CN106029585A - 用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法 - Google Patents

用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法 Download PDF

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Abstract

用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法包括如下步骤：获得校准数据，以及获得关于目标结构的目标数据，其中，目标结构包括空间频率式样。该方法还包括如下步骤：俘获目标结构在镜面反射表面中的反射图像，以及从反射图像获得反射数据。该方法还包括如下步骤：确定目标数据和反射数据之间的对应性，以及使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面的形状。

Description

用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法
优先权-相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2013年12月19日提交的美国临时申请系列第61/918262号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本发明一般地涉及用于确定形状的方法，更具体地，涉及用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法。
背景技术
玻璃制造设备常用来形成玻璃带，所述玻璃带可以分离成玻璃片。在一些应用中，可能希望确定与玻璃带、玻璃片或者其他玻璃元件相关的形状。
发明内容
下面简要归纳本发明的内容，以便提供对详述部分所描述的一些示例性方面的基本理解。
在本文的第一个方面，用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法包括如下步骤：(I)获得校准数据，以及(II)获得关于目标结构的目标数据，其中，目标结构包括空间频率式样。该方法还包括如下步骤：(III)俘获目标结构在镜面反射表面中的反射图像，以及(IV)从反射图像获得反射数据。该方法还包括如下步骤：(V)确定目标数据和反射数据之间的对应性，以及(VI)使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面的形状。
在第一个方面的一个例子中，步骤(V)包括快速傅里叶变换。
在第一个方面的另一个例子中，空间频率式样包括空间位置的函数。
在第一个方面的另一个例子中，镜面反射表面基本上沿着平面延伸，以及目标结构基本上垂直于该平面。例如，空间频率式样包括周期性式样，其方向基本平行于镜面反射表面的母线。在另一个例子中，空间频率式样包括频率，所述频率以基本垂直于镜面反射表面的母线的方向单调变化。
在第一个方面的另一个例子中，镜面反射表面包括材料片的主表面。
在第一个方面的另一个例子中，形状近似于镜面反射表面的横截面。
在第一个方面的另一个例子中，方法还包括如下确定镜面反射表面的多个形状的步骤，其中，每个形状近似于镜面反射表面的横截面。例如，方法还包括基于所述多个形状来近似镜面反射表面的表面曲线的步骤。
第一个方面可单独提供，或者与上文所述的第一个方面的一个例子或任意组合例子进行结合。
在本文的第二个方面，确定从一定量的熔融玻璃拉制的玻璃带的形状的方法包括如下步骤：(I)获得校准数据，以及(II)获得关于目标结构的目标数据，其中，目标结构包括空间频率式样。该方法还包括如下步骤：(III)俘获目标结构在玻璃带中的反射图像，以及(IV)从反射图像获得反射数据。该方法还包括如下步骤：(V)确定目标数据和反射数据之间的对应性，以及(VI)使用对应性和校准数据来确定玻璃带的形状。
在第二个方面的一个例子中，步骤(V)包括快速傅里叶变换。
在第二个方面的另一个例子中，玻璃带基本上沿着平面延伸，以及目标结构基本上垂直于该平面。例如，空间频率式样包括周期性式样，其方向基本平行于镜面反射表面的母线。在另一个例子中，空间频率式样包括频率，所述频率以基本垂直于镜面反射表面的母线的方向单调变化。
在第二个方面的另一个例子中，玻璃带以拉制方向连续移动。
在第二个方面的另一个例子中，形状被用于控制玻璃成形工艺的上游参数。
在第二个方面的另一个例子中，形状被用于控制下游工艺的参数。
在第二个方面的另一个例子中，形状被用于控制玻璃成形工艺的上游参数以及下游工艺的参数。
在第二个方面的另一个例子中，形状被用于确定玻璃带的属性，其中，基于属性对一定量的玻璃带进行分类。
第二个方面可单独提供，或者与上文所述的第二个方面的一个例子或任意组合例子进行结合。
附图说明
参考附图阅读下文详细描述时，更好地理解这些和其他方面，其中：
图1显示示例性圆柱形表面；
图2显示另一个示例性圆柱形表面；
图3显示另一个示例性圆柱形表面；
图4显示示例性构造的俯视图，其中，目标结构基本垂直于镜面反射表面；
图5是图4构造的侧视图；
图6显示图4构造的透视图；
图7显示示例性方法，其包括如下步骤：获得关于目标结构的目标数据，其中，目标结构包括空间频率式样，俘获目标结构在镜面反射表面中的反射图像，以及从反射图像获得反射数据；
图8显示可以通过所述方法确定的镜面反射表面的示例性形状；
图9显示可以通过所述方法确定的镜面反射表面的其他示例性形状；
图10显示方法步骤的示例性流程图；
图11是用来生产玻璃带的示例性设备的示意图；
图12是图14的设备沿线2-2的部分放大透视横截面图，显示其中的目标结构基本垂直于玻璃带的示例性方法；
