專利名稱：基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于玻璃幾何參數的測量系統，具體涉及一種基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統。
背景技術：
目前，玻璃行業逐漸采用光源結合相機對玻璃的綜合幾何參數進行測量以達到在生產過程中實施監控的目的，例如，已公開專利用于監控安全玻璃生產和控制加工過程的方法和設備，該方法及設備利用高強度光源照射在被測玻璃表面，相機在通過接受反射的光強度信號來分析相關的數據，該方法中所具有的缺點是其一、在使用過程中對光的入射角度和檢測面的角度有特殊要求，當設置角度存在偏差時，測量所得到的數據也存在較大誤差；其二、該設備測量過程中易受到外界可見光的影響，這將導致測量的數據不精確。

發明內容
為了克服現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，該測量系統適應性強，而且測量過程中可有效避免外界光線變化對系統測量精度的影響，提高玻璃型號識別的正確率。本發明所采用的技術方案為基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，包括對玻璃進行鋼化處理的加熱爐、設置在加熱爐兩側的上片臺、鋼化冷卻段和下片臺、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統，在上片臺和下片臺上分別設有輥道傳送機構，輥道傳送機構上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺和下片臺上移動，還設有紫外光檢測機構，紫外光檢測機構由輸出波長范圍在200 360nm之間的紫外光線的光源和用于撲捉紫外光信號并轉化為可用信號的信號采集器組成，所述的信號采集器設有一殼體，殼體前端設有濾波窗口，濾波窗口具有200nm-410nm的通帶，在殼體內封裝有具有熒光材料的光電探測器陣列，該熒光材料的響應峰值在310nm，光源設置在加熱爐入口的上方，信號采集器設置在上片臺的下方，光源發出的光束照射在兩個輥道之間的空檔面上，信號采集器中光電探測器陣列的成像區域與光源發出的光束照射面相對應，信號采集器的信號輸出端連接于控制系統；玻璃通過檢測區域時，玻璃對紫外光進行強衰減，被玻璃遮擋住的部分，對應的探測器通道輸出數值偏低的光電信號，沒有遮擋的部分對應的探測器通道輸出數值高于遮擋處的光電信號輸出，經過玻璃與信號采集器的相對運動，信號采集器捕捉到玻璃外形輪廓、尺寸、厚度參數相關的圖像信息，并將該圖像信息參數傳輸給控制系統。所述的紫外光檢測機構中的光源由殼體和設置在殼體內的紫外光源組成，在紫外光照射的方向上還設有準直透鏡。所述光源和信號采集器中的殼體，其內壁上均設有隔熱層，殼體上還設有換熱風扇。還設有一用于定時啟動紫外光檢測機構的控制裝置，控制裝置的信號輸出端分別與光源和信號采集器連接，控制裝置用于定時啟動光源為系統提供照明和信號采集器掃描被測區域的圖像。所述的控制裝置設置在輥道傳送機構上，為一旋轉編碼器，旋轉編碼器根據輥道上表面玻璃移動速度來定時啟動光源和信號采集器。所述的紫外光檢測機構可通過支撐架設置在上片臺上，支撐架為框架結構，光源設置在位于上片臺上方的支撐架上，信號采集器設置在位于上片臺下方的支撐架上，在上片臺上設有滑動導軌，支撐架通過滑動導軌與上片臺構成滑動連接。該系統還可以增設用于捕捉可見光波段的探測器陣列，通過多譜圖像信息的融合，將獲取玻璃表面印刷圖案的分布信息傳輸給控制系統。所述位于下片臺的一側，還設有用于檢測鋼化后玻璃表面信息的紫外光檢測機 構，紫外光檢測機構將采集到的信息傳輸至控制系統。由于采用上述技術方案，本發明創造具備如下有益效果
