CN116593485A - 一种钢化玻璃应力斑在线检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种钢化玻璃应力斑在线检测装置及检测方法，包括光源模块、成像模块、控制模块和图像显示模块；所述成像模块和控制模块电连接；所述图像显示模块与成像模块电连接；所述光源模块用于发出偏振光，且所述光源模块发出的偏振光从平行于钢化玻璃厚度的方向射入钢化玻璃；所述成像模块能利用透过钢化玻璃的偏振光对钢化玻璃进行扫描成像；所述控制模块用于控制所述成像模块对钢化玻璃进行扫描成像的频率和时段；所述图像显示模块用于显示从成像模块接收到的图像；该检测装置能够对生产线上的钢化玻璃进行实时检测，不仅显著提高了应力斑的检测效果，还增加了检测准确性和可靠性，适合大规模应用于钢化玻璃的应力斑检测。
Description
技术领域
本发明涉玻璃检测技术领域，特别涉及一种钢化玻璃应力斑在线检测装置及检测方法。
背景技术
为提高玻璃的硬度，通常需要使用化学或物理的方法来提高玻璃硬度，也称之为钢化处理，钢化后的玻璃称为钢化玻璃，其具有相当好的耐磨特性，而且非常坚硬，维氏硬度可达到622至701。其中，物理钢化过程利用的是玻璃的热胀冷缩特性，通常是利用加热炉将玻璃加热到一定的温度(低于玻璃软化温度)后，再通过风栅将玻璃快速冷却，玻璃因迅速冷却而收缩，但外表面冷却速度更快，收缩速度更快，而内部冷却速度更慢，收缩速度较慢，从而导致玻璃内外因收缩程度不一致致使玻璃表面产生压应力，而内部形成张应力。应力斑就是在偏光或部分偏光照射条件下，由于玻璃内部应力分布不均匀使玻璃产生双折射现象而引起的不规则的带有颜色的斑纹。研究发现，应力斑的存在虽不影响玻璃的安全性能和透过效果，但随着大面积钢化幕墙玻璃的广泛应用，人们对幕墙玻璃的外观效果要求也越来越高，玻璃深加工企业和客户对幕墙玻璃钢化应力斑的关注度也越来越高，因此，在生产过程中，钢化玻璃通常需要进行应力斑检测，以确定玻璃瑕疵以及应力斑缺陷的问题。
目前物理钢化玻璃应力斑观测常在室外或者暗室内开灯，利用偏光眼镜在特殊环境特殊角度下检查，或利用玻璃应力检测装置进行应力斑的检测。但现有的应力斑检测装置或方法不仅对现场检测条件局限性较大，检测非常不方便，限制了检测效率，而且片检(对整片玻璃进行检测)时操作麻烦、天气对检测结果的影响较大，导致其不能满足在线生产中大范围、快速检测及对生产条件快速反馈的要求。同时，如果将应力斑作为控制玻璃物理钢化质量的要求之一，是需要对检测过程及结果进行拍摄和记录的，传统的肉眼识别和观察显然不能满足质量控制的可追溯性要求。另外，现有钢化玻璃生产多采用智能型水平式钢化炉生产线，其生产效率很高，每班生产面积可达1600m2，大约2000-3000片，而为了更好的控制钢化质量，对每一片钢化玻璃都进行检测是最佳的选择，但这样显然会导致检测数量过大，现有的采取抽检或小试样敲击破碎法进行的检测，显然不能实现无缝对接式物理钢化应力斑检测。如中国专利公告号CN210243041U，公开了一种钢化玻璃应力斑观测装置，其装置包括底座、框架、光源平板，该观测装置虽能实现了裸眼观测应力斑的效果，但观测装置复杂且不可在线检测应力斑。中国专利公开号CN105527225A，公开了一种大面积玻璃片应力斑在线检查灯箱，其装置包括面光源和偏振屏，面光源为若干竖直均匀分布于灯箱内的灯管，偏振屏固定于灯箱上面光源前方，包括透明玻璃片A、透明PVB胶片、偏振片；该检查灯箱能够满足大面积物理钢化玻璃片应力斑在生产线的批量检测，但不能实时与在线检测系统通讯，展示应力斑测结果。中国专利公开号CN101672803A公开了一种检测钢化玻璃幕墙杂质和缺陷的方法与装置，该装置是通过透射式光弹原理，利用自然光和暗箱检偏器设计，形成无能耗的光强差，获取幕墙玻璃的应力条纹图像，然后对应力条纹进行图像处理和分析；该发明采用了数码摄像机记录下扫描图像数据，并传输到与之相连接的计算机的图像采集方法，但其检测结果受到环境影响，且结构复杂，不适合大规模应用。