CN108009128B - 一种玻璃液均匀性的评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃液均匀性的评估方法，该评估方法包括如下步骤：S1.在玻璃液均化模拟装置(1)中用液态介质均化过程模拟玻璃液的均化过程，拍摄液态介质均化过程中介质流动的照片，提取照片中每个像素颜色对应的R值、G值和B值；S2.将每个像素的R值、G值和B值进行加权计算，得到每个像素颜色的Q值；S3.进行不同像素颜色Q值间差值大小的数学统计，得到代表液态介质均化程度的统计参数值进而评估玻璃液的均匀性。本发明的玻璃液均匀性的评估方法通过计算机视觉技术、颜色模型转换和数学统计，并通过特定数值的科学、合理地计算，准确地评估了玻璃液的均匀化程度。

Description

一种玻璃液均匀性的评估方法
技术领域
本发明涉及玻璃生产技术，具体地，涉及一种玻璃液均匀性的评估方法。
背景技术
近年来，液晶电视、笔记本电脑和智能手机等便携式电子产品迅速普及，具有轻薄化、高分辨率、高画质等特性的平板显示器(FPD)受到大众喜爱。基板玻璃是FPD的重要组成部分，随着技术的不断发展和人们的需求不断提升，基板玻璃的品质要求越来越严格。尤其是条纹品质，条纹缺陷严重影响了基板玻璃的光学均匀性，不利于终端显示产品品质的提高。
为了提高基板玻璃的均匀性，常常采用物理模拟的方法，按照一定比例加工与实际生产相同的透明材质设备，利用与高温玻璃液粘度相同的有色介质，在相同的生产条件下(如相同的流量、转速等)研究玻璃液均化过程的影响因素、玻璃液的流动规律等，为玻璃液的均质过程提供指导。在目前的实验过程中，通过摄像机拍摄实验照片，根据照片中不同区域介质的颜色，人为地通过眼睛观察区别等定性评价方法评估介质的均匀化程度。这些方法具有较大主观性，不同的人对颜色的感知程度具有一定差别，颜色相近的区域难以判断，造成分析过程中较大误差。对介质均匀化程度的评估准确度亟待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻璃液均匀性的评估方法，该评估方法通过数值计算合理、准确地对玻璃液的均匀性程度进行评估，排除了人为干扰，避免了主观意识造成较大误差，玻璃液均匀性评估的准确度得到显著提高。
本发明提供一种玻璃液均匀性的评估方法，该评估方法包括如下步骤：
S1.在玻璃液均化模拟装置中用液态介质均化过程模拟玻璃液的均化过程，拍摄液态介质均化过程中介质流动的照片，提取照片中每个像素颜色对应的R值、G值和B值；S2.将每个像素的R值、G值和B值通过下式(1) 进行f(RGB)的加权计算，得到每个像素颜色的Q值：
Q＝f(RGB)＝R×PR+G×PG+B×PB，
式(1)，
其中，Pi代表i的权重，0≤Pi≤1，∑Pi＝1，i＝R、G、B；S3.进行不同像素颜色Q值间差值大小的数学统计，得到代表液态介质均化程度的统计参数值进而评估玻璃液的均匀性。
可选地，模拟过程中液态介质的流量、搅拌速度和搅拌棒位于所述玻璃液均化模拟装置中和/或液态介质中的位置分别与待评估均匀性的玻璃液的流量、搅拌速度和搅拌棒位于玻璃液均化设备中和/或玻璃液中的位置相同。
可选地，所述玻璃液均化模拟装置包括介质箱、液位箱、搅拌箱和用以控制流量的回路截止阀；介质箱与液位箱之间通过调节开关流体连通，通过所述调节开关控制所述介质箱中存储的液态介质流入所述液位箱中的液面高度；所述液位箱底部的输出管道与所述搅拌箱连通；所述搅拌箱中设置有搅拌棒，所述搅拌箱底部开设有出口管道，所述出口管道设置有回路截止阀。
可选地，所述搅拌箱、所述输出管道和所述出口管道由透明材质制成。
可选地，所述液态介质包括浅色流体介质和深色流体介质，所述浅色流体介质代表基体，所述深色流体介质代表玻璃液。
可选地，所述深色流体介质的颜色为红色或蓝色。
可选地，所述评估方法还包括：步骤S2中，将每个像素的R值、G值和B值转换为HSV、HIS、CMYK、HSL、HSB、Ycc、XYZ、Lab和YUV 颜色模型中的至少一种颜色模型，将转换后的颜色模型的参数值进行加权计算，得到该像素的Q值。
