CN113970300A - 一种玻璃退火状态在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种玻璃退火状态在线监测装置及方法，所述装置包括扫描单元、接收单元、计算机，所述扫描单元包括若干个等距水平分布的扫描装置，用于对玻璃板发射电磁波；所述接收单元用于接收玻璃板的反射信号，形成空间坐标数据点阵；所述计算机用于对空间坐标数据点阵处理获得玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据。本申请可实时、准确、直观的显示玻璃板在退火炉内的状态，通过数据计算可直观的了解玻璃板应力、板型稳定性、纵向形变、玻璃板晃动、中心偏移及牵引辊夹持的变化等情况，给生产人员提供更全面的数据信息，指导生产工艺的优化调整，缩短人员反应时间减小生产损失，提高了生产的稳定性及产品质量。

Description

一种玻璃退火状态在线监测装置及方法

技术领域

本申请涉及玻璃加工在线监测技术领域，特别地，涉及一种玻璃退火状态在线监测装置及方法。

背景技术

在溢流法玻璃生产退火过程中，为增加玻璃板的稳定性，会将玻璃板调整为具有一定弧度的板型，玻璃板的形状及在退火炉内的变化直接反映出玻璃板的品质及玻璃板在退火炉内状态。目前技术是通过在退火炉安装激光测距仪，通过各点到测距仪的距离模拟横向形状曲线，但由于俩测距仪安装之间有间距，没法检测到玻璃板每个点的变化。同时目前的技术仅能监测横向的形状，无法测量纵向形状及玻璃在退火炉内的其他变化信息，监测信息量较少，不能满足高质量的生产需求。

发明内容

本申请一方面提供了一种玻璃退火状态在线监测装置，以解决现有的监控技术监测信息量较少，不能满足高质量的生产需求的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种玻璃退火状态在线监测装置，包括：

扫描单元，所述扫描单元包括若干个等距水平分布的扫描装置，用于对玻璃板发射电磁波；

接收单元，用于接收玻璃板的反射信号，形成空间坐标数据点阵；

计算机，用于对所述空间坐标数据点阵处理获得玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据，以及，将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

作为优选，所述若干个扫描装置的扫描范围叠加宽度大于玻璃板横向宽度。

作为优选，所述扫描装置为激光雷达扫描仪。

作为优选，所述扫描装置等距分布安装在退火炉玻璃形状观察区对应的炉体一侧，与玻璃板横向水平平行。

本申请另一方面还提供了一种玻璃退火状态在线监测方法， 基于所述的装置，包括步骤：

通过扫描装置获取退火炉形状监测区域的玻璃板的空间坐标数据点阵，形成一个矩形数据集；

计算机将获取的矩形数据集进行处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据；

计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

作为优选，所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据时，包括步骤：

以扫描仪为坐标原点，X轴上数据表示平行于玻璃板横向方向距离尺寸，Y轴上数据表示平行于玻璃板竖直方向距离尺寸，Z轴上数据表示垂直于玻璃板点到扫描装置的距离尺寸，在玻璃板上形成一个以X、Y、Z为坐标轴的三维坐标数据集；扫描装置在每个扫描周期采集一个三维坐标数据集，计算机采集三维坐标数据集中各点的三维坐标数据用于分析处理。

作为优选，所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据，还包括步骤：

计算机经过数据计算绘制出玻璃板的实时模拟形状和曲线、稳定生产时的目标曲线同时显示，用于供人员做出直观目视对比。

作为优选，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择Y值相同的三维坐标数据，形成一个以X、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时横向曲线，所述实时横向曲线为玻璃板横向形状；

根据生产经验设定一条稳定生产时的横向形状曲线作为目标横向曲线，对Y值相同位置的实时横向曲线与目标横向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|；

根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值，当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤10时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整；当10<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃形状发生极大变化，需要工艺人员及时调整处理；

计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点a连续测量的Z值的差值分别为a₁，a₂……a_n，并计算各Z值的差值的标准差s₁：

s₁=sqrt(((a₁-a) ² +(a₂-a) ² +......(a_n-a) ²)/(n-1))；

计算实时横向曲线中的多个位置点的s₁值，根据s₁值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₁值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，s₁值越大说明玻璃板横向形状变化幅度越大，即s₁值的大小直接体现出玻璃板形状的稳定型。

