CN115448582A - 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法 - Google Patents

用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115448582A
CN115448582A CN202211081352.5A CN202211081352A CN115448582A CN 115448582 A CN115448582 A CN 115448582A CN 202211081352 A CN202211081352 A CN 202211081352A CN 115448582 A CN115448582 A CN 115448582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass tube
control
thermal
imaging system
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211081352.5A
Other languages
English (en)
Inventor
K·R·盖洛
L·K·克林根史密斯
J·M·马图司克
C·T·奥马利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN115448582A publication Critical patent/CN115448582A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/09—Reshaping the ends, e.g. as grooves, threads or mouths
    • C03B23/099—Reshaping the ends, e.g. as grooves, threads or mouths by fusing, e.g. flame sealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/11—Reshaping by drawing without blowing, in combination with separating, e.g. for making ampoules
    • C03B23/112—Apparatus for conveying the tubes or rods in a curved path around a vertical axis through one or more forming stations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B35/00—Transporting of glass products during their manufacture, e.g. hot glass lenses, prisms
    • C03B35/26—Transporting of glass tubes or rods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B6/00—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
    • G05B6/02—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

一种用于从玻璃管生产制品的系统包括转换器，该转换器具有基部和转塔，该基部具有多个处理站，该转塔可相对于该基部移动。转塔将用于固持玻璃管的多个固持器连续瞄准移动通过处理站。该系统进一步包括热成像系统，该热成像系统包括耦接到转塔以便与转塔一同移动的热成像器。热成像系统还可包括反射镜，该反射镜耦接到热成像器且被定位为从该多个固持器之一向热成像器反射红外光。热成像系统可在转换过程期间测量玻璃管的一个或多个特性。还公开了使用热成像系统测量一个或多个过程变量以控制转换器的方法。

Description

用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法
分案申请说明
本申请系申请日为2018年3月22日、国际申请号为PCT/US2018/023873、进入中国国家阶段后的国家申请号为201880020806.3、题为“用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请交叉参考
本申请依据35U.S.C.§120要求于2017年3月24日所提出的第62/476,408号的标题为“用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法”的美国临时申请案的优先权权益，其整体内容以引用方式并入本文中。
背景
领域
本说明书大致涉及用于在将玻璃管转换成玻璃制品期间测量玻璃温度的系统及方法。
技术背景
可将玻璃管转换成其他玻璃制品。例如，玻璃管可被转换成各种玻璃容器(包括但不限于药水瓶、注射器、安瓿、筒及其他玻璃制品)以便用于药品应用中。可例如在“转换机”中转换玻璃管。转换机已被使用了超过75年，且目前由各种商业及内部设备供货商所制造。这些转换机一般使用包括火焰加工、旋转及静止工具成形、热分离或刻划及冲击切断步骤在内的步骤来将长的玻璃管长度改造成多个玻璃制品。
在目前的玻璃转换工业中，转换机是由具有广博经验的操作员及技师运行的。这些操作员及技师通过经验及工匠般的训练来学习机器操作，而例如燃烧器及机器设定方面的操作调整则一般是仅藉由视觉评估部分形成或完全形成的玻璃制品的温度及形状来执行的。操作实务及机器进一步改被部件制造员所紧紧掌握，这种做法对于新的生产者进入生产高端药物制品的市场构成实质障碍。
据此，存在着对于用管转换机形成玻璃制品的替代系统及方法的需要。
概述
据此，存在着用于在玻璃管转换期间测量玻璃管的温度以生产玻璃制品的系统及方法的需要。
在本公开的一个或多个方面，一种用于从玻璃管生产玻璃制品的系统可包括：转换器，其包括具有多个处理站的基部，该多个处理站在回路中彼此隔开；以及转塔，该转塔可相对于该基部移动，该转塔具有从该转塔朝向该多个处理站延伸的多个固持器，该多个固持器彼此隔开，其中该转塔可用来依次将该多个固持器中的每个固持器瞄准移动(index)到该多个处理站中的每个处理站附近。该系统可进一步包括热成像系统，该热成像系统包括耦接到该转塔以便与该转塔一同移动的热成像器，其中该热成像器被定位为捕捉从安置在该多个固持器中的一个固持器中的该玻璃管所发射的红外光。
在一些实施方式中，该热成像器可被定位为直接接收由该玻璃管的外表面所发射的红外光。该热成像系统可进一步包括至少一个反射镜，该至少一个反射镜被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的内表面所发射的红外光。该至少一个反射镜可为静止反射镜，该静止反射镜耦接到该基部且被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的内表面所发射的红外光。
在某些实施方式中，该系统可进一步包括反射镜，该反射镜耦接到该热成像器且被定向为向该热成像器反射来自该玻璃管的红外光。该反射镜可被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的外表面所发射的红外光。该反射镜的反射面对具有从800纳米到20微米的波长的光可具有等于或大于96％的反射率。在其他实施方式中，该反射镜可被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的内表面所发射的红外光。
在一些实施方式中，该系统可包括耦接到该热成像器的至少一个补充反射镜，其中该反射镜被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的外表面所发射的红外光且该补充反射镜被定向为向该热成像器反射从该玻璃管的内表面所发射的红外光。在其他实施方式中，该系统可包括垂直定位在该多个处理站中的一个处理站下方的至少一个静止反射镜，该静止反射镜被定位为当该热成像器在该多个处理站中的该一个处理站处被该转塔瞄准移动到位时向该热成像器反射从该玻璃管的内表面所发射的红外光。
在某些实施方式中，热成像器可为红外线摄像机，该红外线摄像机被配置为接收具有从4微米到14微米或从5微米到14微米的波长的红外光。在一些实施方式中，该系统可包括主转塔和副转塔。该热成像器可耦接到该主转塔以便与该主转塔一同旋转。该系统可包括装载转塔，该装载转塔定位在该主转塔上方且可相对于该主转塔旋转。在某些实施方式中，热成像系统可包括多个热成像器。
在某些实施方式中，该系统可包括滑环(slip ring)，该滑环定位在该转塔上方且具有与该转塔的中心轴对准的滑环轴，该滑环将该热成像器电耦接到电源。该滑环可将该热成像器操作性地耦接到处理器。该滑环的内环可包括中心孔。
在其他实施方式中，该系统可进一步包括耦接到该转塔以便与该转塔一同旋转的电源，该电源电耦接到该热成像器以向该热成像器提供电力。该系统也可包括耦接到该转塔的无线通信设备，其中该无线通信设备将该热成像器通信耦接到处理器。
在一些实施方式中，该系统可包括：冷却系统，该冷却系统包括冷却流体供应器；旋转活管接头(union)，该旋转活管接头流体耦接到该冷却流体供应器且具有与该转塔的中心轴对准的活管接头轴；及供应导管，该供应导管从该旋转活管接头向该热成像系统延伸。该系统也可包括清洁系统，该清洁系统包括至少一个喷嘴，该至少一个喷嘴被定位为向该热成像器的透镜递送流体。该热成像系统可包括反射镜，该反射镜耦接到该热成像器且被定向为向该热成像器反射来自定位在该多个固持器中的一者中的玻璃管的红外光，且该冷却系统可包括至少一个喷嘴，该至少一个喷嘴被定位为向该反射镜的反射面递送流体。
在某些实施方式中，该系统可包括：至少一个处理器，该至少一个处理器通信耦接到该热成像器；至少一个存储器模块，该至少一个存储器模块通信耦接到该处理器；及机器可读取指令，该机器可读取指令储存在该至少一个存储器模块中，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该热成像系统至少执行以下步骤：从该热成像器接收热影像信息；处理热影像信息；及从该热影像信息确定玻璃管的特性。该特性可为该玻璃管的温度、该玻璃管的厚度上的温度梯度、该玻璃管的黏度、该玻璃管的厚度上的黏度梯度、该玻璃管的尺寸、该玻璃管的温度分布、该玻璃管的作为时间的函数的温度分布、该玻璃管的中心线中的至少一者或其组合。
在一些实施方式中，该系统可进一步包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时，使得该热成像系统进行以下步骤：从该热影像信息确定该玻璃管的温度；从该热影像信息确定该玻璃管的黏度；或从该热影像信息确定玻璃管的尺寸。
在某些实施方式中，该系统可进一步包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该热成像系统至少执行以下步骤：确定第一处理站处的该玻璃管的第一特性；确定定位在该第一处理站下游的第二处理站处的该玻璃管的第二特性；计算该第一特性与该第二特性之间的差异；及传送表示该第一特性与该第二特性之间的该差异的输出。
在某些实施方式中，该处理器可通信耦接到控制设备，且该系统可进一步包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该热成像系统至少执行以下步骤：将该玻璃管的该特性与设定点特性(setpoint characteristic)进行比较；从该玻璃管的该特性与该设定点特性的比较确定受控变量；及向该控制设备传送表示该受控变量的控制信号。
在一些实施方式中，该多个处理站中的至少一者可包括具有至少一个加热元件的加热站，且该控制设备操作性地耦接到该加热元件以操控该加热元件对该玻璃管的加热。该加热元件可包括燃烧器，且该控制设备可为燃料控制阀、氧气控制阀或空气控制阀中的一者或多者。该受控变量可为燃料气、氧气或空气中的一者或多者的质量流量速率。或者，该受控变量可为该燃料控制阀、该氧气控制阀或该空气控制阀中的一者或多者的位置。
在一些实施方式中，所述处理站中的至少一者可为具有至少一个冷却流体控制阀的冷却站，其中该控制设备为该冷却流体控制阀。在一些实施方式中，所述处理站中的至少一者可为具有一个或多个致动器的成形站，该一个或多个致动器将至少一个成形工具位移至与该玻璃管可移除地接合，其中该控制设备包括该一个或多个致动器。该受控变量可为该至少一个成形工具与该成形站中的该玻璃管的接触时间。
在某些实施方式中，该系统可进一步包括尺寸测定系统。该尺寸测定系统可包括视觉成像系统、激光反射计、激光测量仪或光学测微计中的至少一者。该尺寸测定系统可被定位为捕捉该转换器上游的该玻璃管的测量数据。或者，在某些实施方式中，该尺寸测定系统可被定位为捕捉该多个处理站中的一者处的该玻璃管的测量数据。该系统可进一步包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该尺寸测定系统至少执行以下步骤：捕捉该多个处理站中的该一个处理站中的该玻璃管的测量数据；处理该玻璃管的该测量数据；及从该玻璃管的该测量数据确定该玻璃管的物理属性。该物理属性为该玻璃管的直径、厚度或每单位长度玻璃管的玻璃质量中的一者或多者。
在某些实施方式中，该系统可包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该系统至少执行以下步骤：从该尺寸测定系统接收该玻璃管的该物理属性；及从该物理属性和该特性确定跨该玻璃管的厚度的特性梯度。该特性梯度可为温度梯度或黏度梯度。
在一些实施方式中，该系统可包括储存在该至少一个存储器模块中的机器可读取指令，该机器可读取指令在由该至少一个处理器执行时使得该系统至少执行以下步骤：将该玻璃管的该物理属性与设定点物理属性进行比较；及从该玻璃管的该物理属性与该设定点物理属性的比较确定对该受控变量进行的调整。
在另一方面，一种用于控制玻璃管转换器的方法可包括以下步骤：将玻璃管瞄准移动通过该玻璃管转换器的多个处理站，该玻璃管可移除地耦接到该玻璃管转换器的转塔，该多个处理站中的至少一者包括控制设备。该方法可进一步包括以下步骤：使用耦接到该玻璃管转换器的该转塔的热成像系统来捕捉该玻璃管的热影像，该热成像系统至少包括被定向为捕捉来自该玻璃管的红外光的热成像器。该方法可进一步包括以下步骤：处理该热影像；从该热影像确定该玻璃管的特性；将该玻璃管的该特性与设定点(set point)进行比较；从该玻璃管的该特性与该设定点的比较确定受控变量；及向控制设备传送表示该受控变量的控制信号。
在该方法的某些实施方式中，该多个处理站中的该至少一个处理站可包括具有至少一个加热元件的加热站，且该控制设备可操作性地耦接到该加热元件。该加热元件可为燃烧器，且该控制设备可为燃料控制阀、氧气控制阀或空气控制阀中的一者或多者，其中该受控变量可为燃料气、氧气或空气中的一者或多者的质量流量速率。该控制设备可为燃料控制阀、氧气控制阀或空气控制阀中的一者或多者，且该受控变量可为该燃料控制阀、该氧气控制阀或该空气控制阀中的一者或多者的位置。
在该方法的一些实施方式中，该处理站中的至少一者可包括具有至少一个冷却流体控制阀的冷却站，其中该控制设备可为该冷却流体控制阀。在该方法的某些实施方式中，该处理站中的该至少一个处理站包括具有一个或多个致动器的成形站，该一个或多个致动器将至少一个成形工具位移成与该玻璃管可移除地接合，其中该控制设备可为该一个或多个致动器。该受控变量可为该至少一个成形工具与该成形站中的该玻璃管的接触时间。
在某些实施方式中，该转换器可包括尺寸测定系统，该尺寸测定系统具有被定位为捕捉该多个处理站中的一者处的该玻璃管的测量数据的视觉成像系统、激光反射计、激光测量仪或光学测微计中的至少一者。该方法可进一步包括以下步骤：捕捉该多个处理站中的该一个处理站中的该玻璃管的该测量数据；处理该玻璃管的该测量数据；及从该玻璃管的该测量数据确定该玻璃管的物理属性。该物理属性可为该玻璃管的直径、厚度或每单位长度玻璃管的玻璃质量中的一者或多者。
在一些实施方式中，该方法可进一步包括以下步骤：将该玻璃管的该物理属性与设定点物理属性进行比较；及从该玻璃管的该物理属性与该设定点物理属性的比较确定对该受控变量进行的调整。在其他实施方式中，该方法可进一步包括以下步骤：测量该玻璃管的物理属性，其中该物理属性可为该玻璃管的直径、厚度或每单位长度玻璃管质量中的一者；将该玻璃管的该物理属性与设定点物理属性进行比较；及从该玻璃管的该物理属性与该设定点物理属性的比较确定对该受控变量进行的调整。
要了解到，上述一般说明及以下的详细说明两者描述了各种实施方式，且是要提供概观或架构以供了解所请求保护的主题内容的本质及特质。包括附图以提供各种实施方式的进一步了解，且将所述附图并入此说明书及构成此说明书的一部分。所述附图示例示本文中所述的各种实施方式，且与说明书一起用以解释所请求保护的主体内容的原理及操作。
附图简述
图1示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的用于从玻璃管生产玻璃制品的转换器的实施方式；
图2示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的玻璃管转换机的主转塔、副转塔及馈送转塔；
图3A示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的加热站；
图3B示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的分离站；
图3C示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的成形站；
图3D示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的成形站的另一实施方式；
图3E示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的冷却站；
图4为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的在图1的转换器中转换之前的玻璃管的透视图；
图5示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的热成像系统；
图6示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统；
图7A示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统的热成像器的操作；
图7B示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统的热成像器及静止反射镜的操作；
图7C示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统的热成像器及反射镜的操作；
图7D示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图7C的热成像系统的热成像器及反射镜的替代操作；
图7E示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统的热成像器、反射镜及补充反射镜的操作；
图7F示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图5的热成像系统的热成像器、反射镜及静止反射镜的操作；
图7G示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图7F的热成像系统的热成像器、反射镜及补充反射镜的替代操作；
