CN105572080A - 非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法，装置包括锡面灯、颜色识别装置和微处理器，锡面灯和颜色识别装置分别设置在浮法玻璃的两侧，浮法玻璃中贴近锡面灯的一面为被测面，颜色识别装置的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端连接颜色识别装置的输入端，锡面灯用于发射入射光，颜色识别装置用于采集穿过浮法玻璃的透射光中的红、蓝和绿三种基本色的频率数据，并传输给微处理器，微处理器对颜色识别装置输出的三种基本色的频率数据进行校正和计算，合成透射光所对应的颜色，并将合成的颜色与预设的颜色阈值进行比较，从而判断被测面是否为锡面。本发明能够快速准确、简单高效地识别出浮法玻璃的锡面，通用性较强。

Description

非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法

技术领域

本发明涉及浮法玻璃锡面识别领域，尤其涉及一种非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法。

背景技术

目前，浮法玻璃的成型过程是在通入保护气体的锡槽中完成的，具体过程为：熔融状态的玻璃液从池窑中连续流入锡槽中，并漂浮在相对密度较大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平，经硬化、冷却、退火等操作后得到平板玻璃产品。在上述浮法玻璃的成型过程中，由于高温熔融的玻璃是漂浮在锡液上的，因此，在玻璃的下表面会渗入一定量的锡，使玻璃的其中一面变为锡面。由于浮法玻璃渗有锡的一面具有很多特性，后续还要进行丝网印刷、镀膜、弯钢化和大面积平钢化等深加工，因此，准确判断出浮法玻璃的锡面非常重要。

目前，浮法玻璃的锡面识别主要是利用锡面灯来完成，识别方法是：将锡面灯从浮法玻璃下方向上照射，锡面灯发出紫外光，如果与锡面灯紧贴的一面是浮法玻璃的锡面，则浮法玻璃被紫外光照射后会发出白色荧光，从浮法玻璃上表面俯视观察可看到白色荧光；如果与锡面灯紧贴的一面不是浮法玻璃的锡面，则观察不到白色荧光。上述方法无论是手动检测还是在线检测均依赖人眼识别，识别速度慢，识别结果受人为因素影响大，效率低下，且会对人眼产生损害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法，能够快速准确、简单高效地识别出浮法玻璃的锡面，通用性较强。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，包括锡面灯、颜色识别装置和微处理器，所述锡面灯和颜色识别装置分别设置在浮法玻璃的两侧，且锡面灯和颜色识别装置的位置相对，浮法玻璃中贴近锡面灯的一面为被测面，颜色识别装置的输出端经接口电路连接微处理器的输入端，微处理器的输出端经接口电路连接颜色识别装置的输入端，所述锡面灯用于发射入射光，颜色识别装置用于采集穿过浮法玻璃的透射光中的红、蓝和绿三种基本色的频率数据，并传输给微处理器，所述微处理器用于对颜色识别装置输出的三种基本色的频率数据进行校正和计算，合成透射光所对应的颜色，并将合成的颜色与预设的颜色阈值进行比较，从而判断被测面是否为锡面，所述微处理器还用于对颜色传感器进行白平衡调整。

所述锡面灯和颜色识别装置均贴近浮法玻璃设置。

所述颜色识别装置采用颜色传感器，颜色传感器周围安装有若干个LED白光灯，微处理器的输出端控制连接LED白光灯。

还包括显示装置，所述显示装置的输入端经接口电路连接微处理器的输出端。

所述微处理器采用单片机，颜色传感器的输出端经接口电路和光电耦合器连接单片机的输入端，单片机的定时器/计数器输出端经接口电路和光电耦合器连接颜色传感器的输入端。

所述微处理器控制LED白光灯点亮，LED白光灯发出白色入射光，微处理器依次选择颜色传感器中的红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红光、绿光和蓝光的频率值，并计算出颜色传感器的输出比例因子，完成颜色传感器的白平衡调整；然后，微处理器将颜色传感器实际测得的透射光的三种基本色的频率数据分别乘以各自的输出比例因子，得到透射光中三种基本色对应的频率分量，并将三种基本色合成为透射光对应的颜色；接着，微处理器将合成的透射光对应的颜色与预设的颜色阈值进行比较，判断被测面是否为锡面。