作为优选，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择X值相同的三维坐标数据，形成一个以Y、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时纵向曲线，所述实时纵向曲线为玻璃板纵向形状；

根据生产经验设定一条稳定生产时的纵向形状曲线作为目标纵向曲线，对X值相同位置的实时纵向曲线与目标纵向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|；

根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值，当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤6时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整，当6<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃在退火炉内出现较大异常，急需工艺人员处理；

计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点b连续测量的Z值的差值分别为b₁，b₂……b_n，并计算各Z值的差值的标准差s₂：

S₂=sqrt(((b₁-b) ² +(b₂-b) ² +......(b_n-b) ²)/(n-1))；

计算实时纵向曲线中的多个位置点的s₂值，根据s₂值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₂值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，当|Z_实时-Z_目标|的值越大，说明玻璃板纵向形状变化幅度越大；当|Z_实时-Z_目标|的值在正常范围内时，若s₂值越大，说明玻璃板在退火炉内晃动频率越高。

作为优选，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择矩形数据集中四角的X值数据，计算（（X_左上-X_左下）+（X_右上-X_右下）/2））/（Y_左上-Y_左下）的值作为为单位距离玻璃板的跑偏量；

根据生产经验对每个计算所得的跑偏量设定报警阀值，当跑偏量≤±4时，视为正常，当4<∣跑偏量∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板跑偏需要做出调整；

选择矩形数据集中四角的Z值与扫描装置到退火炉中心理论Z值对比，|Z_实时-Z_理论|可知道玻璃板相对退火中心线的偏移情况，当数值超过预设值时，说明玻璃板受到较大的机械干扰或炉体自身中心线设定有异常；

计算矩形数据集中四角的计算值：（Z_左上-Z_左下）-（Z_右上-Z_右下）；

根据生产经验对四个计算值设定报警阀值，当∣计算值∣≤3时，视为正常，当3<∣计算值∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板有扭曲现象需要确认调整；

计算矩形数据集中四角某一点多个扫描周期的X值，得到测量点c连续测量的X值分别为c₁，c₂……c_n，并计算各X值的标准差s₃：

s₃=sqrt(((c₁-c) ² +(c₂-c) ² +......(c_n-c) ²)/(n-1))；

计算矩形数据集中四角的s₃值，根据s₃值的大小判定玻璃板在退火炉内的横向位移变化幅度，当s₃值大于设定值时，说明玻璃板的夹持力度不足或是玻璃液的溢流状态出现了异常。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种玻璃退火状态在线监测方法，包括步骤：通过扫描装置获取退火炉形状监测区域的玻璃板的空间坐标数据点阵，形成一个矩形数据集；计算机将获取的矩形数据集进行处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据；计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。本申请能够全面、实时，准确、直观的显示出玻璃板在退火炉内的状态，通过数据计算可直观的了解玻璃板应力、板型稳定性、纵向形变、横向变形、玻璃板晃动、中心偏移及牵引辊夹持的变化、形状和横向位移的变化幅度等情况，给生产人员提供更加全面的数据信息，指导生产工艺的优化调整。本申请可实时监控玻璃形状，在发生异常变化时自动做出警报提示，缩短人员的反应时间减小生产损失，提高了生产的稳定性及产品质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请优选实施例的玻璃退火状态在线监测装置的俯视示意图。

图2是本申请优选实施例的玻璃退火状态在线监测装置的立体示意图。

图3是本申请优选实施例的玻璃退火状态在线监测装置所得的空间坐标数据点阵示意图。

图4是本申请优选实施例的玻璃退火状态在线监测方法的流程示意图。

图中：1、玻璃板；2、扫描装置；3、退火炉；4、扫面范围； 5、空间坐标数据点阵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图3所示，本申请的优选实施例提供了一种玻璃退火状态在线监测装置，包括：

扫描单元，所述扫描单元包括若干个等距水平分布的扫描装置2，用于对玻璃板1发射电磁波；

接收单元，用于接收从玻璃板反射的反射信号，形成空间坐标数据点阵5，

计算机，用于对所述空间坐标数据点阵处理获得玻璃板在退火炉3内的真实形状及玻璃板1各位置点到扫描装置的空间坐标数据，以及，将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

