莫尔条纹法测量汽车玻璃光畸变

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1、建筑玻璃与工业玻璃莫尔条纹法测量汽车玻璃光畸变Automotivewindscreenopticaldistortiontestbythewayofmoiréfringe郭春林石新勇（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024）摘要：本文研究了将单光栅经过幻灯装置放大，与光栅屏幕结合形成莫尔条纹来测量汽车玻璃前风挡的光畸变分布及大小。对测量后得到的莫尔条纹分布图进行了二值和细化的图像处理，得到光畸变的值。实验结果表明，该测量方法对分析汽车风挡玻璃的光畸变整体分布效果较好，是可行的。关键词：汽车风挡玻璃；光畸变；

2、莫尔条纹；图像处理Abstract：Thisarticleismainlyforstudyingonthequestionofopticaldistortiontestbythewayofmoiréfringe.Themoiréfringespicturewasputintoimageprocessingandgottentheopticaldistortiondata.Thetestdatashowsthatthistestwaycangetbetterresultofthewholedistributionofth

3、ewindscreen.Keywords：windscreen；opticaldistortion；moiréfringe；imageprocessing中图分类号：TN247文献标识码：B文章编号：1003-8965（2013)04-0044-031引言3汽车玻璃光畸变常用的圆亮斑测量方法针对汽车玻璃光畸变的测量，传统的方法圆是斑法测量。本文的主要目的是尝试用莫尔条纹法对汽车玻璃光圆亮斑法原理如图2所示测量中幻灯机、待测玻璃、畸变的测量进行研究，从而通过对莫尔条纹图像的计算机及屏幕间的相对位置。处理和分析，得到玻璃表

4、面光畸变大小的分布，来评价整块汽车风挡玻璃的光畸变性能。2汽车玻璃光畸变的定义与表征方法汽车玻璃光畸变的测量中，以玻璃的折光能力来评价玻璃的光畸变性能如图1所示：δ1和δ2为角偏差的值单位为[´]图2圆亮斑法测量玻璃光畸变光路图Δα=δ2-δ1为在MM´方向的光畸变的值，Δx=MC是穿过MM´两点的两道平行光束之间的距离，玻璃的折光能力定义为在MC方向上角偏差的变化量。图3圆亮斑法所用幻灯片图图1汽车玻璃折光能力定义测试中将事先刻好的圆斑幻灯片（见图3）插入到投影仪中，并调节投影仪的焦距，使得幻灯片在投影屏幕上da1D

5、=[]=dpt形成8mm圆斑投影区域。然后在投影仪和屏幕间推动待dxm(1)式(1)中D为玻璃的折光能力。测玻璃，使其在投影屏幕上的圆斑发生变化，用人眼观察由上式(1)可知，只要测量得到Δα的值，和Δx的值，其变化到最大时，选取变形量最大的圆斑，人工测量其变[2]就可以测得玻璃的光畸变的大小。出于安全的考虑和夹层化的直径，然后计算其光畸变的值。玻璃本身的结构原因，各国的标准中对玻璃的光畸变性能要求非常高。通常要求在驾驶员的视野区域，D值要小于4莫尔条纹[1]75mdpt。44建筑玻璃与工业玻璃(4)公式4中：q=,0±

6、,1±,2±3,......,d为光栅栅线的间距。D（x,y,z0）为位相物体的波面变形量。∆为物∆=z−z体P与光栅G2的之间的距离。即p0玻璃由于其表面变形量很小，故可以看做是位相缓变的物体。经过推导，屏幕上莫尔条纹方程为：图4莫儿条纹形成几何光学原理(5)上式就是在两光栅中间加入透镜以后，所形成的莫如图4所示，当一块光栅的栅线与另一光栅的缝隙尔条纹的方程，对于f为一定值单个透镜来说，莫尔条纹上叠加时，该位置将只有极少的光线通过，形成最暗的位的图象仍然是一组直线系，但其斜率不再为0，而是与透置。而在光栅栅线互相叠加

7、或光栅栅线交点的地方，透光镜的焦距有如下的定量关系：面积最大，形成最亮的位置。将最暗和最亮位置进行连接，∆[3]

8、k

9、=则形成莫尔条纹。θf(6)将公式6代入公式3则有5用莫尔条纹测量汽车玻璃光畸变的原θ理Φ=D=k∆(7)当∆和θ一定的情况下，风挡玻璃表面各区域光畸5.1汽车玻璃光畸变是以玻璃的折光能力D变的大小正比于莫儿条纹的斜率。表征(2)6实验过程为了方便研究，我们将玻璃表面具有光畸变的区域看成是透镜，则对玻璃的折光能力的研究转化为对透镜的6.1实验设计屈光度的研究。参考图5的原理，我们将光栅2与屏幕重合，在屏

10、根据几何光学，在当折射两边的介质相同时，透镜幕上设计线宽为2mm，间距为2mm的条纹，并根据莫的光焦度Φ与透镜的焦距f满足如下关系:尔条纹成像原理，设计一幻灯片，利用幻灯机使幻灯片也1在屏幕上成线宽为2mm，间距为2mm的条纹的像，并Φ=f(3)调节幻灯片，使像的条纹与屏幕的背景条纹之间有一微小根据以上的分析，对用莫尔条纹对汽车玻