CN204555929U - 一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，该玻璃几何参数测量系统设置在所述玻璃钢化设备中用于将检测的玻璃负载信息传输至控制系统，所述玻璃几何参数测量系统由光源、用于读取玻璃负载信息的探测器、用于控制探测器运动的驱动机构和用于对测量数据进行处理的信息处理单元组成，所述探测器相对于所述机架做往复运动。该系统通过设置水平往复移动的探测器阵列，从而避免探测器采集玻璃信息时产生盲区，大大提高了探测器的检测准确率，其次探测器内部依次设置光滤波窗口、准直器和光敏单元，通过光滤波窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于玻璃几何参数的测量系统，具体涉及一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统。
背景技术
目前，玻璃加工行业逐渐采用光源结合相机对玻璃的综合几何参数进行测量以达到在生产过程中实施控制的目的，例如，本申请人申请的中国专利：基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，专利号为：201310079110.7，该方案采用光源和探测器进行检测，其中探测器和光源分布在被检测玻璃的两侧，探测器在检测过程中相对于机架保持不动，被检测玻璃在移动过程中完成检测，由于设计的不尽完善，该方案具有以下缺点：由于探测器包括多个由光滤波窗口、准直器和光敏单元构成的检测单元，多个检测单元纵向排列而成，由于每个检测单元都具有一个检测范围，必然导致任意两个检测单元之间会存在盲区，从而导致检测数据存在一定误差，这将导致测量的数据不精确。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，该系统通过设置水平往复移动的探测器阵列，从而避免探测器采集玻璃信息时产生盲区，大大提高了探测器的检测准确率，其次探测器内部依次设置光滤波窗口、准直器和光敏单元，通过光滤波窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测。
本实用新型所采用的技术方案为：一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，所述玻璃钢化设备包括加热段、钢化冷却段、玻璃输送装置及控制系统，所述玻璃输送装置由机架、辊道及驱动装置构成，玻璃通过辊道进行输送，该玻璃几何参数测量系统设置在所述玻璃钢化设备中用于将检测的玻璃负载信息传输至控制系统，所述玻璃几何参数测量系统由光源、用于读取玻璃负载信息的探测器、用于控制探测器运动的驱动机构和用于对测量数据进行处理的信息处理单元组成，所述探测器相对于所述机架做往复运动。
进一步优化该方案，所述玻璃输送装置上设置有旋转编码器，向所述控制系统反馈角位移信息。
进一步优化该方案，所述探测器由壳体、光滤波窗口、准直器和光敏单元构成。
进一步优化该方案，所述光源和探测器分布在玻璃的上下两侧，光源的输出光照射在被检测玻璃上，探测器的采集面对应辊道间隙处的玻璃，用于接收光强度分布信息。
进一步优化该方案，所述光源和探测器设置在玻璃的同一侧，玻璃的另一侧设有背景板，该背景板是黑色或其它区别该玻璃表面的颜色，使得该探测器可直接或通过镜子读取到从玻璃反射的光强度分布信息。
进一步优化该方案，所述光源将光线施加在玻璃的下表面上，光源发出的光线经玻璃的下表面反射后，再次被镜子反射到位于玻璃下方的探测器。
进一步优化该方案，所述驱动机构，由电机、直线导轨和传动装置构成。
进一步优化该方案，所述探测器在平行于玻璃所在的平面内并沿垂直于玻璃运动方向做往复直线运动。
进一步优化该方案，所述驱动机构还设置有位移传感器。
进一步优化该方案，所述信息处理单元为PLC或工业计算机。
进一步优化该方案，所述信息处理单元包括积分放大模块和A/D转换模块，探测器内部的光敏单元输出的信号依次经积分放大模块和A/D转换模块处理后，输出数字信号给传输给控制系统。
进一步优化该方案，所述光滤波窗口具有380nm-780nm的通带。
进一步优化该方案，所述准直器为准直透镜。
进一步优化该方案，所述光敏单元为光电二极管。
由于采用上述技术方案，本实用新型具备如下有益效果：
其一、通过设置水平往复移动的探测器阵列，从而避免探测器采集玻璃信息时产生盲区，大大提高了探测器的检测准确率。
其二、该玻璃外形检测装置的探测器内部光敏单元按照一定规则排列，通过光滤波窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，探测器单元采用宽范围输出高速器件，通过高量化等级的A/D器件实现微弱光强度分布的高动态测量，提高玻璃外形识别的正确率。
其三、通过该装置测量负载信息时，在探测器内部设置的光滤波窗口具有380nm-780nm的通带，该光滤波窗口能够滤除大部分自然光，因此可以进一步降低自然光的影响，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测，而且测量过程中避免外界光线变化对系统测量精度的影响，提高测量玻璃外形的准确度。
附图说明
图1是本实用新型第一种实施方式的结构示意图。
图2是本实用新型第二种实施方式的结构示意图。
图3是本实用新型第三种实施方式的结构示意图。
图4为探测器中信号采集单元的结构示意图。
图5为本实用新型中探测器采集和处理信号的流程图。
图6为探测器内部单排光敏单元排列分布示意图。
图7为控制探测器运动的驱动机构的结构示意图。
图8为探测器做往复运动时的示意图。
附图标记：1、加热段，101、炉门，2、钢化冷却段，3、玻璃输送装置，4、光源，5、探测器，501、壳体，502、光滤波窗口，503、准直器，504、光敏单元，6、背景板，7、镜子，8、驱动机构，9、滑块，10、底座。
具体实施方式
如图所示，一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，所述玻璃钢化设备包括加热段1、钢化冷却段2、玻璃输送装置3及控制系统，加热段1入口一侧设置有炉门101，所述玻璃输送装置3由机架、辊道及驱动装置构成，驱动装置带动辊道旋转，玻璃输送装置3的一端为上片台，另一端为下片台，被检测玻璃放置到上片台后通过辊道进行输送，该玻璃几何参数测量系统设置在所述玻璃钢化设备中用于将检测的玻璃负载信息传输至控制系统，所述玻璃几何参数测量系统由光源4、用于读取玻璃负载信息的探测器5、用于控制探测器运动的驱动机构8和用于对测量数据进行处理的信息处理单元组成，所述探测器5相对于所述机架做往复运动；所述探测器5包括一壳体501，在壳体501内设置多个由光滤波窗口502、准直器503和光敏单元504构成的检测单元，多个检测单元成排设置在壳体501内，光滤波窗口502设置在壳体501前端，所述光滤波窗口502具有380nm-780nm的通带，且光滤波窗口502对应辊道之间的间隙处，此处也可以理解成探测器探测窗口至于输送辊道的间隙处，探测器探测面距离输送辊道上表面距离没有特别要求，光滤波窗口502后端设有准直器503，准直器503后端设有光敏单元504。
本方案中所述玻璃输送装置3上设置有旋转编码器，旋转编码器可以设置在辊道的一端，也可通过随动轮设置在玻璃的下侧，通过旋转编码器实时向所述控制系统反馈角位移信息。
根据上述的技术方案，本领域的技术人员可以做出多种实施方式，如附图1所示，所述的光源4和探测器5分布在玻璃的两侧，光源4的输出光照射在被检测玻璃上，探测器5的采集面对应辊道间隙处的玻璃用于接收光强度分布信息并将该信息传输至控制系统；
如图2所示，光源和探测器可以同时设置在被检测玻璃的上方，被检测玻璃的下方设有背景板6，该背景板一般是黑色的，但也可以是其他区别于该被检测玻璃的颜色，光源的入射光照射在玻璃表面，由于底部设有深色的背景板9，因此探测器可清晰的采集到反射光，经信息处理单元处理得到玻璃的外形信息；如图3所示，所述光源4和探测器5可以同时设置玻璃的下方，同时在玻璃的下方还设有一个镜子7，光线施加在玻璃的下表面上，此时，光源发出的光线经玻璃的下表面反射后，再次被镜子7偏转从而反射到下方的探测器5上，在玻璃的上方可以设置背景板6。
本实用新型所述的控制探测器水平往复运动的驱动机构，可以根据情况合理设置，本实施例中由驱动装置、传动装置和导向装置构成。如图7所示，可将探测器5通过滑块9设置在底座10上，驱动装置输出动力，探测器5通过滑块9在底座10上往复运动，所述驱动装置可以为伺服电机、普通电机、直线电机、步进电机、气缸或液压缸。本领域技术人员所熟知的，当采用伺服电机或步进电机时，可以精确控制位移量并反馈给控制系统；当采用普通电机等不具有精确控制位移的部件时，为实现闭环控制，可以在该运动控制系统中设置位移传感器，通过位移传感器实时反馈位移量，该位移传感器优选采用光栅尺。优选地，如图8所示，探测器5在平行于玻璃所在的平面内并沿垂直于玻璃运动方向做往复直线运动。
本实用新型所述的光滤波窗口，其目的是为了避免环境光变化对器件的影响，由于本探测器采用的探测器为可见光波段，所以对应的衰减窗口也在这个波段，即可见光波段（380-780nm），也就是说光滤波窗口具有380nm-780nm的通带。
本方案中所述的信息处理单元可以采用PLC或工业计算机，探测器将接收的信号通过信息处理单元转换成可用的电信号并传输给控制系统，本实施例中：所述信息处理单元采用如下结构：所述信息处理单元包括积分放大模块和A/D转换模块，探测器8内部的光敏单元804输出的信号依次经积分放大模块和A/D转换模块处理后，输出数字信号给传输给控制系统；结合图5详细描述探测器处理信号过程，光源发出的光辐射经过照射检测区域，当有玻璃通过时，光辐射会被玻璃衰减，因此，携带玻璃轮廓和厚度信息的衰减后的光辐射被探测器接收，经过光敏单元后，由光电效应产生与辐射强度成比例的光电流信号，该信号经过积分放大模块后变为电压信号，得到的电压信号输出给A/D转换模块，在积分放大模块和A/D转换模块之间设置有高速选通开关，高速选通开关为多路复用高速模拟开关，可以高速的周期性的选通各探测单元，将模拟的电压信号送入A/D模块，进行抽样保持、量化、编码输出，从而转换为数字信号，该数字信号经数据采集传输模块传入控制系统；信息处理单元中设置的增益调整模块其作用是调整各基础单元的增益值，因为该玻璃外形检测装置探测器数目为N个，我们把N个探测器单元分为若干组M=N/32，即每32个光电器件为一组，组内通过高速选通开关实现各个光电器件的周期性选通，信号串行输出。各组之间为并行操作。但是各组在整个探测器阵列中的排列位置不同，光源照射时难免出现各位置处的光照度的差异，加之光电器件之间也存在一定的响应不一致问题，所以采用增益调整模块调整各组信号的放大倍数，使得输出信号的一致性较好。
本实用新型所述的准直器可采用准直透镜，能够有效地防止杂散光对光敏单元的影响，并且实现了光敏单元的有效隔离。
所述探测器的光敏单元采用宽范围模拟信号输出、高速的光电二极管，光敏单元实现光电信号的转换。光电二极管两端加载反向偏置电压，以光电导模式工作，可以获得较宽的线性输出和较高的响应频率。当光照射光电二极管时，在结区产生大量的光生载流子，载流子在内建电场的作用下形成光电流，光照越强，光电流越大，当光电二极管与负载电阻串联，在负载电阻两端可以得到随光照度变化的电压信号，从而完成光信号到电信号的转换。
所述的探测器中准直器的深度根据光敏单元的孔径角度和排列间距来设置，一方面保证光电探测器探测无盲点，二方面保证相邻探测器相交区域在一定范围；其次设备使用光源的光强度大于环境光的光强，滤光片是为了减少环境光的影响，环境光的变化会引起探测器的光电流输出幅值的变化，对于玻璃检测这种弱衰减产品的检测时环境光引起的光电流输出会影响系统检测的可靠性，因此要加滤光片。滤光片在设计时考虑其衰减系数，衰减系数的选择应保证环境光引起的光电管光电流的输出值幅度远远小于正常玻璃对检测光的衰减量造成的光电管光电流输出值。设备选用光源的光强度在经过衰减后照射到光电管处的照度影满足光电管的高灵敏检测和线性输出的照度范围。
为了提高该系统的闭环控制性能，在上片台和下片台上均可设置用于接收光强度分布信息的探测器，两侧检测信息均传输给控制系统，通过控制系统做出对比，可以分析出产品的加工质量、成品率，同时也可用于观察同批次的产品的综合生产信息，实现该设备的自动化生产能力。
Claims (14)
1.一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，所述玻璃钢化设备包括加热段、钢化冷却段、玻璃输送装置及控制系统，所述玻璃输送装置由机架、辊道及辊道驱动装置构成，玻璃通过辊道进行输送，该玻璃几何参数测量系统设置在所述玻璃钢化设备中用于将检测的玻璃负载信息传输至控制系统，其特征在于：
所述玻璃几何参数测量系统由光源、用于读取玻璃负载信息的探测器、用于控制探测器运动的驱动机构和用于对测量数据进行处理的信息处理单元组成，所述探测器相对于所述机架做往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于,所述玻璃输送装置上设置有旋转编码器，向所述控制系统反馈角位移信息。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述探测器由壳体、光滤波窗口、准直器和光敏单元构成。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述光源和探测器分布在玻璃的上下两侧，光源的输出光照射在被检测玻璃上，探测器的采集面对应辊道间隙处的玻璃，用于接收光强度分布信息。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述光源和探测器设置在玻璃的同一侧，玻璃的另一侧设有背景板，该背景板是黑色或其它区别该玻璃表面的颜色，使得该探测器可直接或通过镜子读取到从玻璃反射的光强度分布信息。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述光源将光线施加在玻璃的下表面上，光源发出的光线经玻璃的下表面反射后，再次被镜子反射到位于玻璃下方的探测器。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述驱动机构由驱动装置、传动装置和导向装置构成。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于,所述探测器在平行于玻璃所在的平面内并沿垂直于玻璃运动方向做往复直线运动。
9.根据权利要求7所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于,所述驱动机构还设置有位移传感器。
10.根据权利要求1所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述信息处理单元为PLC或工业计算机。
11.根据权利要求10所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述信息处理单元包括积分放大模块和A/D转换模块，探测器内部的光敏单元输出的信号依次经积分放大模块和A/D转换模块处理后，输出数字信号给传输给控制系统。
12.根据权利要求3所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述光滤波窗口具有380nm-780nm的通带。
13.根据权利要求3所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述准直器为准直透镜。
14.根据权利要求3所述的一种玻璃钢化设备用玻璃几何参数测量系统，其特征在于：所述光敏单元为光电二极管。
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| CN105241394A (zh) * | 2015-10-10 | 2016-01-13 | 平湖拓伟思自动化设备有限公司 | 眼镜片轮廓光学扫描仪 |
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