CN112729131A - 一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法 - Google Patents

一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法，在所述检测装置中包括检测执行机构、转盘、旋转驱动机构、固定座和支架；所述检测执行机构设有激光感测头、处理器和显示器，所述激光感测头固定安装在转盘上，其中心轴线指向转盘中心，激光感测头的信号输入端及输出端与处理器通讯连接，所述显示器与处理器输出端通讯连接；所述转盘为“C”型转盘，玻璃管生产线上由牵引机设备牵引的玻璃管从转盘的中心穿过，转盘在旋转驱动机构带动下绕玻璃管中心轴线旋转；所述转盘、旋转驱动机构安装在固定座上；所述固定座通过支架固定在水平地面上。本发明实现了玻璃管生产线上的玻璃管壁厚的实时检测，达到了提高玻璃管产品质量、降低生产成本的目的。

Description

一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃管壁厚检测装置及检测方法，尤其是一种在玻璃管生产线上布置的玻璃管壁厚检测装置及与其配合完成的玻璃管壁厚在线实时检测方法。
背景技术
在中硼硅玻璃管生产工艺中，为了保证玻璃管的壁厚均匀型，需要操作人员不定时地对玻璃管壁厚进行检测。目前针对玻璃管壁厚的检测，一般是采用机械测厚仪对精切的尾料管头壁厚进行测量，通过人工读数方法获取测量结果，但是这种检测方式存在以下弊端：第一，人工目测和机械式厚度仪都存在测量误差，检测精度较低；第二、管头测量只是对工件局部壁厚的检测，不能代表玻璃管整体厚度状态；第三、当发现壁厚偏差大时，时滞问题无法解决，这种滞后会导致大批不合格管出现，造成极大的浪费，提高了生产成本。
发明内容
本发明提供一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法，旨在通过对玻璃管生产线上玻璃管壁厚的实时检测，达到提高玻璃管产品质量、降低生产成本的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种玻璃管壁厚在线实时检测装置，包括检测执行机构、转盘、旋转驱动机构、固定座和支架；所述检测执行机构设有激光感测头、处理器和显示器，所述激光感测头固定安装在转盘上，其中心轴线指向转盘中心，激光感测头的信号输入端及输出端与处理器通讯连接，所述显示器与处理器输出端通讯连接；所述转盘为“C”型转盘，玻璃管生产线上由牵引机设备牵引的玻璃管从转盘的中心穿过，转盘在旋转驱动机构带动下绕玻璃管中心轴线旋转；所述转盘、旋转驱动机构安装在固定座上；所述固定座通过支架固定在水平地面上。
上述玻璃管壁厚在线实时检测装置，所述驱动机构包括电机、主动齿轮和转盘外缘设置的轮齿；所述电机的输出端装配主动齿轮；所述主动齿轮与转盘外缘的轮齿啮合。
上述玻璃管壁厚在线实时检测装置，所述电机为伺服电机，电机在控制系统指令下实现正反转切换。
上述玻璃管壁厚在线实时检测装置，所述转盘通过导向支撑机构与固定座装配，所述导向支撑机构包括设置在转盘上的“C”型导向槽及通过螺栓组件安装在固定座上的挡板；所述挡板与固定座之间形成容纳转盘的空间；所述螺栓组件数量不少于两组，螺栓组件中的螺栓穿过转盘上的“C”型导向槽。
一种玻璃管壁厚在线实时检测方法，它借助上述玻璃管壁厚在线实时检测装置完成玻璃管壁厚的检测，通过检测执行机构中激光感测头的发射部向玻璃管表面发射激光，部分激光在玻璃管外表面形成外表面反射光线，同时一部分光折射进入管壁内，当这部分折射光入射至玻璃管的内表面时又有一部分光线反射至外玻璃管外表面，形成与外表面反射光线平行的内表面反射光线，激光感测头的接收部在接收了外表面反射光线和内表面反射光线后，输出两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号，处理器接收两个光强脉冲信号并完成数据处理，得到玻璃管壁厚检测结果，具体操作步骤如下：