其一、該系統中的檢測機構采用一體化設計，結構緊湊，方便安裝，與其他加工裝置配套安裝適應強，而且在檢測過程中，該檢測系統通過對可見光雙重過濾，可以有效地濾除可見光，避免外界光線變化對系統的影響，提高型號識別的正確率，其次檢測機構中采用的信號采集器具有熒光材料的光電探測器陣列，該熒光材料在紫外波段具有較高的吸收效率，光電探測器陣列能夠實現5000mm/s運動物體的成像,進一步提高測量速度。其二、通過該系統測量負載信息時，采用波長范圍在200 360nm之間的紫外光輸出，通過玻璃的強衰減后，輸出光線經濾光窗口，濾光窗口采用特殊材料制成，能夠形成200nm-410nm的通帶，該濾光窗口能夠濾除大部分的可見光，因此可以進一步降低可見光的影響，后透過濾光窗口的紫外光和可見光經過熒光材料，該熒光材料的響應峰值在310nm，對可見光有進一步的的過濾作用，在200 360nm波長范圍的紫外光具有較強的激發效率，經過熒光材料的作用，發射出380-780nm范圍的可見光，該部分可見光被光電探測器陣列接收，形成與光通量成比例的光電流輸出。當有玻璃通過時，玻璃對光源發出的紫外光具有強衰減作用，會與沒有玻璃的區域形成明顯的區別，從而對玻璃的外形輪廓進行有效地探測，并能夠很好的排除可見光的影響，避免外界光線變化對系統測量精度的影響，提高測量的準確度。其三、該專利，通過大量的試驗證明，采用波長在200 360nm之間的紫外光時，使得該檢測機構可最大化降低外界可見光的影響，無需根據玻璃顏色設置用于產生反差的背景，同時也無需考慮外界可見光的影響，測量效果達到最佳，同時測量精度也得到提高。其四、還設有用于定時啟動光源和信號采集器的旋轉編碼器，該旋轉編碼器設置輥道傳送機構中輥道上，根據輥道的角速度來轉化為輥道傳送機構的運行速度來定時啟動光電探測器陣列對監測區域成像，一方面確定產品輸送多長距離光電探測器陣列成像一次，即光電探測器陣列的外觸發信號發生功能；一方面確定玻璃是否進爐完畢，即紫外光檢測機構的啟動和結束信號發生功能。保證無遺漏區域，檢測準確度更高。


圖I是本發明第一種實施方式的結構示意圖。圖2為本發明第二種實施方式的結構示意圖。
圖3為本發明第三種實施方式的結構示意圖。圖4為本發明第四種實施方式的結構示意圖。附圖標記I、待檢測玻璃，2、加熱爐，201、加熱爐入口，3、上片臺，4、鋼化冷卻段，
5、下片臺，6、輥道傳送機構，7、光源，8、信號采集器，9、旋轉編碼器。
具體實施例方式如圖I所示，基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，包括對玻璃進行鋼化處理的加熱爐2、設置在加熱爐2兩側的上片臺3、鋼化冷卻段4和下片臺5、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統，在上片臺3和下片臺5上分別設有輥道傳送機構6，輥道傳送機構6上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺3和下片臺5上移動，
還設有紫外光檢測機構，紫外光檢測機構由輸出波長在200 360nm之間的紫外光線的光源7和用于撲捉紫外光信號并轉化為可用信號的信號采集器8組成，所述的信號采集器8設有一殼體,殼體前端設有濾波窗口，濾波窗口具有200nm-410nm的通帶,在殼體內封裝有具有熒光材料的光電探測器陣列，即為在光電探測器陣列上涂有一層熒光材料，該熒光材料的響應峰值在310nm，由多個光電探測器組成陣列狀即為構成光電探測器陣列，光源7設置在加熱爐入口 201的上方，信號采集器8設置在上片臺3的下方，光源7發出的光束照射在兩個輥道之間的空檔面上，信號采集器8中光電探測器陣列的成像區域與光源7發出的光束照射面相對應，信號采集器8的信號輸出端連接于控制系統；系統工作時，輥道傳送機構將待檢測玻璃I輸送至加熱爐入口，輥道轉動的同時，同時啟動光源和信號采集器中的光電探測器陣列啟動，光源輸出的紫外光線束和一部分可見光照射在輥道的中間空擋面上，位于下片臺下方的信號采集器對該空擋區域進行成像監測。