作为优选，所述若干个扫描装置的扫描范围4叠加宽度大于玻璃板1横向宽度，安装时根据玻璃板1的宽度尺寸及扫描装置2扫描范围选择扫描装置的安装个数，确保获得整个玻璃板1的空间坐标数据点阵5。

作为优选，所述扫描装置为激光雷达扫描仪，具有成本低、抗干扰能力强、帧率高、精度高、图像分辨率高等优势。

作为优选，所述扫描装置等距分布安装在退火炉玻璃形状观察区对应的炉体一侧，与玻璃板横向水平平行，有利于安装、扫描和维护。

如图4所示，本申请另一优选实施例提供了一种玻璃退火状态在线监测方法， 基于所述的装置，包括步骤：

S1、通过扫描装置获取退火炉形状监测区域的玻璃板的空间坐标数据点阵，形成一个矩形数据集，具体地，扫描装置在扫描范围内拾取相同间距的点，即形成一个矩形数据集；

S2、计算机将获取的矩形数据集进行处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据；

S3、计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

本实施例提供了一种玻璃退火状态在线监测方法，包括步骤：通过扫描装置获取退火炉形状监测区域的玻璃板的空间坐标数据点阵，形成一个矩形数据集；计算机将获取的矩形数据集进行处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据；计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。本实施例能够全面、实时，准确、直观的显示出玻璃板在退火炉内的状态，通过数据计算可直观的了解玻璃板应力、板型稳定性、纵向形变、横向变形、玻璃板晃动、中心偏移及牵引辊夹持的变化、形状和横向位移的变化幅度等情况，给生产人员提供更加全面的数据信息，指导生产工艺的优化调整。本实施例可实时监控玻璃形状，在发生异常变化时自动做出警报提示，缩短人员的反应时间减小生产损失，提高了生产的稳定性及产品质量。

在本申请的优选实施例中，所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据时，包括步骤：

S21、以扫描仪为坐标原点，X轴上数据表示平行于玻璃板横向方向距离尺寸，Y轴上数据表示平行于玻璃板竖直方向距离尺寸，Z轴上数据表示垂直于玻璃板点到扫描装置的距离尺寸，在玻璃板上形成一个以X、Y、Z为坐标轴的三维坐标数据集；

S22、扫描装置在每个扫描周期采集一个三维坐标数据集，计算机采集三维坐标数据集中各点的三维坐标数据用于分析处理。

在本申请的优选实施例中，所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据，还包括步骤：

S23、计算机经过数据计算绘制出玻璃板的实时模拟形状和曲线、稳定生产时的目标曲线同时显示，用于供人员做出直观目视对比。

在本申请的优选实施例中，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰，具体还包括步骤：

S301、在一个扫描数据采集周期中，选择Y值相同的三维坐标数据，形成一个以X、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时横向曲线，所述实时横向曲线为玻璃板横向形状；玻璃板1在退火过程中受到热应力、结构应力和机械应力作用，当玻璃板1受力均匀、应力较小时，玻璃板1在向下移动过程中，表现为横向平滑稳定的弧型，当玻璃板1受到其他因素干扰造成玻璃板1局部应力变大或变小的时候，对应区域的玻璃板1受力大小及方向将发生变化，玻璃板1的形状也会随之发生改变，故实时横向曲线可间接反映出玻璃板1的应力变化情况；

S302、根据生产经验设定一条稳定生产时的横向形状曲线作为目标横向曲线，对Y值相同位置的实时横向曲线与目标横向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|，当所得差值越大说明实时横向曲线与目标横向曲线偏离越大，说明应力的变化越大，反之则变化越小；

S303、根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值（具体需根据实际产线特点设定阀值），当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤10时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整；当10<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃形状发生极大变化，需要工艺人员及时调整处理；

S304、计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点a连续测量的Z值的差值分别为a₁，a₂……a_n，并计算各Z值的差值的标准差s₁：

s₁=sqrt(((a₁-a) ² +(a₂-a) ² +......(a_n-a) ²)/(n-1))；

S305、计算实时横向曲线中的多个位置点的s₁值，根据s₁值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₁值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，s₁值越大该位置点的玻璃板1的Z轴方向变化越大，说明玻璃板1形状变化幅度越大，所以s₁值的大小直接体现出玻璃板形状的稳定型。