a、将激光感测头安装在检测装置的转盘上，调整激光感测头的安装位置和角度，使激光感测头的接收部能够接收到两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号；
b、通过对标准试样的测量，在处理器中输入作为比对标准值的数据，同时在处理器中输入允许的误差范围；
c、启动旋转驱动机构，通过转盘带动激光感测头绕玻璃管中心轴线以正、反转交替模式运转，激光感测头、处理器均处于工作状态，由激光感测头发射光线并接收光强脉冲信号，处理器对光强脉冲信号进行数据处理得到与标准值对应的测量值；
d、处理器将每一个测量值与标准值进行比对，在显示器面板上输出连续的比对结果走势曲线图，当比对结果超出允许的误差范围时，布置在玻璃管生产线上的警报装置发出报警信号；
e、在比对结果处于允许的误差范围内，且能保持测量数据稳定后，启动玻璃管切割装置，将超出允许误差范围的玻璃管段作为不合格品切除。
上述玻璃管壁厚在线实时检测方法，在所述步骤b中，对标准试样的测量是以与待测玻璃管相同尺寸及材质的静态玻璃管作为测量对象，通过分别在测量对象距离激光感测头的近、中、远三个设定位置进行测量，得出三组不同的模拟数据，再用得出的三组数据分别除以作为测量对象的玻璃管厚度后取平均值，由此得到作为比对标准值的数据。
上述玻璃管壁厚在线实时检测方法，在所述步骤c中，所述激光感测头发射部的工作频率为1000次/秒。
上述玻璃管壁厚在线实时检测方法，在所述步骤c中，处理器在对光强脉冲信号进行数据处理时，还可通过设定补正系数来消除测量值受外在因素影响造成的误差。
本发明为一种玻璃管壁厚在线实时检测装置及检测方法，它可通过激光感测头发射并接收玻璃管内外表面的反射光，再由检测执行机构中处理器计算和数字信号转换，将测量结果通过显示器进行显示，实现玻璃管壁厚的在线实时监测；本发明将激光感测头固定安装在转盘上，可通过旋转驱动机构带动转盘绕玻璃管中心轴线正反转旋转，与玻璃管生产线上玻璃管牵引过程中的旋转动作配合，实现了对玻璃管周圈壁厚的全面检测；本发明将转盘设计为“C”型结构，更便于其在生产线上的安装。由此可见，采用本发明实现了玻璃管生产线上的玻璃管壁厚的实时检测，从而达到了提高玻璃管产品质量、降低生产成本的目的。
附图说明
图1是本发明所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法结构示意图；
图2是图1的K向视图；
图3是检测执行机构工作状态示意图；
图4是检测执行机构光学原理示意图。
图中各标号清单为：
1、支架；2、电机；3、主动齿轮；4、转盘，4-1、轮齿，4-2、“C”型导向槽；5、激光感测头；6、挡板；7、螺栓组件；8、固定座；9、玻璃管；10、处理器；11、显示器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图 1、图2、图3，本发明所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置，包括检测执行机构、转盘4、导向支撑机构、旋转驱动机构、固定座8和支架1；所述检测执行机构设有激光感测头5、处理器10和显示器11，所述激光感测头5固定安装在转盘4上，其中心轴线指向转盘4的中心，激光感测头5的信号输入端及输出端与处理器10通讯连接，所述显示器11与处理器10输出端通讯连接。
参看图 1、图2，本发明所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置，所述转盘4为“C”型转盘，通过导向支撑机构与固定座8装配，玻璃管生产线上由牵引机设备牵引的玻璃管9从转盘4的中心穿过，转盘4在旋转驱动机构带动下绕玻璃管9的中心轴线旋转；所述导向支撑机构包括设置在转盘4上的“C”型导向槽4-2及通过螺栓组件7安装在固定座上的挡板6，在挡板6与固定座8之间形成容纳转盘4的空间，所述螺栓组件7数量不少于两组，螺栓组件7中的螺栓穿过转盘上的“C”型导向槽4-2；所述驱动机构包括电机2、主动齿轮3和转盘4外缘设置的轮齿4-1，所述电机2为伺服电机，在电机2的输出端安装主动齿轮3，所述主动齿轮3与转盘4外缘的轮齿4-1啮合；所述转盘4、旋转驱动机构安装在固定座8上；所述固定座8通过支架1固定在水平地面上。
