FI89583B

FI89583B - Foerfarande och anordning Foer maetning av boejningsgraden hos en glasskiva

Info

Publication number: FI89583B
Application number: FI914959A
Authority: FI
Inventors: Ville Haeyrinen
Original assignee: Tamglass Eng Oy
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1993-07-15
Also published as: FI914959A0; EP0576636A1; JPH06507722A; WO1993008447A1; FI89583C; FI914959A

Description

1 895831 89583

Menetelmä ja laite lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi. -Förfarande och anordning för mätning av böjningsgraden hos en glasskiva.Method and apparatus for measuring the degree of bending of a glass sheet. -Forfarande och anordning för mätning av böjningsgraden hos en glasskiva.

Keksinnön kohteena on menetelmä lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi käyttämällä optista mittausyksikköä, jolla kohdistetaan lasilevyn pintaan toisaalta valaisusäde ja toisaalta valaisusädettä risteävä mittaussäde. Keksinnön kohteena on myös laite lasilevyn taivutusasteen mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu optinen mittausyksikkö, jossa on ensimmäiset optiikkaelimet valaisusäteen lähettämiseksi ja toiset optiikkaelimet valaisusädettä risteävän mittaussäteen vastaanottamiseksi ja kohdistamiseksi valoilmaisimelle.The invention relates to a method for measuring the degree of bending of a glass sheet using an optical measuring unit for applying a light beam on the one hand and a measuring beam crossing the light beam on the other hand to the surface of the glass sheet. The invention also relates to a device for measuring the degree of bending of a glass sheet, the device comprising an optical measuring unit having first optical means for transmitting a light beam and second optical means for receiving and directing a measuring beam intersecting the light beam.

Tämän tyyppinen laseravusteinen taivutusasteen mittausmenetelmä ja laite on esitetty hakijan aiemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 912871. Siinä on esitetty käytettäväksi sinänsä tunnettua mittalaitetta, joka perustuu CCD-kameratekniikkaan niin, että kiinteästi paikalleen asetetulla laitteella voidaan seurata lasin taipumisastetta. CCD-kameratekniikkaan perustuva mittauslaite on kuitenkin suhteellisen kallis, koska siinä tarvitaan suuri määrä herkkiä valoilmaisimia. Tällaisen laitteen asentaminen erilaisiin käyttökohteisiin vaatii myös suurta tarkkuutta.A laser-assisted method and apparatus for measuring the degree of bending of this type is disclosed in the applicant's previous Finnish patent application 912871. It discloses a measuring device known per se based on CCD camera technology so that the degree of deflection of glass can be monitored with a fixed device. However, a measuring device based on CCD camera technology is relatively expensive because it requires a large number of sensitive light detectors. Installing such a device in a variety of applications also requires great precision.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä ja laite, jotka perustuvat yksinkertaisempaan ja halvempaan Laite-konstruktioon, joLa voidaan tällöin edullisesti käyttää sekä taivutuksen mittaukseen että tarkistusinittaukseen taivutuksen . -·. ja mahdollisen karkaisun jälkeen.The object of the invention is to provide an improved method and device based on a simpler and cheaper device construction, which can then be advantageously used for both bending measurement and check measurement of bending. - ·. and after possible hardening.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan oheisissa patenttivaatimuksissa . ; esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.The object of the invention is achieved in the appended claims. ; on the basis of the characteristics set out in

Seuraavassa keksinnön yhtä suoritusesiinerkkiä selostetaan 2 89583 lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mittalaitteen yleisrakennetta kaaviollisesti sivulta nähtynä; kuvio 2 esittää kaaviollisesti laitteeseen kuuluvan optisen mittapään konstruktiota; kuvio 3 esittää halkileikkausta optiikkaelimistä valaisusäteen 4 (esim. lasersäde) lähettämiseksi; kuvio 4 esittää halkileikkausta optiikkaelimistä mittaussäteen 5 vastaanottamiseksi; ja kuvio 5 esittää suurennetussa mittakaavassa suorakaideraolla 17 varustetun rajairnen 16 käyttöä valodiodin 15 edessä.In the following, one embodiment of the invention will be described in more detail 2,89583 with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a schematic side view of the general structure of a measuring device according to the invention; Fig. 2 schematically shows the construction of an optical probe belonging to the device; Fig. 3 shows a cross-section of optical means for transmitting an illumination beam 4 (e.g. a laser beam); Fig. 4 shows a cross-section of the optical members for receiving the measuring beam 5; and Fig. 5 shows on an enlarged scale the use of a boundary strip 16 with a rectangular slot 17 in front of the light emitting diode 15.