因此，需要一种全新的钢化玻璃应力斑在线检测装置，来满足玻璃物理钢化处理后和建筑玻璃使用前的玻璃质量检测与评估，保障建筑玻璃的安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有应力斑检测装置不适用于钢化玻璃生产线进行实时检测的问题，提出了一种钢化玻璃应力斑在线检测装置及检测方法，该检测装置利用成像模块替代了现有的裸眼观测应力斑的方式，并能够对生产线上的钢化玻璃进行实时检测，从而不仅显著提高了应力斑的检测效果，还增加了检测准确性和可靠性，适合大规模应用于钢化玻璃的应力斑检测。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种钢化玻璃应力斑在线检测装置，包括光源模块、成像模块、控制模块和图像显示模块；所述成像模块和控制模块电连接；所述图像显示模块与成像模块电连接；所述光源模块用于发出偏振光，且所述光源模块发出的偏振光从平行于钢化玻璃厚度的方向射入钢化玻璃；所述成像模块能利用透过钢化玻璃的偏振光对钢化玻璃进行扫描成像；所述控制模块用于控制所述成像模块对钢化玻璃进行扫描成像的频率和时段；所述图像显示模块用于显示从成像模块接收到的图像。
本发明一种钢化玻璃应力斑在线检测装置，利用能够对偏振光进行自动扫描成像的成像模块替代了现有的裸眼观测应力斑的方式，同时将成像模块与能够产品偏振光的光源模块以及显示图像的图像显示模块进行配合，并安装在钢化玻璃的生产线上，从而能够对钢化玻璃生产线上生产的每块钢化玻璃进行实时成像，得到相应的应力斑检测图像，并通过生产或质检人员的观察和评判，得到钢化玻璃的应力斑检测结果；该检测装置不仅实现了对生产线上钢化玻璃应力斑的实时检测，检测效率高，还不受环境影响，更能对每一片钢化玻璃进行检测，检测结果准确、可靠，同时，该检测装置结构简单、操作和安装方便，成本低廉，适合大规模应用于钢化玻璃的应力斑检测。
其中，优选的，所述光源模块包括滤光组件和光源，所述滤光组件用于将光源产生的光线过滤为偏振光；优选的光源模块结构更简单，偏振光可调，实用性更好。
优选的，所述光源为LED灯带；LED灯带能耗低，均匀性和稳定性好，寿命长，检测结果更准确，更适合工业生产。
其中，优选的，所述光源模块的长度不小于钢化玻璃的宽度(钢化玻璃移动方向)；优选的，光源模块的长度为2000mm-3660mm；光源模块的宽度为100mm-120mm；优选的光源模块长度和宽度，能更好的对钢化玻璃进行应力斑检测，检测结果更准确，能耗更低。
优选的，所述滤光组件包括透光板、PVB胶片和偏光片；所述偏光片设置于透光板与PVB胶片之间；优选的滤光组件，结构简单、偏光效果好，使用方便，成本低廉，适合大规模应用。
优选的，所述透光板为透明玻璃原片或透明亚克力板；所述透光板的厚度为3mm-6mm；PVB胶片厚度为0.75-1.15mm；优选的透光版材质和厚度，对光源的损耗小，得到的偏振光稳定，均匀性好，亮度适中，更符合检测要求，检测结果更准确。
优选的，所述光源模块安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮之间，光源模块的光线出口朝上，垂直于钢化玻璃版面。
其中，优选的，所述成像模块为带偏光镜头的工业线扫相机；优选的成像设备，成像效果好，清晰度高，连续性强，稳定性好，可操控性好，适合大规模应用。
优选的，所述工业线扫相机安装于钢化玻璃生产线冷却风栅的顶部，镜头朝向钢化玻璃。
其中，优选的，所述控制模块为旋转编码器；所述旋转编码器用于产生和传递钢化玻璃运动距离信号给成像模块，从而使成像模块能精确定位钢化玻璃在传动方向上的位置，进而成像更准确，成像效果更好。
优选的，所述旋转编码器安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮上。
其中，优选的，所述图像显示模块包括监视器或显示屏；通过监视器或显示屏，便于生产或质检人员进行观察，从而评判钢化玻璃质量，得出检测结果。
其中，优选的，所述检测装置还包括存储模块，所述存储模块与成像模块电连接；利用储存模块，可以对成像模块形成的图像进行保存，从而便于产品质量的追溯和图像的识别。