图8A示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的热成像系统的另一实施方式；
图8B示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的热成像系统的另一实施方式；
图9示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的热成像系统的另一实施方式；
图10为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的针对转换器100使用图9的热成像系统来测量到的玻璃管表面的相对温度(y轴)作为时间(x轴)的函数的绘图；
图11A为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的由图9的热成像系统所捕捉的影像，该影像描绘图1的转换器的加热站中的玻璃管；
图11B为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的由图9的热成像系统所捕捉的影像，该影像描绘图1的转换器的分离站中的玻璃管；
图11C为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的由图9的热成像系统所捕捉的影像，该影像描绘图1的转换器的成形站中的玻璃管；
图11D为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的由图9的热成像系统所捕捉的影像，该影像描绘图1的转换器的另一成形站中的玻璃管；
图12为依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的影像，该影像描绘使用图9的热成像系统来捕捉的单个热影像中的玻璃管的侧视图及顶视图；
图13示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的控制系统；
图14示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图13的控制系统的单反馈控制方法；
图15示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图13的控制系统的串级控制方法；
图16示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图13的控制系统的另一单反馈控制方法；
图17示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的热成像系统的反射镜的横截面图；
图18A示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的副转塔，该副转塔具有热成像系统；及
图18B示意性地描绘依据本文中所示出及描述的一个或多个实施方式的图1的转换器的副转塔的另一实施方式，该副转塔具有热成像系统。
详细描述
现将详细参照用于控制管转换过程的系统及方法的实施方式，该实施方式的示例被示在附图中。当可能时，相同的附图标记将在绘图的任何部分用来指称相同的或类似的部件。用于从玻璃管生产制品的系统的一个实施方式被描绘在图1中。在此实施方式中，用于从玻璃管102生产玻璃制品的系统包括转换器100及热成像系统120。转换器100包括基部104及主转塔108，该基部具有多个处理站106，该多个处理站被隔开在回路中，该主转塔与基部104隔开且可相对于基部104移动。主转塔108包括多个固持器130，该多个固持器从主转塔108朝向该多个处理站106延伸。该多个固持器130彼此隔开，且该多个固持器130中的每个固持器与该多个处理站106中的一个处理站对准。主转塔108可用来连续将该多个固持器130中的每个固持器瞄准移动(index)为与该多个处理站106中的每个处理站接近。热成像系统120可包括热成像器122，该热成像器可耦接到主转塔108的一部分以便与主转塔108的该部分一起位移。热成像系统120也可包括反射镜124，该反射镜耦接到热成像器122且被定位为从该多个固持器130中的一者向热成像器122反射红外光。将具体参照附图在本文中描述用于控制管转换过程的系统及方法的各种实施方式。
如本文中所使用的方向性用语(例如上、下、右、左、前、后、顶、底)是仅参照如所绘制的图而作出的，且不是要暗示绝对的取向。
除非另有明确表明，绝不要将本文中所阐述的任何方法解读为需要其步骤以特定顺序执行，也不是要在使用任何装置的情况下需要特定的取向。据此，若一个方法权利要求实际上并未记载要由其步骤依循的顺序，或任何装置权利要求实际上并未记载个别组件的顺序或取向，或在权利要求或说明书中未另外具体表明步骤要受限于特定的顺序，或未记载装置的组件的特定顺序或取向，则绝不要在任何方面推断顺序或取向。这对于用于解释的任何可能的非明示基础都是如此，包括：针对步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的布置的逻辑事项；推导自语法组织或标点符号的一般意义；以及说明书中所述的实施方式的数量或类型。
如本文中所使用的，单数形式“一个”、“一种”及“该”包括了复数的指涉对象，除非上下文另有清楚指示。因此，例如，对于“一个”组件的指称包括了具有两个或更多个这种组件的方面，除非上下文另有清楚指示。
现参照图1，示意性地描绘了用于从玻璃管102生产玻璃制品的转换器100。转换器100可用来将玻璃管102转换成多个玻璃制品，例如但不限于药水瓶、注射器、筒、安瓿或其他玻璃制品。转换器100包括基部104、主转塔108及玻璃管装载转塔110，该基部具有多个处理站106，该主转塔定位在基部104上方且可相对于基部104围绕中心轴A旋转，该玻璃管装载转塔定位在主转塔108上方以便向主转塔108馈送玻璃管102。转换器100也可包括基部104上的多个副处理站112及副转塔114，该副转塔可相对于基部104旋转。热成像系统120耦接到主转塔108以便与主转塔108一同旋转。在一些实施方式中，热成像系统120包括热成像器122及反射镜124。安装装置126可用来将热成像系统120耦接到主转塔108。热成像系统120可用来在用主转塔将玻璃管102在处理站106之间瞄准移动时捕捉玻璃管102的热影像。从这些热影像，玻璃管102的一个或多个温度或温度分布(profile)可被提取且用来研究转换过程和/或并入用于控制转换器100的一个或多个过程控制方法。
如图1中所示意性描绘，转换器100的基部104是静止的，且处理站106可耦接到基部104的上部105。该多个处理站106彼此隔开且布置在主回路116中。在一个或多个实施方式中，主回路116可为圆形的，使得主转塔108可藉由围绕中心轴A旋转主转塔来将玻璃管102瞄准移动通过该多个处理站106。要从玻璃管102制造的制品的类型和/或形状可影响耦接到基部104的处理站106的数量。主转塔108的处理站106的数量可从14个处理站106到32个处理站106。虽然是在转换器100在主回路116中具有十六个处理站106的背景下描述转换器100及转换过程，但应理解，转换器100可在主回路116中具有相较于十六个处理站106更多或更少的处理站。处理站106可包括(藉由示例的方式而不限于)一个或多个加热、成形、抛光、冷却、分离、穿孔、测量、馈送或卸除站或用于从玻璃管102生产玻璃制品的其他处理站。要从玻璃管102制造的制品的类型和/或形状也可影响转换器100的处理站106的类型和/或处理站106的顺序。
主转塔108可定位在基部104上方，且可以可旋转地耦接到基部104，使得主转塔108可相对于基部104围绕中心轴A旋转。驱动马达(未示出)可用来相对于基部104旋转主转塔108。主转塔108包括多个固持器130，该多个固持器被配置为可移除地将各个玻璃管102固定到主转塔108。固持器130可为夹钳、夹具或其他固持设备或固持设备的组合。固持器130可定向各个玻璃管102，使得玻璃管102与主转塔108的中心轴A大致平行且与基部104的上部105大致垂直。虽然转换器100在此说明书中是在垂直取向的转换器100的背景下描述的，但应了解到，转换器100可水平取向或以一定角度取向。固持器130中的每个固持器从主转塔108的底部部分109在朝向基部104的方向上(也即在相对于图1中的坐标轴的-Z方向上)延伸，且各个固持器130被定向为在主转塔108围绕中心轴A而瞄准移动时将玻璃管102定位在基部104的主回路116的连续的处理站106中的各个处理站中或附近。玻璃管102的垂直取向允许各个玻璃管102的向下凸出部分逐步循环通过主回路116的处理站106。各个固持器130可围绕固持器轴D相对于主转塔108个别旋转，该固持器轴可与主转塔108的中心轴A大致平行。固持器130中的各个固持器可操作性地耦接到马达(未示出)、连续的驱动带或用于相对于主转塔108旋转固持器130中的各个固持器的其他驱动机构。旋转固持器130允许相对于静止的燃烧器、成形工具、冷却喷嘴或处理站106的其他特征旋转玻璃管102。
参照图1及2，转换器100可具有多个副处理站112，该多个副处理站也被隔开且布置在副回路118(图2)及副转塔114(图1)中以便将制品103(图1)(其已与玻璃管102分离)瞄准移动通过该多个副处理站112。副转塔114可相对于基部104围绕第二轴B旋转。第二轴B可与主转塔108的中心轴A大致平行。副转塔114也包括多个固持器130以固持玻璃制品103及连续地将玻璃制品103定位为与副处理站112中的各个副处理站接合。副转塔114可从主转塔108的分离站206(图2)接收制品103、通过旋转副转塔114将制品103瞄准移动通过该多个副处理站112及从转换器100卸除完成的制品。
玻璃管装载转塔110定位在主转塔108上方。在一些实施方式中，玻璃管装载转塔110可与主转塔108的中心轴A偏移。玻璃管装载转塔110可围绕轴C旋转，该轴可与主转塔108的中心轴A大致平行。玻璃管装载转塔110可被独立支撑在相对于主转塔108静止的位置，且玻璃管装载转塔110的旋转可与主转塔108的旋转独立。参照图1及2，在某些实施方式中，玻璃管装载转塔110可包括多个装载通道132，该多个装载通道被布置在圆形回路134中且被配置为固持玻璃管102。玻璃管装载转塔110可被定位为将装载通道132中的一个定向成与转换器100的主回路116的处理站106及主转塔108上的相对应固持器130垂直对准(即在与主转塔108的中心轴A平行和/或与图1的Z轴平行的方向上对准)，该固持器瞄准移动通过主回路116的处理站106。在一个或多个实施方式中，与玻璃管装载转塔110对准的处理站106可为管装载站214(图2)。在转换器100已将特定固持器位置136处的玻璃管102的所有部分或一部分转换成一个或多个制品时，在固持器位置136瞄准移动为与主回路116的管装载站214对准时，玻璃管装载转塔110可通过主转塔108的顶部向固持器位置136处的固持器130递送新的长度的玻璃管102。在替代性实施方式中，转换器100可包括臂(未示出)，该臂可在主转塔108及玻璃管装载转塔110之间电动机械地移动。在转换器100已将特定固持器位置136处的玻璃管102的所有部分或一部分转换时，臂可从玻璃管装载转塔110或其他玻璃管分段设备(staging device)抓取新的长度的玻璃管102且在特定固持器位置136处将新的长度的玻璃管102递送到主转塔108。向主转塔108递送新的长度的玻璃管102的其他方法在构思范围之内。
参照图2，如先前所述，转换器100的该多个处理站106可包括一个或多个加热站202、成形站204、分离站206、抛光站208、冷却站210、穿孔站212、管装载站214、卸除站216、测量站218、管长度投递站(tube length drop station)220或其他站和/或这些站的组合。图2示意性地描绘转换器100的处理站106的布置，该转换器具有有着十六个处理站106的主回路116及有着八个副处理站112的副回路118。如所述，主回路116的处理站106均匀地隔开且均匀地围绕圆形回路而分布，而副回路118的副处理站112也均匀地隔开且均匀地围绕圆形回路而分布。图2也示意性地描绘具有多个装载通道132的玻璃管装载转塔110。在图2中，为了说明的目的，玻璃管装载转塔110被图示为处于与主回路116隔开的位置中。虽然玻璃管装载转塔110被描绘为具有二十四个装载通道132，但应理解，玻璃管装载转塔可具有较二十四个装载通道132更多或更少的装载通道。
图2中示意性地描绘的转换器的主回路116可包括一个或多个加热站202、分离站206、火焰穿孔站212、一个或多个成形站204、一个或多个冷却站210、测量站218、管长度投递站220及管装载站214。相对于主转塔108的瞄准移动的方向222，加热站202可定位在分离站206以及成形站204中的每个成形站之前以将玻璃管102的目标区域预热到目标温度，在该目标温度下，玻璃管102的目标区域变得塑性可变形且可在不破裂或破碎玻璃的情况下被有效地调整形状或切割。在分离站206处，所形成的玻璃制品103(图1)可与玻璃管102(图1)分离。分离站206也可为处理站106，在该处理站处，部分成形的玻璃制品103一旦被分离就被传输到副转塔114(图1)以瞄准移动通过副处理站112的副回路118。穿孔站212可在主转塔108的瞄准移动的方向222上定位在分离站206下游的主回路116上。在穿孔站212处，先前由分离站206所闭合的玻璃管102的末端被穿孔，藉此在玻璃管102中形成开口。
主转塔108的成形站204可在瞄准移动的方向222上定位在穿孔站212下游。在成形站204处，玻璃管102被迭代地调整形状成所需的完成玻璃制品形状。如上所述，一个或多个加热站202可定位在成形站204中的每个成形站之前以将玻璃管102的目标区域预热到可成形玻璃管的温度。主转塔108的成形站204调整玻璃制品103的一端的形状，而副转塔114的成形站204调整玻璃制品103的另一端的形状。在一个或多个实施方式中，转换器100可用来从玻璃管102生产药水瓶，而转换器100的成形站204可包括一个或多个肩部成形站、一个或多个凸缘成形站及一个或多个凸缘精加工站，其中一个或多个加热站202定位在成形站204中的各个成形站之前及之间。主回路116可进一步包括测量站218，在该测量站处，尺寸测定系统1310(图13)可用来测量玻璃管102的一个或多个尺寸(举例而言，例如直径及厚度)及由成形站204所形成的特征的一个或多个尺寸。特征尺寸可包括凸缘厚度、凸缘长度、颈部长度、颈部厚度、整体制品长度、其他特征尺寸或其组合。测量站218可定位为直接在最后的成形站204之后，使得在玻璃管102仍然在高温下的同时测量尺寸。或者，测量站218可定位在一个或多个冷却站210之后以在较低的温度下测量玻璃管102和/或玻璃制品的尺寸。
仍参照图2，一个或多个冷却站210可在主转塔108的瞄准移动的方向222上定位在成形站204之后。管长度投递站220可定位在成形站204之后，在成形站204及分离站206之间，以投下部分成形的玻璃管102，藉此定位玻璃管102以便在分离站206处切割成目标长度。主回路116也可包括管装载站214以便将从玻璃管装载转塔110进料的新的长度的玻璃管102装载到主转塔108(图1)。在一个或多个实施方式中，管装载站214可并入冷却站210。管装载站214可定位在最后的成形站204及分离站206之间。
主转塔108的成形站204在玻璃制品103的第一端处形成特征。例如，成形站204可在玻璃制品103的顶部(第一端)形成肩部142及凸缘144，该玻璃制品是药水瓶或筒。一旦玻璃制品103在分离站206处与玻璃管102分离，玻璃制品103被传输到副转塔114的副处理站112。副处理站112可包括一个或多个成形站204以便形成玻璃制品103的第二端，该第二端与玻璃制品103的第一端相反。例如，副处理站112的成形站204可在玻璃制品103的底部(第二端)处形成一个或多个特征，该玻璃制品是药水瓶。
副回路的副处理站可包括一个或多个加热站202、成形站204、抛光站208、冷却站210、卸除站216或其他站，或副处理站112的组合。在一个或多个实施方式中，副回路118的副处理站112可用来在玻璃制品103与由主转塔108所形成的末端相反的末端处形成玻璃制品103(举例而言，例如药水瓶、安瓿、筒或注射器)的一个或多个特征。例如，在某些实施方式中，玻璃制品103是药水瓶，而副回路118的成形站204可形成药水瓶的底部。其他特征也在构思范围之内，例如安瓿、筒、注射器等所特有的那些特征。副回路118可包括一个或多个抛光站208以精加工玻璃制品的表面。副回路118可进一步包括多个冷却站210及卸除站216，在该卸除站处，可从转换器100卸除完成的玻璃制品。
前面对主回路116的处理站106及副回路118的副处理站112的描述可代表用于从玻璃管102生产药水瓶的一般转换器100。然而，应理解，可利用更多或更少的处理站106及副处理站112以制造具有不同形状的药水瓶或其他玻璃制品(例如筒、注射器、安瓿或其他玻璃制品)。此外，应理解，可使用许多不同顺序和/或配置中的任一者来布置处理站106及副处理站112以生产不同形状的玻璃制品。
现参照图3A，示意性地描绘了转换器100的加热站202。每个加热站202可包括一个或多个加热元件301。加热元件301的示例可包括(但不限于)燃料燃烧器、激光(举例而言，例如二氧化碳激光)、感应加热器、其他加热设备或这些项目的组合。在某些实施方式中，可使用激光来加热玻璃管102。如图3A中所示，在一些实施方式中，加热元件301可包括一个或多个燃烧器302，该一个或多个燃烧器用来在成形站204(图2)处执行的成形操作或在分离站206(图2)处执行的分离操作之前加热玻璃管102的目标区域。虽然图3A描绘单个燃烧器302，但应理解，可在单个加热站202中采用多于一个的燃烧器302。各个燃烧器302可流体耦接到燃料供应器304、氧气供应器306及(可选的)空气供应器308。用于燃烧器的燃料的示例可包括(但不限于)氢气、碳氢化合物燃料气体(举例而言，例如甲烷、丙烷及丁烷)、其他燃料或这些项目的组合。各个燃烧器302可包括燃料控制阀310以控制送到燃烧器302的燃料气的质量流量速率。各个燃烧器302也可包括氧气控制阀312以控制送到燃烧器302的氧气的质量流量速率。各个燃烧器302可进一步包括空气控制阀314以便可选地控制送到燃烧器302的空气的质量流量速率。燃烧器302在存在氧气和/或空气的情况下燃烧燃料气以产生至少加热玻璃管102的目标区域的火焰。
可藉由改变送到燃烧器302的燃料气、氧气及空气的质量流量速率及藉由改变馈送到燃烧器302的燃料气对氧气的比率和/或馈送到燃烧器302的燃料气对空气的比率来增加或减少由燃烧器302所产生的火焰的热。燃料控制阀310、氧气控制阀312或空气控制阀314中的一者或多者可被调整为调整燃料对氧气和/或空气的比率。燃烧器302可连续燃烧，且可藉由旋转主转塔108和/或副转塔114以将玻璃管102瞄准移进和移出加热站202，来将玻璃管102瞄准移动成与由燃烧器302所产生的火焰接触或解除接触。在定位在加热站202处的同时，各个玻璃管102可藉由固持器130相对于燃烧器302围绕固持器轴D旋转，使得玻璃管102可在玻璃管102的要在下游成形站204(图2)中形成的特定区域中的四周被均匀加热。
现参照图3B，示意性地描绘了转换器100的分离站206。分离站206在主转塔108的瞄准移动的方向222上定位在一个或多个加热站202之后。定位在分离站206之前的加热站202加热玻璃管102以使得玻璃塑性可变形。分离站206可包括分离工具320。在玻璃管102(其已被先前的加热站202变得塑性可变形)藉由固持器130围绕固持器轴D旋转的同时，分离工具320可与玻璃管102的外表面140接合以将玻璃管102切割成目标长度，藉此从玻璃管102分离制品103(图1)。或者，在某些实施方式中，分离站206可包括燃烧器(举例而言，例如氢气/氧气燃烧器)和/或激光(举例而言，例如二氧化碳激光)，以便将玻璃管102切割成目标长度及从玻璃管102分离制品103。在其他实施方式中，分离站206可包括分离工具320以及氢气/氧气燃烧器或激光中的至少一者。一旦从玻璃管102分离，制品103可被传输到副转塔114(图1)或从转换器100卸除。
