测镜片安装于圆环槽内，
连接部，所述连接部为柱状结构，所述连接部底部与安装槽连接，连接部顶部与夹持部连接；
触点开关，所述触点开关位于夹持部的开口的圆环槽底部，所述触点开关为光源发生器的电源开关，所述触点开关可以上下伸缩，未放置待检测镜片时触点开关为伸出状态，光源发生器断电，放入待检测镜片时镜片边缘将触点开关向下压入接通光源发生器的电源。
待检测镜片置入夹持部内并放置到合适位置时，触点开关接通光源发生器的电源，检测装置开始启动进行检测，非检测过程无需持续启动光源发生器，节省了能源；同时触点开关还可以设置在数据处理单元的电路中，待检测镜片置入即开始数据采样，采样结束后，触点开关断开，完成一次检测，减少了数据采样的步骤，提高了检测效率。
进一步，所述待检测镜片的中心区域为以镜片的中心为中心半径为3厘米的圆形区域。
一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、设备组装：将光源发生器、光束调节组件、成像组件和检测夹具安装到检测导轨上，固定光源发生器，调节光束调节组件与光源发生器、光束调节组件与检测夹具以及检测夹具与成像组件之间的距离和高度；
步骤二、设备调试：设置光源发生器发出的检测光参数，根据检测光的参数调节光束调节组件；
步骤三、镜片检测：将待检测镜片插入检测夹具，启动光源发生器，成像组件形成衍射图像，根据衍射图像判定检测结果。
进一步，所述步骤二中将气体激光器的输出功率调整至5毫瓦，输出波长为632纳米。
进一步，所述步骤二中根据检测光的参数调节光束调节组件包括光束调节光阑的调节、光束整形器的调节和扩束透镜的调节；
所述光束调节光阑的调节为光束调节光阑与光源发生器之间距离得到平行光束；
所述光束整形器的调节为调节光束调节光阑与光束整形器的距离得能量分布均匀光束；
所述扩束透镜的调节为调节扩束透镜的扩束位数得到大于待检测镜片直径的光束。
进一步，所述步骤三中根据衍射图像判定检测结果的方法为：
首先、初步判定：目测衍射图像上待检测镜片的中心区域内衍射条纹数量确定气泡的数量，当气泡数量大于标准值时判定为不合格，当气泡数量小于标准值时计算气泡之间的距离和大小；
其次、气泡大小计算：
s1、标定系数k：给定一已知的气泡半径a0，衍射图像经数据处理单元6采集后获得散斑图像的中心亮纹直径对应的像素长度为l0，则标定系数k＝a0l0；
s2、测试镜片内微小气泡的直径a：
有益效果：本发明利用光的衍射原理，对眼镜片内的微小气泡进行检测，装置成本低，操作简单，对于微小气泡检测精度高；利用光束整形器，使得激光光源的强度呈均匀分布，便于数据处理；整个装置固定在一直导轨上，严格保证了各元件的共轴性及对称性；通过获取数据处理后的像素长度后可一步计算出所测微小气泡的尺寸，极大地节省了操作时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明检测夹具的结构示意图；
图3为本发明光束整形器光线偏折图；
图4为本发明微小气泡衍射图样。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置，包括：
检测导轨1，所述检测导轨1上设有安装槽11，所述安装槽11沿检测导轨1延伸方向设置；
光源发生器2，所述光源发生器2固定安装在检测导轨1上，所述光源发生器2产生的光源照射方向沿检测导轨1的延伸方向，所述光源发生器2为气体激光器，输出功率为2～8毫瓦，输出波长2×102～2×104纳米；
光束调节组件3，所述光束调节组件3安装在检测导轨1上并且可以沿检测导轨1上的安装槽11移动，光源发生器2产生的光源经过光束调节组件3形成检测光束；
成像组件4，所述检测光源经过待检测镜片后通过成像组件4形成衍射图像；
检测夹具5，所述检测夹具5位于光束调节组件3和成像组件4之间，所述检测夹具5夹持待检测镜片的外边缘，经过调节的检测光束垂直于待检测镜片，并且检测光束的中心位于待检测镜片的中心区域内；
光源发生器2到检测夹具5的距离
所述光束调节组件3包括光束调节光阑31、光束整形器32和扩束透镜33，所述气体激光器产生的光源依次经过光束调节光阑31、光束整形器32和扩束透镜33，
如图3所示，经光束调节光阑31调节光束的强弱，再通过光束整形器32将光源均匀地照射到扩束透镜33上，通过扩束透镜33改变激光光束直径和发散角得到平行光束。
所述成像组件4包括成像透镜41和成像屏42，经过检测镜片的检测光束经过成像透镜41照射至成像屏42上形成衍射图像；
成像屏42到检测夹具5的距离
眼镜镜片中微小气泡的检测装置还包括：
数据处理单元6，所述数据处理单元6与成像组件4连接，
所述数据处理单元6包括数码相机61和数据处理器62，
数码相机61采集成像组件4形成的衍射图像，
