CN103376062A - 一种玻璃测长的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃测长的方法及其装置，所述装置设于玻璃钢化设备上，包括上片段和炉体段，上片段位于炉体段的上游，所述的上片段以及炉体段内均设有辊道用于传送玻璃；所述的玻璃测长装置还包括：HMI界面、PLC、光电开关以及编码器，所述的HMI界面与PLC相连接，所述PLC还分别与光电开关以及编码器相连接，光电开关位于上片段上的玻璃传送路径上并用于感测玻璃是否经过。本发明能够克服现有技术在玻璃上翘时测长不准的缺点，采用双光眼机构来对玻璃进行测长，通过使用软件和硬件结合的方式解决在玻璃未发生上翘时就已确定其尾部的位置。

Description

一种玻璃测长的方法及其装置

技术领域

本发明涉及玻璃深加工机械行业，特别是为了更准确地测试加工过程中的玻璃长度的方法及其设备。 

背景技术

钢化炉是一种对玻璃进行二次加工，使玻璃在性能上提升，外型上变化的一种专业设备。钢化设备生产钢化玻璃流程：上片段负责接收玻璃原片并将之送入加热炉内，加热炉负责均匀加热玻璃原片至软化点并高速送至风栅，风栅通过大风机吹冷风快速均匀冷却玻璃以形成玻璃内外部的应力差，至此，普通原片玻璃转变成钢化玻璃的流程完成。 

基于以下几个原因来说明钢化设备玻璃长度准确测定的重要性：由于玻璃进入封闭的炉腔之内外界无法测量直接测量其位置，所以需预先计算出玻璃长度并通过传动编码器来判断当前玻璃位置；由于玻璃在一定温度下会出现软化，所以玻璃在加热过程中必须不停地在加热炉内来回移动；出于对加热功率的完全利用，玻璃在炉内来回移动时需要满幅度摆动以吸收各处加热功率；所以若玻璃长度计算失误，则会引起玻璃在炉内的碰撞，轻则引起软化的玻璃扭曲变形，重则引起玻璃破裂损伤设备造成停炉。 

在计算玻璃长度的方法上，目前市场上的钢化炉普遍采取的是在在上片段和炉体段交界处安装一个对射式红外光电开关或对射式激光光电开关，以此来检测玻璃进炉过程中玻璃头部的上跳沿和玻璃尾部的下跳沿，对应它们的编码器计数值来计算玻璃长度。但是在制作玻璃版面较大的钢化玻璃时，在进炉过程中玻璃下表面接触热辊道，这时传导吸热比玻璃上表面的辐射吸热更加迅速，根据热胀冷缩原理，玻璃下表面膨胀量更大，引起玻璃两头上翘，呈弓形进入炉内(如图3所示，T3-T4时刻)，这样玻璃尾部就会有一部分脱离光电开关的检测范围(如图4所示，T4时刻)，造成玻璃测长偏小，进而造成玻璃反转时碰撞前炉门引起设备故障甚至设备事故。 

本发明就是为解决这一问题的一种方法及其装置。 

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术在玻璃上翘时测长不准的缺点，采用双光眼机构来对玻璃进行测长，通过使用软件和硬件结合的方式解决在玻璃未发生上翘时就已确定其尾部的位置。 

为达上述目的，本发明提供一种玻璃测长装置，设于玻璃钢化设备上，包括上片段和炉体段，上片段位于炉体段的上游，所述的上片段以及炉体段内均设有辊道用于传送玻璃；其中，所述的玻璃测长装置还包括：HMI界面、PLC、光电开关以及编码器，所述的HMI界面与PLC相连接，所述PLC还分别与光电开关以及编码器相连接，光电开关位于上片段上的玻璃传送路径上并用于感测玻璃是否经过。 

所述的玻璃测长装置，其中，所述的光电开关包括至少一个光眼。 

所述的玻璃测长装置，其中，所述光眼的数量为两个，两个光眼之间的间距为1米。 

所述的玻璃测长装置，其中，所述的光电开关为对射式光电开关。 

本发明还提供一种应用上述玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中定义玻璃朝向炉体段的一端为玻璃前沿，远离炉体段的一端为玻璃后沿；包含以下步骤： 