其中，优选的，所述检测装置还包括应力斑自动识别模块；所述应力斑自动识别模块能自动识别图像中的应力斑，并进行统计，识别速度快，准确度高，有利于提高应力斑在线检测装置的检测速度和准确性，自动化程度更高。
为了实现上述发明目的，更进一步的，本发明提供了一种利用钢化玻璃应力斑在线检测装置进行应力斑检测的方法，包括以下步骤：
(1)将钢化玻璃应力斑在线检测装置按照要求安装在钢化玻璃生产线上；
(2)采用钢化玻璃应力斑在线检测装置对钢化玻璃进行应力斑检测。
其中，步骤(2)中，应力斑检测的原理为：光源发出的光线经过滤光组件的过滤，形成偏振光，从下至上垂直照射于待观测钢化玻璃片上；钢化玻璃片在锟道上辊轮的作用下持续移动，同时，控制模块通过检测到的辊轮运动速度，生成玻璃运动距离信号并传递给成像模块；成像模块收到控制模块的信号后，利用偏光镜头捕捉透过钢化玻璃的偏振光，以此对钢化玻璃进行线扫成像，得到扫描图像；成像模块将扫描图像数据传输到与之相连接的图像显示模块，工程师通过图像显示模块对图像进行应力斑观察和评判，得到钢化玻璃的应力斑检测结果，实现钢化玻璃应力斑在线检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明应力斑在线检测装置直接安装在钢化玻璃的生产线上，能够对钢化玻璃生产线上生产的每块钢化玻璃进行实时成像，检测效率高，不受环境影响，检测结果灵敏准确、可靠。
2、本发明应力斑在线检测装置观察全面、无需对待检测玻璃片进行特定位置的移动，并能够根据检查结果快速调整生产条件，减少生产不良率。
3、本发明应力斑在线检测装置结构简单，能独立安装，对原产线无特殊要求，能满足不同环境的使用场景，且操作方便、成本低廉、寿命长、适合大规模应用于钢化玻璃的应力斑检测。
附图说明：
图1为本发明实施例1中光源模块结构示意图；
图2为本发明实施例1中滤光组件截面示意图；
图3为本发明实施例1中滤光组件俯视图；
图4为本发明实施例1中检测装置在钢化玻璃生产线上的安装位置侧视图；
图5为本发明实施例1中检测装置在钢化玻璃生产线上的安装位置俯视图；
图6为本发明实施例1中旋转编码器的安装位置示意图；
附图标记：1-光源；2-滤光组件；201-透光板；202-PVB胶片；203-偏光片；3-框架；4-成像模块；5-控制模块；6-光源模块；7-钢化玻璃；8-辊轮；9-冷却风栅；10-钢化炉；11-图像显示模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种钢化玻璃应力斑在线检测装置(图4、5)：由光源模块6、成像模块4、控制模块5和图像显示模块11组成；成像模块和控制模块电连接；
光源模块6由滤光组件2和光源1(LED灯带)组成(图1、图2和图3)，长度为3300mmmm，宽度为100mm；光源模块6安装在框架3中；滤光组件2由透光板(6mm透明亚克力板)201、PVB胶片(0.75mm)202和偏光片203(透射式偏光片)组成；偏光片203设置于透光板201与PVB胶片202之间；光源模块6安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8之间；
成像模块4为工业线扫相机(海康威视MV-CL042-90GM)；安装于钢化玻璃生产线冷却风栅的顶部，镜头朝向钢化玻璃；
控制模块5为旋转编码器(虹科Micronor光纤增量式旋转编码器)；安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8上(图6)；
图像显示模块11为显示器(联想Think Centre)；图像显示模块与成像模块电连接；
钢化玻璃生产线：钢化玻璃尺寸为600mm*2000mm；产量为2万m2/d；
检测的原理：光源1发出的光线经过滤光组件2的过滤，形成偏振光，从下至上垂直照射于待观测钢化玻璃7上；钢化玻璃7在锟道上辊轮8的作用下持续移动，同时，控制模块5通过检测到的辊轮8运动速度，生成玻璃运动距离信号并传递给成像模块4；成像模块4收到控制模块5的信号后，利用偏光镜头捕捉透过钢化玻璃7的偏振光，以此对钢化玻璃7进行线扫成像，得到扫描图像；成像模块4将扫描图像数据传输到与之相连接的图像显示模块11，工程师通过图像显示模块11对图像进行应力斑观察和评判，得到钢化玻璃7的应力斑检测结果，实现钢化玻璃应力斑在线检测。