可选地，步骤S3中所述的数学统计包括由如下步骤构成的方法：T1. 统计不同像素得到的Q值，由每个Q值出现的频次除以所有Q值的数量，得到每个Q值出现的频率；T2.以Q值作为横坐标，以Q值对应的频率作为纵坐标绘制密度分布曲线；T3.计算所述密度分布曲线中不同波峰处横坐标差值作为统计参数，以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性。
可选地，步骤S3中所述的数学统计方法包括计算不同像素的Q值间的标准差值或方差值，以得到的所述标准差值或方差值作为统计参数，以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性。
本发明的玻璃液均匀性的评估方法通过计算机视觉技术、颜色模型转换和数学统计，并通过特定数值的科学、合理地计算，准确地评估了玻璃液的均匀化程度，排除了人为干扰，避免了主观意识造成的较大误差，方法简单，操作简便、成本低。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的玻璃液均化模拟装置的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明
1 玻璃液均化模拟装置
1-1 介质箱 1-2 调节开关 1-3 液位箱
1-4 输出管道 1-5 搅拌箱 1-6 回路截止阀
1-7 搅拌棒 1-8 出口管道
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未做相反说明的情况下，使用的方位词，例如“上、下”是玻璃液均化模拟装置在正常使用状态下定义的，具体地可参考图1所示的图面方向，而“内、外”则是指相应轮廓的内和外。
本发明提供一种玻璃液均匀性的评估方法，该评估方法可以包括如下步骤：
S1.可以在玻璃液均化模拟装置1中用液态介质均化过程模拟玻璃液的均化过程，拍摄液态介质均化过程中介质流动的照片，可以提取照片中每个像素颜色对应的R值、G值和B值；S2.可以将每个像素的R值、G值和B 值通过下式(1)进行f(RGB)的加权计算，得到每个像素颜色的Q值：
Q＝f(RGB)＝R×PR+G×PG+B×PB，
式(1)，
其中，Pi代表i的权重，0≤Pi≤1，∑Pi＝1，i＝R、G、B；S3.可以进行不同像素颜色Q值间差值大小的数学统计，得到代表液态介质均化程度的统计参数值进而评估玻璃液的均匀性。在本发明的玻璃液均匀性的评估方法中，可以通过对不同区域的Q值进行计算并得到统计参数，进而可以确定该区域液态介质的均匀程度，进而可以对玻璃液的均匀性进行准确的评估。
步骤S1中拍摄液态介质均化过程中介质流动的照片时可以通过数码相机或手机进行拍摄，可以将拍摄的照片文件放入现有技术常用的分析软件或程序中进行分析，进而提取照片中每个像素的R值、G值和B值，提取像素的R值、G值和B值的方法可以采用任意一种现有技术中通用的方法即可。在通过式(1)进行f(RGB)的加权计算时，PR、PG和PB可以同时取1/3，或者可以随意选取三个相加为1的数据。在对某玻璃液的均匀性进行评估时，每次在进行不同区域或不同像素的Q值计算中，PR、PG和PB可以选取同一组数据；若是对同一区域的均匀性多次进行评估时，PR、PG和PB可以选取不同组的相加为1的数据。
根据本发明，模拟过程中液态介质的流量、搅拌速度和搅拌棒位于所述玻璃液均化模拟装置1中和/或液态介质中的位置可以分别与待评估均匀性的玻璃液的流量、搅拌速度和搅拌棒位于玻璃液均化设备中和/或玻璃液中的位置相同。
搅拌棒距离所述玻璃液均化模拟装置1的顶壁、底壁和侧壁的距离与玻璃液均化模拟装置1中对应装置尺寸的比值与待评估均匀性的玻璃液中搅拌棒在玻璃液均化设备中距离顶壁、底壁和侧壁的距离与玻璃液均化设备的对应设备尺寸的比值可以相同。
玻璃液均化模拟装置1的装置尺寸可以与玻璃均化设备对应的设备尺寸成一定的比例。