现参照图3C及3D，示意性地描绘了转换器100的成形站204的示例。各个成形站204可包括旋转耦接到成形站204的一个或多个成形工具324。成形工具324可相对于基部104(图1)围绕工具加工轴E旋转，该工具加工轴与主转塔108(图1)的中心轴A(图1)大致平行。在瞄准移动到成形站204中时，固持器130使玻璃管102(其已在先前的加热站202中被加热)旋转。可旋转的成形工具324与玻璃管102的外表面140接合。成形工具324可藉由一个或多个致动器326致动成与玻璃管102的外表面140接合。成形工具324被维持在由致动器326所维持的工具压力下与玻璃管102接触一定接触时间。成形工具324与经加热玻璃管102的外表面140接触，将玻璃管102成形成所需的形状。在接触时间期满之后，致动器326撤除成形工具324与玻璃管102接合的行为。在一个或多个实施方式中，接触时间可与转换器100的停留时间不同。
图3C示意性地绘示用于形成玻璃药水瓶的肩部142的成形站204的实施方式，该玻璃药水瓶是由玻璃管102所形成的。图3D示意性地描绘用于形成玻璃药水瓶的凸缘144的成形站204'的示例性实施方式，该玻璃药水瓶是由玻璃管102所形成的。用于形成凸缘144的成形站204'包括三个成形工具324a、324b及324c。成形工具324a和324b二者接触玻璃管102的外表面140以形成凸缘144的外轮廓。第三成形工具324c接触玻璃管102的凸缘144的径向向内方向上的内表面，以在凸缘144处形成玻璃管102的内径。第三成形工具324c也接触玻璃管102的轴端以形成凸缘144的轴面。在一些实施方式中，第三成形工具324c可为静止的，而玻璃管102藉由固持器130围绕第三成形工具324c旋转。在一些实施方式中，润滑剂(举例而言，例如油)的薄层可设置在玻璃管102和第三成形工具324c之间以将玻璃管102分离为免于与第三成形工具324c接触。虽然是相对于形成药水瓶的结构来描述，但成形站204可被配置为形成其他结构，举例而言，例如安瓿的肩部、颈部或锥形尖端，或与玻璃药水瓶以外的制品相关联的任何其他结构。
图3E示意性地描绘具有一个或多个冷却喷嘴340的冷却站210，该一个或多个冷却喷嘴被定位为朝向玻璃管102引导冷却流体342(举例而言，例如冷空气或惰性气体)。冷却喷嘴340中的一个或多个可被定位为向玻璃管102的特定区域引导冷却流体342。一个或多个冷却流体控制阀344可流体耦接到冷却喷嘴340，以控制送到冷却喷嘴340的冷却流体342的质量流量速率，此举允许控制玻璃管102的冷却速率以及玻璃管102的温度及玻璃管102中的温度梯度。
图3A-3E包括可用在转换器100中的处理站106的若干不同示例的示意说明。然而，应理解，可利用具有不同结构、结构组合或功能的其他处理站106以达成所需的将玻璃管102转换成一个或多个玻璃制品的行为。
再次参照图2，操作时，主转塔108将玻璃管102瞄准移动到处理站106中，该玻璃管被固定在固持器130中。在各个处理站106对玻璃管102执行特定的操作(例如加热、成形、穿孔、分离、冷却、投递、馈送等等)。停留时间是玻璃管102在由主转塔108瞄准移动到下个后续的处理站106之前花费在特定处理站106中的时间。转换器100可被调谐为使得所有处理站106在停留时间内完成它们的操作。在停留时间结束时，主转塔108将玻璃管102瞄准移动到下个处理站106。瞄准移动时间指的是让主转塔108将玻璃管102从一个处理站106瞄准移动到下个处理站106花费的时间，且是以时间单位来测量。如本公开中所使用的，每站每部件的总时间是停留时间及瞄准移动时间的总和。部件速率(生产速率)是每单位时间生产的部件数量且是每站每部件的总时间的倒数。在实施方式中，主转塔108的瞄准移动时间可最高到每站每部件的总时间的25％。
用于将玻璃管102转换成玻璃药水瓶的转换器100的示例包括由AMBEG迪西特博士股份有限公司(AMBEG Dr.J.Dichter GmbH)所制造的具有自动管馈送器的RP16型药水瓶成形机，其包括在主回路116中的十六个处理站106以及八个副处理站112。其他示例包括由AMBEG迪西特博士股份有限公司所制造的RP32型药水瓶成形机，其具有主回路116中的三十二个处理站106以及在各个副回路118中具有八个副处理站112的二个副回路118，及由欧罗马提克公司(Euromatic S.R.L.)所制造的Zeta 098药水瓶成形机，其具有36个处理站106。另一示例可包括由欧罗马提克公司所制造的Zeta 103筒成形机，其是用于将玻璃管102转换成筒的转换器。筒转换器具有与先前所述的药水瓶转换器100类似的特性，但被用来生产具有筒而不是药水瓶的形状因子的玻璃制品。
虽然是在用于从玻璃管102生产玻璃药水瓶的转换器100的背景下描述，但应理解，可藉由改变成形工具324和/或主回路116中的处理站106或者一个或多个副回路118中的副处理站112的顺序或配置，来将转换器100配置为生产一种或多种其他制品，例如筒、注射器、安瓿或其他玻璃制品。
用于从玻璃管102生产制品的一般转换器100可在从每分钟30个部件到每分钟50个部件的生产速率下操作。在这些生产速率下，玻璃管102内的热梯度是极高的且动态的。一般是在从2秒到4秒的时段内将短长度的玻璃管102从200℃加热到1500℃。具体而言，经加热的该长度的玻璃管102可沿着管的一定长度经历最高100℃/分钟或最高200℃/分钟的温度梯度。参照图4，对于玻璃管102而言，长度L是在图4中所提供的参考轴的+Z/-Z方向上测量到的。沿着玻璃管102的长度L的这些大的温度梯度帮助促进转换器100内的热分离的准确尺寸控制及例如玻璃制品的底部的厚度的准确控制以及玻璃制品的轮廓上的控制。
在一个或多个处理站106中的玻璃管102的快速加热也可诱发穿过经加热玻璃管102的厚度T的最大温度梯度。这些温度梯度例如可为且不限于从200℃/分钟到300℃/分钟。可在成形站204中在成形过程期间诱发类似的或更高的温度梯度，以便形成药水瓶的肩部142及凸缘144。在转换期间沿着玻璃管102的长度L及穿过玻璃管102的厚度T所诱发的这些高的热梯度对于了解转换过程的动力学来说是重要的，但在目前市售的转换器100的能力内仅略有了解。
现参照图5-6，本文中所述的转换器100的实施方式可利用热成像系统120来提供和/或强化转换器100及转换过程的自动化控制。可采用热成像系统120来在转换过程期间测量玻璃管102的一个或多个表面温度。热成像系统120包括热成像器122及用于将热成像器122安装到主转塔108的安装装置126。在一些实施方式中，热成像系统120也可包括藉由安装装置126耦接到热成像器122的一个或多个反射镜124。反射镜124可允许大致垂直地定向热成像器122以减少转换器100的空间占地面积。热成像系统120被安装到主转塔108，使得热成像系统120与主转塔108一同旋转且与玻璃管102一同前行通过转换器100的各个处理站106(图1)。藉由与玻璃管102一同前行通过连续的处理站106中的各个处理站，热成像系统120可用来形成从玻璃管到完成的玻璃制品的整个转换过程中的任何部分的玻璃管102的温度分布。温度分布可用来识别、研究及控制从一个处理站106到下一个处理站的温度梯度。
在一些实施方式中，热成像器122可为二维红外线热成像摄像机，该摄像机能够捕捉具有红外线频谱中的波长的光。具体而言，在某些实施方式中，热成像器122能够接收具有从4微米到14微米、从4微米到10微米、从4微米到8微米、从4微米到7微米、从5微米到14微米、从5微米到10微米、从5微米到8微米、从5微米到7微米、从7微米到14微米、从7微米到10微米或从7微米到8微米的波长的长波红外光。红外光包括从700纳米(nm)到1毫米的广频谱波长。然而，较长波长的红外光一般指示由玻璃管102的外表面140所发射的红外光，该外表面是直接被加热的表面。从700纳米到约4微米的较短波长的红外光可至少部分地被传送通过玻璃管102的玻璃成分。因此，由热成像器122所接收的较短波长的红外光可能是已由玻璃管102的内部部分所发射的或由相对于热成像器122的位置定位在玻璃管102后方的外部结构所发射的。小于约4微米的较短波长的红外光因此并不指示玻璃管102的表面。在长波长的红外光(例如具有大于约14微米的波长的红外光)下，可将从玻璃管102的表面所发射的具有长波长的红外光的至少一部分从热成像系统反射开。由转换器100所转换的玻璃管102的玻璃成分对具有从4微米到14微米的波长的红外光展现出低透射率及低反射率，且因此在此波长范围中展现了更大的红外光发射率。例如，玻璃管102对具有约5微米的波长的红外光展现出0％的透射率及仅3％的反射率。因此，来自玻璃管102的具有约5微米的波长的红外光的发射率约为97％。在另一示例中，来自玻璃管102的具有约7.5微米的波长的红外光的反射率约为10％而发射率为90％。捕捉具有约4微米到约14微米的范围(例如从4微米到7.5微米或约5微米)中的波长的红外光可藉由避免将通过玻璃管102的厚度的温度梯度积分来减少表面温度测量结果上的误差。通过玻璃管102的红外光的透射率及来自玻璃管102的红外光的反射率引入了由热成像器122所捕捉的热影像数据上的误差。能够捕捉具有从4微米到14微米的波长的红外光的热成像器122可展现用热成像器122获得的热影像的强化的温度精确度。在一个或多个实施方式中，热成像器122可具有从100℃到2000℃或从300℃到2000℃的对象温度范围。
热成像器122可具有至少30赫兹(Hz)的影像捕捉速率。在某些实施方式中，热成像器122可具有从30赫兹(Hz)到60Hz或从30Hz到50Hz的影像捕捉速率。此外，热成像器122可符合一种或多种接口协议[举例而言，例如千兆网(GigE Vision)协议]，以允许热成像器与以太网络连接通信及在以太网络连接上传输高速成像数据，该以太网络连接通往具有影像分析软件(举例而言，例如由国家仪器公司(National Instruments)所发布的LabVIEWTM)的一个或多个影像分析系统。热成像器122可具有与自校准系统一同整合的内部温度传感器(未示出)，以允许热成像器122测量红外线传感器套件的温度及调整影像数据以补偿热成像器122的温度上的改变。
如先前所述，热成像器122是使用安装装置126来安装到转换器100的主转塔108。参照图6，安装装置126可附接到主转塔108的外部分128，使得安装装置126及热成像器122与主转塔108一同旋转。在一些实施方式中，转换器100的主转塔108可被包封在外壳中，例如钢网外壳127。在这些实施方式中，钢网外壳127是主转塔108的外部分128。安装装置126可被安装到具有轨道支持系统129(图5)的钢网外壳127。在某些实施方式中，安装装置126可允许从转换器100的主转塔108暂时移除热成像器122和/或反射镜124。安装装置126将热成像器122和反射镜124定位在主转塔108上的固定角度位置，使得热成像器122和反射镜124跟随单个固持器130和玻璃管102通过转换器100的整个循环。安装装置126可包括成像器支撑件502和反射镜支撑件504。热成像器122可以可移除地耦接到成像器支撑件502。成像器支撑件502可能可在一个或多个方向上调整以相对于固持器130和/或玻璃管102定向热成像器122。例如，成像器支撑件502可包括垂直调整件(即向上或向下与主转塔108的中心轴A平行)、相对于主转塔108的径向调整件(即用来将热成像器122移动得更靠近或更远离主转塔108外部分128)、角度调整件(即用来调整热成像器122相对于固持器130中的一个固持器的角度位置)、旋转调整件(即旋转调整摄像机以改变形成于摄像机的光学中心线OC及图6中的轴的X-Y平面之间的角度)或其他调整件。
在某些实施方式中，成像器支撑件502可被配置为将热成像器122定位为在玻璃管102正被处理时直接捕捉玻璃管102的影像。在此配置下，可在图5和图6的坐标轴的X-Y平面上对准热成像器122的光学中心线OC。然而，在一般的转换器100中，主回路116的处理站106和/或副回路118的副处理站112周围的空间是受限的，且定位热成像器122使得热成像器122的光学中心线OC是在X-Y平面上且与玻璃管102径向对准的行为使得热成像器122相对于主转塔108径向向外延伸。在热成像器122随着主转塔108的旋转一同旋转时，这可能造成热成像器122和/或安装装置126接触转换器100的部件或干扰转换器100的操作。此外，在此配置下，热成像器122会相对于旋转的主转塔108径向向外延伸，这可能在操作期间产生危险的状况。
为了避免这些空间问题，在某些实施方式中，成像器支撑件502可为可调整的，以定向热成像器122，使得热成像器122的光学中心线OC相对于图5和图6的坐标轴的X-Y平面形成非零角度。在一个或多个实施方式中，热成像器122可被定位为使得热成像器122的光学中心线OC与主转塔108的中心轴A平行(即与图5和图6的坐标轴的X-Y平面大致垂直)。或者，热成像器122可被定位为使得光学中心线OC相对于主转塔108的轴向平面形成小于90°的非零角度。相对于主转塔108的轴向平面以非零角度安装热成像器122可帮助避免干扰转换器100的操作和/或产生危险的状况。
反射镜支撑件504可耦接到成像器支撑件502且可定位反射镜124以朝向热成像器122的透镜506反射来自玻璃管102的红外光。在一些实施方式中，反射镜支撑件504可将反射镜124定位为与热成像器122的光学中心线OC对准。在一个或多个实施方式中，反射镜支撑件504可允许反射镜124相对于热成像器122实现垂直(即沿着图5和图6的坐标轴的+Z/-Z轴)调整、径向调整、角度调整、旋转调整或其他方向性调整中的一者或多者。
参照图5，反射镜124可耦接到安装装置126且定位在热成像器122的视野内，使得反射镜124朝向热成像器122的透镜506反射红外光。在一个或多个实施方式中，反射镜124可被定位为使得热成像器122的光学中心线OC与反射镜的反射面508相交。或者，反射镜124可定位在热成像器122的视野内，使得反射面508向透镜506反射红外光，但热成像器122的光学中心线OC并不与反射镜124的反射面508相交。反射镜124可相对于热成像器122的光学中心线OC倾斜以向热成像器122反射从特定固持器位置136处的玻璃管102的外表面140所发射的红外光。参照图7，一般而言，反射镜124被倾斜为使得反射镜124的反射面508与热成像器122的光学中心线OC形成小于90°的非零角度α。换言之，反射镜124的反射面508可被倾斜为使得反射面508不与热成像器122的光学中心线OC垂直。在一个或多个实施方式中，反射镜124可被定位为向热成像器122反射来自固持器位置136的红外光，该固持器位置相对于主转塔108的中心轴A被直接定位在热成像器122的径向向内之处。或者，在其他实施方式中，反射镜124可被定位为反射来自固持器位置136的红外光，该固持器位置是相对于热成像器122的位置顺时针或逆时针的一个或多个位置(即热成像器122附接到主转塔108的位置的前向/上游或后向/下游的一个或多个位置)。虽然已在本文中描述了反射镜124及热成像器122的特定定向，但应理解，可取决于特定转换器100的配置而以许多配置中的任一者定位和定向反射镜124和热成像器122。
在一些实施方式中，反射镜124的反射面508可对红外光具有高度反射性。在一个或多个实施方式中，反射镜124的反射面508可对有着从4微米(μm)到14μm的波长的红外光具有大于或等于96％、大于或等于97％或更大、大于或等于98％或大于或等于99％的平均反射率。在一个或多个实施方式中，反射镜124的反射面508对于具有从4μm到14μm的波长的光而言可具有大于或等于96％的平均反射率。参照图17，反射镜124可包括反射镜基部510及施加于反射镜基部510以产生反射面508的反射涂层512。反射镜基部510可为热稳定的，以避免使影像失真。在一些实施方式中，反射镜基部510可为石英，举例而言，例如熔融石英。在某些实施方式中，反射涂层512可例如为金涂层。
参照图7A，如先前所述，在某些实施方式中，热成像器122可被定位为直接接收从主转塔108的特定固持器位置135处的玻璃管102的外表面140所发射的红外光。具体而言，热成像器122可被定位为使得从玻璃管102的外表面140所发射的红外光在不被反射镜(例如反射镜124)反射的情况下直接沿着路径710前行到热成像器122的透镜506。热成像器122接收由玻璃管102的外表面140所发射的红外光且捕捉表示由热成像器122所接收的红外光的波长及强度的热影像。热成像器122与主转塔108一同前行，使得热成像系统120在玻璃管102被瞄准移动通过连续的处理站106(图1)中的各个处理站时捕捉特定固持器位置136处的玻璃管102的外表面140的热影像数据。捕捉来自由玻璃管102的外表面140所发射的红外光的热影像数据可允许绘制玻璃管102的外表面140的温度的分布，该温度是整个转换过程中的时间的函数。
参照图7B，在一些实施方式中，热成像器122可被定位为直接接收由玻璃管102的外表面140所发射的红外光。此外，一个或多个静止反射镜700可在处理站106处耦接到转换器100的基部104，以向热成像器122反射由玻璃管102的内表面146所发射的红外光。在某些实施方式中，各个静止反射镜700可被垂直定位为较处理站106为低(即相对于处理站106在图7B的坐标轴的-Z方向上)。将静止反射镜700定位为垂直地较处理站106为低，允许静止反射镜700在热成像器122在处理站106处瞄准移动到位时朝向热成像器122的透镜506反射由玻璃管102的内表面146(图4)所发射的红外光。朝向热成像器122反射从玻璃管102的内表面146所发射的红外光可允许热成像系统120绘制玻璃管102的内表面146的温度的分布或确定该温度。从玻璃管102的内表面146所发射的红外光可沿着路径712前行，该路径从玻璃管102的内表面146在大致向下的方向上(即在图7B的坐标轴的-Z方向上)延伸且朝向热成像器122的透镜506反射离开静止反射镜700。因为热成像器122耦接到主转塔108且与主转塔108一同旋转，热成像器122仅进入位置以在每次主转塔108循环通过处理站106的主回路116时接收由玻璃管102的内表面146所发射及从特定静止反射镜700所反射的红外光一次。在一些实施方式中，静止反射镜700可被定位在多个处理站106处，使得热成像器122可在主转塔108的每个循环期间捕捉来自多个处理站106处的玻璃管102的内表面146的热影像数据。
参照图7C，如先前所述，热成像器122可被定位为使得热成像器122的透镜506不被定向为直接接收来自玻璃管102的外表面140的红外光。热成像器122在图7C中被示为是大致垂直定向的(即在图7C的坐标轴的+/-Z方向上)。在一些实施方式中，热成像器122可被定向为使得热成像器122的光学中心线OC与玻璃管102的中心线CL大致平行。如先前所述，安装装置126可允许相对于玻璃管102的中心线CL旋转、倾斜热成像器122或使热成像器122成角度。反射镜124耦接到安装装置126，使得反射镜124在主转塔108瞄准移动通过处理站106时与热成像器122一同前行。反射镜124可被定位为朝向热成像器122的透镜506反射来自玻璃管102的外表面140的红外光。在此配置下，反射镜124和热成像器122两者与主转塔108一同前行，使得热成像系统120在玻璃管102旋转到连续的处理站106(图1)中的各个处理站及在该处理站之间旋转时捕捉特定固持器位置136处的玻璃管102的外表面140的热影像数据。具体而言，反射镜124可被定位为向热成像器122反射由玻璃管102的外表面140所径向向外发射的红外光，该热成像器接收从反射镜124所反射的红外光及捕捉表示由热成像器122所接收的红外光的波长及强度的热影像。红外光从玻璃管102的外表面140向外沿着路径714前行且朝向热成像器122的透镜506反射离开反射镜124。