在本申请的优选实施例中，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰，具体还包括步骤：

S311、在一个扫描数据采集周期中，选择X值相同的三维坐标数据，形成一个以Y、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时纵向曲线，所述实时纵向曲线为玻璃板纵向形状，玻璃板在从粘弹体到弹性体过度过程中需要定型，当局部定型速率不够时，因收缩不均对应区域形状会出现形变，实时纵向曲线可以测量其形变情况，间接反映出玻璃板1的定型效果变化情况；

S312、根据生产经验设定一条稳定生产时的纵向形状曲线作为目标纵向曲线，对X值相同位置的实时纵向曲线与目标纵向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|，当所得差值越大说明实时纵向曲线与目标纵向曲线偏离约大，说明纵向变形的变化越大，反之则变化越小；

S313、根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值（具体需根据实际产线特点设定报警阀值），当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤6时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整，当6<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃在退火炉内出现较大异常，急需工艺人员处理；

S314、计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点b连续测量的Z值的差值分别为b₁，b₂……b_n，并计算各Z值的差值的标准差s₂：

S₂=sqrt(((b₁-b) ² +(b₂-b) ² +......(b_n-b) ²)/(n-1))；

S315、计算实时纵向曲线中的多个位置点的s₂值，根据s₂值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₂值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，即s₂值越大该位置点的玻璃板1的Z轴方向变化越大；当|Z_实时-Z_目标|的值越大，说明玻璃板纵向形状变化幅度越大；当|Z_实时-Z_目标|的值在正常范围内时，若s₂值越大，说明玻璃板在退火炉内晃动频率越高。

在本申请的优选实施例中，所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰，具体还包括步骤：

S321、在一个扫描数据采集周期中，选择矩形数据集中四角的X值数据，计算（（X_左上-X_左下）+（X_右上-X_右下）/2））/（Y_左上-Y_左下）的值作为为单位距离玻璃板的跑偏量，当发生跑偏时，需要根据生产情况进行修正，否则当跑偏量过大时会引起生产异常；

S322、根据生产经验对每个计算所得的跑偏量设定报警阀值（具体需根据实际产线特点设定报警阀值），当跑偏量≤±4时，视为正常，当4<∣跑偏量∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板跑偏需要做出调整；

S323、选择矩形数据集中四角的Z值与扫描装置到退火炉中心理论Z值对比，|Z_实时-Z_理论|可知道玻璃板相对退火中心线的偏移情况，当数值超过预设值时，说明玻璃板受到较大的机械干扰或炉体自身中心线设定有异常；

S324、计算矩形数据集中四角的计算值：（Z_左上-Z_左下）-（Z_右上-Z_右下），数值越大，说明玻璃板1两边有扭曲现象；

S325、根据生产经验对四个计算值设定报警阀值（具体需根据实际产线特点设定报警阀值），当∣计算值∣≤3时，视为正常，当3<∣计算值∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板有扭曲现象需要确认调整；

S326、计算矩形数据集中四角某一点多个扫描周期的X值，得到测量点c连续测量的X值分别为c₁，c₂……c_n，并计算各X值的标准差s₃：

s₃=sqrt(((c₁-c) ² +(c₂-c) ² +......(c_n-c) ²)/(n-1))；

S327、计算矩形数据集中四角的s₃值，根据s₃值的大小判定玻璃板在退火炉内的横向位移情况，当s₃值大于设定值时，说明玻璃板的夹持力度不足或是玻璃液的溢流状态出现了异常。