参看图1、图2、图3、图4，本发明所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法，它借助玻璃管壁厚在线实时检测装置完成玻璃管壁厚的检测，通过检测执行机构中激光感测头5的发射部向玻璃管9表面发射激光，部分激光在玻璃管外表面形成外表面反射光线，同时一部分光折射进入管壁内，当这部分折射光入射至玻璃管9的内表面时又有一部分光线反射至外玻璃管9外表面，形成与外表面反射光线平行的内表面反射光线，激光感测头5的接收部在接收了外表面反射光线和内表面反射光线后，输出两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号，处理器10接收两个光强脉冲信号并完成数据处理，得到玻璃管9壁厚检测结果，具体操作步骤如下：
a、将激光感测头5安装在检测装置的转盘4上，调整激光感测头5的安装位置和角度，使激光感测头5的接收部能够接收到两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号；
b、通过对标准试样的测量，在处理器中输入作为比对标准值的数据，其中对标准试样的测量是以与待测玻璃管9相同尺寸及材质的静态玻璃管作为测量对象，通过分别在测量对象距离激光感测头5的近、中、远三个设定位置进行测量，得出三组不同的模拟数据，然后用得出的三组数据分别除以作为测量对象的玻璃管厚度后取平均值，由此得到作为比对标准值的数据；同时在处理器10中输入允许的误差范围；
c、启动旋转驱动机构，通过转盘3带动激光感测头5绕玻璃管9中心轴线以正、反转交替模式运转，激光感测头5、处理器10均处于工作状态，由激光感测头5发射光线并接收光强脉冲信号，处理器10对光强脉冲信号进行数据处理得到与标准值对应的测量值；
d、处理器10将每一个测量值与标准值进行比对，在显示器面板上输出连续的比对结果走势曲线图，当比对结果超出允许的误差范围时，布置在玻璃管生产线上的警报装置发出报警信号；
e、在比对结果处于允许的误差范围内，且能保持测量数据稳定后，启动玻璃管切割装置，将超出允许误差范围的玻璃管段作为不合格品切除。
参看图3、图4，本发明所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法，其光学原理是：激光感测头5发射部向玻璃管9表面发射的激光AO以α角度射到玻璃管9上，部分激光在玻璃管外表面形成外表面反射光线OE，同时一部分光线OB以折射角β折射进入管壁内，当这部分折射光线OB入射至玻璃管9的内表面时又有一部分光线BC反射至外玻璃管9外表面，形成与外表面反射光线平行的内表面反射光线CD，激光感测头5的接收部在接收了外表面反射光线OE和内表面反射光线CD后，输出两个带有玻璃管壁厚H信息的光强脉冲信号，处理器10接收两个光强脉冲信号进行数据处理，按照光折射定律，玻璃管9的折射率:
n=sinα/sinβ,
根据图4中△OBC和△OEC的几何关系，可以得出：
FC=L=2ξH，
其中
Figure 360348DEST_PATH_IMAGE002
由此可见，当激光感测头5以设定的角度发射光线后，外表面反射光线OE和内表面反射光线CD之间距离L与玻璃管壁厚存在正比例关系，当通过处理器10对激光感测头5接收部接收的两个光强脉冲信号之间距离进行处理计算后，即可得到玻璃管厚度H值。

Claims (8)

1.一种玻璃管壁厚在线实时检测装置，其特征是，它包括检测执行机构、转盘（4）、旋转驱动机构、固定座（8）和支架（1）；所述检测执行机构设有激光感测头（5）、处理器（10）和显示器（11），所述激光感测头固定安装在转盘（4）上，其中心轴线指向转盘（4）的中心，激光感测头（5）的信号输入端及输出端与处理器（10）通讯连接，所述显示器（11）与处理器（10）输出端通讯连接；所述转盘（4）为“C”型转盘，玻璃管生产线上由牵引机设备牵引的玻璃管（9）从转盘（4）的中心穿过，转盘（4）在旋转驱动机构带动下绕玻璃管（9）的中心轴线旋转；所述转盘（4）、旋转驱动机构安装在固定座（8）上；所述固定座（8）通过支架（1）固定在水平地面上。