现参照7D，反射镜124可被定位为朝向热成像器122的透镜506反射由玻璃管102的外表面140所发射的红外光及由玻璃管102的内表面146所发射的红外光。从玻璃管102的外表面140所发射的红外光从玻璃管102的外表面140向外沿着路径714前行且朝向热成像器122的透镜506反射离开反射镜124。从内表面146所发射的红外光从玻璃管102的内表面146沿着路径716向反射镜124前行，且由反射镜124朝向热成像器122的透镜506反射。因为反射镜124在热成像器122瞄准移动通过该多个处理站106时与热成像器122一同前行，反射镜124可允许热成像器122捕捉来自处理站106中的各个处理站处的玻璃管102的外表面140及内表面146的热影像数据。在一些实施方式中，热成像器122可同时(举例而言，例如在单个热影像中)捕捉来自玻璃管102的外表面140及内表面146热影像数据。
参照图7E，在一些实施方式中，热成像系统120可包括补充反射镜125，该补充反射镜可耦接到安装装置126，使得补充反射镜125与热成像器122和反射镜124一同前行。在这些实施方式中，从玻璃管102的外表面140所发射的红外光从玻璃管102的外表面140沿着路径714向反射镜124前行，且由反射镜124朝向热成像器122的透镜506反射。从玻璃管102的内表面146所发射的红外光从玻璃管102的内表面146沿着路径718向补充反射镜125前行，且由补充反射镜125朝向热成像器122的透镜506反射。在某些实施方式中，补充反射镜125可被定位在垂直方向上低于反射镜124(即在图7E的坐标轴的-Z方向上)。因为反射镜124和补充反射镜125两者在热成像器122瞄准移动通过该多个处理站106时与热成像器122一同前行，反射镜124和补充反射镜125可允许热成像器122捕捉来自处理站106中的各个处理站处的玻璃管102的外表面140和内表面146的热影像数据。在一些实施方式中，热成像器122可同时捕捉来自玻璃管102的外表面140和内表面146的热影像数据。
参照图7F，在一些实施方式中，一个或多个静止反射镜700可耦接到转换器100在处理站106处的基部104。在一些实施方式中，各个静止反射镜700可被垂直定位在处理站106下方。静止反射镜700可倾斜为在热成像器122在处理站106中瞄准移动到位时向热成像器122反射由玻璃管102的内表面146所发射的红外光。从玻璃管102的内表面146所发射的红外光可沿着路径720大致向下(即在图7F的坐标轴的-Z方向上)前行到静止反射镜700且由静止反射镜700朝向热成像器的透镜506反射。因为热成像器122耦接到主转塔108且在主转塔108将各个固持器130瞄准移动通过该多个处理站106时与主转塔108一同旋转，热成像器122进入位置以在每次主转塔108循环通过处理站106的主回路116时接收来自静止反射镜700的经反射的红外光一次。被静止反射镜700反射到热成像器122的红外光可仅被热成像器122的每个主转塔108的循环捕捉一次。将静止反射镜700定位在处理站106下方允许静止反射镜700反射由玻璃管102的一个或多个内表面146(图4)所发射的红外光，这可允许热成像系统120绘制玻璃管102的一个或多个内表面146的温度的分布或确定该温度。
参照图7G，在一些实施方式中，静止反射镜700可被定向为朝向耦接到安装装置126的反射镜124反射来自玻璃管102的内表面146的红外光。在这些实施方式中，来自玻璃管102的内表面146的红外光沿着路径722从玻璃管102的内表面146前行到静止反射镜700、朝向反射镜124反射离开静止反射镜700且接着朝向热成像器122的透镜506反射离开反射镜124。同时，从玻璃管102的外表面140所发射的红外光从玻璃管102的外表面140沿着路径714朝向反射镜124前行，且从反射镜124朝向热成像器122的透镜506反射。其他静止反射镜700可耦接到其他处理站106下方的基部104，且其他补充反射镜124可耦接到主转塔108或安装装置126以在转换过程的一个或多个阶段期间达成玻璃管102的不同配置或不同视角。
在某些实施方式中，热成像系统120可包括多个热成像器122。该多个热成像器122可耦接到主转塔108、副转塔114或两者，以便与主转塔108或副转塔114一同旋转。在某些实施方式中，该多个热成像器122中的各个热成像器可被定位为从单独的固持器位置136捕捉热影像数据。在一些实施方式中，热成像系统120可包括耦接到转换器100的基部104或处于静止位置中的其他静止结构(例如地面、壁或与转换器100相邻的其他结构)的一个或多于一个的热成像器122，以在玻璃管102被瞄准移动通过特定的处理站106和/或副处理站112时从特定的处理站106和/或副处理站112捕捉热影像数据。
现参照图8A，将热成像系统120耦接到主转塔108，使得热成像系统120在围绕主转塔108的中心轴A而居中的连续回路中前行，这给向热成像系统120递送电力及冷却流体和从热成像系统120接收数据造成独特的挑战。因此，在一些实施方式中，热成像系统120可包括一个或多个旋转电气和/或气体活管接头，这可允许进行热成像系统的供电、数据交换及冷却。在一个或多个实施方式中，热成像系统可包括滑环802(即有时称为旋转电气接头)，其可提供旋转连接以允许向热成像系统120和从热成像系统120进行电力传输及数据传输。滑环802可将热成像器122操作性地耦接到处理器900(图9)。滑环802可为具有内环804和外环806的双环结构。内环804或外环806是静止的，而内环804或外环806中的另一者相对于静止环而旋转。滑环802可具有与主转塔108的中心轴A平行及对准的旋转轴。将滑环802的轴与主转塔108的中心轴A对准可防止从滑环802延伸到热成像系统120的电缆线808及数据缆线810在主转塔108的旋转之后缠绕。
滑环802可包括形成于内环804与外环806之间的多个回路(未示出)。在内环804和外环806彼此相对旋转的同时，可径向地在外环806的内径向面与内环804的外径向面之间通过电子方式传输电力(举例而言，例如24伏特的电力)和数据。外环806可电耦接到电源和/或也可通信耦接到处理器900(图9)。内环804可电耦接到热成像器122以向热成像器122递送电力，且可通信耦接到热成像器122以从热成像器122发送及接收数据。可藉由一个或多个电缆线808从滑环802向热成像器122传输电力。此外，可通过一个或多个数据缆线810(举例而言，例如以太网络缆线)在滑环802与热成像器122之间传输数据。滑环802可将热成像器122通信耦接到处理器900(图9)，该处理器可相对于热成像器122远程(即隔开)定位在静止位置中，以促进向热成像器122和从热成像器122传输数据。处理器900(图9)可能是温度敏感的，且远程地定位处理器900及向处理器900有效传输数据的能力可避免加入特殊的耐热结构或冷却系统来进一步保护处理器900。
在一个或多个实施方式中，滑环802的旋转部分(例如，如图8A中的内环804所示)可由支撑件812(举例而言，例如电导管或托座)所支撑，该支撑件耦接到主转塔108以便与主转塔108一同旋转。滑环802的静止部分(例如，如图8A中的外环806所示)可耦接到静止支撑件814，该静止支撑件附接到与主转塔108分离的固定的非旋转面(未示出)。静止支撑件814可例如为电导管、托座或其他支撑结构。此外，在一个或多个实施方式中，滑环802的内环804可具有中心孔816，该中心孔针对一个或多个流体导管818提供通过该中心孔的出入口。中心孔816可居中在滑环802的旋转轴上，该旋转轴与主转塔108的中心轴A对准。流体导管818可穿过内环804的中心孔816以向热成像系统120或主转塔108的其他部分递送冷却流体或其他流体。在某些实施方式中，滑环802可相对于流体导管818自由旋转(即滑环802不耦接到流体导管818)。
参照图8B，在替代性实施方式中，热成像系统120可包括可移除地耦接到主转塔108以便与该主转塔一同旋转的电源840(举例而言，例如电池)。电源840可能可电耦接到热成像器122以向热成像器122提供电力。电源840可能可从主转塔108移除，使得可替换电源840和/或给电源840再充电。在一个或多个实施方式中，热成像器122可使用一个或多个无线通信协议，通过一个或多个无线通信设备842通信耦接到处理器900。无线通信设备842可耦接到主转塔108，以便与该主转塔一同旋转。无线通信设备842可通信耦接到热成像器122。在一些实施方式中，可使用该一个或多个无线通信设备和/或协议来在热成像器122与处理器900之间传输热影像数据。
回头参照图8A，在一些实施方式中，热成像系统122也可包括冷却系统820以便冷却热成像器122。冷却系统820可包括冷却流体源822、与冷却流体源822流体连通的流体旋转活管接头824以及流体导管818，该流体导管与流体旋转活管接头824流体连通。冷却流体可为压缩气体，举例而言，例如经过滤的空气、氮气或其他气体或气体组合。在一些实施方式中，冷却流体可为干净的干空气(即已除去了湿气、粒子、污垢、油或其他污染物的空气)，以避免将污染物引入到热成像系统120，该污染物可不利地影响热成像系统120的效能。或者，冷却流体可为氮气。在一些实施方式中，冷却系统820可包括调节器、湿气除去器、粒子过滤器、聚结过滤器中的至少一者或这些项目的组合。冷却流体源822可包括压缩的储气槽、气体压缩机或其他压缩气体系统或冷却流体源的组合。
流体旋转活管接头824包括静止部分826和旋转部分828，该静止部分流体耦接到冷却流体源822，该旋转部分可旋转地耦接到静止部分826且可相对于静止部分826旋转。流体旋转活管接头824包括活管接头轴，该活管接头轴与主转塔108的中心轴A平行及对准，使得流体旋转活管接头824的旋转部分828可与主转塔108的旋转一致地旋转。流体旋转活管接头824的旋转部分828可流体耦接到流体导管818，该流体导管从流体旋转活管接头824延伸到热成像器122，以向热成像器122递送冷却流体。
冷却系统820可进一步包括一个或多个冷却流体导管830，该一个或多个冷却流体导管与流体导管818流体连通且被定位为向热成像系统120的一些部分递送冷却流体。在一个或多个实施方式中，冷却流体导管830中的一个或多个冷却流体导管可被定位为向热成像器122递送冷却流体。在一些实施方式中，可将热成像器122维持在小于约50℃的温度下，以维持热成像器122内的红外线传感器套件的精确操作。与转换器100整合在一起的燃烧气体罩盖(未示出)可用来朝向主转塔108的中心轴A提取燃烧气体和由加热元件301(图3A)所产生的过量的热并抽出转换器100。因此，热成像器122一般不被暴露于来自加热元件301(图3A)的大部分热。然而，热成像器122可能暴露于来自转换过程的某些热，并且可能由于热成像器122的传感器套件和电子设备的操作而内在地产生额外的热。朝向热成像器122引导的冷却流体可用来将热成像器122的温度维持在50℃下或更低。在某些实施方式中，冷却系统820与转换器100的冷却站210(图3E)独立。然而，在一个或多个实施方式中，冷却站210(图3E)和冷却系统820可共享共同的冷却流体源822。
在某些实施方式中，热成像系统120可包括清洁系统832，以便清洗热成像器122的透镜506、反射镜124的反射面805或两者。在转换器100和热成像系统120的操作期间，油和燃烧生成物可能沉积在热成像器122的透镜506上和反射镜124的反射面508(例如因油凝聚在反射镜124或透镜506上而沉积)，这可能减少反射镜124的反射率且干扰红外光通过热成像器122的透镜506的通路，因而将误差和不精确引入到由热成像器122所收集的影像数据中。在一些实施方式中，清洁系统832可包括一个或多个喷嘴834，该一个或多个喷嘴被定位为向热成像器122的透镜506递送流体以清洗掉透镜506的油、污物及其他污染物。喷嘴834可流体耦接到流体递送导管836，该流体递送导管从流体源(未示出)向喷嘴834递送流体。在一些实施方式中，喷嘴834中的一者或多者可被定位为向反射镜124的反射面508递送流体，以清洗掉反射面508的油、污物及其他污染物。不含粒子、污物、油或其他污染物的流体可用来清洗热成像器122的透镜506、反射镜124的反射面508或两者，以避免进一步污染透镜506和反射镜124。例如，流体可为氮气、干净空气、其他气体或其组合。在某些实施方式中，清洁系统832可流体耦接到冷却系统820，使得冷却流体被递送到喷嘴834且用作用于清洁热成像器122的透镜506、反射镜124或两者的流体。
本文中所述的热成像系统120可被调适为用于与转换器100的副转塔114一同使用。参照图18A及18B，副转塔114可包括耦接到副转塔114以便与该副转塔一同旋转的热成像系统120。在某些实施方式中，热成像系统120可耦接到副转塔114的轴杆1806，使得热成像系统120被定位在副转塔114的中心。如先前所论述，热成像系统120包括热成像器122和安装装置126。耦接到副转塔114的热成像系统120可在玻璃管102藉由副转塔114而瞄准移动通过副回路118的副处理站112时从玻璃管102的内表面146和/或外表面140捕捉热影像数据。参照图18A，在某些实施方式中，热成像器122可被定位在副转塔114的中心，且被垂直定位(即在图18A的坐标轴的+/-Z方向上)，使得热成像器122的光学中心线OC与副转塔114的中心轴B大致平行。在此配置下，反射镜124可被定位和定向为反射来自玻璃管102的外表面140和/或内表面146的红外光。参照图18B，在其他实施方式中，热成像器122可被大致水平地定向(即在图18B的坐标轴的X-Y平面上)，使得热成像器122直接接收来自玻璃管102的外表面140的红外光。在这些实施方式中，热成像器122可相对于副转塔114的中心线B大致径向地面向外。在此取向下，由玻璃管102的外表面140所发射的红外光可从玻璃管102直接向热成像器122径向向内前行。热成像系统120的其他配置(包括利用如本文中所述的补充反射镜125(图7E)、静止反射镜700(图7B)或反射镜124、125、700的组合，以便向热成像器122反射来自玻璃管102的内表面146或外表面140的红外光的实施方式)可被调适于副转塔114。
回头参照图9，热成像系统120可包括处理器900、通信耦接到处理器900的一个或多个存储器模块902及储存在该一个或多个存储器模块902中的机器可读取指令。处理器900可通过通信路径904通信耦接到热成像器122，该通信路径可包括数据缆线810(图8)和/或利用标准无线通信协议的一个或多个无线通信设备842(图8B)。合适的无线通信协议可包括802.11家族的协议、蓝牙协议、ZigBee IEEE 802标准协议等等。使用穿过滑环802或其他旋转电耦接器的数据缆线810来将处理器900通信耦接到热成像器122的行为被示在图8A中。数据缆线810可为电线、光纤数据缆线或其他数据缆线。使用无线通信设备842来将处理器900通信耦接到热成像器122的行为被示在图8B中。
处理器900可允许自动化分析由热成像器122所收集的影像数据。藉由执行储存在存储器模块902中的机器可读取指令，处理器900可使得热成像系统120接收由热成像器122所捕捉的影像数据、处理影像数据及确定玻璃管102的至少一个特性。从热影像数据所确定的玻璃管102的特性可包括一个或多个表面温度、温度梯度、玻璃管102的尺寸(即玻璃管的实体边界的尺寸)、玻璃管102的各种位置处的黏度、为时间的函数的玻璃管温度分布、玻璃管的中心线、其他特性或其组合。机器可读取指令在由处理器900执行时，也可使得热成像系统120储存热影像数据和/或从该热影像数据所确定的玻璃管102的特性，或者在一个或多个显示器906上显示该数据和/或玻璃管102的特性。在一个或多个实施方式中，储存在存储器模块902中的机器可读取指令可包括一个或多个影像分析软件包。影像分析软件包的示例可例如包括由国家仪器公司所发布的LabVIEWTM。也可将其他的商用影像分析软件(现成的或以其他方式更改的)与热成像系统120一同使用。
机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120至少执行以下步骤：使用热成像器122来捕捉玻璃管102的热影像信息；从热成像器122向处理器900传送热影像信息；在处理器900处从热成像器122接收热影像信息；处理热影像信息；及从热影像信息确定玻璃管102的一个或多个特性。在某些实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120从热影像数据进一步确定玻璃管102的一个或多个物理边界。在某些实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120执行以下步骤中的一者或多者：从热影像信息识别玻璃管102的中心线；在由热成像器122所捕捉的热影像上绘制中心线；将红外线波长数据转换成温度数据；汇编温度数据以确定玻璃管102的一个或多个温度分布和/或温度梯度；和/或确定玻璃管102的作为时间函数的温度分布(例如图形绘图或数据表)。在某些实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120从玻璃管102的温度计算玻璃管102在特定位置处的玻璃黏度和玻璃管102的作为温度模型函数的黏度。在某些实施方式中，热成像系统120可计算穿过玻璃管102的厚度的黏度梯度。
在某些实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120从经处理的热影像信息计算至少一个度量(metric)。可藉由控制算法来撷取该至少一个度量，该控制算法可从该至少一个度量计算至少一个过程控制变量(举例而言，例如受控变量)或过程控制参数(举例而言，例如增益常数或其他过程控制参数)。
在相较于不使用反射镜124的情况下进行直接影像拍摄时，藉由使用反射镜124来向热成像器122反射红外光来间接捕捉热影像的行为引入了来自反射镜的误差。在处理热影像信息时，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120将一个或多个校正因子施用于热影像信息以校正由反射镜124所引入的误差。在将一个或多个静止反射镜700(图7)与热成像系统120一同使用时，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120向热影像信息施用多个校正因子。
在一个或多个实施方式中，储存在该一个或多个存储器模块902中的机器可读取指令可在由处理器900执行时使得热成像系统120至少执行以下步骤：确定第一处理站106处的玻璃管102的第一特性或温度；确定定位在第一处理站106下游的第二处理站106处的玻璃管102的第二特性或温度；计算第一特性或温度与第二特性或温度之间的差异；及传送表示第一特性或温度与第二特性或温度之间的差异的输出。在某些实施方式中，第一特性及第二特性为在玻璃管102或玻璃制品103的外表面140(图4)或内表面146(图4)的特定物理点或区域处所估算的温度(例如图4中所描绘的肩部142处的外表面140的温度)。或者，在其他实施方式中，第一特性和第二特性可为玻璃管102的平均温度。例如，在某些实施方式中，第一特性和第二特性可指玻璃管102的平均中心线温度。此外，第一和第二特性可为在玻璃管102或玻璃制品103的一定区域上所截取的平均温度。第一特性和第二特性可为玻璃管102或玻璃制品103的内部表面温度或外部表面温度。
在一个或多个实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120在存储器模块902中的一者或多者中储存热影像数据。在一个或多个实施方式中，机器可读取指令可使得热成像系统120储存和维护热影像数据和/或从热影像数据确定的玻璃管特性的数据库，该数据库可用来针对转换器100操作参数发展基线目标和/或度量，以方便机器起动和/或用作用于控制转换器100的一个或多个过程控制方法的设定点。在某些实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120在该一个或多个存储器模块902中储存来自特定玻璃制品的数据，以及依据部件标识将来自特定玻璃制品的数据编入索引，使得可存取特定部件的热历程以供进行进一步分析及研究。