當沒有玻璃通過時，紫外和可見光通過濾波窗口，該窗口可以濾除大部分的可見光，紫外光波長在濾波窗口的通帶內，通過濾波窗口的光線作用到熒光材料，該熒光材料對透射進來的可見光進一步濾除，對紫外光產生強吸收，通過熒光效應發射可見光，由入射紫外光激發的可見光被光電探測器陣列獲取，形成較強的信號輸出；當玻璃通過檢測區域時，玻璃對紫外光進行強衰減，被玻璃遮擋部分對應的探測器通道輸出光電信號較低，沒有被遮擋部分對應的探測器通道輸出光電信號明顯高于遮擋部分的光電信號輸出，通過待檢測玻璃與信號采集器的相對運動，光電探測器陣列捕捉到玻璃外形輪廓、尺寸、厚度參數相關的圖像信息，并將該圖像信息參數轉化后傳輸給控制系統。玻璃產品進爐過程中，控制系統對采集的圖像信息進行處理，獲取輪廓綜合幾何參數，并利用多參數模糊識別的方法對其型號進行識別，以圖形化的方式對玻璃的排列、綜合幾何參數、輪廓進行顯示，同時通過通用串行接口將玻璃型號和綜合尺寸參數傳輸給控制系統，控制系統根據獲得的玻璃綜合幾何參數對加工參數進行自動設置。該系統中，所述的紫外光檢測機構中的光源7可采用紫外光源，該光源輸出紫外光線和一部分可見光，該紫外光源可采用市售的低壓汞燈，紫外光源外部設有殼體，采用四周封閉設計，在照明方向采用準直透鏡，減少散射光的影響，同時可以防止光源照射操作人員。紫外光線的傳輸流程如下紫外光源輸出紫外光線，濾光窗口采用特殊材料制成，能夠形成200nm-410nm的通帶,該濾光窗口能夠濾除大部分的可見光(普通玻璃對可見光的透過率一般高于80%),透過濾光窗口的紫外光和可見光經過突光材料，該突光材料的響應峰值在310nm，對可見光進一步的過濾，對200 360nm波長范圍的紫外光具有較強的激發效率，經過熒光材料的作用，發射出380-780nm范圍的可見光，該部分可見光被光電探測器陣列接收，形成與光通量成比例的光電流輸出。當有玻璃通過時，玻璃對光源發出的紫外光具有強衰減作用，會與沒有玻璃的區域形成明顯的區別，從而對玻璃的外形輪廓進行有效地探測，并能夠很好的排除可見光的影響。該方法對產品顏色、形狀、表面彎曲、透光率、尺寸等特性參數均具有很好的適應性。本發明基于普通玻璃對紫外光的衰減特性，通過濾光窗口和大規模光電探測器陣列對穿過玻璃后的光強度進行探測，從而形成與玻璃外形輪廓匹配的光衰減區域，達到玻璃幾何參數測量的目的；而且該系統采用波長在200 360nm之間的紫外光作為成像系統光源，該種光源對玻璃的透光率、反射率、內部參雜、表面印刷油墨顏色等具有很好的適用性。所述光源7和信號采集器8中的殼體，均可采用金屬外殼，內壁設有隔熱層，并配有換熱風扇，保證裝置內的熒光材料和光電探測器陣列的工作溫度，間接提高改裝置的使用壽命。 本專利所述的紫外光檢測機構中的信號采集器可采用涂有熒光材料的光電探測器，可采用多個光電探測器構成的光電探測器陣列，實現200nm-380nm范圍內的紫外光的有效探測，該光電探測器陣列設置在殼體內，殼體前端為濾波窗口，可以有效地濾除大部分的可見光，并對紫外光具有強的透過率。光電探測器陣列根據系統輸送輥道的寬度和幾何參數的檢測精度有關，本專利所述的檢測區域為一較狹長的區域，因此在保證輥道寬度方向的同時，會造成玻璃產品運動方向覆蓋的區域也比較大，所以，本專利采用多片式多路并行方式設計探測器，比如系統覆蓋的區域寬度為2000毫米，選用80片128像素的線陣列進行拼接(單片有效長度為25mm)，形成有效檢測區域為2000毫米的大規模線陣列紫外光探測器，分辨率達到O. 19mm。系統具有pixel bin功能，可以將單片設計為64通道輸出，則系統分辨率能夠達到O. 39mm,同時系統總通道數達到5120，相比全分辨率時通道數減小一半，檢測速度可以更高。檢測過程中為了降低遺漏，還設有一用于定時啟動紫外光檢測機構的控制裝置，控制裝置的信號輸出端分別與光源7和信號采集器8連接，控制裝置用于定時啟動光源7為系統提供照明和信號采集器8掃描被測區域的圖像，所述的控制裝置設置在輥道傳送機構6上，為一旋轉編碼器9，旋轉編碼器9根據輥道上表面玻璃移動速度來定時啟動光源7和信號采集器8。