实施例2
一种钢化玻璃应力斑在线检测装置：
一种钢化玻璃应力斑在线检测装置：由光源模块6、成像模块4、控制模块5、存储模块和图像显示模块11组成；成像模块和控制模块电连接；
光源模块6由滤光组件2和光源1(LED灯带)组成，长度为3300mm，宽度为100mm；光源模块6安装在框架3中；滤光组件2由透光板(3mm透明玻璃原片)201、PVB胶片(1.15mm)202和偏光片203组成；偏光片203设置于透光板201与PVB胶片202之间；光源模块6安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8之间；
成像模块4为工业线扫相机(海康威视MV-CL042-90GM)；安装于钢化玻璃生产线冷却风栅的顶部，镜头朝向钢化玻璃；
控制模块5为旋转编码器(虹科Micronor光纤增量式旋转编码器)；安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8上；
图像显示模块11为显示器(联想Think Centre)；图像显示模块11与成像模块4电连接；
存储模块为电脑硬盘；存储模块与成像模块4电连接；
钢化玻璃生产线：钢化玻璃尺寸为500mm*3000mm；产量为2万m2/d；
检测的原理：光源1发出的光线经过滤光组件2的过滤，形成偏振光，从下至上垂直照射于待观测钢化玻璃7上；钢化玻璃7在锟道上辊轮8的作用下持续移动，同时，控制模块5通过检测到的辊轮8运动速度，生成玻璃运动距离信号并传递给成像模块4；成像模块4收到控制模块5的信号后，利用偏光镜头捕捉透过钢化玻璃7的偏振光，以此对钢化玻璃7进行线扫成像，得到扫描图像；成像模块4将扫描图像数据传输到与之相连接的图像显示模块11和存储模块，存储模块将图像存储起来，工程师通过图像显示模块11对图像进行应力斑观察和评判，得到钢化玻璃7的应力斑检测结果，实现钢化玻璃应力斑在线检测。
实施例3
一种钢化玻璃应力斑在线检测装置：由光源模块6、成像模块4、控制模块5、存储模块和图像显示模块11组成；成像模块、存储模块和控制模块电连接；
光源模块6由滤光组件2和光源1(LED灯带)组成，长度为3300mm，宽度为100mm；光源模块6安装在框架3中；滤光组件2由透光板(4mm透明亚克力板)201、PVB胶片(1mm)202和偏光片203组成；偏光片203设置于透光板201与PVB胶片202之间；光源模块6安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8之间；
成像模块4为工业线扫相机(海康威视MV-CL042-90GM)；安装于钢化玻璃生产线冷却风栅的顶部，镜头朝向钢化玻璃；
控制模块5为旋转编码器(虹科Micronor光纤增量式旋转编码器)；安装于钢化玻璃生产线辊道的辊轮8上；
图像显示模块11为显示器(联想Think Centre)；图像显示模块与成像模块电连接；
存储模块为电脑硬盘；存储模块与成像模块4电连接；
钢化玻璃生产线：钢化玻璃尺寸为1000mm*1000mm；产量为2万m2/d；
检测的原理：光源1发出的光线经过滤光组件2的过滤，形成偏振光，从下至上垂直照射于待观测钢化玻璃7上；钢化玻璃7在锟道上辊轮8的作用下持续移动，同时，控制模块5通过检测到的辊轮8运动速度，生成玻璃运动距离信号并传递给成像模块4；成像模块4收到控制模块5的信号后，利用偏光镜头捕捉透过钢化玻璃7的偏振光，以此对钢化玻璃7进行线扫成像，得到扫描图像；成像模块4将扫描图像数据传输到与之相连接的图像显示模块11和存储模块，存储模块将图像存储起来，工程师通过图像显示模块11对图像进行应力斑观察和评判，得到钢化玻璃7的应力斑检测结果，实现钢化玻璃应力斑在线检测。
对比例：采用中国专利公开号CN105527225A中的应力斑在线检查灯箱对实施例1、2、3中的钢化玻璃生产线生产的钢化玻璃进行应力斑检测(编号为1、2、3)。