如图1所示，所述玻璃液均化模拟装置1可以包括介质箱1-1、液位箱 1-3、搅拌箱1-5和用以控制流量的回路截止阀1-6；介质箱1-1与液位箱1-3 之间可以通过调节开关1-2流体连通，通过所述调节开关1-2可以控制所述介质箱1-1中存储的液态介质流入所述液位箱1-3中的液面高度；所述液位箱1-3底部的输出管道1-4可以与所述搅拌箱1-5连通；所述搅拌箱1-5中可以设置有搅拌棒1-7，所述搅拌箱1-5底部可以开设有出口管道1-8，所述出口管道1-8可以设置有回路截止阀1-6。所述搅拌棒1-7可以采用垂直搅拌的方式。
开始时，可以将液态介质放入介质箱1-1中，打开调节开关1-2使介质箱1-1中的液态介质缓慢流至液位箱1-3，液态介质在流入液位箱1-3中的同时会经过输出管道1-4流至搅拌箱1-5中，可以通过调节开关1-2控制液位箱1-3中液态介质的液面高度进而可以控制搅拌箱1-5中液态介质的液面高度；通过控制回路截止阀1-6的开启大小程度可以调节液态介质的流量与模拟的玻璃液的流量基本相同。
如图1所示，所述搅拌箱1-5、所述输出管道1-4和所述出口管道1-8 可以由透明材质制成。这样则不会影响介质的颜色观察和提取，优选地，可以由透明有机玻璃制成，这样能够更好地观察其中的液态介质的混合情况，同时方便拍照。
根据本发明，所述液态介质可以包括浅色流体介质和深色流体介质，所述浅色流体介质可以代表基体，所述深色流体介质可以代表玻璃液。
根据本发明，所述深色流体介质的颜色可以为红色或蓝色。本申请的发明人通过多次实验发现，选择红色或蓝色作为深颜色的流体介质代表玻璃液进行拍照以及后续的分析，得到的评估结果与模拟的玻璃液的均匀性更加接近。
根据本发明，所述评估方法还包括：步骤S2中，可以将每个像素的R 值、G值和B值转换为HSV、HIS、CMYK、HSL、HSB、Ycc、XYZ、Lab 和YUV颜色模型中的至少一种颜色模型，可以将转换后的颜色模型的参数值进行加权计算，得到该像素的Q值。
将每个像素的R值、G值和B值转换为HSV、HIS、CMYK、HSL、 HSB、Ycc、XYZ、Lab和YUV颜色模型中的至少一种颜色模型时可以采用现有技术中已有的任意一种方法。比如，将每个像素的R值、G值和B值转换为CMYK模型后，得到每个像素的C值、M值、Y值和K值，可以将 C值、M值、Y值和K值进行如下的加权计算，得到每个像素颜色的Q值：
Q＝f(CMYK)＝C×PC+M×PM+Y×PY+K×PK，Pi代表i的权重，0≤Pi≤1，∑Pi＝1，i＝C、M、Y和K。在加权计算的过程中Pi可以部分取0，因此，比如CMYK模型中，Q值可以为C值、M值、Y值和K值中某个模型数值(在三个模型数值所占的权重为零时，Q值等于权重不为0的那个模型数值)。
根据本发明，步骤S3中所述的数学统计可以包括由如下步骤构成的方法：
T1.可以统计不同像素得到的Q值，由每个Q值出现的频次除以所有Q 值的数量，得到每个Q值出现的频率；T2.可以以Q值作为横坐标，以Q值对应的频率作为纵坐标绘制密度分布曲线；T3.计算所述密度分布曲线中不同波峰处横坐标差值作为统计参数，可以以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性。可以通过分析所得到的密度分布曲线的特点进而确定液态介质的均匀程度，比如密度分布曲线中不同波峰间的横坐标差值越小则液态介质的均匀性越好，则评估的玻璃液混合的均匀性越好。
根据本发明，步骤S3中所述的数学统计方法可以包括计算不同像素的 Q值间的标准差值或方差值，以得到的所述标准差值或方差值作为统计参数，以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性。作为统计参数的Q值间的标准差或方差值越小则液态介质均匀性越好，所评估的玻璃液的均匀性越好。
以下通过实施例进一步详细说明本发明，实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下实施例中均使用本发明所述的玻璃液均化模拟装置、以两种颜色的液体介质的混合过程模拟玻璃液的均化过程，搅拌箱、输出管道和出口管道由透明有机玻璃制成。每个实施例中，将两种颜色的液体介质注入至介质箱中，打开控制调节开关使介质箱中的液态介质缓慢流入至液位箱中后经过输出管道流至搅拌箱中，使搅拌棒保持与模拟的玻璃液中搅拌棒的搅拌速度保持相同，搅拌棒在搅拌箱中的位置与模拟的玻璃液中搅拌棒在搅拌装置中的位置基本相同，通过回路截止阀调整液态介质的流量与模拟玻璃液的流量保持基本相同。利用摄像机拍摄搅拌箱中混合的液态介质的照片。