数据处理器62对数码相机61采集的图像进行数据处理得到所检测镜片的气泡大小、位置和距离参数。
如图2所示，所述检测夹具5包括：
夹持部51，所述夹持部51为开口的圆环槽结构，待检测镜片安装于圆环槽内，
连接部52，所述连接部为柱状结构，所述连接部52底部与安装槽11连接，连接部52顶部与夹持部51连接；
触点开关53，所述触点开关53位于夹持部51的开口的圆环槽底部，所述触点开关53为光源发生器2的电源开关，所述触点开关53可以上下伸缩，未放置待检测镜片时触点开关53为伸出状态，光源发生器2断电，放入待检测镜片时镜片边缘将触点开关53向下压入接通光源发生器2的电源。
所述待检测镜片的中心区域为以镜片的中心为中心半径为3厘米的圆形区域。
一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、设备组装：将光源发生器2、光束调节组件3、成像组件4和检测夹具5安装到检测导轨1上，固定光源发生器2，调节光束调节组件3与光源发生器2、光束调节组件3与检测夹具5以及检测夹具5与成像组件4之间的距离和高度；
步骤二、设备调试：设置光源发生器2发出的检测光参数，根据检测光的参数调节光束调节组件3；
步骤三、镜片检测：将待检测镜片插入检测夹具5，启动光源发生器2，成像组件4形成衍射图像，根据衍射图像判定检测结果。
所述步骤二中将气体激光器的输出功率调整至5毫瓦，输出波长为632纳米。
所述步骤二中根据检测光的参数调节光束调节组件3包括光束调节光阑31的调节、光束整形器32的调节和扩束透镜33的调节；
所述光束调节光阑31的调节为光束调节光阑31与光源发生器2之间距离得到平行光束；所述光束整形器32的调节为调节光束调节光阑31与光束整形器32的距离得能量分布均匀光束；
所述扩束透镜33的调节为调节扩束透镜33的扩束位数得到大于待检测镜片直径的光束。
所述步骤三中根据衍射图像判定检测结果的方法为：
首先、初步判定：目测衍射图像上待检测镜片的中心区域内衍射条纹数量确定气泡的数量，当气泡数量大于标准值时判定为不合格，当气泡数量小于标准值时计算气泡之间的距离和大小；
其次、气泡大小计算：
s1、标定系数k：给定一已知的气泡半径a0，衍射图像经数据处理单元6采集后获得散斑图像的中心亮纹直径对应的像素长度为l0，则标定系数k＝a0l0；标定系数k与成像屏42到成像透镜41的距离、数码相机62到成像屏42的距离、数码相机61内的焦距以及衍射图像经数据处理单元6数据处理后的像素长度有关。
s2、测试镜片内微小气泡的直径a：
实施例
按照图1组装设备，光源发生器2到检测夹具5的距离s1＝30cm，成像屏42到检测夹具5的距离s2＝30cm，光源发生器2输出光的波长为630nm，功率约为5mw，光源发生器2发射的激光经光束调节光阑31控制光束的强弱，通过光束整形器32的光束经扩束透镜33后成为一直径约为80～100mm的平行单色光，覆盖整个待检测镜片范围，当平行干涉光照射到测量区的待检测镜片，微小气泡诱导产生衍射图案，不同个数和尺寸的气泡会改变衍射散射光强度分布，产生不同的衍射图案；用成像透镜使由眼镜片衍射出来的光聚焦到成像屏42上，并用数码相机62拍下图像，对获得的图像进行数据处理。
标定系数k与成像屏42到成像透镜41的距离f、数码相机62到成像屏42的距离d和数码相62机内的焦距f’有关，衍射图像经数据处理单元6数据处理后的像素长度为l。现给定一已知的气泡半径a0＝1mm，f＝15cm，d＝20cm，f’＝50mm，则k＝0.02882。
选择待检测镜片放置于检测夹具5上，待检测镜片折射率为1.67，直径为6cm，激光光源2输出波长630nm可见光，如图4拍摄到的衍射图像经数据处理后在计算机中的长度为3.5个像素。根据
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
1.一种眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于，包括：
检测导轨(1)，所述检测导轨(1)上设有安装槽(11)，所述安装槽(11)沿检测导轨(1)延伸方向设置；
光源发生器(2)，所述光源发生器(2)固定安装在检测导轨(1)上，所述光源发生器(2)产生的光源照射方向沿检测导轨(1)的延伸方向，所述光源发生器(2)输出功率为2～8毫瓦，输出波长2×102～2×104纳米；
光束调节组件(3)，所述光束调节组件(3)安装在检测导轨(1)上并且可以沿检测导轨(1)上的安装槽(11)移动，光源发生器(2)产生的光源经过光束调节组件(3)形成检测光束；
成像组件(4)，所述检测光源经过待检测镜片后通过成像组件(4)形成衍射图像；