图13显示示例性方法，其包括如下步骤：获得关于目标结构的目标数据，其中，目标结构编码成空间频率，俘获目标结构在玻璃带中的反射图像，以及从反射图像获得反射数据；以及
图14显示包括一个或多个目标结构的示例性方法。
图15显示示例性黑色和白色空间频率式样。
图16显示示例性灰度空间频率式样。
具体实施方式
在此将参照附图更完整地描述本发明的例子，其中，附图中给出了示例性实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。
本发明的方法包括用于确定形状的方法，更具体地，包括用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法。镜面反射表面可展现出如下特性：其中，输入的光束以相对于表面法线相同的角度发生反射。例如，入射角等于反射角。此外，入射束、反射束和表面法线可以全部处于相同平面内。偏折(更具体来说，反射)的原理可用于通过来自镜面反射的镜面反射表面的变形或反射来确定镜面反射表面的形状。例如，给定已知集合形貌的结构，可以使用该结构在镜面反射表面中的变形反射来推出产生变形反射的镜面反射表面的几何性质。结构的反射可能出于各种原因发生变形，包括曲率、缺陷、畸变或者表面中的不规则度。通过分析反射，以及例如确定已知几何形貌的结构的特征与已知几何形貌的结构的特征在镜面反射表面中的对应反射之间的对应性，可以从对应性回算或者恢复表面形状。该形状可用于任意数量的应用、控制或计算，例如，对实际镜面反射表面的三维轮廓进行模拟或近似。
图1-3显示圆柱形表面的例子。图1显示示例性圆柱形表面10a，其被通过曲线12的一系列平行线11所限定。图2显示另一个示例性圆柱形表面10b，其可以通过使得已知作为母线13的直线沿着已知作为准线14的曲线或路径移动来限定。在另一个例子中，图3显示圆柱形表面10c，其可以通过将起始准线15a以方向16投影，使得起始准线15a平行于终止准线15b来进行限定。本文所提供的方法可用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状。例如，可以确定满足圆柱形表面的算术或理论特性或者与圆柱形表面的算术或理论特性略微偏差的表面形状。在一个例子中，基本圆柱形镜面反射表面可以包括带材料或者片材料(例如从带材料分割的片材料)的主表面。例如，基本圆柱形镜面反射表面可以包括玻璃带或者玻璃片(例如从玻璃带材料分割的玻璃片)的主表面。在其他例子中，基本圆柱形镜面反射表面可包括光纤或者其他物体的外周表面。
当物体包括基本圆柱形镜面反射表面时，方法可用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状以及具有基本圆柱形镜面反射表面的物体的形状。下文出于解释性目的，当称作基本圆柱形镜面反射表面时，应理解该表面可以作为独立的表面存在或者可以作为物体的表面存在。注意的是，本文提供的方法可用于确定此类表面的形状和/或具有此类表面的物体的形状。
所述方法包括获得校准数据的步骤。可以以各种方式获得校准数据，包括将数据直接或间接编码到计算机中，使用检测装置来观察数据，使用传感器来测量数据，或者从可以提取校准数据的含数据图像俘获。校准数据的例子包括表示了方法中使用或者被方法使用的任意系统、组件或结构的特性或多个特性的坐标或其他信息。例如，校准数据可以包括系统组件的空间位置，例如，照相机、透镜或者焦点的空间位置，关于镜面反射表面、目标结构及其相关特征的信息，或者与其相关的任意其他参数、初始状态或数据。在另一个例子中，校准数据可以包括参照点或坐标，其可用于确定和定义各个系统组件、结构和变量之间的空间位置或关系。例如，校准数据可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对校准数据进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。
方法还包括获得关于目标结构的目标数据的步骤，其中，目标结构包括空间频率式样。可以以各种方式获得目标数据，包括将数据直接或间接编码到计算机中，使用检测装置来观察数据，使用传感器来测量数据，或者从可以提取目标数据的含数据图像俘获。目标数据的例子包括表示与目标结构和/或其相关特征相关的空间位置或其他参照特性的坐标，以及涉及目标结构的任意其他信息。例如，目标数据可以包括参照点，其可用于定义和确定任意数量的目标结构和/或其相关特征与各种系统组件、结构和变量的特性或者之间的关系。此外，这些参照点可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对目标数据进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。
如图4-6所示，镜面反射表面20可以基本沿着平面21延伸，以及目标结构31可以基本垂直于平面21。目标结构31可以包括任意一个或多个几何形貌、形状、结构或尺寸，包括任意多个特征或与其相关的特性。目标结构可以由任意各种材料构成。在一个例子中，目标结构可以由材料或者由具有用于各种环境所需性质的材料构造。在其他例子中，目标结构可以是被光源独立或者非独立地照亮。例如，目标结构可以发光，或者目标结构可以从专门光源漫反射光或者对环境光进行漫反射。在其他例子中，目标结构可以是动态的，例如，结构可以包括能够在任意情况下随时间进行变化、操作或者自动或手动控制的特征或特性。
如图4-6的例子进一步所示，目标结构31可以包括空间频率式样36，其可以基本垂直于空间反射镜面20，距离镜面反射表面的边缘24的距离为54，以及距离镜面反射表面20的面26的距离为56。目标结构31的空间频率式样36还可以沿着镜面反射表面20的高度58处于高程57。目标结构31的空间频率式样36可以存在于目标结构的任意位置，并且可以以相对于镜面反射表面20的各种角度和/或方向延伸。