(1)在玻璃的传送路径上设置一个光眼； 

(2)在玻璃进入炉体段时，玻璃的前沿经过该光眼时编码器计数值a1，玻璃的后沿经过该光眼时编码器计数值a2；并将该数值传送至PLC中进行分析计算； 

(3)得出a2-a1为测得的玻璃的长度。 

本发明又提供一种应用上述玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中定义玻璃朝向炉体段的一端为玻璃前沿，远离炉体段的一端为玻璃后沿；包含以下步骤： 

(1)在玻璃的传送路径上依次设置有N个光眼，其中第一光眼较第N光眼更为接近炉体段； 

(2)向HMI界面输入第二光眼至第N光眼分别与第一光眼的间距的数据并传送至PLC中； 

(3)在玻璃进入炉体段时，玻璃的前沿经过各光眼时编码器分别计数值，玻璃的后沿经过各光眼时编码器分别计数值，并将各个数值传送至PLC中进行 分析计算； 

(4)PLC计算得到以下几个数值，玻璃后沿经过第N光眼时编码器计数值与玻璃前沿经过该第N光眼时编码器计数值之差，玻璃后沿经过第二光眼时编码器计数值加上该第二光眼与第一光眼之间的间距值再减去玻璃前沿经过第一光眼时编码器计数值，以此类推，玻璃后沿经过第N光眼时编码器计数值加上该第N光眼与第一光眼之间的间距值再减去玻璃前沿经过第一光眼时编码器计数值； 

(5)选择步骤4中的各数值中的较大值为测得的玻璃长度； 

其中，N大于等于2。 

所述的玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中，第一光眼与第二光眼之间的间距为1米。 

所述的玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中，所述的光眼为对射式光电开关。 

本发明的有益效果是：能够克服现有技术在玻璃上翘时测长不准的缺点，采用至少一个光眼机构来对玻璃进行测长，通过使用软件和硬件结合的方式解决在玻璃未发生上翘时就已确定其尾部的位置。光眼的数目可以根据所测玻璃长度而定，具有较好的灵活性，适用范围广。 

附图说明

图1所示为T1时刻，玻璃前沿经过第一光眼瞬间的示意图； 

图2所示为T2时刻，玻璃后沿刚离开第二光眼瞬间的示意图； 

图3所示为T3时刻，玻璃后沿位于第一、第二光眼之间的示意图； 

图4所示为T4时刻，玻璃后沿上翘至最高点的示意图； 

图5所示为本发明双光眼控制系统的框形图； 

图6所示为光眼上跳沿和下跳沿的原理示意图； 

图7所示为四光眼测量玻璃长度的实施例示意图； 

图8所示为本发明四光眼控制系统的框形图。 

附图标记说明：A-第一光眼；B-第二光眼；C-第三光眼；D-第四光眼；G-玻璃；1-上片段；2-炉体段；3-辊道；4-HMI界面；5-可编程逻辑控制器；6-编码器。 

具体实施方式

有关本发明为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下： 

首先以双光眼测量玻璃长度为例，如图1～图4所示，其中，图1所示为T1时刻，玻璃前沿经过第一光眼瞬间的示意图；图2所示为T2时刻，玻璃后沿刚离开第二光眼瞬间的示意图；图3所示为T3时刻，玻璃后沿位于第一、第二光眼之间的示意图；图4所示为T4时刻，玻璃后沿上翘至最高点的示意图。 

首先，现有的玻璃钢化设备的前半部分主要包括上片段1和炉体段2，上片段1位于炉体段2的上游。所述的上片段1以及炉体段2内均设有辊道3用于传送玻璃G。 

现有的玻璃钢化设备生产钢化玻璃流程是：上片段1负责接收玻璃原片并将其送入炉体段2内，炉体段2负责均匀加热玻璃原片至软化点并高速送至风栅(图中未示)，风栅通过大风机吹冷风快速均匀冷却玻璃以形成玻璃内外部的应力差，至此，普通原片玻璃转变成钢化玻璃的流程完成。 

再如图5所示，其为本发明控制系统的框形图。本发明的控制系统主要包括：HMI界面4、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)5、光电开关以及编码器6。所述的光电开关包括第一光眼A以及第二光眼B，所述的第一光眼A和第二光眼B均位于上片段1上的玻璃传送路径上，用于检测玻璃是否经过。其中，所述的第一光眼A和第二光眼B均为对射式光电开关。 