2.根据权利要求1所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置，其特征是，所述驱动机构包括电机（2）、主动齿轮（3）和转盘（4）外缘设置的轮齿（4-1）；所述电机（2）的输出端装配主动齿轮（3）；所述主动齿轮（3）与转盘（4）外缘的轮齿（4-1）啮合。
3.根据权利要求2所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置，其特征是，所述电机（2）为伺服电机，电机（2）在控制系统指令下实现正反转切换。
4.根据权利要求1或2或3所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置，其特征是，所述转盘（4）通过导向支撑机构与固定座装配，所述导向支撑机构包括设置在转盘（4）上的“C”型导向槽（4-2）及通过螺栓组件（7）安装在固定座上的挡板（6）；所述挡板（6）与固定座（8）之间形成容纳转盘（4）的空间；所述螺栓组件（7）数量不少于两组，螺栓组件（7）中的螺栓穿过转盘上的“C”型导向槽（4-2）。
5.一种玻璃管壁厚在线实时检测方法，其特征是，它借助如权利要求1至4中任一项所述的玻璃管壁厚在线实时检测装置完成玻璃管（9）壁厚的检测，通过检测执行机构中激光感测头（5）的发射部向玻璃管（9）表面发射激光（AO），部分激光在玻璃管外表面形成外表面反射光线（OE），同时一部分光线(OB)折射进入管壁内，当这部分折射光线(OB)入射至玻璃管的内表面时又有一部分光线(BC)反射至外玻璃管外表面，形成与外表面反射光线(OE)平行的内表面反射光线(CD)，激光感测头的接收部在接收了外表面反射光线(OE)和内表面反射光线(CD)后，输出两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号，处理器（10）接收两个光强脉冲信号并完成数据处理，得到玻璃管壁厚(H)的检测结果，具体操作步骤如下：
a、将激光感测头（5）安装在检测装置的转盘（4）上，调整激光感测头（5）的安装位置和角度，使激光感测头（5）的接收部能够接收到两个带有玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号；
b、通过对标准试样的测量，在处理器中输入作为比对标准值的数据，同时在处理器（10）中输入允许的误差范围；
c、启动旋转驱动机构，通过转盘（4）带动激光感测头（5）绕玻璃管（9）中心轴线以正、反转交替模式运转，激光感测头（5）、处理器（10）均处于工作状态，由激光感测头（5）发射光线并接收光强脉冲信号，处理器（10）对光强脉冲信号进行数据处理得到与标准值对应的测量值；
d、处理器（10）将每一个测量值与标准值进行比对，在显示器（11）面板上输出连续的比对结果走势曲线图，当比对结果超出允许的误差范围时，布置在玻璃管生产线上的警报装置发出报警信号；
e、在比对结果处于允许的误差范围内，且能保持测量数据稳定后，启动玻璃管切割装置，将超出允许误差范围的玻璃管段作为不合格品切除。
6.根据权利要求5所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法，其特征是，在所述步骤b中，对标准试样的测量是以与待测玻璃管（9）相同尺寸及材质的静态玻璃管作为测量对象，通过分别在测量对象距离激光感测头的近、中、远三个设定位置进行测量，得出三组不同的模拟数据，然后用得出的三组数据分别除以作为测量对象的玻璃管厚度后取平均值，由此得到作为比对标准值的数据。
7.根据权利要求5所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法，其特征是，在所述步骤c中，所述激光感测头（5）发射部的工作频率为1000次/秒。
8.根据权利要求5所述的玻璃管壁厚在线实时检测方法，其特征是，在所述步骤c中，处理器（10）在对光强脉冲信号进行数据处理时，还可通过设定补正系数来消除测量值受外在因素影响造成的误差。
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