Laite koostuu kolmesta pääkomponentista, jotka ovat optinen mittausyksikkö 1, mittausyksikön liikuttelukoneisto 2 ja toimintaa ohjaavat elektroniset mittaus- ja ohjauselimet 3.The device consists of three main components, which are the optical measuring unit 1, the movement mechanism 2 of the measuring unit and the electronic measuring and control means 3 controlling the operation.

Lasilevyn pinnan 20 taivutusastetta seurataan mittaamalla sen etäisyyttä kahden toisiaan risteävän optisen säteen 4 ja 5 avulla. Toinen säteistä on laserin ja optiikan 6 avulla muodostettava valaisusäde 4, joka muodostaa tutkittavan lasin pinnalle pienen, halkaisijaltaan 300 - 500 fm:n kokoisen valaistun alueen. Valaisusäteen 4 kanssa risteää kohdassa 21 kiinteässä ennalta valitussa kulmassa mittaussäde 5, jonka avulla kerätään kohteesta heijastunut valo ilmaisimeen, joka esitetyssä tapauksessa on optiikkaputkessa 7 oleva valodiodi 15 (vrt. kuvio 4). Optiikka 7 ja ilmaisin 15 yhdessä muodostavat tai määrittävät mittaussäteen 5. Mittaussäteeksi 5 voidaan siis määritellä sellainen tilavuus, jossa optiikkaan 7 liitetyllä ilmaisimella 15 voidaan havaita valonlähde (piste 21) 3 b95ö0 vain ja ainoastaan jos valonlähde (piste 21) sijaitsee mainitussa tilavuudessa. On selvää, että valodiodi ei ole ainoa kysymykseen tuleva ilmaisin ja että ilmaisimia voi olla useampia samassa laitteessa. Mittaussäde 5 on rajattu rajaimen 16 suorakaiteen muotoisella raolla 17 siten, että se on kohteen pinnalla 20 suorakaide, jonka mitat ovat esim. 0,3 x 5 mrn^. Suorakaidemuodon avulla saavutetaan hyvä mittaustarkkuus mutta vältetään suuntausongelmat, jotka aiheutuisivat kahden pienen säteen kohdistamisesta samaan kohtaan. Säteen rajaaminen voi tapahtua useilla eri menetelmillä eikä muodon tarvitse olla suorakaide, vaan se voi olla yleensä pitkulainen. Vaihtoehtoisesti voidaan valaisusäde 4 rajata muodoltaan pitkulaiseksi. Rajaaminen helpottaa laitteen valmistustoleransseja ja käyttöä, mutta ei ole oleellinen laitteen toiminnan tai tarkkuuden kannalta.The degree of bending of the surface 20 of the glass sheet is monitored by measuring its distance by means of two intersecting optical beams 4 and 5. One of the rays is an illumination beam 4 formed by means of a laser and optics 6, which forms a small illuminated area of 300-500 fm in diameter on the surface of the glass under examination. The measuring beam 5 intersects with the illumination beam 4 at a fixed preselected angle at 21, by means of which the light reflected from the object is collected in a detector, which in the case shown is a light emitting diode 15 in the optical tube 7 (cf. Fig. 4). The optics 7 and the detector 15 together form or define a measuring beam 5. The measuring beam 5 can thus be defined as a volume in which a light source (point 21) 3 b95ö0 can be detected by a detector 15 connected to the optics 7 only if the light source (point 21) is located in said volume. It is clear that the LED is not the only detector in question and that there may be several detectors in the same device. The measuring radius 5 is delimited by a rectangular slot 17 of the delimiter 16 so that it is rectangular on the surface 20 of the object, the dimensions of which are e.g. 0.3 x 5 mrn ^. The rectangular shape achieves good measurement accuracy but avoids alignment problems that would result from aligning two small beams at the same point. The delimitation of the beam can take place by several different methods and the shape does not have to be rectangular, but can usually be elongated. Alternatively, the illumination beam 4 can be limited to an elongated shape. Trimming facilitates manufacturing tolerances and use of the device, but is not essential to the operation or accuracy of the device.

Kohteen pinnan 20 etäisyyden mittaus perustuu siihen, että valon heijastuminen valaisusäteestä 4 mittaussäteeseen 5 on mahdollista ainoastaan, jos mitattava kohde on tarkasti näiden kahden säteen 4, 5 risteyskohdassa 21. Kysymyksessä on siis optinen kolmiomittausmenetelmä, jossa säteiden risteyskohta 21 ja mainitut optiikkaelimet 6 ja 7 muodostavat mittauskolmion.The measurement of the distance of the object surface 20 is based on the fact that light reflection from the illumination beam 4 to the measurement beam 5 is possible only if the object to be measured is exactly at the intersection 21 of the two beams 4, 5. measurement of the triangle.

Kuvion 3 mukaisesti laseroptiikan 6 linssit 11 ja 12 on kiin-; nitetty putkimaiseen kappaleeseen 13, johon myös laser 10 on kiinnitetty.According to Figure 3, the lenses 11 and 12 of the laser optics 6 are fixed; attached to the tubular body 13 to which the laser 10 is also attached.

-j- Kuvion 4 mukaisesti valodiodioptiikan 7 rajain 16, linssi 18 ja suodin 19 ovat kiinnitetyt putkeen 14, johon myös valodiodi 15 on kiinnitetty rajaimen 16 taakse.-j- According to Fig. 4, the limiter 16, the lens 18 and the filter 19 of the photodiode optics 7 are attached to a tube 14, to which the photodiode 15 is also attached behind the limiter 16.

. . Kuten näkyy kuviosta 2, molemmat putkimaiset optiikkaelimet 6 ja 7 on kiinnitetty kappaleeseen 9, jolloin ne muodostavat yhtenä yksikkönä liikuteltavan optisen mittapään 1. Mittaussä-teiden 4 ja 5 lähtöpisteiden välimatka voi olla esim. 30 cm.. . As shown in Fig. 2, both tubular optical members 6 and 7 are fixed to the body 9, whereby they form a movable optical measuring head 1 as one unit. The distance between the starting points of the measuring beams 4 and 5 can be e.g. 30 cm.

4 895834,89583

Se, samoin kuin säteiden 4 ja 5 välinen kulma on kuitenkin ennalta asetettavissa johonkin kiinteään arvoon.However, it, as well as the angle between the radii 4 and 5, can be preset to some fixed value.

Yleisesti ottaen keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen, että optisen mittapään 1 sijainti välittää tiedon lasilevyn taivutusasteesta ja liikuttelukoneisto 2 tai mittalaitteen käyttäjä pyrkii pitämään optisen mittapään 1 vakioetäisyydellä tai lähes vakioetäisyydellä lasilevystä 20 mainitun optisen kolmiomittauksen avulla.In general, the method according to the invention is based on the fact that the location of the optical probe 1 conveys the degree of bending of the glass plate and the actuator 2 or the user of the measuring device tends to keep the optical probe 1 at or near constant distance from the glass plate 20 by said optical triangulation.

Valodiodi 15 on liitetty vahvistuselektroniikkaosan 8 välityksellä mittaus- ja ohjauselimiin 3, joka ohjaa koneistoa 2, jolla optista mittausyksikköä voidaan liikutella edestakaisin pystysuunnassa. Mittaus- ja ohjauselimet 3 siis toisaalta ohjaavat liikuttelukoneistoa 2 ja toisaalta tarkkailevat valodio-dilta 15 tulevaa sähköistä signaalia. Eräs mahdollinen ratkaisu mittaus- ja ohjauseliiniksi on analogisia tuloja ja lähtöjä sisältävä ohjelmoitava logiikka, johon on mahdollista ohjelmoida kohteen 20 etsimiseen vaadittava hakustrategia.The light emitting diode 15 is connected via the amplification electronics 8 to the measuring and control means 3, which control the mechanism 2 by means of which the optical measuring unit can be moved back and forth vertically. The measuring and control means 3 thus, on the one hand, control the actuating mechanism 2 and, on the other hand, monitor the electrical signal coming from the light emitting diode 15. One possible solution for the measurement and control line is a programmable logic with analog inputs and outputs, in which it is possible to program the search strategy required to search for the object 20.

Liikuttelueliminä 2 voidaan käyttää lähinnä tasasähkö- tai askelmoottoripohjaisia lineaarimoottoreita. Molemmat soveltuvat periaatteessa yhtä hyvin tarkoitukseen, mutta asennon tai ase-manmittauspotentiometrillä varustetut tasasähkolineaarimoot-torit ovat yksinkertaisimpia ohjata sekä hinnaltaan edullisempia. Mittaus- ja ohjauselimillä 3 on siis tieto optisen mit-taussyksikön 1 asemasta tai liikematkasta suhteessa ennalta asetettuun arvoon, joka on esim. valittu siten, että risteys-kohta 21 sijaitsee haluttuun asteeseen taipuneen lasilevyn pinnan 20 kohdalla. Tämä tieto asemasta tai liikematkasta voidaan siis välittää liikutteluelimiin 2 liittyvältä anturilta tai se saadaan suoraan ohjauselimien 3 antamista ohjauskäskyistä (esim. askelmoottoria käytettäessä). Taivutusastetta voidaan seurata jatkuvasti sitä mukaa kun lasi taipuu, laskemalla optista mittausyksikköä 1 niin, että säteiden risteyskohta 21 5 89583 seuraa lasin pintaa 20. Mittaustulos ilmoitetaan ± poikkeamana ennalta määrätystä tavoitearvosta. Tarkistusmittauksissa riittää ilmoitus siitä, onko mittaustulos hyväksyttävien rajojen sisällä.As the moving members 2, mainly DC or stepper motor-based linear motors can be used. Both are basically equally suitable for the purpose, but DC linear motors with a position or position measuring potentiometer are the simplest to control and less expensive. The measuring and control means 3 thus have information on the position or travel of the optical measuring unit 1 in relation to a preset value, which is e.g. selected so that the intersection point 21 is located at the surface 20 of the glass sheet bent to the desired degree. Thus, this information about the position or movement distance can be transmitted from a sensor associated with the actuating means 2 or can be obtained directly from the control commands given by the control means 3 (e.g. when using a stepper motor). The degree of bending can be monitored continuously as the glass bends by lowering the optical measuring unit 1 so that the intersection of the rays 21 5 89583 follows the surface 20 of the glass. The measurement result is reported ± as a deviation from a predetermined target value. For verification measurements, an indication of whether the measurement result is within acceptable limits is sufficient.

Claims

A method for measuring the degree of bending of a glass sheet using optical triangulation, in which a light beam (4) and a crossing beam (5) intersecting the light beam are applied to the glass sheet surface (20), said optical means (6, 7) being spaced apart wherein the intersection (21) of the beams (4, 5) and said optical members (6, 7) form a measuring triangle, characterized in that the position of the optical probe (1) conveys information about the degree of bending of the glass plate and the moving mechanism (2) aims to hold the optical probe (1) at a constant or near constant distance from the glass plate (20) by means of said optical triangulation, for which the actuating mechanism (2) of the optical measuring head (1) is controlled by electrical measuring and control means (3) which simultaneously monitor said measuring beam (5) from a light detector (15) incoming electronic signal.

Method according to Claim 1, characterized in that a laser beam is used as the illumination beam (4).

An apparatus for measuring the degree of bending of a glass sheet, the apparatus comprising an optical measuring unit (1) having first optical means (6) for transmitting an illumination beam (4) and second optics (7) for receiving and aligning an illumination initiation beam (5) to a light detector (15) , that the optical measuring unit (1) is arranged to be movable by a moving mechanism (2) controlled by electric control means (3) having information about the movement distance or position of the measuring unit (1) and further monitoring the electrical signal from said light detector (15). 7 ο 9 5 8 3

Device according to claim 3, characterized in that said first or second optical elements (6 or 7) comprise a stop (16) by means of which the illumination beam (4) or the measuring beam (5) is made elongate in cross-section, e.g. rectangular.

Device according to Claim 3 or 4, characterized in that the light detector (15) is a light-emitting diode.

Device according to Claim 3 or 4, characterized in that the optical measuring unit (1) can be linearly reciprocated in the vertical direction. 8 89583 Paten tkrav