由反射镜124所造成的规律性误差可能被引入到由热成像器122所捕捉的影像数据中。在一个或多个实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120对热影像数据施用一个或多个数据过滤器。在一个或多个实施方式中，机器可读取指令在由处理器900执行时，可使得热成像系统120以目标采样率(target sampling rate)从热成像器122接收热影像数据。目标采样率可被更改，以影响热成像系统120的整体捕捉速率。
仍参照图9，热成像系统120可进一步包括通信耦接到处理器900的显示器906。存储器模块902可包括机器可读取指令，该机器可读取指令在由处理器900执行时，使得热成像系统120在显示器906上显示一个或多个输出(例如热影像、图线和/或包括来自热影像的玻璃管温度数据的数据表)。输出可为一个或多个图形输出，例如，如图10中所示的在特定位置处的玻璃管102的为时间函数的表面温度的图表，或如图11A-11D中所描绘的玻璃管102的热影像。送到显示器906的输出也可包括一个或多个数据表，该一个或多个数据表提供由热成像系统120所产生的温度数据的数值表示而不是图形表示。
参照图7和图9，操作时，热成像器122被定位为捕捉来自玻璃管102的热影像数据，该玻璃管被可移除地固定在主转塔108的固持器130中。在玻璃管102被瞄准移动通过该多个处理站106时，玻璃管102被加热及冷却。在被加热到高温时，玻璃管102的一个或多个外表面140或内表面146(图4)从玻璃管102在径向方向、轴向方向或其他方向上向外发射红外线辐射。可由反射镜124的反射面508(图6)朝向热成像器122的透镜506(图6)反射此红外光。或者，热成像器122可被定位为在不使用反射镜124的情况下直接捕捉从玻璃管102所发射的红外光。热成像器122使用多个传感器来捕捉红外光，并输出包括由热成像器122所接收的红外光的波长及强度的热影像数据。如图9中所示，藉由通信路径904(其可为有线或无线的)从热成像器122向处理器900传输由热成像器122所输出的热影像数据。处理器900接收热影像数据，处理热影像数据，以及输出藉由处理热影像数据所确定的玻璃管102的一个或多个属性(例如温度)。
在一个或多个实施方式中，热成像系统120可被配置为在转换过程的特定阶段或处理站106[例如加热站202(图2)处的停留时间的开始或结束、成形站204(图2)处的成形操作的停留时间的开始或结束，或转换过程中的其他阶段]处捕捉玻璃管102的热影像数据。可在停留时间的开始、停留时间的中间、停留时间的结束处或在玻璃管102被主转塔108瞄准移动在一个处理站106与后续处理站106之间的同时捕捉热影像数据。
或者，在其他实施方式中，热成像系统120可被配置为在转换过程的任何部分的设定时间区间捕捉玻璃管102的热影像数据。如先前所述，热成像器122可具有在从30Hz到60Hz的范围内的影像捕捉速率。热成像系统120的整体捕捉速率可被界定为热成像系统120产生输出数据组的速率，且可包括热成像器122的捕捉速率以及向处理器900传输热影像数据、处理热影像数据和向存储器模块902、显示器906、过程控制器或其他设备输出热影像数据所必要的时间。热成像系统120的最小整体捕捉速率是热成像系统120能够捕捉、传输、处理及输出热影像数据的最快速率。热成像系统120的最小整体捕捉速率可一般大于或等于约10Hz。在其他实施方式中，热成像系统120的最小整体捕捉速率可至少为20Hz。例如，热成像系统120的最小整体捕捉速率可从10Hz到50Hz、从10Hz到40Hz、从10Hz到30Hz、从10Hz到20Hz、从20Hz到50Hz、从20Hz到40Hz、从20Hz到30Hz、从30Hz到50Hz或从30Hz到40Hz。至少10Hz的热成像系统120的最小整体捕捉速率可促进捕捉在转换过程的某些阶段所产生的非常高的温度梯度。在一个或多个实施方式中，可采用一个或多个数据过滤器以增加热成像系统120的整体捕捉速率。在一个或多个实施方式中，可调整采样率，以改变热成像系统120的整体捕捉速率。
参照图11A-11D，提供了由成像器所捕捉的热影像。玻璃管102上的较高温度的区域在色彩上被指示为较亮的，而较低温度的区域在色彩上被指示为较暗的。图11A示出预热步骤，在该预热步骤中，在分离玻璃管102之前加热玻璃管102。在图11B中，玻璃管102正被切割及与玻璃管原料分离。如由玻璃管102的两个区段之间的颜色非常亮的区域所指示，切割区域1102中的玻璃管在分离站206处处于非常高的温度下。在一些实施方式中，切割区域1102中的玻璃管102的温度可达到1500℃或更高的温度。色彩上的对比指示从切割区域1102朝向玻璃管102的相反端1104的高的温度梯度。图11C和11D示出在成形操作期间在正被调整形状成药水瓶的玻璃管102的肩部142和凸缘144中所捕捉的热影像。同样，成形区域(例如肩部142和凸缘144)的较亮色彩与朝向玻璃管102的相反端1104移动的较暗色彩之间的颜色变化对比指示了沿着玻璃管102的长度L的高的温度梯度。
可从与图11A-11D的那些影像类似的一系列的影像提取温度数据，以产生在转换器100中的转换过程的任何部分的玻璃管102的温度历程。被捕捉在热影像中的红外光的波长与发射所捕捉到的特定红外光波长的玻璃管102的温度相关。在图10中，示出了如由热成像系统120所捕捉的通过转换器100来处理的玻璃管102的表面的温度历程的示例。图10示出在玻璃管102的表面的第一部分处所确定的玻璃管102的第一温度1002。此外，热成像系统120也可用来提取制品的不同区域的温度信息[例如在形成凸缘144和颈部145期间提取部分成形的玻璃管102的凸缘144(图3A)和颈部145(图3A)区域的温度信息]。在图10中，在玻璃管102的表面的第二部分处确定第二温度1004，以及在玻璃管102的表面的第三部分处确定第三温度1006。在某些实施方式中，可在玻璃管102分别相对应于凸缘144和颈部145的部分处确定第二温度1004和第三温度1006。
管部件转换器100上的操作经验显示，转换过程中的相互影响非常强，意味着转换器100的一个处理站106处的温度上的小改变可跨整个转换器100同等地影响玻璃温度和成形过程。热成像系统122允许监测通过所有处理站106的单个玻璃管102的温度以及各个处理站106中所执行的操作，使得一个处理站106的温度改变对下游成形操作的影响可被观察及研究。因为热成像系统120在处理站106之间瞄准移动时与主转塔108一同前行，热成像系统120也能够捕捉处理站106之间的玻璃管102的热影像，以研究处理站106之间的玻璃管102的冷却的影响。
再次参照图7A-7G，如先前所述，热成像系统120可被配置为获得玻璃管102的外表面140的热影像数据。此外，热成像系统120可被配置为获得玻璃管102的一个或多个内表面146(图4)的热影像数据(且因此获得表面温度数据)。测量内表面146的表面温度的能力可在表征部件转换过程时有帮助，在该部件转换过程中，通过摄氏数百度(即200℃到300℃或更高)的玻璃管102的厚度T(图4)的温度梯度已被测量。此外，在一个或多个实施方式中，玻璃管102的内表面146的温度测量结果可促进识别造成质量缺陷的温度范围。例如，为制造药水瓶而在转换器100的成形站204处进行凸缘成形操作期间，凸缘144(图3D)处的内表面146中的小破裂可能在某些内部表面温度下发展。测量玻璃管102的内部表面温度的行为可用来识别造成破裂的这些内部表面温度，使得可对转换过程作出改变以防止破裂。
可配置多个反射镜路径以获得玻璃管102的内表面146(图4)的热影像数据。如先前所述，可利用多个静止反射镜700来将热成像系统120配置为获取玻璃管102的端视图的热影像。玻璃管102的开放端的端视图可允许热成像系统120确定玻璃管102的一个或多个内部温度，例如玻璃管140的内表面146的温度。为了捕捉玻璃管102的开放端的端视图，可将一个或多个静止独立式热影像设备(未示出)直接安装在转换器100的一个或多个处理站106下方。静止热成像设备的光学中心线可与玻璃管102的中心线CL对准以捕捉玻璃管102的端视图。将多个个别的热影像设备安装在多个处理站106下方可能是昂贵的且成本是令人望而却步的。在另一配置下，静止的成像设备(未示出)可被安装在相对于处理站106径向向外的位置处，而静止反射镜700可被安装在处理站106下方，以向热成像设备的透镜(未示出)反射玻璃管102的端视图影像。在此配置下，为了捕捉不同处理站106处的玻璃管102的内表面146的热数据，多个热成像设备会是必要的。
或者，在一个或多个实施方式中，可将本文中先前所述的耦接到主转塔108的热成像系统120与一个或多个静止反射镜700结合使用，该一个或多个静止反射镜可被定位在该多个处理站106中的一个处理站下方。如图7中所示，反射镜124可被定位为朝向热成像器122的透镜506反射从玻璃管102的外表面140径向向外发射的红外光，且静止反射镜700可被定位为从玻璃管102的内表面146朝向热成像器122的透镜506反射轴向向下(即在与玻璃管102的中心线CL平行且朝向基部104取向的方向上)发射的红外光。在热成像器122与主转塔108一同瞄准移动成与静止反射镜700对准(例如角度对准)时，反射镜124和静止反射镜700两者可向热成像器122的透镜506反射红外光，而允许热成像器122同时捕捉玻璃管102的外表面140和内表面146的热影像。图12描绘用具有反射镜124和静止反射镜700的热成像系统120拍摄的热影像。图9的热影像示出同时捕捉外表面140的热数据和内表面146的热数据的单个热影像。单个热影像可允许热成像系统120从单个热影像数据组确定一个或多个外部表面温度及一个或多个内部温度。虽然是使用反射镜124和静止反射镜700的组合来描述，但如本公开中先前所述，捕捉从玻璃管102的内表面146所发射的红外光的行为可藉由将反射镜124定位为朝向热成像器122反射来自玻璃管102的外表面140和内表面146两者的红外光或藉由将补充反射镜125耦接到安装装置126以朝向热成像器122反射来自玻璃管的内表面146的红外光来完成。
虽然已相对于垂直定向的转换器100(其中主转塔108的中心轴A与地面大致垂直)描述热成像系统120，但应理解，热成像系统120也可被调适为用于与水平定向的转换器或倾斜的转换器一同使用。在本文中也相对于具有如下特征的转换器100描述了热成像系统120，即该转换器100具有大致为圆形的主转塔108，以围绕处理站106的大致圆形的主回路116对玻璃管102进行瞄准移动，但应理解，热成像系统120可与具有将玻璃管102瞄准移动通过多个处理站106的任何非圆形连续回路或轨迹的转换器100一同使用。处理站106可被布置成任何便利的图案。如先前所述，也应理解，热成像系统120可与药水瓶转换器100以及用于从玻璃管102生产其他制品(例如筒、安瓿、注射器或其他玻璃制品)的转换器一同使用。
本公开中所描述的热成像系统120可协助发展过程测量、数学模型和实验，以建立对转换器100和以该转换器实行的转换过程的基础了解及以玻璃为中心的特性分析。通过使用热成像系统120来形成对转换过程的更佳了解，在引导转换器100的设置、工具加工、工艺配置及成功地在转换平台之间转移的能力时，减少了对技艺和经验的依赖。热成像系统120也允许工艺窗口和工艺限制的定量测绘。热成像系统120允许自动分析热影像及定位玻璃管102和/或由该玻璃管制造的制品的中心线CL。此外，热成像系统120使得更容易调适转换器100和转换过程，以接纳替代玻璃配方。
热成像系统120也提供了可并入到用于控制转换器100的控制系统中的过程温度测量。在特定的处理站106处，瞄准移动通过处理站106的玻璃管102的表面温度的测量结果指示了玻璃管102的表面温度的显著的短期及长期可变性。玻璃管102的表面温度上的短期可变性(其是从一个个别片段到下一个个别片段的可变性)可归因于管拉制过程中的制造容差，其造成管尺寸[例如管直径W(图4)和壁厚T(图4)]沿着玻璃管102原料的长度L的变化。从管到管的质量可变性可从+/-2.5百分比(％)到+/-5％。玻璃管转换器100的加热元件301(图3A)被定位为加热玻璃管102的特定区域。因此，该特定区域中的玻璃质量上的改变(其可能是由每个玻璃管102的这些制造变化引起的)直接造成玻璃管102的表面温度的相对应变化。其他因素(例如机器定时上的不确定性及变化)也可能导致表面温度上的短期变化，但玻璃管102原料中的制造变化对于这些短期变化的影响最显著。常规的转换机不具有用来补偿玻璃管102的表面温度的这些短期变化的系统。
玻璃管102的表面温度的长期变化(即从一个循环到下一个循环在数分钟和/或数小时内测量到的)可能是由许多因素所造成的，这些因素对转换过程的热状态诱发变化。可能引起玻璃表面温度的长期变化的条件可包括转换器100从环境条件升温到稳态操作条件时的机器热身。热身过程可能花费2小时到12小时。表面温度的长期可变性也可能是由燃料加热值改变(从天然气供货商所接收的燃料气成分上的变化)、燃烧器302劣化、歧管压力(例如燃料气、空气、氧气)上的改变、环境条件、排气罩流动速率可变性、其他因素和/或多种因素组合引起的。常规的转换机系统必须被人工调整以考虑表面温度上的这些长期变化。
参照图13，披露了用于玻璃管转换器100的控制系统1300，该控制系统可提供用于补偿表面温度的短期和长期变化以提供转换器100的更一致、高效的操作的系统和方法。控制系统1300包括转换器100、热成像系统120及控制器1302。
转换器100可具有本文中先前所述的转换器100的特征中的任一者。如先前所述，所述一个或多个加热站202可包括加热元件301，该加热元件可被操控为改变玻璃管102的加热量且因此改变玻璃管102的温度。例如，在一些实施方式中，加热元件301可为燃烧器302，该燃烧器具有燃料控制阀310、氧气控制阀312及可选的燃烧空气控制阀314，所有这些控制阀可被操控为改变由燃烧器302所产生的火焰的热且因此在玻璃管102瞄准移动通过加热站202时改变该玻璃管的温度。或者，在其他实施方式中，加热元件301可为激光，举例而言，例如二氧化碳激光。送到激光的电力输入、玻璃管102暴露于激光的时间或两者可被操控为改变玻璃管102的加热程度且因此改变玻璃管102的温度。参照图3E，如先前所述，转换器100也可具有一个或多个冷却站210，该一个或多个冷却站可包括一个或多个冷却流体控制阀344，以便控制冷却流体342的质量流量速率，该质量流量速率也可影响瞄准移动通过冷却站210的玻璃管102的温度。
热成像系统120可用来测量和确定一个或多个过程变量以供控制系统1300使用。热成像系统120可具有本文中相对于耦接到主转塔108以便与主转塔108一同旋转的热成像系统120所述的特征中的任一者。如先前所述，热成像系统120包括至少一个热成像器122、通信耦接到热成像器122的处理器900及一个或多个存储器模块902，该一个或多个存储器模块在其上具有机器可读取指令以便接收和处理由热成像器122所捕捉的热影像数据。热成像系统120也可包括至少一个反射镜124，该至少一个反射镜被定位为向热成像器122反射来自玻璃管102的红外光。在某些实施方式中，单个处理器可充当控制系统1300的控制器1300和热成像系统120的处理器900。热成像系统120也可具有一个或多个静止反射镜700(图7)，该一个或多个静止反射镜被垂直定位在一个或多个处理站106下方，以在热成像器122瞄准移动到位以接收从静止反射镜700所反射的光时向热成像器122反射由玻璃管102的内表面146(图4)所发射的红外光。在一个或多个实施方式中，多个热成像器122可耦接到主转塔108以同时测量多个处理站108或副处理站112的过程变量。
热成像系统120可输出一个或多个过程变量，该一个或多个过程变量可由控制系统1300用来控制转换器100和转换过程。或者，热成像系统120可将该一个或多个过程变量储存到存储器模块902以供控制器1302撷取。在一个或多个实施方式中，由热成像系统120所确定的过程变量可包括玻璃管102的外表面140上的一个或多个点处和转换过程的一个或多个阶段处的玻璃管102的外表面140的一个或多个温度。在一些实施方式中，由热成像系统120所确定的过程变量可包括玻璃管102的内表面146上的一个或多个点处和转换过程的一个或多个阶段处的玻璃管102的内表面146(图4)的一个或多个温度。在一些实施方式中，过程变量可为尖峰中心线玻璃温度(即玻璃管102沿着玻璃管102的中心线CL的最大温度)。在其他实施方式中，过程变量也可为玻璃管102的一个或多个区域处的玻璃管102的一个或多个尺寸、玻璃管102的一个或多个区域处的玻璃管102的黏度、作为时间的函数的玻璃管102温度分布、玻璃管102的其他特性或这些项目的组合。
控制系统130可接收转换器100的其他过程变量。例如，控制系统130可接收关于玻璃管102的尺寸或其他物理属性的信息，例如外径、内径和/或厚度。玻璃管102的尺寸或其他过程变量可由控制系统130从外部来源或从与转换器100和/或控制系统1300一同整合的其他测量系统接收。参照图13，在某些实施方式中，控制系统1300可包括尺寸测定系统1310，该尺寸测定系统用于测量玻璃管102的直径W和厚度T以及从直径W、厚度T和玻璃的密度确定玻璃管102的每单位长度的玻璃质量。玻璃管102的直径W、厚度T或每单位长度的玻璃质量中的任一者可被控制系统1300用作过程变量。
尺寸测定系统1310可包括视觉成像系统、激光反射计、激光测量仪、其他测量设备中的至少一者或这些项目的组合。或者，尺寸测定系统1310可包括光学测微计，例如包括从玻璃管102的一侧上的光源所发射的准直光束和定位在玻璃管的相反侧上的光接收器(举例而言，例如摄像机或光传感器)的测微计。如图13中所示，在某些实施方式中，尺寸测定系统1310可包括视觉成像系统1312，该视觉成像系统具有被配置为捕捉玻璃管102的视觉影像的视觉成像设备。在某些实施方式中，视觉成像系统1312的视觉成像设备可为静止的且聚焦在单个处理站106上。在一些实施方式中，视觉成像系统1312可耦接到转换器100的基部104。在一些实施方式中，视觉成像系统1312可被定位为直接在主回路116(图2)中的最后的成形站204(图2)之后的处理站106处捕捉玻璃管102的视觉影像。或者，在其他实施方式中，视觉成像系统1312可被定位在位于转换器100的第一成形站204之前的处理站106处。在另外的实施方式中，视觉成像系统1312可被定位为在玻璃管102被装载到固持器130中之前捕捉该玻璃管的视觉影像。从视觉成像系统1312所获得的视觉影像可用来获得玻璃管102的外径W。
在某些实施方式中，尺寸测定系统1310可进一步包括相对于转换器100的基部104固定在静止位置处的激光反射计1314。激光反射计1314可被定向为测量单个处理站106处的玻璃管102的厚度T(即壁厚)。在一个或多个实施方式中，激光反射计1314可被定位在与视觉成像系统1312相同的处理站106处。或者，激光反射计1314可被定位在与视觉成像系统1312所被引导到的处理站106不同的处理站106处。在某些实施方式中，视觉成像系统1312可被定位并定向为捕捉玻璃管102的视觉影像(例如玻璃管102的端视图)，从该视觉影像可确定玻璃管的外径W及内径。视觉成像系统1312可接着使用玻璃管102的外径及内径来确定玻璃管102的厚度T及每单位长度质量。虽然尺寸测定系统1310在本文中被描述为具有视觉成像系统1312、激光反射计1314或两者，但考虑到，可将其他的尺寸测量设备并入到尺寸测定系统1310中，以确定玻璃管102的尺寸和每单位长度质量。