本專利所述系統的輸送輥道的總長度是一定的，即產品的擺放的實際有效長度可以通過輸送輥道的長度來確定，所述旋轉編碼器9主要完成兩個方面的任務，一方面確定產品輸送多長距離成像一次，即光電探測器陣列的外觸發信號發生功能；一方面確定物料是否進爐完畢，即紫外光檢測機構的啟動和結束信號發生功能；同時為進一步優化該技術方案，所述的紫外光檢測機構是可以移動的，如圖3所示，紫外光檢測機構可通過支撐架設置在上片臺上，支撐架為框架結構，并且光源和信號采集器分布在上片臺的兩側，光源設置在位于上片臺上方的支撐架上，信號采集器設置在位于上片臺下方的支撐架上，在上片臺上設有滑動導軌，支撐架通過滑動導軌與上片臺構成滑動連接，滑動導軌所在的平面與輥道傳送機構6所在的傳送平面相平行，支撐架沿滑動導軌的方向上移動，也就是說支撐架移動的平面與輥道傳送機構所在的傳送平面相平行，此結構具有兩種檢測方式；第一種，被檢測玻璃保持不動，帶有紫外光檢測機構的支撐架移動，此時，所述的控制裝置可以選擇速度傳感器，該速度傳感器根據支撐架的移動速度來定時啟動光源和光電探測器陣列，保證無遺漏區域；第二種；此時被檢測玻璃和紫外光檢測機構具有兩種運動狀態，玻璃和檢測機構相向而行或者同向而行，此時，所述的控制裝置仍可以選擇速度傳感器，該速度傳感器根據支撐架的移動和輥道上玻璃移動的相對速度關系來定時啟動光源和光電探測器陣列，設置該速度傳感器的目的同樣是用于控制玻璃每行走一個檢測區域的距離相機采集一次，保證無遺漏區域。該系統還可以加裝用于捕捉可見光波段的探測器陣列，通過多譜圖像信息的融合，將獲取玻璃表面印刷圖案的分布信息傳輸給控制系統，提高該系統的測量范圍。如圖2和圖3所示，為了提高該系統的閉環控制性能，可以在加熱爐2另一側的下片臺5的一側設置用于檢測鋼化后玻璃表面信息的紫外光檢測機構，紫外光檢測機構將采集到的信息傳輸至控制系統。其與上片臺處的檢測機構檢測原理相同，用于檢測加工處理后玻璃的表面信息，同樣將該信息傳輸給控制系統，因此，通過控制系統做出對比，可以分析出產品的加工質量、成品率，同時也可用于觀察同批次的產品的綜合生產信息，實現該設 備的自動化生產能力。如圖4所示，在上片臺上和下片臺上均設有可移動式支撐架，在支撐架上設有用于檢測玻璃表面信息的紫外光檢測機構。
當專利所述的紫外光檢測機構接收到旋轉編碼器9的觸發信號時，光電探測器陣列啟動曝光采集一行信號數據并存儲在內存中的指定位置；當接收到旋轉編碼器9的結束信號時，光電探測器陣列停止檢測線程，開始進行圖像數據處理。例如設單次數據為5120*1，采集次數為2000，數據位深度為8位，則總數據量為78Mbit。本專利所述的圖像處理包括特征點提取、特征點篩選、玻璃數目判別、玻璃外形輪廓圖形化顯示、玻璃厚度、玻璃尺寸等，并且對上述參數進行數學表征，此過程可以用于建立產品數據庫，另一方面可以通過與產品庫中的數據進行對比判斷產品類型。
權利要求
1.基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，包括對玻璃進行鋼化加工處理的加熱爐(2)、設置在加熱爐(2)兩側的上片臺(3)、鋼化冷卻段(4)和下片臺(5)、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統，在上片臺(3)和下片臺(5)上分別設有輥道傳送機構(6)，輥道傳送機構(6)上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺(3)和下片臺(5)上移動，其特征在于； 還設有紫外光檢測機構，紫外光檢測機構由輸出波長在200 