在此，定义玻璃G朝向炉体段2的一端为玻璃G前沿，远离炉体段2的一端为玻璃G后沿。第一光眼A较第二光眼B更为接近炉体段2，且第一光眼A与第二光眼B具有预设的间距。 

其中，所述的HMI界面4与PLC 5相连接，用户可以在HMI界面4输入第一光眼A和第二光眼B的间距，并将其传送至PLC 5中。所述PLC还分别与第一光眼A、第二光眼B以及编码器6相连接。 

而后再如图6所示，所示为光眼上跳沿和下跳沿的原理示意图。当检测到有玻璃时光眼状态为“1”，检测无玻璃时光眼状态为“0”。从状态“0”变成状态“1”为上跳沿时刻，从状态“1”变成状态“0”为下跳沿时刻。 

当第一光眼A和第二光眼B分别感应到玻璃经过、离开而触动光电开关时，PLC 5会在第一光眼A和第二光眼B被触发的瞬间将编码器6的当前计数值记录并作分析和计算。 

较佳的是，第一光眼A与第二光眼B的间距为1米。当然，此数值可以根据现场情况更改，可直接设置在HMI界面4上供PLC 5计算调用。这里默认选择1米的原因是：现有的大部分钢化炉辊道间距在120mm左右，调试时玻璃反转位置距离前炉门为250mm左右，而一般玻璃在测长时最多有自身四分之一的偏差，而1米的玻璃即使在最大误差下，反转时刚好接触前炉门不至于碰撞，所以只要在此位置设置第二光眼B即可保证更长玻璃测长时准确。 

在具体测量的过程中：T1时刻，为玻璃前沿经过第一光眼A的瞬间；在T2时刻，玻璃后沿刚离开第二光眼B瞬间，炉内玻璃由于表面吸热过快，前沿已经开始上翘，后沿也有上翘的升力，但由于玻璃自身重力暂时保持平整；在T3时刻，玻璃后沿位于第一光眼A和第二光眼B之间，随着炉外玻璃长度减小，炉外玻璃的自重已无法平衡上翘升力，玻璃后沿开始上翘；在T4时刻，玻璃后沿上翘至最高点，有一部分玻璃长度并没有被第一光眼A检测到，造成检测长度小于玻璃的实际长度。其中，玻璃在进炉瞬间为翘曲状态，但玻璃在炉内被加热至上下温度均匀以后会自然展平。 

在玻璃进入炉体段2时，玻璃G前沿经过第一光眼A时编码器6计数值，即第一光眼A的上跳沿计数值为a1，当玻璃G后沿经过第二光眼B时编码器6计数值，即第二光眼B的下跳沿计数值为b2，当玻璃后沿经过第一光眼A时编码器6计数值，即第一光眼A的下跳沿计数值为a2，第一光眼A与第二光眼B的间距为X，那么在玻璃不上翘的情况下玻璃长度为：a2-X或者b2-a1+X。在优选实施例中，X为1米的计数值)。PLC 5可以将这两个数据比较，选择较大值为测得的玻璃的长度。 

在实际应用时，玻璃是事先放置在上片段1上的，即玻璃的前沿已经在第一光眼A附近，从这里作为起点来测量玻璃长度，这样可以节省上片段1的长度，减少成本。那么对于小于1米的玻璃在进炉过程中根本碰不到第二光眼B，所以就依靠第一光眼A来测长度了，但只要长度在安全范围内就可以采用，所以为了适应多种情况，保证通用性，就全部将a2-X与b2-a1+X进行比较之后再确认。 

然而，由于设备长度不确定，生产玻璃的长度也不确定，所以为了测量所以规格的玻璃，还可以安装多个光眼来满足测量。以安装四个光眼为例，如图7和图8所示，分别为四光眼测量玻璃长度的实施例示意图和本发明四光眼控制系统的框形图。 

所述的光电开关包括第一光眼A、第二光眼B、第三光眼C和第四光眼D，所述的第一光眼A和第二光眼B、第三光眼C和第四光眼D依次位于玻璃的传送路径上，且所述的四个光眼(A、B、C、D)均为对射式光电开关。 

