CN104848786B - 一种玻璃几何参数测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃几何参数测量方法，利用横跨玻璃输送通道的固定测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化以及光电传感器的采样频率确定玻璃前部边缘和后部边缘经过固定测量尺的时间差，之后利用该时间差与玻璃的输送速度得出玻璃的长度尺寸；利用沿玻璃输送通道宽度方向往复移动的移动测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，以得出玻璃的宽度尺寸。该方法仅需要利用固定测量尺和移动测量尺，在固定测量尺和移动测量尺上均匀分布有光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，可快速并精确的测量出玻璃外形几何参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于块状玻璃的几何测量，具体的说是一种玻璃几何参数测量方法。
背景技术
目前，玻璃加工行业中，所用的钢化设备一般都需要配置检测待钢化玻璃外形参数的系统，以达到在生产过程中实施监控的目的，常规的方法及设备利用高强度光源照射在被测玻璃表面，相机通过接受反射的光强度信号来分析相关的数据，该方法所具有的缺点是：其一、在使用过程中对光的入射角度和检测面的角度有特殊要求，当安装角度存在偏差时，测量所得到的数据也存在较大误差，因此安装调试较为繁琐；其二、该测量过程中易受到环境光的影响，这将导致测量的数据不精确。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种玻璃几何参数测量方法，该方法仅需要利用固定测量尺和移动测量尺，在固定测量尺和移动测量尺上均匀分布有光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，可快速并精确的测量出玻璃外形几何参数。
本发明所采用的技术方案为：一种玻璃几何参数测量方法，利用横跨玻璃输送通道的固定测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化以及光电传感器的采样频率确定玻璃前部边缘和后部边缘经过固定测量尺的时间差，之后利用该时间差与玻璃的输送速度得出玻璃的长度尺寸；
利用沿玻璃输送通道宽度方向往复移动的移动测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化确定在移动测量尺移动过程中分别经过玻璃两侧边缘的两个光电传感器，之后根据确定的两个光电传感器之间的距离、移动测量尺的移动速度以及两个光电传感器从开始运动到检测信号变化所用的时间得出玻璃的宽度尺寸。
进一步优化该方案，还包括利用数据处理单元提取数据并处理的步骤，由数据处理单元实时调取固定测量尺测得的玻璃长度参数和移动测量尺测得玻璃宽度参数，并处理后得到玻璃的外形几何参数。
进一步优化该方案，所述的数据处理单元为PLC或工业计算机。
进一步优化该方案，在测量之前，还包括一个校正步骤，将一个具有标准尺寸的玻璃通过所述的固定测量尺和移动测量尺，根据测量的玻璃参数和实际的玻璃参数推算出位于每一个坐标上的光电传感器的实际安装位置与设定的安装位置差值，将该差值作为偏移量设定到上述方法内以得出正确的玻璃几何参数。
进一步优化该方案，所述的固定测量尺测量时静止不动，在固定测量尺上均匀分布有多个光电传感器，每个光电传感器具有固定的坐标并能实时检测有无玻璃通过的信号。
进一步优化该方案，所述的移动测量尺由伺服电机驱动沿玻璃宽度方向往复移动,在移动测量尺上均匀分布有多个光电传感器。
由于采用上述技术方案，本发明具备如下有益效果：
其一、首次采用动静相结合的固定测量尺和移动测量尺完成测量玻璃外形的过程，实现玻璃的尺寸、面积、开孔、开槽、最小角度等几何参数的实时测量，提高了测量的精确度。
其二、固定测量尺和移动测量尺均采用反射式光电传感器获取玻璃信号，不再考虑光源的设置和采集图像角度的设置，且不受被检物的形状、颜色和材质影响，提高玻璃外形识别的正确率。
其三、该方法所用的测量系统结构简单，安装方便，制造成本低，且操作简便，利于商业化推广应用。
附图说明
图1为本发明中移动测量尺和固定测量尺设置位置的结构示意图。
图2为实施例一的检测示意图。