在其他例子中，目标结构31可以包括各种方式的空间频率式样36。例如，目标结构31可以编码有空间频率式样36。在另一个例子中，目标结构可以印刷有空间频率式样36，目标结构可以制作成包括空间频率式样作为目标结构的特征，和/或可以使得空间频率式样与目标结构附连或固定。在另一个例子中，空间频率式样36包括空间位置的函数。例如，空间频率式样36可以定义为空间位置的函数。在另一个例子中，如图6所示，空间频率式样36可以包括周期性式样，其方向22基本平行于镜面反射表面的母线。在另一个例子中，如图6所示，空间频率式样36可以包括频率，其以基本垂直于镜面反射表面的母线的方向23单调变化。在图6中，镜面反射表面的母线位于平面21中，并且显示为方向22表示的箭头。
例如，如图15和16所示，空间频率式样600、601可以包括可以以方向605恒定的周期性式样或者可以以方向610变化的频率。在图15和16中，方向605对应于基本平行于镜面反射表面的母线的方向，而方向610对应于基本垂直于镜面反射表面的母线的方向。此外，分别如图15和16所示，空间频率式样600、601可以是黑白空间频率式样600或者灰度空间频率式样601。在其他例子中，空间频率式样可以包括任意颜色、曲线或特征。
如图7所示，方法还包括俘获目标结构31在镜面反射表面20中的反射图像50的步骤。反射图像50可以采用图像俘获装置51俘获，包括照相机或者其他图像或视频记录装置。一旦被俘获，可以对反射图像50进行分析或者传输至计算机52，由此可以对图像中所含的数据进行提取、处理和/或分析。
还如图7所示，方法还包括从反射图像50获得反射数据55的步骤。反射数据55可以以各种方式获得，包括对反射图像50进行提取、加工和/或分析，以获得反射数据55。反射数据55的例子包括表示与目标结构的反射图像50和/或其相关反射特征相关的空间位置或其他参照特性的坐标，以及涉及反射图像50的任意其他信息。例如，反射数据55可以包括关于包含空间频率式样36的目标结构31的反射37的信息。在另一个例子中，反射数据55可以包括参照点，其可用于定义和确定任意数量的目标结构的反射图像50和/或其相关反射特征与各种系统组件、结构和变量的特性或者之间的关系。此外，这些参照点可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对反射数据55进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。
注意到，目标结构31可以包括空间频率式样36，其可以包括目标结构31的任意特征或特性。因而，包含空间频率式样36的目标结构31的反射可以包括目标结构31的特征或特性的任意对应反射，包括空间频率式样的反射37。注意到，在一个例子中，目标结构31的空间频率式样36可以是被印刷到目标结构31上的。因而，目标结构31的空间频率式样36的反射37可以是包含印刷的空间频率式样36的反射37的目标结构的对应反射。因此，从反射图像50获得的反射数据55可以包括空间频率式样36在镜面反射表面20中的对应反射37的任意信息。
方法还包括确定目标数据41和反射数据55之间的对应性的步骤。对应性可以包括例如，全部或部分目标数据41与全部或部分反射数据55之间的关系或多个关系的对比、关联或者任意其他形式。例如，可以对目标数据41进行分析。在另一个例子中，可以对反射数据55进行分析。在另一个例子中，可以对目标数据41和反射数据55进行分析。可以通过任意各种技术确定对应性，包括计算机化程序或手动处理，数学计算，或者任意其他计算机方式。在一个例子中，对应性可以包括确定来自反射图像50中的反射数据55的空间频率式样36的反射37相比于来自目标结构31的目标数据41的空间频率式样36的变形。
在一个例子中，对应性可以包括快速傅里叶变换。在另一个例子中，可以相对于目标结构31的空间频率式样36进行快速傅里叶变换(由此可以获得目标数据41)，以及对反射图像50中俘获的空间频率式样的反射37进行快速傅里叶变换(由此可以获得反射数据55)。例如，可以确定反射图像中对应于目标数据和反射数据的主频率。例如，从反射数据的已知数据点开始，可以计算多个其他数据点。在另一个例子中，可以使用快速傅里叶变换来计算主频率，并且还可包括从最近谐函数到最大谐函数的校正。在另一个例子中，目标结构包括空间频率式样，其展现出柱坐标的频率的近线性依赖性，反射图像中相对于线性依赖性的偏差可以表明镜面反射表面20的变形或移动。
方法还包括使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面20的形状的步骤。在一个例子中，可以使用全部或部分对应性。在另一个例子中，可以使用全部或部分校准数据。在另一个例子中，可以使用全部或部分对应性或者可以使用全部或部分校准数据。该步骤可以包括例如进行形状恢复算法。形状恢复算法可以使用任意数据来确定镜面反射表面20的形状。例如，镜面反射表面20的形状可以通过如下方式确定：基于对应性和校准数据，对会产生目标结构31的俘获的反射图像50的镜面反射表面的轮廓或外形进行恢复、回复、回算或者任意其他推算。
如图8所示，在一个例子中，形状可近似于镜面反射表面20的横截面70。例如，横截面70可以是镜面反射表面在平面75处的横截面，其中，平面75与镜面反射表面20相交。在另一个例子中，其中，具有镜面反射表面的物体是薄的，厚度明显小于其长度和宽度，横截面70可以近似于处于平面75中的线或曲线71，其中，平面75与镜面反射表面20相交。在另一个例子中，方法还可包括确定镜面反射表面20的多个形状72的步骤。例如，多个形状72中的每个形状73可近似于镜面反射表面20的横截面70或曲线71。