第一光眼A较第四光眼D更为接近炉体段，且第一光眼A与第二光眼B具有预设的间距X，第一光眼A与第三光眼C具有预设的间距Y，第一光眼A与第四光眼D具有预设的间距Z。 

在玻璃进入炉体段时，玻璃G前沿经过第一光眼A时编码器6计数值，即第一光眼A的上跳沿计数值为a1，当玻璃后沿经过第一光眼A时编码器6计数值，即第一光眼A的下跳沿计数值为a2；玻璃G前沿经过第二光眼B时编码器6计数值，即第二光眼B的上跳沿计数值为b1，当玻璃后沿经过第二光眼B时编码器6计数值，即第二光眼B的下跳沿计数值为b2；玻璃G前沿经过第三光眼C时编码器6计数值，即第三光眼C的上跳沿计数值为c1，当玻璃后沿经过第三光眼C时编码器6计数值，即第三光眼C的下跳沿计数值为c2；玻璃G前沿经过第四光眼D时编码器6计数值，即第四光眼D的上跳沿计数值为d1，当玻璃后沿经过第四光眼D时编码器6计数值，即第四光眼D的下跳沿计数值为d2。 

由图7中可以看出，X＝a1-b1，因此得出b1＝a1-X，同理可得出c1＝a1-Y，d1＝a1-Z。那么第一光眼A测得玻璃长度为a2-a1；第二光眼B测得玻璃长度为b2-b1＝b2-a1+X；第三光眼C测得玻璃长度为c2-c1＝c2-a1+Y；第四光眼D测得玻璃长度为d2-d1＝d2-a1+Z。PLC 5可以将四个光眼测得的各个数据进行比较，选择较大值为测得的玻璃的长度。 

综上所述，本发明能够克服现有技术在玻璃上翘时测长不准的缺点，采用至少一个光眼机构来对玻璃进行测长，通过使用软件和硬件结合的方式解决在玻璃未发生上翘时就已确定其尾部的位置。光眼的数目可以根据所测玻璃长度而定，具有较好的灵活性，适用范围广。 

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种玻璃测长装置，设于玻璃钢化设备上，包括上片段和炉体段，上片段位于炉体段的上游，所述的上片段以及炉体段内均设有辊道用于传送玻璃；其特征在于，所述的玻璃测长装置还包括：HMI界面、PLC、光电开关以及编码器，所述的HMI界面与PLC相连接，所述PLC还分别与光电开关以及编码器相连接，光电开关位于上片段上的玻璃传送路径上并用于感测玻璃是否经过。

2.根据权利要求1所述的玻璃测长装置，其特征在于，所述的光电开关包括至少一个光眼。

3.根据权利要求2所述的玻璃测长装置，其特征在于，所述光眼的数量为两个，两个光眼之间的间距为1米。

4.根据权利要求1或2所述的玻璃测长装置，其特征在于，所述的光电开关为对射式光电开关。

5.一种应用权利要求1所述的玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中定义玻璃朝向炉体段的一端为玻璃前沿，远离炉体段的一端为玻璃后沿；其特征在于，包含以下步骤：

(1)在玻璃的传送路径上设置一个光眼；

(2)在玻璃进入炉体段时，玻璃的前沿经过该光眼时编码器计数值a1，玻璃的后沿经过该光眼时编码器计数值a2；并将该数值传送至PLC中进行分析计算；

(3)得出a2-a1为测得的玻璃的长度。

6.一种应用权利要求1所述的玻璃测长装置的玻璃测长方法，其中定义玻璃朝向炉体段的一端为玻璃前沿，远离炉体段的一端为玻璃后沿；其特征在于，包含以下步骤：

(1)在玻璃的传送路径上依次设置有N个光眼，其中第一光眼较第N光眼更为接近炉体段；

(2)向HMI界面输入第二光眼至第N光眼分别与第一光眼的间距的数据并传送至PLC中；

(3)在玻璃进入炉体段时，玻璃的前沿经过各光眼时编码器分别计数值，玻璃的后沿经过各光眼时编码器分别计数值，并将各个数值传送至PLC中进行分析计算；

(4)PLC计算得到以下几个数值，玻璃后沿经过第N光眼时编码器计数值与玻璃前沿经过该第N光眼时编码器计数值之差，玻璃后沿经过第二光眼时编码器计数值加上该第二光眼与第一光眼之间的间距值再减去玻璃前沿经过第一光眼时编码器计数值，以此类推，玻璃后沿经过第N光眼时编码器计数值加上该第N光眼与第一光眼之间的间距值再减去玻璃前沿经过第一光眼时编码器计数值；

(5)选择步骤4中的各数值中的较大值为测得的玻璃长度；

其中，N大于等于2。

7.根据权利要求6所述的玻璃测长方法，其特征在于，第一光眼与第二光眼之间的间距为1米。

8.根据权利要求6或7所述的玻璃测长方法，其特征在于，所述的光眼为对射式光电开关。

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