非接触式浮法玻璃锡面自动识别方法，依次包括以下步骤：

（1）首先对已知的多个浮法玻璃的锡面和非锡面进行检测，得出浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据；然后分别对测得的浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据进行统计，计算出多次测量过程中浮法玻璃锡面对应的颜色数据的下限值a1和非锡面对应的颜色数据的上限值a2，在a1至a2之间的区间内取一个中间值，作为颜色阈值a，即颜色阈值a的取值范围为：a2＜a＜a1；

（2）将微处理器设置在定时器工作方式下，并设置微处理器的定时时间；

（3）对颜色传感器进行白平衡调整，确定颜色传感器的输出比例因子；

颜色传感器进行白平衡调整的过程为：微处理器控制LED白光灯点亮，LED白光灯发出白色入射光，并使白色入射光能够照射到颜色传感器上；微处理器依次选择颜色传感器中的红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红光、绿光和蓝光的频率值，则颜色传感器的输出比例因子为：红光KR=255/R，绿光KG=255/G，蓝光KB=255/B，其中，KR表示红光的输出比例因子，R表示红光的频率值，KG表示绿光的输出比例因子，G表示绿光的频率值，KB表示蓝光的输出比例因子，B表示蓝光的频率值；

（4）定时器定时时间到达之后，锡面灯发出入射光，颜色传感器接收穿过浮法玻璃的透射光，颜色传感器分别感知透射光中红、绿和蓝三种基本色的强度量值，转化为频率数据，并传输给微处理器；

（5）微处理器首先读取颜色传感器输出的频率数据，然后将颜色传感器测得的透射光的三种基本色的频率数据分别乘以各自的输出比例因子，得到透射光中三种基本色对应的频率分量；再将三种基本色合成为透射光对应的颜色；接着，微处理器将合成的透射光对应的颜色与步骤（1）中预设的颜色阈值进行比较，若合成的透射光的颜色大于预设的颜色阈值，则被测面为锡面；若合成的透射光的颜色小于预设的颜色阈值，则被测面为非锡面；

（6）识别完成后，微处理器将识别结果输出到显示装置进行显示，同时返回步骤（4），等定时器定时时间到达之后，进行下一次识别。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明能够代替人眼进行自动检测，不会对人眼产生损害，检测结果受人为因素干扰小，具有安全、高效及准确的优点；

(2)本发明利用颜色传感器来直接获取颜色数据，不需要进行图像采集和处理，运算简单；

(3)本发明所使用的颜色传感器体积小，成本低；微处理器可选范围广，可实现多个浮法玻璃锡面的同时识别。

综上所述，本发明公开的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置及方法简单有效，具有安全、快捷、准确、体积小、成本低及结构简单的优点，适合工业流水线上的浮法玻璃锡面自动识别。

附图说明

图1为本发明所述非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置的原理框图；

图2为本发明所述所述非接触式浮法玻璃锡面自动识别方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，包括锡面灯、颜色识别装置、微处理器和显示装置，锡面灯用于发射入射光，颜色识别装置用于采集穿过浮法玻璃的透射光中的红、蓝和绿三种基本色的频率数据，并传输给微处理器，锡面灯和颜色识别装置分别设置在浮法玻璃的两侧，且锡面灯和颜色识别装置均贴近浮法玻璃设置，在本实施例中，颜色识别装置采用TCS3200颜色传感器，为了使颜色传感器的识别结果更加准确，在本实施例中，锡面灯设置于浮法玻璃的下方，颜色识别装置设置于浮法玻璃的上方，颜色识别装置与锡面灯的位置相对，浮法玻璃中贴近锡面灯一面为被测面，颜色传感器的输出端经接口电路和光电耦合器连接微处理器的输入端，光电耦合器用于实现颜色传感器与微处理器之间的电信号传输，同时确保颜色传感器和微处理器之间的电隔离。

微处理用于对颜色传感器输出的三种基本色的频率数据进行校正和计算，合成透射光所对应的颜色，并将合成的颜色与预设的颜色阈值进行比较，从而判断被测面是否为锡面，颜色传感器的输出端经接口电路和光电耦合器连接微处理器的输入端，微处理器的输出端经接口电路和光电耦合器连接颜色传感器的输入端，在本实施例中，微处理器采用单片机，单片机的定时器/计数器输出端经接口电路和光电耦合器连接颜色传感器的输入端，单片机的输出端还经接口电路和光电耦合器连接显示装置。

颜色传感器的周围安装有若干个LED白光灯，在本实施例中，采用四个LED白光灯，微处理器的输出端控制连接四个LED白光灯，LED白光灯用于对颜色传感器进行白平衡调整。

显示装置用于显示识别结果，在本实施例中，显示装置采用数码管。

如图2所示，利用本发明所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置进行非接触式浮法玻璃锡面自动识别的方法，具体包括以下步骤：

（1）首先对已知的多个浮法玻璃的锡面和非锡面进行检测，得出浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据；然后分别对测得的浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据进行统计，计算出多次测量过程中浮法玻璃锡面对应的颜色数据的下限值a1和非锡面对应的颜色数据的上限值a2，在a1至a2之间的区间内取一个中间数，作为颜色阈值a，浮法玻璃锡面对应的颜色数据大于非锡面对应的颜色数据，即颜色阈值a的取值范围为：a2＜a＜a1；

颜色阈值的取值可以不固定，根据现场操作情况而定，只要能把浮法玻璃的锡面和非锡面区别开即可。

(2)将微处理器设置在定时器工作方式下，并设置微处理器的定时时间；

浮法玻璃的生产是流水线操作，两个浮法玻璃之间的时间间隔是固定的，所以微处理器的定时时间与两个浮法玻璃之间的时间间隔相等。

（3）对颜色传感器进行白平衡调整，确定颜色传感器的输出比例因子；

自然界中所有颜色都是由红、绿和蓝三种基本色组成，三种基本色所占的比例不同，组成的颜色也不同。在计算机中，通常采用8位二进制数来表示红、绿和蓝三种基本色数值的大小，8位二进制所表示的无符号数最小是0，最大是255。当组成某种颜色的三种基本色数值都是0时，这种颜色就是黑色；当组成某种颜色的三种基本色数值中只有红色分量是255，其余两个分量都是0时，这种颜色就是红色；当组成某种颜色的三种基本色数值中只有绿色分量是255，其余两个分量都是0时，这种颜色就是绿色；当组成某种颜色的三种基本色数值中，红色和绿色分量都是255，蓝色分量是0时，这种颜色就是黄色；当组成颜色的三种基本色数值都是255时，这种颜色就是白色。

理论上，白色是由等量的红色、绿色和蓝色三种基本色混合而成，且三种基本色在数值上都是最大值255。但实际上，颜色传感器对这三种基本色的敏感度是不相同的，导致颜色传感器输出的红、绿和蓝三种基本色的数值并不相等，即颜色传感器检测到的颜色结果是有误差的，所以在利用颜色传感器进行检测之前必须进行白平衡调整，即将颜色传感器所检测的白色中的红、绿和蓝三种基本色的分量调整为相等的，且各分量的数值均为最大值255。因此，白平衡调整的过程不是每次检测之前都要进行，而是当检测环境或颜色传感器本身发生变化时，才需要重新进行白平衡调整，以便获得正确的输出比例因子。

在本装置中，颜色传感器的周围安装有四个LED白光灯，作为白色的光源，LED白光灯的亮灭由微处理器控制。当需要白平衡调整时，微处理器控制LED白光灯点亮，LED白光灯发出白色入射光，且使白色入射光照射到颜色传感器上，微处理器依次选择颜色传感器中的红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红光、绿光和蓝光的频率值，则颜色传感器的输出比例因子为：红光KR=255/R，绿光KG=255/G，蓝光KB=255/B，其中，KR表示红光的输出比例因子，R表示红光的频率值，KG表示绿光的输出比例因子，G表示绿光的频率值，KB表示蓝光的输出比例因子，B表示蓝光的频率值。

（4）定时器定时时间到达之后，锡面灯发出入射光，颜色传感器接收穿过浮法玻璃的透射光，颜色传感器分别感知透射光中红、绿和蓝三种基本色的强度量值，转化为频率数据，并传输给微处理器；

（5）微处理器首先读取颜色传感器输出的频率数据，然后将颜色传感器测得的透射光的三种基本色的频率数据分别乘以各自的输出比例因子，得到透射光中三种基本色对应的频率分量；再将三种基本色合成为透射光对应的颜色；接着，微处理器将合成的透射光对应的颜色与步骤（1）中预设的颜色阈值进行比较，若合成的透射光的颜色大于预设的颜色阈值，则被测面为锡面；若合成的透射光的颜色小于预设的颜色阈值，则被测面为非锡面；

（6）识别完成后，微处理器将识别结果输出到显示装置进行显示，同时返回步骤（4），等微处理器定时时间到达后，进行下一次识别。

本发明利用颜色传感器和微处理器对穿过浮法玻璃的透射光中的三种基本色数据进行计算，判断被测面是否为锡面，无需人工识别，省时省力，且识别结果准确，大大提高了浮法玻璃锡面识别的效率和准确率。