360nm之間的紫外光線的光源(7)和用于捕捉紫外光信號并轉化為可用信號的信號采集器(8)組成，所述的信號采集器(8)設有一殼體，殼體前端設有濾波窗口，濾波窗口具有200nm-410nm的通帶，在殼體內封裝有具有熒光材料的光電探測器陣列，該熒光材料的響應峰值在310nm，光源(7)設置在加熱爐入口(201)的上方，信號采集器(8)設置在上片臺(3)的下方，光源(7)發出的光束照射在兩個輥道之間的空檔面上，信號采集器(8)中光電探測器陣列的成像區域與光源(7)發出的光束照射面相對應，信號采集器(8)的信號輸出端連接于控制系統；玻璃通過檢測區域時，玻璃對紫外光進行強衰減，被玻璃遮擋住的部分，對應的探測器通道輸出數值偏低的光電信號，沒有遮擋的部分對應的探測器通道輸出數值高于遮擋處的光電信號輸出，經過被檢測玻璃與信號采集器(8)的相對運動，信號采集器(8)捕捉到被檢測玻璃外形輪廓、尺寸、厚度參數相關的圖像信息，并將該圖像信息參數傳輸給控制系統。
2.根據權利要求I所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于所述的紫外光檢測機構中的光源(7)由殼體和設置在殼體內的紫外光源組成，在紫外光照射的方向上還設有準直透鏡。
3.根據權利要求2所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于所述光源(7)和信號米集器(8)中的殼體,其內壁上均設有隔熱層,殼體上還設有換熱風扇。
4.根據權利要求3所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于還設有一用于定時啟動紫外光檢測機構的控制裝置，控制裝置的信號輸出端分別與光源(7 )和信號采集器(8 )連接，控制裝置用于定時啟動光源(7 )為系統提供照明和信號采集器(8)掃描被測區域的圖像。
5.根據權利要求4所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于所述的控制裝置設置在輥道傳送機構(6)上，為一旋轉編碼器(9)，旋轉編碼器(9)根據輥道上表面玻璃移動速度來定時啟動光源(7 )和信號采集器(8 )。
6.根據權利要求4所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于所述的紫外光檢測機構通過支撐架設置在上片臺(3)上，支撐架為框架結構，光源(7)設置在位于上片臺(3)上方的支撐架上，信號采集器(8)設置在位于上片臺(3)下方的支撐架上，在上片臺(3)上設有滑動導軌，支撐架通過滑動導軌與上片臺(3)構成滑動連接。
7.根據權利要求I所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于該系統還設有用于捕捉可見光波段的探測器陣列，通過多譜圖像信息的融合，將獲取玻璃表面印刷圖案的分布信息傳輸給控制系統。
8.根據權利要求I所述的基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，其特征在于所述位于下片臺(5)的一側，還設有用于檢測鋼化后玻璃表面信息的紫外光檢測機構，紫外光檢測機構將采集到的信息傳輸至控制系統。
全文摘要
基于線陣列紫外光探測器的玻璃幾何參數測量系統，包括加熱爐、設置在加熱爐兩側的上片臺、鋼化冷卻段和下片臺、控制系統，還設有紫外光檢測機構，由輸出紫外光線的光源和用于撲捉紫外光信號并轉化為可用信號的信號采集器組成，本發明基于普通玻璃對紫外光的衰減特性，通過濾光窗口和大規模光電探測器陣列對穿過玻璃后的光強度進行探測，從而形成與玻璃外形輪廓匹配的光衰減區域，達到玻璃幾何參數測量的目的；該系統中的檢測機構采用一體化設計，結構緊湊，方便安裝，與其他加工裝置配套安裝適應強，而且在檢測過程中，該檢測系統通過對可見光雙重過濾，可以有效地濾除可見光，避免外界光線變化對系統的影響，提高型號識別的正確率。
文檔編號C03B27/00GK102942300SQ201210505679
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者李彥兵, 劉賓 申請人:洛陽蘭迪玻璃機器股份有限公司