实施例1
选择红色硅油和无色硅油的混合过程模拟玻璃液的均化过程，分别采用均化玻璃液的工艺参数1、2进行模拟，参数1和参数2中玻璃液流量均为 330Kg/h、搅拌棒均位于距离搅拌桶底部60mm的位置，参数1与参数2的差异在于搅拌速度，参数1的搅拌速度为8rpm，参数2的搅拌速度为10rpm；分别拍摄参数1和参数2下混合红色硅油和无色硅油的照片，提取每个像素的R、G、B值，将每个像素的R、G、B值进行加权计算：f(RGB)＝R*PR+G*PG+B*PB，其中，Pi＝1/3，i＝R、G、B，即：
Q＝1/3×R+1/3×G+1/3×B，
每个像素得到一个对应的Q值，每个模拟参数下分别对1000个像素进行了提取和加权计算，统计每个Q值出现的频次，以该频次除以所有Q值的数量得到该Q值的频率，以Q值作为横坐标并以该Q值对应的频率作为纵坐标制图，得到Q值的密度分布曲线。
采用工艺参数1进行均化模拟，密度分布曲线出现两个波峰，波峰对应的Q值之差ΔQa＝|Q1-Q2|为18；采用工艺参数2进行均化模拟，密度分布曲线出现两个波峰，波峰对应的Q值之差ΔQa＝|Q1-Q2|为3，评估结果为工艺参数2下玻璃液均化效果优于工艺参数1。
实施例2
选择红色硅油和无色硅油的混合过程模拟玻璃液的均化过程，分别采用均化玻璃液的工艺参数3、4进行模拟，参数3和参数4中玻璃液流量均为300Kg/h、搅拌速度均为9rpm，参数3与参数4的差异在于搅拌棒的位置，参数3的搅拌棒位于距离搅拌桶底部80mm的位置，参数4的搅拌棒位于距离搅拌桶底部50mm的位置；分别拍摄参数3和参数4下混合红色硅油和无色硅油的照片，提取每个像素的R、G、B值，将每个像素的R、G、B值转换成YUV颜色模型，即：
Y＝0.3*R+0.59*G+0.11*B
U＝(B-Y)*0.493
V＝(R-Y)*0.877
将每个像素得到的Y、U、V数值进行加权计算，得到每个像素对应的 Q值：
Q＝1/4Y+1/4U+1/2V，
每个像素得到一个对应的Q值，每个模拟参数下分别对1000个像素进行提取和计算，通过如下标准差公式计算得到的多个Q值的标准差：
Figure BDA0001469838910000091
采用工艺参数3进行均化模拟得到的标准差数值为125，采用工艺参数 4进行均化模拟得到的标准差数值为376，评估认为结果为工艺参数3下玻璃液的均化效果由于优于工艺参数4。
实施例3
选择蓝色硅油和无色硅油的混合过程模拟玻璃液的均化过程，分别采用均化玻璃液的工艺参数5、6进行模拟，参数5与参数6的搅拌速度均为 10rpm、搅拌棒均位于距离搅拌桶底部60mm的位置，参数5与参数6的差异在于玻璃液流量，参数5的流量为300kg/h，参数6的流量为350Kg/h；分别拍摄参数5和参数6下混合蓝色硅油和无色硅油的照片，提取每个像素的 R、G、B值，将每个像素的R、G、B值转换为HSV颜色模型，即：
Figure 1
Figure BDA0001469838910000102
V＝max
其中，max＝max(R，G，B)；min＝min(R，G，B)；
对HSV进行加权计算，得到每个像素的Q值：
Figure BDA0001469838910000103
每个模拟参数下分别对1000个像素进行了提取和计算，通过方差公式计算得到的Q值的方差：
Figure BDA0001469838910000104
采用工艺参数5进行均化模拟得到的方差数值为187，采用工艺参数6 进行均化模拟得到的方差数值为241，评估结果为工艺参数5下玻璃液的均化效果优于工艺参数6。
测试实施例1
在暗室中以氙灯作为光源，光源透过基板玻璃打在白幕布上进行条纹检测，分别检测实施例1中在工艺参数1、2下均化玻璃液得到的基板玻璃、检测实施例2中在工艺参数3、4下均化玻璃液得到的基板玻璃、检测实施例3中在工艺参数5、6下均化玻璃液得到的基板玻璃，测试结果详见表1。