实验例：随机选择上述实施例1-3和对比例中钢化玻璃生产线一个时段内连续生产的钢化玻璃(数量100张)进行线下应力斑检测(按GB/T 18144-2008进行检测)，将检测结果与在线检测结果进行对比。
检测结果统计：
分析上述对钢化玻璃的线上和线下应力斑的检测结果可知，本申请应力斑在线检测装置具有对每片玻璃全覆盖应力斑在线检测，检测速度与辊轮运动速度一致，应力斑成像结果保存，可追溯的优点，且检测的结果准确率显著提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种钢化玻璃应力斑在线检测装置， 其特征在于，包括光源模块、成像模块、控制模块和图像显示模块；所述成像模块和控制模块电连接；所述图像显示模块与成像模块电连接；所述光源模块用于发出偏振光，且所述光源模块发出的偏振光从平行于钢化玻璃厚度的方向射入钢化玻璃；所述成像模块能利用透过钢化玻璃的偏振光对钢化玻璃进行扫描成像；所述控制模块用于控制所述成像模块对钢化玻璃进行扫描成像的频率和时段；所述图像显示模块用于显示从成像模块接收到的图像。
2. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于， 所述光源模块包括滤光组件和光源，所述滤光组件用于将光源产生的光线过滤为偏振光。
3. 根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于， 所述滤光组件包括透光板、PVB胶片和偏光片；所述偏光片设置于透光板与PVB胶片之间。
4. 根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于， 所述透光板为透明玻璃原片或透明亚克力板；所述透光板的厚度为3-6mm；PVB胶片厚度为0.75-1.15mm。
5. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于， 所述成像模块为带偏光镜头的工业线扫相机。
6. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于， 所述控制模块为旋转编码器。
7. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于， 所述图像显示模块包括监视器或显示屏。
8. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于， 所述检测装置还包括存储模块，所述存储模块与成像模块电连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括应力斑自动识别模块。
10.一种钢化玻璃应力斑在线检测装置进行应力斑检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将权利要求1-9任一项所述的钢化玻璃应力斑在线检测装置按照要求安装在钢化玻璃生产线上；
（2）利用钢化玻璃应力斑在线检测装置对钢化玻璃进行应力斑检测。
Priority Applications (1)
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| CN202310743238.2A CN116593485A (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种钢化玻璃应力斑在线检测装置及检测方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117782823A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 易事特智能化系统集成有限公司 | 一种光伏材料检测设备 |
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2023
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