检测夹具(5)，所述检测夹具(5)位于光束调节组件(3)和成像组件(4)之间，所述检测夹具(5)夹持待检测镜片的外边缘，经过调节的检测光束垂直于待检测镜片，并且检测光束的中心位于待检测镜片的中心区域内；
光源发生器(2)到检测夹具(5)的距离
2.根据权利要求1所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于：所述光束调节组件(3)包括光束调节光阑(31)、光束整形器(32)和扩束透镜(33)，所述气体激光器产生的光源依次经过光束调节光阑(31)、光束整形器(32)和扩束透镜(33)，
经光束调节光阑(31)调节光束的强弱，再通过光束整形器(32)将光源均匀地照射到扩束透镜(33)上，通过扩束透镜(33)改变激光光束直径和发散角得到平行光束。
3.根据权利要求1或2所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于：所述成像组件(4)包括成像透镜(41)和成像屏(42)，经过检测镜片的检测光束经过成像透镜(41)照射至成像屏(42)上形成衍射图像；
成像屏(42)到检测夹具(5)的距离
4.根据权利要求3所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于，还包括：
数据处理单元(6)，所述数据处理单元(6)与成像组件(4)连接，
所述数据处理单元(6)包括数码相机(61)和数据处理器(62)，
数码相机(61)采集成像组件(4)形成的衍射图像，
数据处理器(62)对数码相机(61)采集的图像进行数据处理得到所检测镜片的气泡大小、位置和距离参数。
5.根据权利要求1所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于，所述检测夹具(5)包括：
夹持部(51)，所述夹持部(51)为开口的圆环槽结构，待检测镜片安装于圆环槽内，
连接部(52)，所述连接部为柱状结构，所述连接部(52)底部与安装槽(11)连接，连接部(52)顶部与夹持部(51)连接；
触点开关(53)，所述触点开关(53)位于夹持部(51)的开口的圆环槽底部，所述触点开关(53)为光源发生器(2)的电源开关，所述触点开关(53)可以上下伸缩，未放置待检测镜片时触点开关(53)为伸出状态，光源发生器(2)断电，放入待检测镜片时镜片边缘将触点开关(53)向下压入接通光源发生器(2)的电源。
6.根据权利要求1所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置，其特征在于：所述待检测镜片的中心区域为以镜片的中心为中心半径为3厘米的圆形区域。
7.根据权利要求4所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设备组装：将光源发生器(2)、光束调节组件(3)、成像组件(4)和检测夹具(5)安装到检测导轨(1)上，固定光源发生器(2)，调节光束调节组件(3)与光源发生器(2)、光束调节组件(3)与检测夹具(5)以及检测夹具(5)与成像组件(4)之间的距离和高度；
步骤二、设备调试：设置光源发生器(2)发出的检测光参数，根据检测光的参数调节光束调节组件(3)；
步骤三、镜片检测：将待检测镜片插入检测夹具(5)，启动光源发生器(2)，成像组件(4)形成衍射图像，根据衍射图像判定检测结果。
8.根据权利要求7所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤二中将气体激光器的输出功率调整至5毫瓦，输出波长为632纳米。
9.根据权利要求7所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤二中根据检测光的参数调节光束调节组件(3)包括光束调节光阑(31)的调节、光束整形器(32)的调节和扩束透镜(33)的调节；
所述光束调节光阑(31)的调节为光束调节光阑(31)与光源发生器(2)之间距离得到平行光束；
所述光束整形器(32)的调节为调节光束调节光阑(31)与光束整形器(32)的距离得能量分布均匀光束；
所述扩束透镜(33)的调节为调节扩束透镜(33)的扩束位数得到大于待检测镜片直径的光束。
10.根据权利要求7所述的眼镜镜片中微小气泡的检测装置的检测方法，其特征在于，所述步骤三中根据衍射图像判定检测结果的方法为：
首先、初步判定：目测衍射图像上待检测镜片的中心区域内衍射条纹数量确定气泡的数量，当气泡数量大于标准值时判定为不合格，当气泡数量小于标准值时计算气泡之间的距离和大小；
其次、气泡大小计算：
s1、标定系数k：给定一已知的气泡半径a0，衍射图像经数据处理单元(6)采集后获得散斑图像的中心亮纹直径对应的像素长度为l0，则标定系数k＝a0l0；
s2、测试镜片内微小气泡的直径a：