表1
检测到条纹数量/个 评估参数
实施例1参数1 1 18(波峰间ΔQ)
实施例1参数2 0 3(波峰间ΔQ)
实施例2参数3 0 125(标准差)
实施例2参数4 2 376(标准差)
实施例3参数5 1 187(方差值)
实施例3参数6 2 241(方差值)
通过表1测试结果可知，实施例1中，参数2下玻璃液的均匀性优于参数1下玻璃液的均匀性；实施例2中，参数3下玻璃液的均匀性优于参数4 下玻璃液的均匀性；实施例3中，参数5下玻璃液的均匀性优于参数6下玻璃液的均匀性。通过测试实施例1中的测试结果可以看出，通过本发明的评估方法能准确地对玻璃液的均匀性进行评估。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种玻璃液均匀性的评估方法，其特征在于，该评估方法包括如下步骤：
S1.在玻璃液均化模拟装置（1）中用液态介质均化过程模拟玻璃液的均化过程，拍摄液态介质均化过程中介质流动的照片，提取照片中每个像素颜色对应的R值、G值和B值；
其中，步骤S1所述的玻璃液均化模拟装置（1）包括介质箱（1-1）、液位箱（1-3）、搅拌箱（1-5）和用以控制流量的回路截止阀（1-6）；介质箱（1-1）与液位箱（1-3）之间通过调节开关（1-2）流体连通，通过所述调节开关（1-2）控制所述介质箱（1-1）中存储的液态介质流入所述液位箱（1-3）中的液面高度；所述液位箱（1-3）底部的输出管道（1-4）与所述搅拌箱（1-5）连通；所述搅拌箱（1-5）中设置有搅拌棒（1-7），所述搅拌箱（1-5）底部开设有出口管道（1-8），所述出口管道（1-8）设置有回路截止阀（1-6）；
S2.将每个像素的R值、G值和B值通过下式（1）进行f(RGB)的加权计算，得到每个像素颜色的Q值：
Q=f(RGB)=R×PR+G×PG+B×PB，
式（1），
其中，Pi代表i的权重，0≤Pi≤1，∑Pi=1，i=R、G、B；
S3.进行不同像素颜色Q值间差值大小的数学统计，得到代表液态介质均化程度的统计参数值进而评估玻璃液的均匀性；
其中，步骤S3中所述的数学统计包括计算不同像素的Q值间的标准差值或方差值，以得到的所述标准差值或方差值作为统计参数，以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性；或者
其中，步骤S3中所述的数学统计包括由如下步骤构成的方法：
T1.统计不同像素得到的Q值，由每个Q值出现的频次除以所有Q值的数量，得到每个Q值出现的频率；
T2.以Q值作为横坐标，以Q值对应的频率作为纵坐标绘制密度分布曲线；
T3.计算所述密度分布曲线中不同波峰处横坐标差值作为统计参数，以该统计参数的大小评估玻璃液的均匀性。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其中，模拟过程中液态介质的流量、搅拌速度和搅拌棒位于所述玻璃液均化模拟装置（1）中和/或液态介质中的位置分别与待评估均匀性的玻璃液的流量、搅拌速度和搅拌棒位于玻璃液均化设备中和/或玻璃液中的位置相同。
3.根据权利要求1所述的评估方法，其中，所述搅拌箱（1-5）、所述输出管道（1-4）和所述出口管道（1-8）由透明材质制成。
4.根据权利要求1所述的评估方法，其中，所述液态介质包括浅色流体介质和深色流体介质，所述浅色流体介质代表基体，所述深色流体介质代表玻璃液。
5.根据权利要求4所述的评估方法，其中，所述深色流体介质的颜色为红色或蓝色。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其中，所述评估方法还包括：步骤S2中，将每个像素的R值、G值和B值转换为HSV、HIS、CMYK、HSL、HSB、Ycc、XYZ、Lab和YUV颜色模型中的至少一种颜色模型，将转换后的颜色模型的参数值进行加权计算，得到该像素的Q值。
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