在替代性实施方式中，尺寸测定系统1310的一个或多个部分(例如视觉成像系统1312、激光反射计或其他尺寸测定设备)可定位在转换器100的处理站106上游，以在将玻璃管原料馈送到转换器100之前测量玻璃管原料的尺寸。例如，尺寸测定系统1310可定位在管装载装置[举例而言，例如玻璃管装载转塔110(图1)或玻璃管装载臂(未示出)]处，以在将玻璃管102装载到转换器100中之前测量玻璃管102的尺寸。
尺寸测定系统1310可进一步包括具有一个或多个尺寸测定存储器模块1318的尺寸测定处理器1316，该一个或多个尺寸测定存储器模块在其上具有机器可读取指令，该机器可读取指令在由尺寸测定处理器1316执行时，使得尺寸测定系统1310从至少一个尺寸测定设备接收测量数据、处理测量数据及从测量数据确定玻璃管的直径W和厚度T。例如，在某些实施方式中，机器可读取指令在由尺寸测定处理器1316执行时，可使得尺寸测定系统1310从视觉成像系统1312接收视觉影像数据、从激光反射计1314接收厚度信息、处理视觉影像数据、确定玻璃管102的直径W、处理来自激光反射计1314的厚度信息及确定玻璃管102的厚度T。或者，在其他实施方式中，机器可读取指令在由尺寸测定处理器1316执行时，可使得尺寸测定系统1310从视觉成像系统1312接收视觉影像数据、确定玻璃管102的外径W、确定厚度及从厚度T和外径W确定玻璃管102的每单位长度质量。机器可读取指令可包括市售的视觉图像处理软件，例如先前所述的那些图像处理程序。机器可读取指令在由尺寸测定处理器1316执行时，可使得尺寸测定系统1310储存和/或输出玻璃管102的厚度T和直径W。在一些实施方式中，机器可读取指令在由尺寸测定处理器1316执行时，可使得尺寸测定系统1310从所测量到的玻璃管102的直径W和厚度T确定玻璃管102的每单位长度玻璃质量(即玻璃管102的每单位长度质量)。尺寸测定系统1310可在该一个或多个尺寸测定存储器模块1318中储存玻璃管的每单位长度质量或可输出玻璃管102的每单位长度质量。
在一些实施方式中，控制系统1300可从由尺寸测定系统1310所确定的厚度T和由热成像系统120所确定的表面温度(举例而言，例如玻璃管102的外表面140及内表面146的温度)确定在玻璃管102的厚度T上的温度梯度。温度梯度可用作一个或多个控制方法中的过程变量。在某些实施方式中，控制系统130可从来自热成像器122的温度信息和由尺寸测定系统1310所确定的玻璃管102的厚度T确定玻璃在玻璃管102的厚度T上的黏度梯度。黏度梯度在某些实施方式中可用作过程变量。过程变量也可包括转塔的瞄准移动时间。
仍参照图13，控制系统1300的控制器1302可包括控制处理器1304和一个或多个控制存储器模块1306，该一个或多个控制存储器模块在其上具有机器可读取指令，该机器可读取指令在由控制处理器1304执行时，使得控制系统1300实施用于控制转换器100的一个或多个控制方法，将在本文中进一步描述该控制方法。控制器1302可具有通信耦接到热成像系统120、尺寸测定系统1310或其他传感器中的一者或多者的多个输入端。控制器1302可具有通信耦接到一个或多个控制设备的多个输出端，该一个或多个控制设备可包括燃料控制阀310、氧气控制阀312、空气控制阀314、冷却流体控制阀344(图3E)、成形工具致动器326(图3D)或者与一个或多个加热站202、成形站204、冷却站210或其他处理站106相关联的其他控制设备中的一者或多者。在一些实施方式中，控制器1302可为比例-积分-微分(PID)控制器。
储存在该一个或多个控制存储器模块1306中的机器可读取指令在由控制处理器1304执行时，可使得控制系统1300从热成像系统120接收过程变量(举例而言，例如玻璃管102的温度、黏度、尺寸、温度梯度、黏度梯度、其他特性或特性组合)、将过程变量与储存在内存中的设定点进行比较、基于过程变量与设定点的比较来确定受控变量及向该一个或多个控制设备传送表示受控变量的控制信号。在一些实施方式中，控制器1302可从尺寸测定系统1310接收一个或多个过程变量(例如玻璃管102的直径W、厚度T和/或每单位长度玻璃质量)。在一个或多个实施方式中，机器可读取指令在由控制处理器1304执行时，可使得控制器1302从热成像系统120、尺寸测定系统1310或者其他传感器或感测系统撷取过程变量。
可从在转换器100的操作期间所收集的历史过程变量测量结果的数据库确定过程变量的设定点。在一些实施方式中，数据库可包括过程变量测量结果和表示可接受的生产条件的操作条件。在一些实施方式中，数据库可包括过程变量测量结果和对应于代表性循环的操作条件的数据组，该代表性循环被收集来表征转换器100的典型可变性。数据库中的过程变量测量结果可用来形成该一个或多个过程变量的设定点。可从数据库确定过程变量测量结果的可变性，以限定控制参数(举例而言，例如一个或多个增益常数)，从而最大化热一致性及避免转换器100的过度控制。在一些实施方式中，设定点可被计算为在特定时间(举例而言，例如至少3分钟、至少30分钟、至少60分钟、至少3小时、至少10小时或甚至至少3天的时间)内所获取的过程变量的移动平均数。
现参照图14，示意性地描绘了温度反馈控制方法1400的一个实施方式。转换器100的过程变量1402被测量且传送到控制器1302。控制器1302的控制处理器1304将过程变量1402与设定点1404进行比较并计算误差1406，该误差可为设定点1404与过程变量1402之间的差异。控制处理器1304可接着计算一个或多个受控变量1408并将表示受控变量1408的一个或多个控制信号传送回转换器100(特别是传送到转换器100的控制设备1410)。在一些实施方式中，过程变量1402可为由热成像系统120所测量到的玻璃管102的一个或多个温度。在某些实施方式中，玻璃管102的温度可由控制器1302用来控制与加热站202(图3A)相关联的一个或多个控制设备1410，以控制加热站202处的玻璃管102的加热。控制处理器1304可使用一个或多个比例、积分或微分计算方法来计算受控变量1408。受控变量1408的计算可包括对受控变量1408应用增益常数1409，以调整转换过程对于受控变量1408的改变的敏感度。具体而言，在某些实施方式中，可藉由将误差1406乘以增益常数1409来确定受控变量1408。或者，控制处理器1304可结合建模(举例而言，例如导热建模)、系统层级控制方法或其他控制策略以确定受控变量1408。
由热成像系统120所测量到的温度可为转换过程的特定阶段在玻璃管102上的特定位置所获取的玻璃管102的单个温度，例如循环结束温度、停留结束温度(即就在主转塔108将玻璃管102瞄准移动到下个处理站106之前在上个处理站106中的操作结束时的玻璃管102的温度)、停留开始温度(即停留时间开始时的处理站106处的玻璃管102的温度)或者玻璃管102上的任何位置和转换过程的任何阶段的玻璃管102的任何其他温度。在某些实施方式中，由热成像系统120所测量到的温度可为循环结束最大中心线温度和/或任何处理站106处的最大中心线温度。过程变量1402可包括玻璃管102的外表面140(图4)的温度或玻璃管102的内表面146(图4)的温度。在某些实施方式中，过程变量1402可包括一个或多个平均温度，举例而言，例如玻璃管102的平均中心线温度。
在某些实施方式中，过程变量1402可为用热成像系统120测量到的玻璃管102的任意两个温度之间的差异。例如，在某些实施方式中，过程变量1402可为处理站106(图1)(例如加热站202或成形站204)处的停留时间开始时的玻璃管102的中心线温度与相同处理站106的停留时间结束时的玻璃管102的中心线温度之间的差异。在某些实施方式中，过程变量1402可为玻璃管102的循环结束温度(即在转换过程的最后处理站结束时所测量到的玻璃管102的温度)与玻璃管102的循环开始温度(即在转换过程的第一个处理站处所测量到的玻璃管102的温度)之间的差异。过程变量1402可为相同固持器位置136(图2)处的玻璃管102在转换过程的不同阶段的温度之间的差异。或者，过程变量1402可包括在转换过程的相同阶段，玻璃管102上的一个位置处的温度与玻璃管102上的第二位置处的温度之间的差异。例如，过程变量1402可包括玻璃管102的外表面140(图4)的温度与相同处理站106处的玻璃管102的内表面146(图4)的温度之间的差异。过程变量1402可表示玻璃管102上的两个位置之间的温度梯度，例如玻璃管102的厚度T上的温度梯度。过程变量1402也可为从热影像数据所确定的玻璃管102的实际尺寸。过程变量也可为玻璃管102的黏度或玻璃管102的厚度T上的黏度梯度。过程变量1402可为本文中所述的玻璃管102的任何其他过程变量或特性。
可将过程变量1402(例如玻璃管的温度)与设定点1404进行比较，该设定点可被储存在控制器1302的所述一个或多个控制存储器模块1306中。可基于从过程变量1402测量结果和前文所述操作条件数据库里的操作条件的持续累积中所观察到的变化来在控制存储器模块1306中周期性地更新设定点1404。
在某些实施方式中，受控变量1408可包括一个或多个变量，其影响一个或多个加热站202(图3A)中的加热元件301(图3A)对玻璃管102的加热。例如，在一些实施方式中，受控变量1408可包括用于转换器100的一个或多个加热站202的一个或多个燃烧器302(图3A)的燃料控制阀310(图3A)、氧气控制阀312(图3A)及空气控制阀314(图3A)中的一者或多者的位置。将一个或多个加热站202的燃料控制阀310、氧气控制阀312和/或可选的空气控制阀314通信耦接到控制器1302的输出端，使控制器1302能够操控送到一个或多个燃烧器302(图3)的燃料气的质量流量，同时成正比例地改变氧气和/或空气的流量，由此控制加热站202。
在某些实施方式中，氧气和/或空气的质量流量速率与燃料气的质量流量速率的比率可为固定、恒定的，使得调整燃料气的质量流量速率就改变氧气和/或空气的相对应质量流量速率。在这些实施方式中，控制器1302可被配置为操控燃料控制阀310、氧气控制阀312和/或空气控制阀314以维持递送到燃烧器的燃料气的恒定化学计量比。例如，在向燃烧器提供空气和纯氧的实施方式中，也须维持空气流量对纯氧流量的比率以维持化学计量。在燃烧器的燃烧是由多个流供料的情况(例如空气和氧气的情况)下，空气和纯氧质量流量速率都被保持在恒定的比率下，以在燃烧器302处维持恒定的氧化剂浓度(其指空气和氧气流合起来的总氧气浓度)。因此，在将燃料气、纯氧气和空气供应给燃烧器302的实施方式中，燃料气的氧化的化学计量是藉由维持燃料气流量速率对纯氧流量速率的比率及藉由维持空气流量速率对纯氧流量速率的比率来维持的。操作时，控制器1302可向燃料控制阀310发送控制信号以改变送到燃烧器302的燃料气的质量流量速率。为了维持化学计量，控制器1302也将对纯氧流量速率和空气流量速率作出相对应的改变，以维持空气流量速率对纯氧流量速率的恒定比率和燃料气流量速率对纯氧流量速率的恒定比率。维持递送到燃烧器302的燃料气的恒定化学计量比率将与燃料流量的增加成比例地保持燃烧器302的加热等级，这可增加对于受控变量1408的变化的温度控制响应的可预测性。
或者，在其他实施方式中，可彼此独立地调整燃料气的质量流量速率以及氧气和/或空气的质量流量速率，使得可响应于来自控制器1302的控制信号而调整氧气和/或空气对燃料气的比率。例如，调整引入到加热站202处的燃烧器302的燃料气对氧化剂的比率的行为可用来调整在加热站202处进行的加热的量且因此影响玻璃管102的温度。在某些实施方式中，可控制燃料控制阀310以控制加热站202中的加热，且可控制氧气控制阀312和/或空气控制阀314以维持加热站202的燃烧器302处的燃料气对氧气的恒定化学计量比率。此外，在具有多个燃烧器302的加热站202中，各个燃烧器302之间的燃料气质量流量的比例可被固定，使得燃烧器302的燃料气质量流量速率的改变造成另一燃烧器302的燃料气质量流量成比例改变。在一些实施方式中，各燃烧器302可被控制器1302独立控制。在替代性实施方式中，加热站202可包括一个或多个激光加热元件，且受控变量1408可为输送到激光器的电力输出或玻璃管102暴露于激光的时间。
可藉由在个别处理站106(图1)上执行一系列的碰撞测试来确定增益常数1409。一般而言，碰撞测试指的是这样的过程，该过程对一个或多个受控变量1408作出小幅改变，并测量过程变量1402，以确定过程变量1402对于受控变量1408的小幅改变的响应。例如，可用非常小的增量改变燃料气和/或氧气的质量流量速率，且可使用热成像系统120来测量转换器100对于燃料和/或氧气的质量流量速率的改变的热响应。对于玻璃转换器100而言，加热站202(图2)的耦接程度非常高，所以可在燃料和氧气的质量流量速率的改变保持在非常小的情况下，针对每个加热站202进行个别碰撞测试。
图14中所描绘的反馈控制方法1400可用来在主转塔108(图1)的2到3个完整旋转的时期内取平均时维持玻璃管102的一致的表面温度。通过图14的反馈控制方法1400来配置控制系统1300，以维持一致的表面温度，这可减少或消除先前所述的表面温度可变性的长期来源的影响。
然而，反馈控制方法1400可能并不会有效地减少或消除短期变化，例如如先前所述的玻璃管102的每单位长度玻璃质量上的那些短期变化。例如，对于具有N个处理站106的转换器100和具有单个热成像器122的热成像系统120而言，热成像器122可在单个玻璃管102瞄准移动通过N个处理站106时测量该玻璃管的过程变量1402(即温度)。接着将基于单个玻璃管102的温度调整受控变量1408，对接下来的(N-1)个玻璃管102维持这种调整，直到热成像器122循环回来再次测量过程变量1402。因此，对于热成像器122的循环之间的(N-1)个玻璃管102而言，操作条件是保持恒定的。对于具有多于18个处理站106(例如36个或多个站)的较大的转换器100而言，响应每N个玻璃管102中的一个玻璃管102的过程变量1402的一个测量结果来控制转换器100，可能并未考虑过程中的短期可变性。此外，(N-1)个玻璃管102的尺寸和/或质量可能变化，这可能将更多可变性引入到热成像器122的循环之间的过程中。在某些实施方式中，热成像系统120可包括分布在固持器位置周围的多个热成像器122。加入多个热成像器122可增加过程变量1402的测量频率且可改良转换器100的控制。
或者，为了考虑短期变化(例如玻璃管102的每单位长度玻璃质量的变化)，可用控制系统1300(图13)实施级联控制方法1500(例如图15中所示意性地描绘的方法)。在级联控制方法1500中，可在热成像器122的循环之间针对至少(N-1)个玻璃管102测量第二过程变量1516或从外部来源提供第二过程变量1516。级联控制方法1500提供了在逐管的基础上补偿短期变化(例如玻璃管质量和/或尺寸的变化)的能力。因此，级联控制方法1500可允许控制系统1300补偿温度不被视觉成像系统120测量的固持器位置处的温度改变。相较于反馈控制方法1400(其可能依赖于由热成像系统120在每当热成像器122循环通过处理站106时进行一次的过程变量的测量)而言，级联控制方法1500可提供转换器100的改良的和/或强化的过程控制。
参照图15，在第一反馈回路1502中，转换过程的第一过程变量1506被测量且传送到控制器1302。控制器1302将第一过程变量1506与跟第一过程变量1506相关联的第一设定点1508进行比较，且计算第一误差1510，该第一误差可为第一设定点1508与第一过程变量1506之间的差异。控制器1302可接着计算中间受控变量(未示出)且藉由应用第一增益常数1514来调整中间受控变量。在第二反馈回路1504中，转换器100的第二过程变量1516被测量且传送到控制器1302。控制器1302将第二过程变量1516与跟第二过程变量1516相关联的第二设定点1518进行比较且计算偏差(即第二误差，未示出)。控制器1302可接着使用该偏差和第二增益常数1522来调整受控变量1512(其是由控制器1302在第一反馈回路1502中所确定的)，以产生受控变量1512。控制器1302可接着向转换器100的一个或多个控制设备1410传送表示受控变量1512的一个或多个控制信号。
在一些实施方式中，第一过程变量1506可为由热成像系统120所测量到的玻璃管102的一个或多个温度，而第二过程变量1516可为由尺寸测定系统1310所测量到的玻璃管102的实际尺寸(举例而言，例如玻璃管102的直径、厚度或每单位长度玻璃管102的玻璃质量)。玻璃管102的温度和玻璃管102的物理尺寸可由控制器1302在级联控制方法1500中使用，以控制一个或多个加热站202(图A)处的加热行为。具有第一过程变量1506(其为玻璃管102的温度)的第一反馈回路1502可允许控制系统1300在每个循环的基础上控制转换器100，以减少或消除如先前所述的表面温度可变性的长期来源的影响。具有第二过程变量1516(其为玻璃管102的实际尺寸)的第二反馈回路1504可允许控制系统1300在每个玻璃管的基础上控制转换器100，以减少或消除如先前于本文中所述的表面温度可变性(例如玻璃管102的尺寸的可变性)的短期来源的影响。
在一个或多个实施方式中，级联控制方法1500的第一反馈回路1502可与图14中所描绘及先前与图14相关联而描述的反馈回路相同。类似地，第一过程变量1506、第一设定点1508、第一增益常数1514及受控变量1512可与先前与图14相关联而描述的过程变量1402、设定点1404、增益常数1409及受控变量1408类似。
回头参照图15，第二过程变量1516(其可为玻璃管102的物理属性)可被尺寸测定系统1310(图13)测量和/或计算。可将第二过程变量1516(例如直径、厚度或每玻璃管长度的玻璃质量)与第二设定点1518(其可被储存在控制器1302的所述一个或多个控制存储器模块1306中)进行比较。在一些实施方式中，第二设定点1518可为标称的每单位长度管质量。可基于从过程变量测量结果和数据库里操作条件的持续积累积中所观察到的变化来在控制存储器模块1306中周期性地更新第二设定点1518。可针对受处理的各个玻璃管102计算偏差(未示出)，且可在逐管的基础上调整受控变量1512。可使用将玻璃管102的每单位长度质量与玻璃管102的温度分布相关联的数学模型来计算偏差。数学模型可包括热传递模型，或可从由热成像系统120所储存的历史热数据来经验地确定。
如先前所述，受控变量1512可包括转换器100的一个或多个加热站202的燃料控制阀310(图3A)、氧气控制阀312(图3A)和/或空气控制阀314(图3A)中的一者或多者的位置。
再次参照图13，如本文中所述，热成像系统120跟随单个玻璃管102通过转换器100，使得在主转塔108上对应于热成像系统120的固定位置138处，控制系统1300在全级联模式下操作(即依据图15中所描绘的级联控制方法1500)。然而，对于非对应于热成像系统120的固定位置138的固持器位置136处的玻璃管102而言，控制系统1300可操作为单回路反馈控制方法，在该单回路反馈控制方法中，是基于第二过程变量1516(图15)来控制加热站202，该第二过程变量可为玻璃管102的物理属性(例如玻璃管102的直径、厚度或每单位玻璃管102长度的玻璃质量)。针对热成像系统120的固定位置138之间的固持器位置136，基于玻璃管的物理属性来持续更改加热流量。如先前所述，在一个或多个实施方式中，可将多于一个热成像系统120耦接到转换器100的主转塔108，以在主转塔108上的两个固定位置138处提供第一过程变量1506的测量结果，这允许在大于每循环一次的频率下测量第一过程变量1506。