本申请在获得横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰等数据信息的基础上，还将多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度纳入了作为玻璃板退火过程中的实时数据信息，也就是说，本申请在分析获取玻璃板在退火过程中反映玻璃板加工特性的数据信息时，除了实时监控横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰等数据信息与设定标准进行比对来指导生产工艺的优化调整外，还会对玻璃板在退火过程中的多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度也纳入到用于反映玻璃板在退火炉内的状态，即便在多个扫描周期后得到的多个位置点的横向形状、纵向形状、某一位置点的横向位移是符合要求的，但是，如果在此过程中，横向形状、纵向形状和横向位移的变化幅度不同的话，往往也表面当前的生产工艺还需要优化调整，虽然加工完成后玻璃板最终的形状等数据符合设计要求，但是，在加工过程中，若干周期内变化幅度的大小同样会对玻璃板的品质造成一定影响，通常来说，均匀且缓慢的变化幅度有利于保证玻璃板的品质，而快速且波动较大的变化幅度则不利于保证玻璃板的品质。因此，为了获得高品质的玻璃产品，有必要在加工过中，对相关的关键性数据信息的变化幅度进行监测，如本申请中的多个扫描周期多个位置点的横向形状变化幅度、多个扫描周期多个位置点的纵向形状变化幅度、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，相比于仅监测玻璃板在退火过程中的横向形状、纵向形状、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰等数据信息，变化幅度(变化率)的加入将能够为生产人员提供更加全面的数据信息，指导生产工艺的优化调整，以获得品质更加优异的玻璃产品。

以上实施例所有计算的数据及实时形状图像信息可以让生产人员及时、直观、准确的了解到玻璃板1在退火炉内的情况，当玻璃板1受到干扰导致状态发生变化时，工作人员能够及时发现受影响的玻璃板区域，方便快速准确的进行原因变量查找及工艺补救对策。当工艺调整时可以直观的观察玻璃板状态的变化方向，有利于提高工艺调整速度及调整方向的选择。上述实施例根据生产经验对每个计算值设定报警阀值，当计算值超过报警阀值时，提醒生产人员及时做出反应，减少异常发生率，提高生产质量。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃退火状态在线监测装置，其特征在于，包括：

扫描单元，所述扫描单元包括若干个等距水平分布的扫描装置，用于对玻璃板发射电磁波；

接收单元，用于接收玻璃板的反射信号，形成空间坐标数据点阵；

计算机，用于对所述空间坐标数据点阵处理获得玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的空间坐标数据，以及，将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

2.根据权利要求1所述的玻璃退火状态在线监测装置，其特征在于，所述若干个扫描装置的扫描范围叠加宽度大于玻璃板横向宽度。

3.根据权利要求1所述的玻璃退火状态在线监测装置，其特征在于，所述扫描装置为激光雷达扫描仪。

4.根据权利要求1所述的玻璃退火状态在线监测装置，其特征在于，

所述扫描装置等距分布安装在退火炉玻璃形状观察区对应的炉体一侧，与玻璃板横向水平平行。

5.一种玻璃退火状态在线监测方法， 基于如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，包括步骤：

通过扫描装置获取退火炉形状监测区域的玻璃板的空间坐标数据点阵，形成一个矩形数据集；

计算机将获取的矩形数据集进行处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据；

计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，用于指导工艺调整，提高产品品质及稳定性。

6.根据权利要求5所述的玻璃退火状态在线监测方法， 其特征在于，

所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据时，包括步骤：

以扫描仪为坐标原点，X轴上数据表示平行于玻璃板横向方向距离尺寸，Y轴上数据表示平行于玻璃板竖直方向距离尺寸，Z轴上数据表示垂直于玻璃板点到扫描装置的距离尺寸，在玻璃板上形成一个以X、Y、Z为坐标轴的三维坐标数据集；扫描装置在每个扫描周期采集一个三维坐标数据集，计算机采集三维坐标数据集中各点的三维坐标数据用于分析处理。

7.根据权利要求6所述的玻璃退火状态在线监测方法， 其特征在于，所述计算机将获取的空间坐标数据点阵集中处理，得到玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据，还包括步骤：

计算机经过数据计算绘制出玻璃板的实时模拟形状和曲线、稳定生产时的目标曲线同时显示，用于供人员做出直观目视对比。

8.根据权利要求5所述的玻璃退火状态在线监测方法，其特征在于，

所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择Y值相同的三维坐标数据，形成一个以X、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时横向曲线，所述实时横向曲线为玻璃板横向形状；

根据生产经验设定一条稳定生产时的横向形状曲线作为目标横向曲线，对Y值相同位置的实时横向曲线与目标横向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|；

根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值，当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤10时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整；当10<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃形状发生极大变化，需要工艺人员及时调整处理；