在另一个例子中，如图9所示，方法还包括基于多个形状72来近似镜面反射表面20的表面曲线74的步骤。例如，可以通过基于它们之间的关系来对所述多个形状72进行空间排列和排布，来确定表面曲线74。在一个例子中，多个形状72可以数字式组合以产生渲染图像，其可近似于镜面反射表面20的整个表面曲线77。例如，当镜面反射表面包括材料片的主表面时，形状可以近似或者模拟一部分或者整个材料片的实际形状。
可以以任意相同或不同瞬时频率来进行任意方法步骤。例如，如图10所示，任意方法步骤500，包括获得校准数据501，获得目标数据502，俘获反射图像503，获得反射数据504，确定对应性505，以及使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面506的形状，可以以任意相同或不同瞬时频率来进行。在一个例子中，可以以至少1次每秒的速率进行任意步骤。在另一个例子中，任意步骤的重复速率可以使得重复的时间段接近零。例如，任意步骤的进行速率可以使得当圆柱形表面在重复之间的形状变化是不明显时，在时间上是基本连续的。在其他例子中，任意步骤进行的速率可以是由任意数量的变量限定的。此外，任意步骤可以进行一次。在一个例子中，一个或多个步骤可以进行一次，而其他步骤可以进行不止一次。
各种计算机，数值、算术、线性、非线性、科学性、数字、电子或其他技术可用于任意方法步骤500，如图10所示，包括获得校准数据501，获得目标数据502，俘获反射图像503，获得反射数据504，确定对应性505，以及使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面506的形状。此外，可以同时或单独进行任意配置、计算、操作或计算机处理，并用于本文提供的任意方法步骤。
例如，可以使用图像分析，其中，可以对俘获或者任意其他方式获得的图像进行分析，以及可以由此提取其中所含的数据。在另一个例子中，可以限定感兴趣的区域，其中，感兴趣的区域可以镜面反射表面的表示目标结构的特定区域和/或目标结构在镜面反射表面中的反射图像。感兴趣的区域可以由用户限定并直接或间接编码到计算机中，或者可以采用软件途径或其它程序自动确定。在另一个例子中，可以使用衍生卷积(derivative convolution)来高亮垂直于目标结构的标称特征方向中的变化。例如，衍生卷积可以显示数据点之间的数据点值的变化速率。例如，该过程发现了最大绝对值的点，其表示相对于垂直于目标结构特征的数据点值的最大变化。在另一个例子中，可以对数据点进行过滤，使得消除了相对于目标结构的特征的大致方向或方向趋势偏差太远的数据点，并将它们视作界外值。在另一个例子中，可以使用子像素插值来确定具有最大的偏移最大绝对值的数据点。由此，该数据点的每侧使用至少两个点，可以对数据点进行多项式拟合以及可以确定实际峰值位置。可以对获得的每个数据点进行该插值，其中，例如，可以将数据点与目标结构的特征或者其在镜面反射表面中的对应反射相关联。在另一个例子中，可以使用积分方法，其中，可以对积分点进行限定。积分点可用于建立在镜面反射表面上积分的起始点，因为多个镜面反射表面的形状可以产生相同的反射。在另一个例子中，可以限定对于微分方程恢复方法的初始条件。在另一个例子中，可以使用三维点加工将对应于校准数据、目标数据或者反射数据的三维坐标转变成可以限定目标结构的位置及其对应反射的二维数据点。在另一个例子中，可以进行数据过滤，其中，对校准数据、目标数据或反射数据的数据点进行处理以去除任何界外值。在一个例子中，该过滤过程涉及将多项式线拟合成数据点，其可以例如与目标结构的特征和/或其在镜面反射表面中对应的反射相关联。在另一个例子中，将落在距离拟合线限定距离外的任何数据点鉴定为界外值。可以从数据组去除界外值或者数据组可以保留界外值。在另一个例子中，线拟合、鉴定界外值以及数据组去除或保留界外值的过程可以重复任意次数，采用相同或不同多项式拟合和/或采用相同或不同界外值拒绝限。
本文的其他方面包括确定从一定量的熔融玻璃121拉制的玻璃带103的形状的方法，如图11所示。一旦生产之后，可以将玻璃带103分隔成玻璃片104，其可用于宽范围的各种应用。例如，由玻璃带103生产的玻璃片104可以用于例如显示器应用。在具体例子中，玻璃片104可用于生产液晶显示器(LCD)、电泳显示器(EPD)、有机发光二极管显示器(OLED)、等离子体显示面板(PDP)或者其他显示装置。
可以根据本文通过用于生产玻璃带的各种设备(例如，狭缝拉制、浮法、下拉、熔融下拉或上拉)来制造玻璃带。每种设备可以包括构造成将材料批料熔化成一定量熔融玻璃的熔融容器。每种设备还包括至少一个位于熔融容器下游的第一调节工作站以及位于第一调解工作站下游的第二调节工作站。
图11仅显示根据本文用于生产玻璃带的一个示例性设备的示意图，其中，设备包括熔合拉制设备101，用于对玻璃带103进行熔合拉制并后续加工成玻璃片104。熔合拉制设备101可包括熔融容器105，其配置成从储料斗109接收批料材料107。可以通过由电动机113驱动的批料传递装置111来引入批料材料107。任选的控制器115可配置成激活电动机113，以将所需量的批料材料107引入熔融容器105中，如箭头117所示。玻璃金属探针119可用于测量竖管123内的玻璃熔体121的水平，并通过通信线路125的方式将测得的信息传输到控制器115。
熔合拉制设备101还可包括位于熔融容器105下游、并且通过第一连接管129的方式与熔融容器105相连的第一调节工作站，例如澄清容器127(例如澄清管)。在一些例子中，可以通过第一连接管129的方式将玻璃熔体从熔融容器105重力进料到澄清容器127。例如，重力的作用可以是驱使玻璃熔体通过第一连接管129的内部路径从熔融容器105到澄清容器127。在澄清容器127内，可以通过各种技术从玻璃熔体去除气泡。
熔合拉制设备还可包括第二调节工作站，例如混合容器131(例如，搅拌室)，其可位于澄清容器127的下游。混合容器131可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而降低或消除不均匀性缺陷，否则的话其可能存在于离开澄清容器的经澄清的玻璃熔体中。如所示，澄清容器127可以通过第二连接管135的方式与混合容器131相连。在一些例子中，可以通过第二连接管135的方式将玻璃熔体从澄清容器127重力进料到混合容器131。例如，重力的作用可以是驱使玻璃熔体通过第二连接管135的内部路径从澄清容器127到混合容器131。
熔合拉制设备还可包括另一调节工作站，例如传递容器133(例如，碗)，其可位于混合容器131的下游。传递容器133可以对待进料到成形装置中的玻璃进行调节。例如，传递容器133可以作为储料器和/或流动控制器，来调节并提供玻璃熔体一致流动到成形容器。如所示，混合容器131可以通过第三连接管137的方式与传递容器133相连。在一些例子中，可以通过第三连接管137的方式将玻璃熔体从混合容器131重力进料到传递容器133。例如，重力的作用可以是驱使玻璃熔体通过第三连接管137的内部路径从混合容器131到传递容器133。
如进一步所示，可放置下导管139，以将玻璃熔体121从传递容器133输送至成形容器143的进口141。如所示，玻璃熔体调节工作站的例子是熔融容器105、澄清容器127、混合容器131、传递容器133和成形容器143，它们可以以串联的形式沿着熔合拉制设备101放置。
熔融容器105通常由耐火材料(例如耐火砖(如陶瓷砖)制造。熔合拉制设备101还可包括通常由铂或含铂金属例如铂-铑、铂-铱以及它们的组合构成的部件，但是这些部件还可包含诸如钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆和它们的合金以及/或者二氧化锆之类的难熔金属。含铂组件可包括如下的一个或多个：第一连接管129、澄清容器127(例如澄清管)、第二连接管135、竖管123、混合容器131(例如搅拌室)、第三连接管137、传递容器133(例如碗)、下导管139以及进口141。成形容器143也是由耐火材料制造，并设计用于形成玻璃带103。
图12是图11的熔合拉制设备101沿线2-2的截面透视图。如所示，成形容器143包括成形楔201，其包括一对向下倾斜的、且在成形楔201的相对端部之间延伸的成形表面部分207、209。所述一对向下倾斜的成形表面部分207、209沿着拉制方向211汇合形成根部213。拉制平面215通过根部213延伸，其中玻璃带103可以以拉制方向211(例如下游方向)沿着拉制平面215拉制。如所示，拉制平面215可以将根部213一分为二，但是拉制平面215也可相对于根部213以其他朝向延伸。
如图11所示，熔合拉制设备101可以包括系统300，其用于进行确定从一定量的熔融玻璃121拉制的玻璃带103的形状的方法。方法还可实践用于确定具有镜面反射特性的其他物体的形状，包括光纤和其他玻璃元件。下面将描述用于确定从一定量的熔融玻璃121拉制的玻璃带103的形状的方法。在一个例子中，玻璃带103可以以拉制方向211连续移动。在另一个例子中，形状可用于控制玻璃成形设备101的上游参数301。在另一个例子中，形状可用于控制下游工艺302的参数。在另一个例子中，形状可用于控制玻璃成形设备101的上游参数301以及下游工艺302的参数。在另一个例子中，形状可用于确定玻璃带的属性，其中，基于属性可以对一定量的玻璃带进行分类。
例如，属性可以包括存在于成形过程期间的玻璃带中的形状不规则性，例如，内含物、划痕或者任意其他缺陷或不规则度。这些不规则性会导致玻璃带落在所需的规格特性或参数外，其中，玻璃带或者玻璃片可能被拒绝或者鉴定为替代用途。在另一个例子中，属性可以是玻璃带运动的信号或者玻璃带的形状或组成的变化。通过在整个成形和/或加工过程中，在玻璃带的各个位置以及各个时间监测这些属性，可以控制成形和/或加工工艺并调节或调整各种玻璃成形和/或加工参数。例如，可以对属性进行周期性、重复或者连续监测，并且可用于产生各种输出信息，例如附图、图像、表格、数据库或者数值数据。在另一个例子中，属性可以与从玻璃带切割的特定玻璃片相关联。如果该特定玻璃片的特性落在所需的规格外，则可以丢弃它，如果需要的话进行进一步，或者基于其属性鉴定用于特定应用或者分配到特定位置。在另一个例子中，属性可用于确定对应于稳定生产(其中，所述一定量的玻璃带和/或所述一定量的玻璃片具有所需的质量或特性)的那些操作条件。在另一个例子中，属性可用于确定对应于不合乎希望的生产(其中，所述一定量的玻璃带和/或所述一定量的玻璃片不同于展现出所需质量或特性的玻璃带或玻璃片)的那些操作条件。在另一个例子中，当玻璃成形设备的某些组件、系统或特征适当地起作用或者不适当地起作用时，属性可用于通知计算机或用户。例如，基于玻璃带的特定属性(通过本文所揭示的方法由其形状计算确定)，可以确定其中系统的某些元件需要替换或修复的情况，或者其中用于生产熔融玻璃的各种输入可以进行调节从而例如改善玻璃带和/或玻璃片的质量的情况。此外，可以确定属性之间的相关性。可以在一段时间上确定该相关性，并且可以包括任意许多各种参数，涉及玻璃成形工艺、玻璃带和/或玻璃片由该方法确定或者从其他控制提供。在另一个例子中，玻璃带和/或玻璃带的形状可用于理解玻璃成形中的各种变量，玻璃带的性质，以及玻璃片的特性，例如玻璃片中的机械应力。例如，可以对形状进行监测和/或分析，以改善质量、效率或者任意其他特征、参数或者与本文所述方法相关的方面。
所述方法包括获得校准数据的步骤。注意到，可以以各种方式获得校准数据，包括将数据直接或间接编码到计算机中，使用检测装置来观察数据，使用传感器来测量数据，或者从可以提取校准数据的含数据图像俘获。校准数据的例子包括表示了方法中使用或者被方法使用的任意系统、组件或结构的特性或多个特性的坐标或其他信息。例如，校准数据可以包括系统组件的空间位置，例如，照相机、透镜或者焦点的空间位置，关于玻璃带、目标结构及其相关特征的信息，或者与其相关的任意其他参数、初始状态或数据。在另一个例子中，校准数据可以包括参照点或坐标，其可用于确定和定义各个系统组件、结构和变量之间的位置或关系。例如，校准数据可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对校准数据进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。
方法还包括获得关于目标结构的目标数据的步骤，其中，目标结构包括空间频率式样。注意到，可以以各种方式获得目标数据，包括将数据直接或间接编码到计算机中，使用检测装置来观察数据，使用传感器来测量数据，或者从可以提取目标数据的含数据图像俘获。目标数据的例子包括表示与目标结构和/或其相关特征相关的空间位置或其他参照特性的坐标，以及涉及目标结构的任意其他信息。例如，目标数据可以包括参照点，其可用于定义和确定任意数量的各种系统组件、结构和变量的特性或者之间的关系。此外，这些参照点可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对目标数据进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。在一个例子中，目标结构可以是玻璃成形设备101内的已有结构，其除了作为目标结构之外，还可以相对于玻璃成形或者加工起到其他功能。在另一个例子中，目标结构可以是引入到玻璃成形设备101中的专用结构，其仅有的目的是在本文所提供的方法中起到目标结构的作用。
如图12所示，玻璃带103可以基本沿着平面215延伸，以及目标结构331可以基本垂直于平面215。目标结构331可以包括任意一个或多个几何形貌、形状、结构或尺寸，包括任意多个特征或与其相关的特性。目标结构可以由任意各种材料构成，用于各种环境。例如，在玻璃成形设备101中，目标结构可以由适合耐受高温环境的材料构成。在其他例子中，目标结构可以是被光源独立或者非独立地照亮。例如，目标结构可以发光，或者目标结构可以从专门光源漫反射光或者对环境光进行漫反射。例如，目标结构311可以位于熔合拉制设备101中，其中，可以包括窗口或者其他孔来提供视口使得光源照射到目标结构。窗口或者其他孔可以是位于熔合拉制设备中已有的窗口或者孔，或者可以是专用窗口或孔，包含其的仅有目的是提供视口使得光源照射到目标结构。在其他例子中，目标结构可以是动态的，例如，目标结构可以包括能够在任意情况下随时间进行变化、操作或者自动或手动控制的特征或特性。
在另一个例子中，如图12所示，目标结构331可以包括空间频率式样336，其可以基本垂直于玻璃带103，距离玻璃带的边缘324的距离为354，以及距离玻璃带103的面326的距离为356。目标结构330的空间频率式样336还可以沿着玻璃带103的高度358处于高程357。目标结构331的空间频率式样336可以存在于目标结构上的任意位置，并且可以以相对于玻璃带103的各种角度和/或方向延伸。在另一个例子中，空间频率式样336可以包括空间位置的函数。例如，空间频率式样336可以定义为空间位置的函数。在另一个例子中，如图12所示，空间频率式样336可以包括周期性式样，其方向322基本平行于玻璃带的母线。在另一个例子中，如图12所示，空间频率式样336可以包括频率，其以金币恩垂直于玻璃带的母线的方向323单调变化。在图12中，玻璃带的母线位于平面215中，并且显示为方向211表示的箭头。
如图13所示，方法还包括俘获目标结构331在玻璃带103中的反射图像350的步骤。注意到，反射图像350可以采用图像俘获装置351俘获，包括照相机或者其他图像或视频记录装置。一旦被俘获，可以对反射图像350进行分析或者传输至计算机352，由此可以对图像中所含的数据进行提取、处理和/或分析。
如图14所示，可以使用一个或多个图像俘获装置351来俘获一个或多个目标结构331的一个或多个反射图像350。在另一个例子中，如图14所示，可以在玻璃带103的多个位置俘获一个或多个反射图像350。在另一个例子中，反射图像350可以包括目标结构的任意或全部反射以及目标结构的特征的任意或全部反射。例如，图像俘获装置351(例如照相机)可以位于玻璃带103的一侧，使得图像俘获装置351在玻璃带与图像俘获装置俘获图像的位置相对的玻璃带的侧面上俘获玻璃带的目标结构的反射图像350。例如，图像俘获装置可以在玻璃带103的近似一半宽度上俘获反射图像。在另一个例子中，第二图像俘获装置351(例如第二照相机)可以位于玻璃带的相反侧，其处于相对于第一图形俘获装置相同或相似的垂直高程，使得第二图像俘获装置也在玻璃带与图像俘获装置俘获图像的位置相对的玻璃带的侧面上俘获目标结构的反射图像。类似地，该图像俘获装置可以在玻璃带的近似一半宽度上俘获反射图像。例如，第一图像俘获装置和第二图像俘获装置可以在玻璃带的整个宽度上俘获目标结构的反射图像。在另一个例子中，第一和第二图像俘获装置可以配置成俘获包含玻璃带的重叠区域的反射图像。例如，重叠区域可以用于校准或者其他配置计算，其中，对应于玻璃带的相同空间位置的多个数据点是有利的。
在另一个例子中，可以基于图像俘获装置或多个图像俘获装置关于玻璃带103的位置或角度，来俘获反射图像350的性质或方面。在另一个例子中，障碍物或者限制物可能阻碍放置图像俘获装置来理想地俘获反射图像。例如，图像俘获装置351可以安装在可调节的机制上，从而使得可以手动或自动调节或调整图像俘获装置的位置和/或角度，以适应此类障碍物或限制物，并且从而可以去除图像俘获装置来提供对于熔合拉制设备101的可及性，以对其进行检查、清洁或修复。在另一个例子中，可以布置相同或不同的图像俘获装置来俘获玻璃带103、目标结构331以及玻璃成形设备101或工艺步骤所用或所使用的任意其他组件的图像。在另一个例子中，图像俘获装置351可以布置成通过前述熔合拉制设备101中已有或专门的视口窗口来观察玻璃带103、目标结构331或者其他组件。此外，图像俘获装置的位置可以靠近光源，其中，来自光源的光可以照射目标结构和玻璃带，从而改善图像俘获质量以及提供光或照明来增强玻璃带103的反射特性。
还如图13所示，方法还包括从反射图像350获得反射数据355的步骤。注意到，反射数据355可以以各种方式获得，包括对反射图像350进行提取、加工和/或分析，以获得反射数据355。反射数据355的例子包括表示与目标结构的反射图像350和/或其相关特征相关的空间位置或其他参照特性的坐标，以及涉及反射图像350的任意其他信息。例如，反射数据355可以包括关于包含空间频率式样336的目标结构331的反射337的信息。在另一个例子中，反射数据355可以包括参照点，其可用于定义和确定任意数量的目标结构的反射图像350和/或其相关特征与各种系统组件、结构和变量之间的关系或者特性。此外，这些参照点可以通过变换矩阵或者其他数学计算，从真实空间的三维坐标变换成二维坐标。在另一个例子中，可以对反射数据355进行操作处理、结合、分析或者加工，用于对其进行进一步分析、操作处理和/或计算。
注意到，目标结构331可以包括空间频率式样336，其可以包括目标结构331的任意特征或特性。因而，包含空间频率式样336的目标结构331的反射可以包括目标结构331的特征或特性的任意对应反射，包括空间频率式样的反射337。注意到，在一个例子中，目标结构331的空间频率式样336可以是被编码到目标结构331上的。在另一个例子中，目标结构331的空间频率式样336可以是被印刷到目标结构331上的。因而，目标结构331的空间频率式样336的反射337可以是包含空间频率式样336的反射337的目标结构的对应反射。因此，从反射图像350获得的反射数据355可以包括空间频率式样36在玻璃带103中的对应反射337的任意信息。
方法还包括确定目标数据341和反射数据355之间的对应性的步骤。注意到，对应性可以包括例如，全部或部分目标数据341与全部或部分反射数据355之间的关系或多个关系的对比、关联或者任意其他形式。例如，可以对目标数据341进行分析。在另一个例子中，可以对反射数据355进行分析。在另一个例子中，可以对目标数据341和反射数据355进行分析。可以通过任意各种技术确定对应性，包括计算机化程序或手动处理，数学计算，或者任意其他计算机方式。在一个例子中，对应性可以包括确定来自反射图像350中的反射数据355的空间频率式样336的反射337相比于来自目标结构331的目标数据341的空间频率式样336的变形。
在一个例子中，对应性可以包括快速傅里叶变换。在另一个例子中，可以相对于目标结构331的空间频率式样336进行快速傅里叶变换(由此可以获得目标数据341)，以及对反射图像350中俘获的空间频率式样的反射337进行快速傅里叶变换(由此可以获得反射数据355)。例如，可以确定反射图像中对应于目标数据和反射数据的主频率。例如，从反射数据的已知数据点开始，可以计算多个其他数据点。在另一个例子中，可以使用快速傅里叶变换来计算主频率，并且还可包括从最近谐函数到最大谐函数的校正。在另一个例子中，目标结构包括空间频率式样，其展现出柱坐标的频率的近线性依赖性，反射图像中相对于线性依赖性的偏差可以表明玻璃带103的变形或移动。
方法还包括使用对应性和校准数据来确定玻璃带103的形状的步骤。在一个例子中，可以使用全部或部分对应性。在另一个例子中，可以使用全部或部分校准数据。在另一个例子中，可以使用全部或部分对应性或者可以使用全部或部分校准数据。该步骤可以包括例如进行形状恢复算法。形状恢复算法可以使用任意数据来确定玻璃带103的形状。例如，玻璃带103的形状可以通过如下方式确定：基于对应性和校准数据，对会产生目标结构331的俘获的反射图像350的玻璃带的轮廓或外形进行恢复、回复、回算或者任意其他推算。
如图8所示，在一个例子中，形状可近似于玻璃带103的横截面70。例如，横截面70可以是玻璃带103在平面75处的横截面，其中，平面75与玻璃带103相交。在另一个例子中，其中，玻璃带是薄的，厚度明显小于其长度和宽度，横截面70可以近似于处于平面75中的线或曲线71，其中，平面75与玻璃带103相交。对于玻璃带103、玻璃片104或者其他透明材料，其中物体或目标结构的反射可以同时存在于材料的两个表面上，可以通过考虑菲涅耳反射系数来确定形状。在另一个例子中，方法还可包括确定玻璃带103的多个形状72的步骤。例如，多个形状72中的每个形状73可近似于玻璃带103的横截面70或曲线71。
在另一个例子中，如图9所示，方法还包括基于多个形状72来近似玻璃带103的表面曲线74的步骤。例如，可以通过基于它们之间的关系来对所述多个形状72进行空间排列和排布，来确定表面曲线74。在一个例子中，多个形状72可以数字式组合以产生渲染图像，其可近似于玻璃带103的整个表面曲线77。例如，形状可以近似或者模拟一部分或者整个玻璃带103的实际形状和/或由其切割的一部分或者整个玻璃片104的实际形状。