参照图16，描绘了单回路反馈控制方法1600的实施方式，该方法是基于逐个玻璃管控制加热站202(图3A)的一个或多个加热元件301(图3A)，该控制响应由尺寸测定系统1310所测量到的玻璃管102的每单位长度玻璃质量的变化。在图16的实施方式中，过程变量1602可为玻璃管102的物理属性，例如玻璃管102的直径、厚度或每单位玻璃管102长度的玻璃质量。可将过程变量1602与设定点1604进行比较，该设定点可为玻璃管102的标称直径、标称厚度或标称的每单位玻璃管102长度的玻璃质量。误差1606(其可为过程变量1602与设定点1604之间的差异)和增益常数1609可用来确定受控变量1608，该受控变量可为燃料控制阀310、氧气控制阀312和/或空气控制阀314中的一者或多者的位置，这些控制阀结合起来控制送到一个或多个加热站202的燃烧器302(图3)的燃料、氧气和/或空气的质量流量速率。图16的单回路反馈控制方法1600可表示控制系统1300(图13)针对不是固定位置138的固持器位置136中的玻璃管102的操作，该固定位置是热成像系统120所在的固持器130。在固定位置138处，控制系统1300如先前所述并如图15中所示在全级联模式下操作。
在某些实施方式中，对于图14-16中所描绘的控制方法中的任一者而言，受控变量1408、1512、1608可为冷却流体控制阀344的位置，该冷却流体控制阀控制送到一个或多个冷却站210(图3E)的冷却流体342(图3E)的质量流量。在这些实施方式中，冷却站210的冷却流体控制阀344(图3E)可通信耦接到控制系统1300。此外，在一些实施方式中，受控变量1408、1512、1608也可包括转换器100的主转塔108的瞄准移动时间。
在一些实施方式中，反馈控制方法1400(图14)或级联控制方法1500(图15)可用来控制成形工具324(图3C-3D)与成形站204(图3C-3D)中的玻璃管102的接触时间。可响应于过程变量1402、1506[例如使用热成像系统120测量到的玻璃管102的温度或玻璃管102的物理属性(例如玻璃管102的直径、厚度或每单位玻璃管102长度的玻璃质量)，该物理属性可能是由尺寸测定系统1310(图13)所测量到的]而将接触时间控制为受控变量1408、1512。可响应于过程变量1402、1506而增加或减少成形工具324与玻璃管102的接触时间。
在一个或多个实施方式中，受控变量1408可为接触时间。在测量到的表面温度达到目标表面温度时，控制器1302可将接触时间设定为从成形工具324首次接合玻璃管102的时候开始到在所测量到的表面温度达到目标表面温度的时候结束的时段。在主转塔108将玻璃管102瞄准移动通过成形站204时，控制器1302将受控变量1408维持等于由控制器1302所确定的接触时间，直到热成像系统120循环回到成形站204附近就位而再次测量过程变量1402为止。在这些实施方式中，接触时间可逐个循环地改变，且可有效减少或消除表面温度可变性的长期来源对接触时间的影响。
在一个或多个实施方式中，图15中所描绘及本公开中先前所述的级联控制方法1500可被调适为基于玻璃管102的表面温度和玻璃管102的物理属性来控制成形工具324与玻璃管102的接触时间。在这些实施方式中，第一过程变量1506可为由热成像系统120所测量到的玻璃管102的表面温度。第二过程变量1516可为由尺寸测定系统1310所确定的玻璃管102的每单位长度玻璃质量。受控变量1512可为接触时间。一开始是基于将由热成像系统120所提供的测量到的表面温度(第一过程变量1506)与储存在控制存储器模块1306中的目标表面温度(第一设定点1508)进行比较来针对一个循环建立接触时间(受控变量1512)。可接着基于由尺寸测定系统1310所测量到的每单位面积玻璃质量(第二过程变量1516)与目标的每单位面积玻璃质量(第二设定点1518)之间的比较来在逐个玻璃管的基础上进一步调整接触时间。实施级联控制方法1500可进一步允许控制系统1300减少和/或消除玻璃管温度的可变性的短期来源的影响(例如玻璃管102尺寸的可变性)。
基于上述内容，现应理解，本文中所述的实施方式涉及用于与转换器100一同使用的热成像系统120和控制系统1300，该转换器用于从玻璃管102生产多个玻璃制品。可实施本文中所述的热成像系统120和控制系统1300，以消除或最小化在微调玻璃管转换器100的热条件时现有转换器对操作员经验和技艺的依赖性。热成像系统120和转换器控制系统1300可最小化对经验的需求，并缩短新部件制造员达到高质量和稳定的生产时的学习曲线。对于生产新产品或纳入不同的玻璃成分，热成像系统120和控制系统1300也可实现更快的工艺调整。控制系统1300也可让制造商能够最大化转换器100的产率和产量。
可用硬件和/或用软件(包括固件、常驻软件、微代码等等)来实施本公开。热成像系统120和/或控制系统1300可包括如此说明书中先前所述的至少一个处理器和计算机可读取介质(即存储器模块)。计算机可用或计算机可读介质或存储器模块可为可容纳、储存、传递、传播或输送程序以便由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的任何介质。
计算机可用或计算机可读介质或存储器模块可例如为(但不限于)电子、磁式、光学、电磁、红外线或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)会包括以下项目：具有一根或多根导线的电接连、便携计算机磁盘、随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤及便携式光盘只读存储器(CD-ROM)。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可为纸或在上面打印了程序的另一合适介质，因为程序可例如透过光扫描纸或其他介质来电子捕捉，接着依需要被汇编、解释或以合适的方式以其他方式处理，且接着被储存在计算机内存中。
可为了研发便利起见而用高级程序语言(例如C或C++)撰写用于实现本公开的操作的计算机程序代码。此外，也可用其他程序语言(例如但不限于解释型语言)撰写用于实现本公开的操作的计算机程序代码。可用汇编语言或甚至微代码撰写某些模块或例程以强化性能和/或内存用量。然而，本公开的软件实施方式并不依靠与特定的程序语言一同实施。将进一步理解到，也可使用离散的硬件组件、一个或多个特定应用集成电路(ASIC)或程序化的数字信号处理器或微控制器来实施程序模块中的任何部分或所有部分的功能。
虽然已在本文中描述了热成像系统120的各种实施方式和将热成像系统120用于研究、起动、优化及控制玻璃管转换器100的技术，应理解，可考虑单独使用或与一个或多个实施方式及技术结合使用这些实施方式及技术中的各者。
本领域中的技术人员将理解到，可在不脱离所主张的主题内容的精神及范围的情况下对本文中所述的实施方式作出各种更改及变化。因此，所要的是，本说明书涵盖本文中所述的各种实施方式的变体及变化，若是此类变体及变化落入所附权利要求及它们等效物的范围内的话。

Claims (19)

1.一种从玻璃管生产玻璃制品的系统，所述系统包含：
转换器，所述转换器包括多个处理站，所述多个处理站包含至少一个加热站、至少一个成形站和至少一个分离站，其中所述转换器使玻璃管位移通过所述多个处理站；
热成像系统、尺寸测定系统、一个或多个传感器或它们的组合；
一个或多个控制设备；以及
控制系统，所述控制系统包含：
控制处理器；
与所述控制处理器通信耦接的控制存储器模块；
储存在所述控制存储器模块上的机器可读取和可执行指令；
与所述热成像系统、尺寸测定系统、一个或多个传感器或它们的组合通信耦接的一个或多个输入端；以及
与一个或多个控制设备通信耦接的一个或多个输出端；
其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
接收来自热成像系统、尺寸测定系统、传感器或它们的组合的过程变量；将过程变量与设定点进行比较；
基于所述比较来确定受控变量；以及
向所述一个或多个控制设备传送表示受控变量的控制信号，其中所述控制信号导致所述一个或多个控制设备改变状态，以改变转换器的操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统是比例-积分-微分控制器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动使用一个或多个比例、积分或微分计算方法来计算受控变量。
4.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
从历史过程变量测量结果的数据库确定所述设定点；
将所述设定点存储在所述控制存储器模块中。
5.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地基于从过程变量测量结果的持续累积中所观察到的变化来周期性地更新设定点。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
过程变量在控制装置下游的位点确定；以及
计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地基于过程变量值执行控制装置的反馈控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
测量过程变量；
确定过程变量与设定点比较的误差；以及
从该误差计算受控变量。
8.根据权利要求7所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
确定增益常数；以及
将误差乘以增益常数来计算受控变量。
9.根据权利要求8所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地从转换器的历史操作数据的可变性确定增益常数。
10.根据权利要求8所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地进行一次或多次碰撞测试来确定增益常数。
11.根据权利要求10所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
对受控变量作出小幅改变；
在对受控变量作出小幅改变后，测量过程变量；以及
从过程变量响应受控变量的改变而发生的改变确定增益。
12.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统对于转换器的主转塔的每次完整旋转或者对于转换器的主转塔的每n次完整旋转自动地确定受控变量并将控制信号传送至所述一个或多个控制设备。
13.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地在逐个玻璃管的基础上确定受控变量并将控制信号传送至所述一个或多个控制设备。
14.根据权利要求1所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地基于过程变量值对控制设备执行级联控制。
15.根据权利要求14所述的系统，其中计算机可读取和可执行指令被控制处理器执行时，导致控制系统自动地：
测量第一过程变量；
将第一过程变量传送至控制系统；
将第一过程变量与跟第一过程变量相关联的第一设定点进行比较；
基于对第一过程变量的改变的响应确定受控变量的第一增益常数；
根据所述比较和第一增益常数确定中间受控变量；
测量第二过程变量；
将第二过程变量传送至控制系统；
将第二过程变量与跟第二过程变量相关联的第二设定点进行比较；
基于对第二过程变量的改变的响应确定受控变量的第二增益常数；以及
根据所述中间受控变量、第二过程变量与第二设定点的比较以及第二增益常数确定受控变量。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述过程变量是以下一者或多者：玻璃管外表面温度、玻璃管内表面温度、玻璃管的尖峰中心线玻璃温度、玻璃管的平均中心线玻璃温度、玻璃管的玻璃黏度、玻璃管的作为时间的函数的温度分布、玻璃管的厚度上的温度梯度、玻璃管的尺寸或者它们的组合。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制系统通信耦接至所述尺寸测定系统，所述过程变量是玻璃管的尺寸。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统通信耦接至所述热成像系统，所述过程变量是玻璃管的第一温度与玻璃管的第二温度之间的差异。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述受控变量包含以下一者或多者：一个或多个燃料控制阀的位置、一个或多个氧气控制阀的位置、一个或多个空气控制阀的位置、一个或多个冷却流体控制阀的位置、转换器的主转塔的瞄准移动时间、一个或多个成形工具与玻璃管的接触时间或者它们的组合。
CN202211081352.5A 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法 Pending CN115448582A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762476408P 2017-03-24 2017-03-24
US62/476,408 2017-03-24
PCT/US2018/023873 WO2018175799A1 (en) 2017-03-24 2018-03-22 Systems and methods for measuring the temperature of glass during tube conversion
CN201880020806.3A CN110944951B (zh) 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880020806.3A Division CN110944951B (zh) 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115448582A true CN115448582A (zh) 2022-12-09

Family

ID=61906883

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211081352.5A Pending CN115448582A (zh) 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法
CN201880020806.3A Active CN110944951B (zh) 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880020806.3A Active CN110944951B (zh) 2017-03-24 2018-03-22 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法

Country Status (10)

Country Link
US (4) US10773989B2 (zh)
EP (1) EP3585741B1 (zh)
JP (2) JP7344124B2 (zh)
CN (2) CN115448582A (zh)
BR (1) BR112019019945A2 (zh)
CA (2) CA3057618A1 (zh)
MX (1) MX2019011322A (zh)
RU (1) RU2765172C2 (zh)
TW (1) TWI763806B (zh)
WO (1) WO2018175799A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101832A1 (de) * 2018-01-26 2019-09-26 Schott Schweiz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Heißformgebung von Glasbehältnissen
DE102018126053A1 (de) * 2018-10-19 2020-04-23 Schott Schweiz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Heißumformung von gläsernen Werkstücken und heißumgeformte Glasbehälter
IT201900005600A1 (it) * 2019-04-11 2020-10-11 Soffieria Bertolini S P A Sistema per la formatura di fiale di vetro
DE102020114903A1 (de) * 2020-06-04 2021-12-09 Gerresheimer Bünde Gmbh Verfahren und Anlage zum Herstellen eines Glasbehältnisses sowie Glasbehältnis
MX2023001802A (es) * 2020-08-12 2023-03-10 Corning Inc Metodos para controlar la uniformidad de forma en procesos de conversion de tubos de vidrio.
MX2023001995A (es) * 2020-08-17 2023-05-04 Corning Inc Métodos para el control de la variación térmica durante el consumo de tubos en la conversión de tubos de vidrio.
GB2600926B (en) * 2020-11-09 2022-11-16 Accutures Ltd Generation of a temperature map
US20220371936A1 (en) 2021-05-24 2022-11-24 Corning Incorporated Converter systems and methods for controlling operation of glass tube converting processes
WO2023224647A1 (en) 2022-05-17 2023-11-23 Corning Incorporated Feedback control systems and methods for glass tube converting processes

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5611834A (en) * 1993-09-21 1997-03-18 Schott Rohrglas Gmbh Method for controlling the free deformation of thermoplastic material
CN1350988A (zh) * 2000-10-31 2002-05-29 阿尔卡塔尔公司 在玻璃层淀积过程中控制预型饵管的外径的方法和装置
CN1618746A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 住友电气工业株式会社 玻璃管的处理方法、装置和玻璃管
CN1685229A (zh) * 2002-07-30 2005-10-19 希帕视觉有限公司 用于测量和控制玻璃制品生产过程的分析系统及方法
CN102557404A (zh) * 2010-09-13 2012-07-11 肖特公开股份有限公司 用于支持激光的玻璃成形的工艺和设备
CN103570227A (zh) * 2012-08-09 2014-02-12 肖特公开股份有限公司 用于使细长玻璃体成型的方法和设备
US20140174127A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-26 Centrum Voor Technische Informatica B.V. Method of producing glass products from glass product material and an assembly for performing said method