图3为实施例二的检测示意图。
附图标记：1、移动测量尺，2、固定测量尺，3、玻璃输送辊道，4、被检测玻璃。
具体实施方式
下面结合实施例描述该方法；一种玻璃几何参数测量方法，包括如下步骤：利用横跨玻璃输送通道的固定测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化以及光电传感器的采样频率确定玻璃前部边缘和后部边缘经过固定测量尺的时间差，之后利用该时间差与玻璃的输送速度得出玻璃的长度尺寸；
利用沿玻璃输送通道宽度方向往复移动的移动测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化确定在移动测量尺移动过程中分别经过玻璃两侧边缘的两个光电传感器，之后根据确定的两个光电传感器之间的距离、移动测量尺的移动速度以及两个光电传感器从开始运动到检测信号变化所用的时间得出玻璃的宽度尺寸。
需要说明的是：由于保证该方法检测数据的精度，其中所用到的每一个传感器均具有确定的坐标，考虑到安装的误差和固定架的配合精度，为了进一步的得到精确的测量结果，在检测之前还包括一个校正步骤，将一个具有标准尺寸的玻璃通过所述的固定测量尺和移动测量尺，根据测量的玻璃参数和实际的玻璃参数相比较从而推算出位于每一个坐标上的光电传感器的实际安装位置与设定的安装位置差值，将该差值作为偏移量设定到上述方法内以得出正确的玻璃几何参数。
该方法一般应用到玻璃钢化设备中，用于对玻璃钢化前的监控，所述的玻璃钢化设备包括加热段、钢化冷却段、玻璃输送装置及用于控制加热段和钢化冷却段工作过程的控制系统，在加热段一侧设有炉门，待处理的玻璃经炉门进入加热段加热，如图1所示，所述玻璃输送装置由机架、玻璃输送辊道3及驱动装置构成，驱动装置带动辊道旋转，被检测玻璃4通过辊道进行输送，该方法所用的固定测量尺2用于测量玻璃的长度尺寸，所用的移动测量尺1用于测量玻璃宽度尺寸，并将上述数据传输至控制系统以实现对玻璃钢化设备的自动控制。此处所描述的长度是指玻璃沿其运动方向上的纵向距离，宽度即为垂直于玻璃运动方向上的横向距离。
本方案中，还包括利用数据处理单元提取数据并处理的步骤，由数据处理单元实时调取固定测量尺测得的玻璃长度参数和移动测量尺测得玻璃宽度参数，并处理后得到玻璃的外形几何参数，此处所述的数据处理单元可以采用PLC或工业计算机。数据处理单元通过数据重组及结构识别，实现玻璃的几何参数测量，依据玻璃输送装置尺寸设置玻璃分布的空间域，以固定测量尺获取的空间位置为空间域的X轴，以移动测量尺获取的空间位置为Y轴，重建玻璃分布图像。进一步通过图像处理、图像识别和测量，实现玻璃的几何参数测量。
本方案中，所述的固定测量尺测量时静止不动，在固定测量尺上均匀分布有多个光电传感器，每个光电传感器具有固定的坐标并能实时检测有无玻璃通过的信号。
本方案中，所述的移动测量尺由伺服电机驱动沿玻璃宽度方向往复移动。
本文所述的光电传感器为反射式光电传感器，行业内也称之为光电头，其为现有成熟的技术，此处不再过多描述。
实施例一：
如图2所示，首先确定移动测量尺1和固定测量尺2中每个光电传感器的坐标，举例说明：当移动测量尺上均布10光电传感器时，A代表动尺，动尺上各个点的坐标,单位0.1mm，依次为A1(0,0)，A2(1983,0)，A3(3985,0)，A4(5991,0)，A5(7987,0)，A6(9992,0)，A7(11981,0)，A8(13987,0)，A9(15951,0)，A10(17979,0)；
确定固定测量尺上传感器的坐标，S代表固定尺，以设置11个为例，依次为：S1(0,920)，S2(2000,920)，S3(4000,920)，S4(6000,920)，S5(8000,920)，S6(10000,920)，S7(12000,920)，S8(14000,920)，S9(16000,920)，S10(18000,920)，S11(20000,920)；
从上述坐标可以看出，设定移动测量尺上第一个光电传感器的坐标为(0,0)，方便后续的数据计算，其次，保证固定测量尺上位于最外侧的两个光电传感器之间的宽度与玻璃输送通道的宽度大致相同，同时还可以看出，移动测量尺上的每个传感器的位置基本上与固定测量尺上的传感器位置一一对应，在检测过程中，移动测量尺仅仅需要移动两个传感器之间的距离即可完成测量，在移动过程中至少会有两个传感器能采集到玻璃的信号；
考虑到各个光电头的机械安装误差，在测量之前，需要对固定测量尺和移动测量尺各个光电头的位置进行校核，校核的步骤如下：将一个具有标准尺寸的玻璃通过所述的固定测量尺和移动测量尺，例如30㎝×30㎝的玻璃在上片台上走一遍，由于玻璃的尺寸事先是知道的，测量得出的玻璃参数如果与玻璃的实际数据是相同的，那说明各个光电头的安装位置是精确的，如果测得的数据与玻璃实际尺寸存在一定的偏差，通过该偏差数值反向推算出位于每一个坐标上的光电传感器的实际安装位置与设定的安装位置差值，并将该差值作为偏移量设定到程序中；
上述坐标确定后，当某点坐标上的光电传感器对应有玻璃时，该点坐标上的传感器输出1，若没有输出0，并将该数据传送至计算机内处理，并事先确定玻璃的移动速度和移动测量尺的移动速度，玻璃的移动速度的可通过输送辊轮的转速推出，本实施例中，设定固定测量尺上光电传感器采样频率为2ms/次，移动测量尺上的光电传感器的采样频率为0.5ms/次；
检测开始，单片机采集原始数据，发送给电脑的格式为：动尺的信息 A(Pos，Inf)，Pos和Inf的格式为4位16进制的数，不足前面补0，Pos表示的是动尺从原点向X轴正方向运动的距离，单位为0.1mm，Inf 表示的是动尺10个光电头的综合信息，并将16进制的数据转化为2进制输入至计算机内，为了更清楚的解释该测量方法，我们可以从计算机得出数据中分析长度尺寸和宽度只存，由于计算机测得数据量非常大，因此我们为了清晰的解释该方案，仅仅摘出部分并列表如下：
PosS:0InfS:0000000000;行坐标:1;PosA:338InfA:0000000000；
PosS:0.297929InfS:0000000000;行坐标:2;PosA:344 InfA:0000000000；
PosS:47.370711InfS:0000000000；行坐标:160;PosA:1134InfA:0111100000；
PosS:48.562427InfS:0111100000;行坐标:164;PosA:1153InfA:0111100000；
PosS:48.860356InfS:0111100000;行坐标:165;PosA:1158InfA:0111100000；
PosS:49.158285InfS:0111100000;行坐标:166;PosA:1162InfA:0111100000；
PosS:49.456214InfS:0111100000;行坐标:167;PosA:1167InfA:0111100000；
PosS:49.754143InfS:0111100000;行坐标:168;PosA:1171InfA:0111100000；
PosS:50.052072InfS:0111100000;行坐标:169;PosA:1176InfA:0111100000；
PosS:50.350001InfS:0111100000;行坐标:170;PosA:1180InfA:0111100000；
PosS:50.64793InfS: 0111100000; 行坐标:171;PosA:1185InfA:0111100000；
PosS:50.945859InfS:0111100000;行坐标:172;PosA:1189InfA:0111100000；
PosS:1051.68937InfS:0000000000；3531;PosA:1411InfA:0000000000；
PosS:1051.987299InfS:0000000000；行坐标3532;PosA:1416InfA:0000000000；
PosS:1052.285228InfS:0000000000；行坐标3533;PosA:1422InfA:0000000000；
PosS:1052.583157InfS:0000000000；行坐标3534;PosA:1427InfA:0000000000；
计算长度时，我们可以根据某一个坐标下的光电头从输出0转变为输出1，例如：PosS:47.370711InfS:0000000000；和PosS:48.562427InfS:0111100000，而后从输出1转变为输出0，则可以计算出该时间差为T,如玻璃的输送速度为V,则玻璃某个坐标下的长度L的计算公式为：L=TV；
同理计算宽度时，基于以下参数可得出宽度值，结合计算机测得的数据详细解释如下：由于移动测量尺仅仅需要移动两个传感器之间的距离即可完成测量，在移动过程中至少会有两个传感器能采集到玻璃的信号，此时，根据光电传感器检测信号的变化确定在移动测量尺移动过程中分别经过玻璃两侧边缘的两个光电传感器，假设在移动测量尺再向右移动过程中，光电头A4的输出数据从0变到1，记录该时间差为T1，光电头A7从1变为0，记录该时间差为T2，其中根据上文设定的坐标值可以计算出A4到A7的距离为S,假定移动测量尺的移动速度为V,则可以计算出玻璃的宽度尺寸L=S+ T2V- T1V，同样道理，移动测量尺向左移动时，其中一个光电头从输出0变为1，另外一个光电头输出从1变为0，计算方法和上文所描述是相同的；
最后通过数据处理单元进行数据重组及结构识别，得出玻璃的几何参数。
实施例二：
如图3所示，首先确定移动测量尺1和固定测量尺2中每个光电传感器的坐标，举例说明：设定移动测量尺上均布10光电传感器，动尺上各个点的坐标依次为A1(0,0)，A2(1983,0)，A3(3985,0)，A4(5991,0)，A5(7987,0)， A6(9992,0)，A7(11981,0)，A8(13987,0)，A9(15951,0)，A10(17979,0)；
确定固定测量尺上传感器的坐标，S代表固定尺，以设置11个为例，依次为：S1(0,920)，S2(2000,920)，S3(4000,920)，S4(6000,920)，S5(8000,920)，S6(10000,920)，S7(12000,920)，S8(14000,920)，S9(16000,920)，S10(18000,920)，S11(20000,920)；
同实施例一相同的是在测量之前需要对各个光电头的位置进行校核，校核完后，开始检测，我们同样调取计算机中的部分数据进行解释：调取的部分数据列表如下：
PosS:0.893787InfS:0000000000;行坐标:4;PosA:354 InfA:0000000000；
PosS:1.191716InfS:0000000000;行坐标:5;PosA:359 InfA:0000000000；
PosS:1.489645InfS:0000000000;行坐标:6;PosA:364 InfA:0000010000；
PosS:1.787574InfS:0000000000;行坐标:7;PosA:369 InfA:0000110000；
PosS:2.085503InfS:0000000000;行坐标:8;PosA:374 InfA:0001110000；
PosS:2.383432InfS:0000000000;行坐标:9;PosA:379 InfA:0111110000；
PosS:2.681361InfS:0000000000;行坐标:10;PosA:384InfA:0111110000；
PosS:2.97929InfS:0000000000;行坐标:11;PosA:389 InfA:0111110000；
PosS:3.277219InfS:0000000000;行坐标:12;PosA:394InfA:0111110000；
PosS:3.575148InfS:0000100000;行坐标:13;PosA:399InfA:0111110000；
PosS:3.873077InfS:0001100000;行坐标:14;PosA:404InfA:0111110000；
PosS:4.171006InfS:0011100000;行坐标:15;PosA:409InfA:0111110000；
PosS:49.754143InfS:0111100000;行坐标:168;PosA:1171InfA:0111100000；
PosS:50.052072InfS:0111100000;行坐标:169;PosA:1176InfA:0111100000；
PosS:50.350001InfS:0111100000;行坐标:170;PosA:1180InfA:0111100000；
PosS:50.64793InfS: 0111100000; 行坐标:171;PosA:1185InfA:0111100000；
PosS:50.945859InfS:0111100000;行坐标:172;PosA:1189InfA:0111100000；
PosS:1051.68937InfS:0000000000；3531;PosA:1411InfA:0000000000；
PosS:1051.987299InfS:0000000000；行坐标3532;PosA:1416InfA:0000000000；
计算长度时，我们首先注意到数据中出现这样的情况：
PosS:3.575148InfS:0000100000;
PosS:3.873077InfS:0001100000；
PosS:4.171006InfS:0011100000；以及
行坐标:6;PosA:364 InfA:0000010000；
行坐标:7;PosA:369 InfA:0000110000；
行坐标:8;PosA:374 InfA:0001110000；
当数据里面出现的1构成三角形时，这说明被检测玻璃是倾斜放置的，此时长度测量过程中所依据的算法如下：主要分两步：第一步、三角形数据处理，原始数据采集出来的光电数据是参差不齐的，要对数据进行“矩形”补全处理；第二步、通过对已经补全的矩形进行提取，同时计算长度，长度的计算精度主要取决于对三角形数据的处理，将三角形部分留下，将长尾巴部分剔除，取平均值与规则的矩形相加取得最后长度尺寸，同时根据其中任意一个三角形数据可计算出玻璃放置的倾斜角度θ；
计算宽度时，由于此时玻璃是倾斜放置的，此时测量仅仅是横向距离，该横向距离L的计算步骤如下：此时，根据光电传感器检测信号的变化确定在移动测量尺移动过程中分别经过玻璃两侧边缘的两个光电传感器，假设在移动测量尺再向右移动过程中，光电头A3在初始位置的输出为0，经过时间T1输出为1，光电头A6初始坐标下输出为1，经过时间T2输出为0，其中根据设定的坐标值可以计算出A3到A6的距离为S,假定移动测量尺的移动速度为V,则可以计算出此时间段玻璃的横向距离L=S+ T2V- T1V，如图3所示，所检测的玻璃为长方形且倾斜放置，可以该玻璃的实际宽度为L1=Lcosθ。
测量宽度时主要依据的算法如下：对于已经计算出来的长度数据会提取坐标，然后根据ＡＳ的物理间距将数据做横向对齐处理。同时对于静尺覆盖光电进行登记，动尺对应光电左右偏移部分进行数据根踪。动尺项右移动时，左端的某个光电头会从输出0变为1，右端的光电头会从输出1变为0，,同时计算动尺在路过长度的行程数确定共收入多少组数据，剔除无效数据，保留中间有效数据组，并计算平均值。
最后通过数据处理单元进行数据重组及结构识别，得出玻璃的几何参数。
Claims (4)
1.一种玻璃几何参数测量方法，其特征在于：利用横跨玻璃输送通道的固定测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，所述的固定测量尺测量时静止不动，根据光电传感器检测信号的变化以及光电传感器的采样频率确定玻璃前部边缘和后部边缘经过固定测量尺的时间差，之后利用该时间差与玻璃的输送速度得出玻璃的长度尺寸；
利用沿玻璃输送通道宽度方向往复移动的移动测量尺上分布的光电传感器对玻璃输送通道进行间隔采样，根据光电传感器检测信号的变化确定在移动测量尺移动过程中分别经过玻璃两侧边缘的两个光电传感器，之后根据确定的两个光电传感器之间的距离、移动测量尺的移动速度以及两个光电传感器从开始运动到检测信号变化所用的时间得出玻璃的宽度尺寸；
由数据处理单元实时调取固定测量尺测得的玻璃长度参数和移动测量尺测得玻璃宽度参数，并处理后得到玻璃的外形几何参数。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃几何参数测量方法，其特征在于：所述的数据处理单元为PLC或工业计算机。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃几何参数测量方法，其特征在于：在测量之前，还包括一个校正步骤，将一个具有标准尺寸的玻璃通过所述的固定测量尺和移动测量尺，根据测量的玻璃参数和实际的玻璃参数推算出位于每一个坐标上的光电传感器的实际安装位置与设定的安装位置差值，将该差值作为偏移量设定到上述方法内以得出正确的玻璃几何参数。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃几何参数测量方法，其特征在于：所述的移动测量尺由伺服电机驱动沿玻璃宽度方向往复移动,在移动测量尺上均匀分布有多个光电传感器。
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| CN104848786A (zh) | 2015-08-19 |
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