Claims (7)

1.非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：包括锡面灯、颜色识别装置和微处理器，所述锡面灯和颜色识别装置分别设置在浮法玻璃的两侧，且锡面灯和颜色识别装置的位置相对，浮法玻璃中贴近锡面灯的一面为被测面，颜色识别装置的输出端经接口电路连接微处理器的输入端，微处理器的输出端经接口电路连接颜色识别装置的输入端，所述锡面灯用于发射入射光，颜色识别装置用于采集穿过浮法玻璃的透射光中的红、蓝和绿三种基本色的频率数据，并传输给微处理器，所述微处理器用于对颜色识别装置输出的三种基本色的频率数据进行校正和计算，合成透射光所对应的颜色，并将合成的颜色与预设的颜色阈值进行比较，从而判断被测面是否为锡面，所述微处理器还用于对颜色传感器进行白平衡调整。

2.如权利要求1所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：所述锡面灯和颜色识别装置均贴近浮法玻璃设置。

3.如权利要求1所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：所述颜色识别装置采用颜色传感器，颜色传感器周围安装有若干个LED白光灯，微处理器的输出端控制连接LED白光灯。

4.如权利要求1所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：还包括显示装置，所述显示装置的输入端经接口电路连接微处理器的输出端。

5.如权利要求4所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：所述微处理器采用单片机，颜色传感器的输出端经接口电路和光电耦合器连接单片机的输入端，单片机的定时器/计数器输出端经接口电路和光电耦合器连接颜色传感器的输入端。

6.如权利要求5所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置，其特征在于：所述微处理器控制LED白光灯点亮，LED白光灯发出白色入射光，微处理器依次选择颜色传感器中的红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红光、绿光和蓝光的频率值，并计算出颜色传感器的输出比例因子，完成颜色传感器的白平衡调整；然后，微处理器将颜色传感器实际测得的透射光的三种基本色的频率数据分别乘以各自的输出比例因子，得到透射光中三种基本色对应的频率分量，并将三种基本色合成为透射光对应的颜色；接着，微处理器将合成的透射光对应的颜色与预设的颜色阈值进行比较，判断被测面是否为锡面。

7.利用权利要求6所述的非接触式浮法玻璃锡面自动识别装置进行浮法玻璃锡面自动识别的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

（1）首先对已知的多个浮法玻璃的锡面和非锡面进行检测，得出浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据；然后分别对测得的浮法玻璃的锡面和非锡面对应的颜色数据进行统计，计算出多次测量过程中浮法玻璃锡面对应的颜色数据的下限值a1和非锡面对应的颜色数据的上限值a2，在a1至a2之间的区间内取一个中间值，作为颜色阈值a，即颜色阈值a的取值范围为：a2＜a＜a1；

（2）将微处理器设置在定时器工作方式下，并设置微处理器的定时时间；

（3）对颜色传感器进行白平衡调整，确定颜色传感器的输出比例因子；

颜色传感器进行白平衡调整的过程为：微处理器控制LED白光灯点亮，LED白光灯发出白色入射光，并使白色入射光能够照射到颜色传感器上；微处理器依次选择颜色传感器中的红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红光、绿光和蓝光的频率值，则颜色传感器的输出比例因子为：红光KR=255/R，绿光KG=255/G，蓝光KB=255/B，其中，KR表示红光的输出比例因子，R表示红光的频率值，KG表示绿光的输出比例因子，G表示绿光的频率值，KB表示蓝光的输出比例因子，B表示蓝光的频率值；

（4）定时器定时时间到达之后，锡面灯发出入射光，颜色传感器接收穿过浮法玻璃的透射光，颜色传感器分别感知透射光中红、绿和蓝三种基本色的强度量值，转化为频率数据，并传输给微处理器；

（5）微处理器首先读取颜色传感器输出的频率数据，然后将颜色传感器测得的透射光的三种基本色的频率数据分别乘以各自的输出比例因子，得到透射光中三种基本色对应的频率分量；再将三种基本色合成为透射光对应的颜色；接着，微处理器将合成的透射光对应的颜色与步骤（1）中预设的颜色阈值进行比较，若合成的透射光的颜色大于预设的颜色阈值，则被测面为锡面；若合成的透射光的颜色小于预设的颜色阈值，则被测面为非锡面；

（6）识别完成后，微处理器将识别结果输出到显示装置进行显示，同时返回步骤（4），等定时器定时时间到达之后，进行下一次识别。