可以以任意相同或不同瞬时频率来进行任意上述步骤。例如，如图10所示，任意方法步骤500，包括获得校准数据501，获得目标数据502，俘获反射图像503，获得反射数据504，确定对应性505，以及使用对应性和校准数据来确定镜面反射表面506的形状，可以以任意相同或不同瞬时频率来进行。在一个例子中，可以以至少1次每秒的速率进行任意步骤。在另一个例子中，任意步骤的重复速率可以使得重复的时间段接近零。例如，任意步骤的进行速率可以使得当玻璃带在重复之间的形状变化是不明显时，在时间上是基本连续的。在其他例子中，任意步骤进行的速率可以是由任意数量的变量限定的。在一个例子中，可以以与一次每块玻璃片相一致的速率进行任意步骤。在另一个例子中，可以以基于玻璃片的尺寸、正在生产或已经生产的玻璃片的质量或者可影响或改变玻璃成形设备或其他工艺的任意其他因数进行调节的速率进行任意步骤。此外，任意步骤可以进行一次。在一个例子中，一个或多个步骤可以进行一次，而其他步骤可以进行不止一次。
各种计算机，数值、算术、线性、非线性、科学性、数字、电子或其他技术可用于任意方法步骤，包括获得校准数据，获得目标数据，从目标数据获得目标线，俘获反射图像，获得反射数据，限定反射性，确定对应性，以及使用对应性和校准数据来确定玻璃带的形状。可以同时或单独进行任意配置、计算、操作或计算机处理，并用于本文提供的任意方法步骤。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对所要求保护的本发明进行各种修改和变动。

Claims (20)

1.一种用于确定基本圆柱形镜面反射表面的形状的方法，该方法包括以下步骤：
(I)获得校准数据；
(II)获得关于目标结构的目标数据，其中，所述目标结构包括空间频率式样；
(III)俘获所述目标结构在所述镜面反射表面中的反射图像；
(IV)从所述反射图像获得反射数据；
(V)确定所述目标数据与所述反射数据之间的对应性；以及
(VI)使用所述对应性和所述校准数据来确定所述镜面反射表面的形状。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(V)包括快速傅里叶变换。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间频率式样包括空间位置的函数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜面反射表面基本上沿着平面延伸，以及所述目标结构基本上垂直于所述平面。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述空间频率式样包括周期性式样，其方向基本平行于所述镜面反射表面的母线。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空间频率式样包括频率，所述频率以基本垂直于所述镜面反射表面的所述母线的方向单调变化。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜面反射表面包括材料片的主表面。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形状近似于所述镜面反射表面的横截面。
9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括确定所述镜面反射表面的多个形状的步骤，其中，每个形状近似于所述镜面反射表面的横截面。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括基于所述多个形状来近似所述镜面反射表面的表面曲线的步骤。
11.一种用于确定从一定量的熔融玻璃拉制的玻璃带的形状的方法，该方法包括以下步骤：
(I)获得校准数据；
(II)获得关于目标结构的目标数据，其中，所述目标结构包括空间频率式样；
(III)俘获所述目标结构在所述玻璃带中的反射图像；
(IV)从所述反射图像获得反射数据；
(V)确定所述目标数据与所述反射数据之间的对应性；以及
(VI)使用所述对应性和所述校准数据来确定所述玻璃带的形状。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(V)包括快速傅里叶变换。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述玻璃带基本上沿着平面延伸，以及所述目标结构基本上垂直于所述平面。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述空间频率式样包括周期性式样，其方向基本平行于所述玻璃带的母线。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述空间频率式样包括频率，所述频率以基本垂直于所述玻璃带的所述母线的方向单调变化。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述玻璃带以拉制方向连续移动。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形状被用于控制玻璃成形工艺的上游参数。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形状被用于控制下游工艺的参数。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形状被用于控制玻璃成形工艺的上游参数以及下游工艺的参数。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形状被用于确定所述玻璃带的属性，其中，基于所述属性对一定量的玻璃带进行分类。
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