计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点a连续测量的Z值的差值分别为a₁，a₂……a_n，并计算各Z值的差值的标准差s₁：

s₁=sqrt(((a₁-a) ² +(a₂-a) ² +......(a_n-a) ²)/(n-1))；

计算实时横向曲线中的多个位置点的s₁值，根据s₁值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₁值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，s₁值越大说明玻璃板横向形状变化幅度越大，即s₁值的大小直接体现出玻璃板形状的稳定型。

9.根据权利要求5所述的玻璃退火状态在线监测方法，其特征在于，

所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择X值相同的三维坐标数据，形成一个以Y、Z为坐标轴的数据组，组成二维的实时纵向曲线，所述实时纵向曲线为玻璃板纵向形状；

根据生产经验设定一条稳定生产时的纵向形状曲线作为目标纵向曲线，对X值相同位置的实时纵向曲线与目标纵向曲线计算Z值的差值： |Z_实时-Z_目标|；

根据生产经验对每个Z值的差值设定报警阀值，当∣差值∣≤3时，视为正常玻璃板晃动，当3<∣差值∣≤6时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃形状发生了变化，需要工艺人员注意或做出调整，当6<∣差值∣时，计算机输出数值同时做出紧急报警提示，说明玻璃在退火炉内出现较大异常，急需工艺人员处理；

计算某一点多个扫描周期的Z值的差值，得到测量点b连续测量的Z值的差值分别为b₁，b₂……b_n，并计算各Z值的差值的标准差s₂：

S₂=sqrt(((b₁-b) ² +(b₂-b) ² +......(b_n-b) ²)/(n-1))；

计算实时纵向曲线中的多个位置点的s₂值，根据s₂值的大小判定该位置点在生产过程中位置变化情况，其中，s₂值的大小与相应位置点的玻璃板Z轴方向变化成正比，当|Z_实时-Z_目标|的值越大，说明玻璃板纵向形状变化幅度越大；当|Z_实时-Z_目标|的值在正常范围内时，若s₂值越大，说明玻璃板在退火炉内晃动频率越高。

10.根据权利要求5所述的玻璃退火状态在线监测方法，其特征在于，

所述计算机将玻璃板在退火炉内的真实形状及玻璃板各位置点到扫描装置的三维坐标数据进行分析，得到玻璃板在退火过程中的横向形状和多个扫描周期中多个位置点的横向形状变化幅度、纵向形状和多个扫描周期中多个位置点的纵向形状变化幅度、中心位置、晃动情况及在退火炉内受到的干扰、多个扫描周期中四角某一位置点的横向位移变化幅度，具体包括步骤：

在一个扫描数据采集周期中，选择矩形数据集中四角的X值数据，计算（（X_左上-X_左下）+（X_右上-X_右下）/2））/（Y_左上-Y_左下）的值作为为单位距离玻璃板的跑偏量；

根据生产经验对每个计算所得的跑偏量设定报警阀值，当跑偏量≤±4时，视为正常，当4<∣跑偏量∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板跑偏需要做出调整；

选择矩形数据集中四角的Z值与扫描装置到退火炉中心理论Z值对比，|Z_实时-Z_理论|可知道玻璃板相对退火中心线的偏移情况，当数值超过预设值时，说明玻璃板受到较大的机械干扰或炉体自身中心线设定有异常；

计算矩形数据集中四角的计算值：（Z_左上-Z_左下）-（Z_右上-Z_右下）；

根据生产经验对四个计算值设定报警阀值，当∣计算值∣≤3时，视为正常，当3<∣计算值∣时，计算机输出数值同时做出报警提示，提醒玻璃板有扭曲现象需要确认调整；

计算矩形数据集中四角某一点多个扫描周期的X值，得到测量点c连续测量的X值分别为c₁，c₂……c_n，并计算各X值的标准差s₃：

s₃=sqrt(((c₁-c) ² +(c₂-c) ² +......(c_n-c) ²)/(n-1))；

计算矩形数据集中四角的s₃值，根据s₃值的大小判定玻璃板在退火炉内的横向位移变化幅度，当s₃值大于设定值时，说明玻璃板的夹持力度不足或是玻璃液的溢流状态出现了异常。

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