CN106495450A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 北京祁聚兴玻璃技术有限公司 Danner水平拉管生产中玻璃管直径调节装置

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE659297A (zh) * 1965-02-04 1965-05-28
FR1440073A (fr) * 1965-04-14 1966-05-27 Europ De Materiels Speciaux So Perfectionnements aux dispositifs de mesure de l'énergie rayonnée par un corps
US3736118A (en) * 1971-11-05 1973-05-29 Kahle Eng Co Method and means for forming a thermometer bulb
US4142883A (en) * 1976-01-23 1979-03-06 Dichter Hans Joachim Machine for working glass tubes and in particular for making containers from glass tubes
DE2602944C3 (de) * 1976-01-23 1978-06-29 Hans-Joachim 1000 Berlin Dichter Maschine zum Herstellen von Behältern aus Glasrohren
JPS52121486A (en) * 1976-04-05 1977-10-12 Taisei Kako Co Container and method of producing same
US4303435A (en) * 1979-03-22 1981-12-01 Ppg Industries, Inc. Glass ribbon float tank with a pyrometer assembly having a heated viewing tube and method of use
US4615719A (en) * 1983-01-12 1986-10-07 Owens-Illinois, Inc. Station indicator
FR2656182B1 (fr) 1983-06-14 1992-07-10 Thomson Trt Defense Dispositif de surveillance infrarouge.
JPS6098340A (ja) * 1983-11-04 1985-06-01 Sapporo Breweries Ltd 壜検査装置
GB2149910B (en) * 1983-11-16 1986-10-08 Emhart Ind Detecting the temperature of moulds of a glassware forming machine of the individual section type
JP3055576B2 (ja) * 1991-09-11 2000-06-26 大日本印刷株式会社 筒状体検査装置
RU2064458C1 (ru) * 1993-02-17 1996-07-27 Грибов Александр Владимирович Рамочная форма для моллирования стекла
GB9408446D0 (en) * 1994-04-28 1994-06-22 Electronic Automation Ltd Apparatus and method for inspecting hot glass containers
JPH10249930A (ja) * 1997-03-18 1998-09-22 Toyo Seikan Kaisha Ltd 容器成形用素材の加熱状態検出装置およびその方法
US6188079B1 (en) * 1999-01-12 2001-02-13 Owens-Brockway Glass Container Inc. Measurement of hot container wall thickness
DE19902316C2 (de) 1999-01-21 2001-04-19 Futronic Gmbh Verfahren und Sensor zum Erfassen von Doppelstöckern
US6232583B1 (en) * 1999-08-20 2001-05-15 Alcatel Infrared high temperature measurement of optical fiber during draw
DE10116075C1 (de) * 2001-03-30 2002-05-29 Conducta Endress & Hauser Automatisiertes Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines geblasenen Glaskörpers
DE102004014170B3 (de) 2004-03-17 2005-10-27 Ambeg - Dr. J. Dichter Gmbh Glasbearbeitungsmaschine und Steuerungsverfahren hierfür
DE102005023582B4 (de) 2005-05-18 2009-04-16 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von innenvergüteten Glasrohren
US7856280B2 (en) * 2006-08-02 2010-12-21 Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. Process control and optimization technique using immunological concepts
US20080134724A1 (en) * 2006-11-08 2008-06-12 Soultz Randall L Glass container forming controller
US7706899B2 (en) * 2008-03-28 2010-04-27 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and apparatus for adaptive cascade proportional-integral-derivative controller
US7710558B2 (en) * 2008-09-11 2010-05-04 Litesentry Corporation Automated online measurement of glass part geometry
AR070418A1 (es) * 2009-02-12 2010-04-07 Consejo Nac Invest Cient Tec Metodo y aparato para determinar la dilatacion de un material mediante un dispositivo sensor de error de foco
EP2336740B1 (en) * 2009-12-10 2014-02-12 Emhart Glass S.A. Method and system for monitoring a glass container forming process
US9671357B2 (en) * 2009-12-10 2017-06-06 Emhardt Glass S.A. System and method for monitoring hot glass containers to enhance their quality and control the forming process
US9523980B2 (en) * 2011-03-03 2016-12-20 Emhart Glass S.A. Closed loop cyclic timing optimizer control system and method
US8958058B2 (en) * 2011-11-15 2015-02-17 Process Metrix Apparatus, process, and system for monitoring the integrity of containers
FR2988846B1 (fr) * 2012-03-27 2014-04-11 Msc & Sgcc Procede et installation de mesure de la repartition de verre dans des recipients
BR112015000243B1 (pt) 2012-07-11 2021-07-13 Nissan Motor Co., Ltd Dispositivo de limpeza para câmera montada em veículo e método de limpar câmera montada em veículo
JP2014114028A (ja) 2012-12-07 2014-06-26 Toppan Printing Co Ltd ワンタッチ開閉機能付き容器
US9701564B2 (en) * 2013-01-15 2017-07-11 Corning Incorporated Systems and methods of glass cutting by inducing pulsed laser perforations into glass articles
US9436174B2 (en) * 2013-03-01 2016-09-06 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Kalman filters in process control systems
JP5972201B2 (ja) 2013-03-22 2016-08-17 ヤンマー株式会社 操船システム
JP6225652B2 (ja) 2013-03-26 2017-11-08 日本電気硝子株式会社 ガラス基板製造方法、及びガラス基板製造装置
DE102013212150A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-22 Schott Ag Glasbearbeitungsvorrichtung und Bodenmaschine hierfür zum Herstellen von Glasbehältern
US9458043B2 (en) * 2013-11-15 2016-10-04 Emhart Glass S.A. Utilization of wall thickness measurement in combination with thermal imaging of containers
DE102014214083C5 (de) * 2014-07-18 2021-04-08 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln eines ringförmigen Bereichs einer inneren Oberfläche eines aus einem Borosilikat-Rohrglas hergestellten Glasbehälters
DE102015114334A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-23 Endress + Hauser Conducta Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Herstellung von Glaskörpern mit einer vorgegebenen Wandstärke, vorzugsweise für elektrochemische Sensoren
CN104591525B (zh) 2014-12-29 2016-11-23 丁文甫 一种玻璃管制瓶装置及制瓶方法
CN104678897B (zh) * 2015-01-27 2017-10-27 合肥京东方光电科技有限公司 监控装置及方法、显示基板切割及磨边装置
RU2721984C2 (ru) 2015-04-24 2020-05-25 Нипро Корпорейшн Способ получения стеклянного сосуда
CN105271658B (zh) * 2015-10-26 2017-09-29 长沙知元科技有限公司 制瓶机及其转盘驱动装置
WO2018074621A1 (ko) * 2016-10-19 2018-04-26 (주)코글릭스 검사 방법 및 장치
US11174187B2 (en) * 2017-01-30 2021-11-16 Koa Glass Co., Ltd Glass container and one-press method for producing glass container

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5611834A (en) * 1993-09-21 1997-03-18 Schott Rohrglas Gmbh Method for controlling the free deformation of thermoplastic material
CN1350988A (zh) * 2000-10-31 2002-05-29 阿尔卡塔尔公司 在玻璃层淀积过程中控制预型饵管的外径的方法和装置
CN1685229A (zh) * 2002-07-30 2005-10-19 希帕视觉有限公司 用于测量和控制玻璃制品生产过程的分析系统及方法
CN1618746A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 住友电气工业株式会社 玻璃管的处理方法、装置和玻璃管
CN102557404A (zh) * 2010-09-13 2012-07-11 肖特公开股份有限公司 用于支持激光的玻璃成形的工艺和设备
CN103570227A (zh) * 2012-08-09 2014-02-12 肖特公开股份有限公司 用于使细长玻璃体成型的方法和设备
US20140174127A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-26 Centrum Voor Technische Informatica B.V. Method of producing glass products from glass product material and an assembly for performing said method
CN106495450A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 北京祁聚兴玻璃技术有限公司 Danner水平拉管生产中玻璃管直径调节装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110944951A (zh) 2020-03-31
JP2023175725A (ja) 2023-12-12
JP7344124B2 (ja) 2023-09-13
RU2765172C2 (ru) 2022-01-26
US10773989B2 (en) 2020-09-15
CA3057618A1 (en) 2018-09-27
US20200377402A1 (en) 2020-12-03
BR112019019945A2 (pt) 2020-04-28
CA3204382A1 (en) 2018-09-27
EP3585741B1 (en) 2024-02-28
TW201902841A (zh) 2019-01-16
MX2019011322A (es) 2020-01-27
CN110944951B (zh) 2022-09-27
US20230257292A1 (en) 2023-08-17
JP2020514766A (ja) 2020-05-21
RU2019131142A3 (zh) 2021-07-05
TWI763806B (zh) 2022-05-11
WO2018175799A9 (en) 2019-11-28
EP3585741A1 (en) 2020-01-01
WO2018175799A1 (en) 2018-09-27
US20180273418A1 (en) 2018-09-27
US20210347671A1 (en) 2021-11-11
RU2019131142A (ru) 2021-04-26
US11104599B2 (en) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110944951B (zh) 用于在管转换期间测量玻璃温度的系统及方法
US10486262B2 (en) Method and system for joining workpieces
JP2015528558A (ja) ガスタービン燃焼器部分内のオンライン光学モニタリングシステム及び方法
EP0937532B1 (en) Laser drilling with optical feedback
US20220032387A1 (en) Machine cutting torch system
CN104789959A (zh) 激光熔敷加工中的质量管理方法以及激光熔敷加工装置
CN105712611A (zh) 自动化生产具有预设壁厚的玻璃制品的方法和设备
US6691908B2 (en) Brazing apparatus and brazing method in which the amount of heating is controlled on the basis of temperature of articles to be brazed
EP1245543A2 (en) Method and apparatus for elongating optical fiber preform
US20220371936A1 (en) Converter systems and methods for controlling operation of glass tube converting processes
JP6727724B2 (ja) ウエハ位置計測装置及びウエハ位置計測方法
CN112142296B (zh) 用于控制玻璃元件在热成型期间的碱排放的方法
US20230302559A1 (en) Method for producing a thread on at least one end of at least one metal tube and thread-cutting facility
KR20230049118A (ko) 유리관 전환 공정에서 형상 균일성을 제어하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination