TW201931469A - 用於使熱處理裝置對準的系統及其操作 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種用於熱處理上釉基板(S)的熱處理裝置(1)，上釉基板在第一方向及正交於第一方向的第二方向上延伸，熱處理裝置包括用於輸送上釉基板的輸送裝置(2)以及用於執行熱處理的加熱裝置(10)，其特徵在於，加熱裝置(10)包括至少兩個雷射發生器(L)，其每一者產生一雷射光束(F)，雷射發生器佈置為使得光束一起形成連續的雷射線，熱處理裝置還包括對準系統(100)，其佈置來檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分(f)且包括計算單元(130)。
Description
本發明關於在上釉基板(glazing substrate)上的薄層之熱處理的領域。
已知對沉積在平坦基板上的塗層執行局部且快速的雷射退火(laser annealing)(雷射閃光加熱)。為此，具有要被退火的塗層之基板在雷射線下方運行，或者實際上雷射線在承載塗層的基板上方運行。
此雷射退火允許薄塗層被加熱到約數百度的高溫，同時保護下方的基板。運行速度當然較佳為盡可能快的，有利地為每分鐘至少數公尺。
然而，目前可選擇小尺寸(小於30公分)的雷射線或長達150公分的單片線(monolithic line)。還能夠藉由使多個長度為數十公分的雷射線相加來建立雷射線，以建立大尺寸的雷射線。然而，這種雷射線的寬度僅為幾百微米。
因此，將理解的是，重要的是形成線之各種雷射線的對準。在安裝線的過程中執行此種對準。
然而，當雷射線的寬度小於100 µm時，環境干擾(environmental disturbance)為不可忽視的，且導致失去對準。因此需要執行對準調整操作。此對準調整在雷射的暖機時間(warmup time)被執行，或者在製造期間失去對準的情況下被執行。
必須經常執行的這些調整的一個缺點為它們會降低製造效率，同時會產生人力資源成本。同樣地，由於若上釉基板的輸送為連續的，則不會立即檢測到未對準而導致基板刮擦(scrappage)，會產生廢料。
此外，這些調整被手動地進行，例如，藉由作用在至少一調整螺釘上。這類型的調整實施起來為複雜的，且需要大量的操作者經驗才能有效地操作。
此雷射退火允許薄塗層被加熱到約數百度的高溫，同時保護下方的基板。運行速度當然較佳為盡可能快的，有利地為每分鐘至少數公尺。
然而，目前可選擇小尺寸(小於30公分)的雷射線或長達150公分的單片線(monolithic line)。還能夠藉由使多個長度為數十公分的雷射線相加來建立雷射線，以建立大尺寸的雷射線。然而，這種雷射線的寬度僅為幾百微米。
因此，將理解的是，重要的是形成線之各種雷射線的對準。在安裝線的過程中執行此種對準。
然而，當雷射線的寬度小於100 µm時，環境干擾(environmental disturbance)為不可忽視的，且導致失去對準。因此需要執行對準調整操作。此對準調整在雷射的暖機時間(warmup time)被執行，或者在製造期間失去對準的情況下被執行。
必須經常執行的這些調整的一個缺點為它們會降低製造效率，同時會產生人力資源成本。同樣地，由於若上釉基板的輸送為連續的，則不會立即檢測到未對準而導致基板刮擦(scrappage)，會產生廢料。
此外，這些調整被手動地進行，例如，藉由作用在至少一調整螺釘上。這類型的調整實施起來為複雜的，且需要大量的操作者經驗才能有效地操作。
因此，本發明提出藉由設置熱處理裝置來解決這些缺點，熱處理裝置配備有對準系統，對準系統允許自動地調整雷射的對準。
為此，本發明關於一種用於熱處理上釉基板的熱處理裝置，上釉基板在第一方向及正交於第一方向的第二方向上延伸，熱處理裝置包括用於輸送上釉基板的輸送裝置、及用於執行熱處理的加熱裝置，其特徵在於，加熱裝置包括至少兩雷射發生器，其每一者產生一雷射光束，雷射發生器被佈置為使得光束一起形成連續的雷射線，熱處理裝置還包括對準系統以及調整裝置，對準系統包括用於檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分的檢測裝置，且包括計算單元，用於判定相對於參考位置之兩鄰接的雷射光束的位置的對準，並發送調整控制信號，調整裝置接收調整控制信號，以修改對準。
因此，藉由使用檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分的檢測裝置，本發明具有允許對準自動調整的優點。計算單元判定兩鄰接的雷射光束相對於參考位置的位置之對準，並發送調整命令給調整裝置，其使用調整命令來自動地修改對準。
根據一個範例，對準系統包括反射裝置，其佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以將此兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向光接收器，反射裝置及光接收器被佈置為可平移地移動。
根據一個範例，對準系統包括複數對，每一對包含反射裝置及光接收器，反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以將此兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向光接收器。
根據一個範例，對準系統包括複數個反射裝置，此複數個反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以反射此兩鄰接的雷射光束的一部分，可移動的光接收器被佈置為可平移地移動，以連續接收此等鄰接的雷射光束部分。
根據一個範例，對準系統包括多工反射裝置(multiplexer reflecting device)，其包括佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處之複數個可移動的反射器，以反射此兩鄰接的雷射光束的一部分，每一個可移動的反射器能夠採用未反射光束的至少一第一位置以及反射光束的一第二位置；以及光接收器，其佈置為面對可移動的反射器中的一者，對準系統還包括半反射鏡或板或立方體或稜鏡，其每一者被佈置為面對可移動的反射器，一個半反射稜鏡中的一者位於可移動的反射器和光接收器之間。
根據一個範例，每一個半反射稜鏡包括第一入射面，入射光束經過第一入射面傳遞到出射面，出射面為面對第一入射面的平行面；以及第二入射面，其垂直於第一面，入射光束經過第二入射面被反射朝向出射面，
並且，在可移動的反射器與光接收器之間的稜鏡被定向為使得由可移動的反射器所反射之鄰接的雷射光束的那部分經過第一入射面進入，且面對其他可移動的反射器中的每一者的稜鏡被定向為使得由可移動的反射器所反射之鄰接的雷射光束的那部分經過第二入射面進入，以及使得這些稜鏡的出射面面對在可移動的反射器與光接收器之間的稜鏡的第二入射面。
根據一個範例，參考位置為絕對位置(absolute position)。
根據一個範例，參考位置為相對位置。
根據一個範例，相對位置為其中一個光束的位置。
根據一個範例，反射裝置被佈置在待處理的上釉基板下方，以將在熱處理期間未使用的光束的部分反射朝向光接收器。
根據一個範例，反射裝置被佈置為相對於雷射發生器被放置，以將形成雷射線的光束導引朝向待處理的塗層且將形成雷射線的光束的一部分部分地傳遞朝向光接收器。
本發明還關於用於使根據本發明的熱處理裝置對準的方法，此方法包括以下的步驟：
- 對於兩鄰接的雷射光束中的每一個交接處，檢測此兩光束的一部分；
- 對於每一個光束部分，判定此光束在座標系統中的位置；
- 比較相對於參考位置之每一個光束的位置；以及
- 將控制信號發送到每一個雷射發生器，後者配備有調整裝置，其允許修改雷射光束的位置。
本發明還關於一種用於使根據本發明的熱處理裝置對準的方法，此方法對於兩鄰接的雷射光束中的每一個交接處包括以下的步驟：
- 檢測此兩光束的一部分；
- 對於每一個光束部分，判定此光束在座標系統中的位置；
- 比較相對於參考位置之每一個光束的位置；以及
- 將控制信號發送到發出交接點的光束之雷射發生器，後者配備有調整裝置，其允許修改雷射光束的位置；
且其中，各個交接處被連續處理。
根據一個範例，被連續處理的兩交接處具有共用的光束部分。
為此，本發明關於一種用於熱處理上釉基板的熱處理裝置，上釉基板在第一方向及正交於第一方向的第二方向上延伸，熱處理裝置包括用於輸送上釉基板的輸送裝置、及用於執行熱處理的加熱裝置，其特徵在於，加熱裝置包括至少兩雷射發生器，其每一者產生一雷射光束，雷射發生器被佈置為使得光束一起形成連續的雷射線，熱處理裝置還包括對準系統以及調整裝置，對準系統包括用於檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分的檢測裝置，且包括計算單元，用於判定相對於參考位置之兩鄰接的雷射光束的位置的對準，並發送調整控制信號，調整裝置接收調整控制信號，以修改對準。
因此，藉由使用檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分的檢測裝置，本發明具有允許對準自動調整的優點。計算單元判定兩鄰接的雷射光束相對於參考位置的位置之對準，並發送調整命令給調整裝置，其使用調整命令來自動地修改對準。
根據一個範例，對準系統包括反射裝置，其佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以將此兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向光接收器，反射裝置及光接收器被佈置為可平移地移動。
根據一個範例，對準系統包括複數對，每一對包含反射裝置及光接收器，反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以將此兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向光接收器。
根據一個範例，對準系統包括複數個反射裝置，此複數個反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以反射此兩鄰接的雷射光束的一部分，可移動的光接收器被佈置為可平移地移動，以連續接收此等鄰接的雷射光束部分。
根據一個範例，對準系統包括多工反射裝置(multiplexer reflecting device)，其包括佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處之複數個可移動的反射器，以反射此兩鄰接的雷射光束的一部分，每一個可移動的反射器能夠採用未反射光束的至少一第一位置以及反射光束的一第二位置；以及光接收器，其佈置為面對可移動的反射器中的一者，對準系統還包括半反射鏡或板或立方體或稜鏡，其每一者被佈置為面對可移動的反射器，一個半反射稜鏡中的一者位於可移動的反射器和光接收器之間。
根據一個範例，每一個半反射稜鏡包括第一入射面，入射光束經過第一入射面傳遞到出射面，出射面為面對第一入射面的平行面；以及第二入射面，其垂直於第一面，入射光束經過第二入射面被反射朝向出射面，
並且，在可移動的反射器與光接收器之間的稜鏡被定向為使得由可移動的反射器所反射之鄰接的雷射光束的那部分經過第一入射面進入，且面對其他可移動的反射器中的每一者的稜鏡被定向為使得由可移動的反射器所反射之鄰接的雷射光束的那部分經過第二入射面進入，以及使得這些稜鏡的出射面面對在可移動的反射器與光接收器之間的稜鏡的第二入射面。
根據一個範例，參考位置為絕對位置(absolute position)。
根據一個範例，參考位置為相對位置。
根據一個範例，相對位置為其中一個光束的位置。
根據一個範例，反射裝置被佈置在待處理的上釉基板下方，以將在熱處理期間未使用的光束的部分反射朝向光接收器。
根據一個範例，反射裝置被佈置為相對於雷射發生器被放置，以將形成雷射線的光束導引朝向待處理的塗層且將形成雷射線的光束的一部分部分地傳遞朝向光接收器。
本發明還關於用於使根據本發明的熱處理裝置對準的方法，此方法包括以下的步驟：
- 對於兩鄰接的雷射光束中的每一個交接處，檢測此兩光束的一部分；
- 對於每一個光束部分，判定此光束在座標系統中的位置；
- 比較相對於參考位置之每一個光束的位置；以及
- 將控制信號發送到每一個雷射發生器，後者配備有調整裝置，其允許修改雷射光束的位置。
本發明還關於一種用於使根據本發明的熱處理裝置對準的方法，此方法對於兩鄰接的雷射光束中的每一個交接處包括以下的步驟：
- 檢測此兩光束的一部分；
- 對於每一個光束部分，判定此光束在座標系統中的位置；
- 比較相對於參考位置之每一個光束的位置；以及
- 將控制信號發送到發出交接點的光束之雷射發生器，後者配備有調整裝置，其允許修改雷射光束的位置；
且其中，各個交接處被連續處理。
根據一個範例，被連續處理的兩交接處具有共用的光束部分。
圖1顯示根據本發明之用於熱處理上釉基板S的熱處理裝置1。被處理的上釉基板S為，例如，大尺寸的基板，例如，從浮法(float)或平板玻璃加工中離開的“巨型”尺寸(6米×3.21米)的平板玻璃片。
此熱處理裝置1包括輸送裝置2，其允許輸送上釉基板S。此輸送裝置2可能採取兩平行的軌道的形式，在兩平行的軌道上佈置框架，框架配備有用於基板之保持件。還可提供的是，輸送裝置2採用兩平行的軌道的形式，在兩平行的軌道上安裝有輪子以允許基板移動。特定的輪子接著被連接到馬達，以便允許基板被移動。同樣地，可藉由滾輪式輸送機(roller conveyor)進行輸送。
對於“巨型”尺寸(6米×3.21米)的平板玻璃片，接著將提供用於第一方向上發生輸送，第一方向平行於平板玻璃片的最大二維尺寸延伸。在“巨型”尺寸(6米×3.21米)的平板玻璃片的情況下，平板玻璃片具有6公尺的長度以及3.21公尺的寬度，且輸送裝置允許平行於其長度移動此玻璃片。
熱處理裝置1還包括加熱裝置10。這些加熱裝置10包括複數個雷射發生器L。每一個雷射發生器L可使用固態雷射(solid-state-laser)或雷射二極體(laser-diode)或片狀雷射(disc-laser)技術，由於後者為固態雷射和雷射二極管的完美結合，可以獲得更高的效率和光束品質。
雷射發生器L分別發出光束F，其通過光學元件，以便得到線形光束，其具有範圍從10到50公分的長度以及小於或等於100µm的寬度。這些雷射發生器L接著被佈置為相互並排，以使光束形成具有長的長度之單一條線。
為了允許調整各種光束的對準並因此獲得最精確的可能雷射線，本發明有利地包括對準系統100。
根據本發明的第一實施例的對準系統100包括複數個反射裝置110，此複數個反射裝置110與至少一個光接收器120相關聯。
巧妙的是，根據本發明，反射裝置110(其亦被稱作衰減(attenuating)裝置)被佈置以使用兩光束F的部分以便進行其比較。這些反射裝置110在此為部分反射鏡M。為了達成此目的，每一個部分反射鏡M被佈置在形成線的兩光束F之間的交接處。以此方式，如圖2所示，能夠藉由光接收器120的方式來使用兩光束中的每一者之光束F的部分或片段。此光接收器120在此為攝像機C，其包括例如，電荷耦合裝置(CCD)感測器，其運作原理是基於像素陣列、獨立地積聚光的小單元、接著依據所接收到的強度經由類比濾波器(analogue filter)判定顏色。
能夠以數種替代的方式來佈置鏡子M與光接收器120。
在一種進行的替代方案中，部分反射鏡M被使用來反射兩鄰接的光束的一部分。一般而言，此進行方式為使得部分反射鏡M被佈置在待處理的上釉基板下方。部分反射鏡M接著被使用來反射在兩個光束中的每一個光束的熱處理期間未使用的光束F的那個部分或片段。反射此光束F之未使用的部分，亦即，在熱處理期間未使用的部分(此部分為低功率的)，以將其導引朝向光接收器120。
在另一種進行的替代方案中，使用鏡子M以在其整體長度上將雷射線的光束直接地反射朝向目標(亦即，上釉基板的塗層)。接著，將這些部分反射鏡M佈置成相對於雷射發生器放置，以將形成雷射線的光束導引朝向待處理的塗層。然而，由於這些鏡子M為部分反射鏡，形成雷射線的光束的一部分被傳遞到光接收器120。
在這兩種進行的替代方案中，可設想到的是，用於判定對準的光束將需要藉由透鏡EF或曲面鏡而在接收器120上重新聚焦。具體而言，反射器的使用有風險增加光路的長度並因此增加的焦點平面(focal plane)的位移。假定由單一個光接收器120接收兩個光束的片段/部分f，能夠以合適的演算法來判定/計算兩個光束片段f是否相對於彼此位移。
在第一實施例中，對準系統100包括數個反射裝置110，使其能夠在兩光束F之間的每一個交接處具有一個反射裝置110以及關聯於每一個反射裝置110的一個接收裝置120，如圖3所示。對準系統100還包括計算單元130，接收裝置120被連接到此計算單元130。此計算單元130負責收集數據，以便接著處理這些數據並發送控制信號。
具體而言，在收集資訊的步驟之後，執行處理步驟。此步驟包含判定各個光束F之間的對準是否存在/達成。為此，每一個光接收器120配備有場域121。此場域121由多個電極所構成，每一個電極能夠檢測光束及其強度。光束的中心以其最大強度為特徵。因此，計算單元130能夠檢測在相同的光接收器120上的兩反射光束f的最大強度，並判定在場域121上之此最大強度的位置。在圖4中，顯示出場域121及兩光束f1、f2。
一旦接著執行此處理步驟，建議進行判定步驟。此判定步驟被使用來判定所檢測的光束是否對準。
根據第一解決方案，相對於參考值或位置pref判定對準。此參考位置pref被預先定義。此參考位置pref被轉錄(transcribed)到形成場域121之光子感測器(photonic sensor)的方格中，如圖5中可見的。
因此，計算單元130能夠判定所檢測的反射光束的位置及參考位置pref之間的偏位。
在此判定之後，計算單元130將控制信號發送到每一個雷射發生器L。具體而言，每一個雷射發生器L配備有調整裝置，其使得線形光束的位置能夠被調整。在此情況下，執行雷射發生器的調整，使得線可在光檢測器120的方格的場域121中被“降低”或“升高”。
對於每一個雷射發生器L執行此調整運作。假定雷射發生器L的光束F相對於所有光束的單一個參考位置pref被對準，可並行地執行此運作。
根據第二解決方案，對準為相對的。藉由相對對準，這意味著沒有相對於所設定的絕對位置來執行對準，而是相對於其本身位置可能改變的點來執行對準。在此情況下，雷射光束相對於其中的一者被對準。
為此，需要選擇光束f中的一個並檢測其相對於光接收器120的場域121的位置。一旦已判定此位置，其被使用來作為參考位置以達成雷射發生器L的對準。對準處理接下來類似於上述的對準處理，亦即，其他光束f被檢測，且其位置被判定。一旦已檢測各種位置，藉由計算單元130將其進行比較。此計算單元130因此產生調整/控制信號，以便修改雷射發生器L的位置並允許對準。這些雷射發生器L配備有調整裝置(未顯示)。
根據一個非限制性的範例，參考光束將為位在雷射線的端部處之兩光束中的一者。此位在雷射線的端部處之兩光束中的一者的較佳使用允許成對檢測光束以用於檢測對準的事實。具體而言，成對檢測允許調整前面的雷射發生器L以用於調整後面的發生器。
以圖6及7為例，藉由使用三個光束形成的雷射線，獲得包括三個雷射發生器L1、L2、L3的加熱裝置10，藉由兩個光接收器120及兩個反射裝置110的方式達成調整。雷射發生器L被佈置為使得雷射發生器L2在中心且由雷射發生器L1及L3圍繞。反射裝置110被佈置為被放置在雷射發生器L1及L2之間以及在雷射發生器L2及L3之間。
為了在將發生器L1的雷射光束作為參考的同時調整雷射線的對準，能夠以下面的方式來進行。
首先，在順序A中，檢測雷射發生器L1及L2的光束F1、F2的位置。接著，判定雷射發生器L1及L2之被反射的光束f之間的位置偏差。計算單元130接著對雷射發生器L2發送控制信號，以便使其光束對準雷射發生器L1的光束，如順序B所示。接下來，在此順序B中，檢測雷射發生器L2及L3的光束的位置。接著，判定雷射發生器L2及L3的光束之間的位置偏差。假定雷射發生器L2的光束已被調整為與雷射發生器L1的光束對準，則計算單元130接著對雷射發生器L3發送控制信號，以便使其光束對準雷射發生器L2的光束，如順序C所示。
在上面所呈現的解決方案中，將能夠具有一個額外且可選擇的檢查步驟。一旦已執行調整，則執行此檢查步驟。此檢查步驟包含檢測雷射發生器L的光束F的位置以及判定對準是否正確。
當然，兩個解決方案可能被組合。應理解的是，能夠相對於預定位置pref調整雷射線的光束中的一個光束，並相對於雷射線之這個在前被調整的光束來調整雷射線的其他光束。
為了執行雷射發生器的調整，對準系統100包括調整裝置200，其被使用來修改雷射發生器的位置，且更具體地為修改雷射線的位置。因此，調整裝置根據由計算單元130所產生的控制信號自動地修改雷射發生器的位置。
在一個範例實施例中，這些調整裝置200包括軌道系統，在此軌道系統上安裝每一個雷射發生器。此軌道系統允許修改雷射發生器的位置，以便修改其發出的光束的位置。
在另一個範例中，調整裝置包含整合到雷射發生器中的光學系統。此光學系統可部分地移動，使得其能夠定向雷射光束。
在另一個範例實施例中，調整裝置包括關節式保持器(articulated holder)。這種關節式保持器包括底座或底板，其被緊固到結構體。關節式保持器還包括緊固板，雷射發生器L，例如，藉由螺栓而被緊固到緊固板。緊固板藉由連接裝置被連接到底板，連接裝置允許調整緊固板的位置。這些連接裝置使用可測微地(micrometrically)調整的汽缸或軌道來修改此緊固板之縱向、橫向或角度位置。
在本發明的一個變型中，對準系統100包括單一個光接收器120。為達成此結構，光接收器120被關聯到多工反射裝置110’，如圖8所示。這種多工反射裝置110’包含光學裝置，其允許從其他部分中選出兩鄰接的光束的一部分，以便允許其比較。
例如，這種多工反射裝置110’包括可移動的鏡子M’，其分別被佈置來反射兩鄰接的光束的一部分。這些可移動的鏡子M’能夠採用至少兩個不同的位置，第一位置為光束未被反射的休止位置，且第二位置為光束被反射的工作位置。這些可移動的鏡子M’有利地被放置在上釉基板下方，以便反射未被用於處理之雷射光束的部分。
有利地，光接收器120被放置為面對可移動的鏡子M’中的一者，使得此可移動的鏡子M’直接地將光束反射到光接收器120上。為了允許光接收器120檢測其他的光束，多工反射裝置110’進一步包括三個半反射稜鏡P。這些半反射稜鏡P為立方體且採用兩相關連的三稜鏡(triangular prism)的形式。
每一個三稜鏡具有入射面及傾斜面，兩個三稜鏡透過其傾斜面而被黏著地接合。兩個三稜鏡被黏著地接合，使得入射面相互平行。第一半反射稜鏡P被佈置在光接收器120與面對光接收器120之可移動的鏡子M’之間。其他兩個稜鏡P分別被佈置為面對可移動的鏡子M’中的一者。
各種半反射稜鏡P被佈置以用於允許由可移動的鏡子M’所反射的光束被導引朝向光接收器120。為此，稜鏡P被放置為具有相同的定向，亦即，以相同的方式在所有的稜鏡中使形成每一個半反射稜鏡之兩個三稜鏡之間的連接線定向。
這些稜鏡P被佈置為用於在光束經過第一入射面E1進入時允許此光束被傳遞到出射面S，出射面S為相面對的平行面，以及用於在光束經過垂直於第一面的第二入射面E2進入時允許此光束被反射到面對第一面的平行面。
因此，由佈置為面對光接收器120之可移動的鏡子M’所反射的光束被由稜鏡P傳遞，光束通過稜鏡P，並且，從其他可移動的鏡子M’所發出的光束被面對其從中發出之可移動的鏡子M’的稜鏡P反射，朝向面對光接收器的稜鏡，此稜鏡將其反射朝向光接收器。
當然，可設想到的是，在從雷射線中提取光束的過程中需要藉由透鏡重新聚焦所使用的光束。
在圖9所顯示之另一個包括單一個光接收器的變型中，光接收器120及單一個反射裝置110為可移動的。光接收器及反射裝置的移動性為平移的，且例如，藉由軌道300的方式來達成。這在限制裝置的構成元件的數量的同時允許檢測各種光束。為了允許因為平移移動而造成的偏差，將提供計算單元130的使用。具體而言，假定光束成對地進行比較，藉由比較相同的光束在兩個獨立的測量期間的位置，變得能夠檢測因為平移移動而造成的偏差。
當然，本發明不侷限於所顯示的範例，對於熟知本領域技術人士而言顯而易見的是其變型及修改為可能的。
此熱處理裝置1包括輸送裝置2，其允許輸送上釉基板S。此輸送裝置2可能採取兩平行的軌道的形式，在兩平行的軌道上佈置框架，框架配備有用於基板之保持件。還可提供的是，輸送裝置2採用兩平行的軌道的形式，在兩平行的軌道上安裝有輪子以允許基板移動。特定的輪子接著被連接到馬達，以便允許基板被移動。同樣地，可藉由滾輪式輸送機(roller conveyor)進行輸送。
對於“巨型”尺寸(6米×3.21米)的平板玻璃片，接著將提供用於第一方向上發生輸送，第一方向平行於平板玻璃片的最大二維尺寸延伸。在“巨型”尺寸(6米×3.21米)的平板玻璃片的情況下，平板玻璃片具有6公尺的長度以及3.21公尺的寬度，且輸送裝置允許平行於其長度移動此玻璃片。
熱處理裝置1還包括加熱裝置10。這些加熱裝置10包括複數個雷射發生器L。每一個雷射發生器L可使用固態雷射(solid-state-laser)或雷射二極體(laser-diode)或片狀雷射(disc-laser)技術，由於後者為固態雷射和雷射二極管的完美結合，可以獲得更高的效率和光束品質。
雷射發生器L分別發出光束F，其通過光學元件，以便得到線形光束，其具有範圍從10到50公分的長度以及小於或等於100µm的寬度。這些雷射發生器L接著被佈置為相互並排，以使光束形成具有長的長度之單一條線。
為了允許調整各種光束的對準並因此獲得最精確的可能雷射線，本發明有利地包括對準系統100。
根據本發明的第一實施例的對準系統100包括複數個反射裝置110，此複數個反射裝置110與至少一個光接收器120相關聯。
巧妙的是，根據本發明，反射裝置110(其亦被稱作衰減(attenuating)裝置)被佈置以使用兩光束F的部分以便進行其比較。這些反射裝置110在此為部分反射鏡M。為了達成此目的，每一個部分反射鏡M被佈置在形成線的兩光束F之間的交接處。以此方式，如圖2所示，能夠藉由光接收器120的方式來使用兩光束中的每一者之光束F的部分或片段。此光接收器120在此為攝像機C，其包括例如，電荷耦合裝置(CCD)感測器，其運作原理是基於像素陣列、獨立地積聚光的小單元、接著依據所接收到的強度經由類比濾波器(analogue filter)判定顏色。
能夠以數種替代的方式來佈置鏡子M與光接收器120。
在一種進行的替代方案中，部分反射鏡M被使用來反射兩鄰接的光束的一部分。一般而言，此進行方式為使得部分反射鏡M被佈置在待處理的上釉基板下方。部分反射鏡M接著被使用來反射在兩個光束中的每一個光束的熱處理期間未使用的光束F的那個部分或片段。反射此光束F之未使用的部分，亦即，在熱處理期間未使用的部分(此部分為低功率的)，以將其導引朝向光接收器120。
在另一種進行的替代方案中，使用鏡子M以在其整體長度上將雷射線的光束直接地反射朝向目標(亦即，上釉基板的塗層)。接著，將這些部分反射鏡M佈置成相對於雷射發生器放置，以將形成雷射線的光束導引朝向待處理的塗層。然而，由於這些鏡子M為部分反射鏡，形成雷射線的光束的一部分被傳遞到光接收器120。
在這兩種進行的替代方案中，可設想到的是，用於判定對準的光束將需要藉由透鏡EF或曲面鏡而在接收器120上重新聚焦。具體而言，反射器的使用有風險增加光路的長度並因此增加的焦點平面(focal plane)的位移。假定由單一個光接收器120接收兩個光束的片段/部分f，能夠以合適的演算法來判定/計算兩個光束片段f是否相對於彼此位移。
在第一實施例中，對準系統100包括數個反射裝置110，使其能夠在兩光束F之間的每一個交接處具有一個反射裝置110以及關聯於每一個反射裝置110的一個接收裝置120，如圖3所示。對準系統100還包括計算單元130，接收裝置120被連接到此計算單元130。此計算單元130負責收集數據，以便接著處理這些數據並發送控制信號。
具體而言，在收集資訊的步驟之後，執行處理步驟。此步驟包含判定各個光束F之間的對準是否存在/達成。為此，每一個光接收器120配備有場域121。此場域121由多個電極所構成，每一個電極能夠檢測光束及其強度。光束的中心以其最大強度為特徵。因此，計算單元130能夠檢測在相同的光接收器120上的兩反射光束f的最大強度，並判定在場域121上之此最大強度的位置。在圖4中，顯示出場域121及兩光束f1、f2。
一旦接著執行此處理步驟，建議進行判定步驟。此判定步驟被使用來判定所檢測的光束是否對準。
根據第一解決方案，相對於參考值或位置pref判定對準。此參考位置pref被預先定義。此參考位置pref被轉錄(transcribed)到形成場域121之光子感測器(photonic sensor)的方格中，如圖5中可見的。
因此，計算單元130能夠判定所檢測的反射光束的位置及參考位置pref之間的偏位。
在此判定之後，計算單元130將控制信號發送到每一個雷射發生器L。具體而言，每一個雷射發生器L配備有調整裝置，其使得線形光束的位置能夠被調整。在此情況下，執行雷射發生器的調整，使得線可在光檢測器120的方格的場域121中被“降低”或“升高”。
對於每一個雷射發生器L執行此調整運作。假定雷射發生器L的光束F相對於所有光束的單一個參考位置pref被對準，可並行地執行此運作。
根據第二解決方案，對準為相對的。藉由相對對準，這意味著沒有相對於所設定的絕對位置來執行對準，而是相對於其本身位置可能改變的點來執行對準。在此情況下，雷射光束相對於其中的一者被對準。
為此，需要選擇光束f中的一個並檢測其相對於光接收器120的場域121的位置。一旦已判定此位置，其被使用來作為參考位置以達成雷射發生器L的對準。對準處理接下來類似於上述的對準處理，亦即，其他光束f被檢測，且其位置被判定。一旦已檢測各種位置，藉由計算單元130將其進行比較。此計算單元130因此產生調整/控制信號，以便修改雷射發生器L的位置並允許對準。這些雷射發生器L配備有調整裝置(未顯示)。
根據一個非限制性的範例，參考光束將為位在雷射線的端部處之兩光束中的一者。此位在雷射線的端部處之兩光束中的一者的較佳使用允許成對檢測光束以用於檢測對準的事實。具體而言，成對檢測允許調整前面的雷射發生器L以用於調整後面的發生器。
以圖6及7為例，藉由使用三個光束形成的雷射線，獲得包括三個雷射發生器L1、L2、L3的加熱裝置10，藉由兩個光接收器120及兩個反射裝置110的方式達成調整。雷射發生器L被佈置為使得雷射發生器L2在中心且由雷射發生器L1及L3圍繞。反射裝置110被佈置為被放置在雷射發生器L1及L2之間以及在雷射發生器L2及L3之間。
為了在將發生器L1的雷射光束作為參考的同時調整雷射線的對準，能夠以下面的方式來進行。
首先，在順序A中，檢測雷射發生器L1及L2的光束F1、F2的位置。接著，判定雷射發生器L1及L2之被反射的光束f之間的位置偏差。計算單元130接著對雷射發生器L2發送控制信號，以便使其光束對準雷射發生器L1的光束，如順序B所示。接下來，在此順序B中，檢測雷射發生器L2及L3的光束的位置。接著，判定雷射發生器L2及L3的光束之間的位置偏差。假定雷射發生器L2的光束已被調整為與雷射發生器L1的光束對準，則計算單元130接著對雷射發生器L3發送控制信號，以便使其光束對準雷射發生器L2的光束，如順序C所示。
在上面所呈現的解決方案中，將能夠具有一個額外且可選擇的檢查步驟。一旦已執行調整，則執行此檢查步驟。此檢查步驟包含檢測雷射發生器L的光束F的位置以及判定對準是否正確。
當然，兩個解決方案可能被組合。應理解的是，能夠相對於預定位置pref調整雷射線的光束中的一個光束，並相對於雷射線之這個在前被調整的光束來調整雷射線的其他光束。
為了執行雷射發生器的調整，對準系統100包括調整裝置200，其被使用來修改雷射發生器的位置，且更具體地為修改雷射線的位置。因此，調整裝置根據由計算單元130所產生的控制信號自動地修改雷射發生器的位置。
在一個範例實施例中，這些調整裝置200包括軌道系統，在此軌道系統上安裝每一個雷射發生器。此軌道系統允許修改雷射發生器的位置，以便修改其發出的光束的位置。
在另一個範例中，調整裝置包含整合到雷射發生器中的光學系統。此光學系統可部分地移動，使得其能夠定向雷射光束。
在另一個範例實施例中，調整裝置包括關節式保持器(articulated holder)。這種關節式保持器包括底座或底板，其被緊固到結構體。關節式保持器還包括緊固板，雷射發生器L，例如，藉由螺栓而被緊固到緊固板。緊固板藉由連接裝置被連接到底板，連接裝置允許調整緊固板的位置。這些連接裝置使用可測微地(micrometrically)調整的汽缸或軌道來修改此緊固板之縱向、橫向或角度位置。
在本發明的一個變型中，對準系統100包括單一個光接收器120。為達成此結構，光接收器120被關聯到多工反射裝置110’，如圖8所示。這種多工反射裝置110’包含光學裝置，其允許從其他部分中選出兩鄰接的光束的一部分，以便允許其比較。
例如，這種多工反射裝置110’包括可移動的鏡子M’，其分別被佈置來反射兩鄰接的光束的一部分。這些可移動的鏡子M’能夠採用至少兩個不同的位置，第一位置為光束未被反射的休止位置，且第二位置為光束被反射的工作位置。這些可移動的鏡子M’有利地被放置在上釉基板下方，以便反射未被用於處理之雷射光束的部分。
有利地，光接收器120被放置為面對可移動的鏡子M’中的一者，使得此可移動的鏡子M’直接地將光束反射到光接收器120上。為了允許光接收器120檢測其他的光束，多工反射裝置110’進一步包括三個半反射稜鏡P。這些半反射稜鏡P為立方體且採用兩相關連的三稜鏡(triangular prism)的形式。
每一個三稜鏡具有入射面及傾斜面，兩個三稜鏡透過其傾斜面而被黏著地接合。兩個三稜鏡被黏著地接合，使得入射面相互平行。第一半反射稜鏡P被佈置在光接收器120與面對光接收器120之可移動的鏡子M’之間。其他兩個稜鏡P分別被佈置為面對可移動的鏡子M’中的一者。
各種半反射稜鏡P被佈置以用於允許由可移動的鏡子M’所反射的光束被導引朝向光接收器120。為此，稜鏡P被放置為具有相同的定向，亦即，以相同的方式在所有的稜鏡中使形成每一個半反射稜鏡之兩個三稜鏡之間的連接線定向。
這些稜鏡P被佈置為用於在光束經過第一入射面E1進入時允許此光束被傳遞到出射面S，出射面S為相面對的平行面，以及用於在光束經過垂直於第一面的第二入射面E2進入時允許此光束被反射到面對第一面的平行面。
因此，由佈置為面對光接收器120之可移動的鏡子M’所反射的光束被由稜鏡P傳遞，光束通過稜鏡P，並且，從其他可移動的鏡子M’所發出的光束被面對其從中發出之可移動的鏡子M’的稜鏡P反射，朝向面對光接收器的稜鏡，此稜鏡將其反射朝向光接收器。
當然，可設想到的是，在從雷射線中提取光束的過程中需要藉由透鏡重新聚焦所使用的光束。
在圖9所顯示之另一個包括單一個光接收器的變型中，光接收器120及單一個反射裝置110為可移動的。光接收器及反射裝置的移動性為平移的，且例如，藉由軌道300的方式來達成。這在限制裝置的構成元件的數量的同時允許檢測各種光束。為了允許因為平移移動而造成的偏差，將提供計算單元130的使用。具體而言，假定光束成對地進行比較，藉由比較相同的光束在兩個獨立的測量期間的位置，變得能夠檢測因為平移移動而造成的偏差。
當然，本發明不侷限於所顯示的範例，對於熟知本領域技術人士而言顯而易見的是其變型及修改為可能的。
1‧‧‧熱處理裝置
2‧‧‧輸送裝置
10‧‧‧加熱裝置
100‧‧‧對準系統
110‧‧‧反射裝置
110’‧‧‧多工反射裝置
120‧‧‧光接收器(接收裝置)
121‧‧‧場域
130‧‧‧計算單元
200‧‧‧調整裝置
300‧‧‧軌道
C‧‧‧攝像機
EF‧‧‧透鏡
E1‧‧‧第一入射面
E2‧‧‧第二入射面
f‧‧‧反射光束
f1‧‧‧光束
f2‧‧‧光束
F‧‧‧光束
F1‧‧‧光束
F2‧‧‧光束
L‧‧‧雷射發生器
L1‧‧‧雷射發生器
L2‧‧‧雷射發生器
L3‧‧‧雷射發生器
M‧‧‧鏡子
M’‧‧‧可移動的鏡子
pref‧‧‧參考位置
P‧‧‧稜鏡
S‧‧‧上釉基板
從下文中藉由參照所附圖式的指示所給出的非限制性說明，其他特徵和優點將變得更加清楚，其中：
- 圖1為根據本發明的熱處理裝置的示意圖；
- 圖2及3為根據本發明的對準系統的示意圖；
- 圖4為根據本發明的熱處理裝置的光接收器的場域(field)的示意圖；
- 圖5為根據對準的第一實施例之熱處理裝置的光接收器的場域的示意圖；
- 圖6及7為根據對準的第二實施例之熱處理裝置的光接收器的場域的示意圖；
- 圖8及9為本發明的對準系統的變型。
Claims (16)
- 一種用於熱處理上釉基板(S)的熱處理裝置(1)，該上釉基板(S)在第一方向及與該第一方向正交的第二方向上延伸，該熱處理裝置包括用於輸送該上釉基板的輸送裝置(2)及用於執行熱處理的加熱裝置(10)，其特徵在於，該加熱裝置(10)包括至少兩個雷射發生器(L)，每一個雷射發生器產生一雷射光束(F)，該等雷射發生器被佈置為使得光束一起形成連續的雷射線，該熱處理裝置還包括對準系統(100)及調整裝置(200)，該對準系統包括用於檢測兩鄰接的雷射光束的至少一部分的檢測裝置、及計算單元(130)，以判定相對於參考位置(pref)之該兩鄰接的雷射光束的位置的對準以及發送調整控制信號，該調整裝置(200)接收該調整控制信號以修改該調整。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中，該對準系統(100)包括反射裝置(110)，其被佈置在兩鄰接的雷射光束(F)的交接處，以將該兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向光接收器(120)，該反射裝置及該光接收器被佈置為可平移地移動。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中，該對準系統(100)包括複數對，每一對包括反射裝置(110)及光接收器(120)，該反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束(F)的交接處，以將該兩鄰接的雷射光束的一部分反射朝向該光接收器。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中，該對準系統(100)包括複數個反射裝置(110)及可移動的光接收器(120)，該複數個反射裝置被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以反射該兩鄰接的雷射光束的一部分，該可移動的光接收器(120)被佈置為可平移地移動，以連續接收該等鄰接的雷射光束部分。
- 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置，其中，該對準系統(100)包括多工反射裝置(110’)，其包括複數個可移動的反射器(M’)，該複數個可移動的反射器被佈置在兩鄰接的雷射光束的交接處，以反射該兩鄰接的雷射光束的一部分，每一個可移動的反射器(M’)能夠至少採用未反射該等光束的一第一位置以及反射該等光束的一第二位置；以及光接收器(120)，其被佈置為面對該等可移動的反射器中的一者，該對準系統還包括半反射稜鏡(P)，每一個半反射稜鏡被佈置為面對可移動的反射器(M’)，該等半反射稜鏡中的一個半反射稜鏡位在可移動的反射器與該光接收器之間。
- 如申請專利範圍第5項之熱處理裝置，其中，每一個半反射稜鏡(P)包括第一入射面(E1)，入射光束經過該第一入射面被傳遞到出射面(S)，該出射面為面對該第一入射面的平行面；以及第二入射面(E2)，其垂直於該第一面，入射光束經過該第二入射面被反射朝向該出射面， 且其中，位在可移動的反射器(M’)與該光接收器(120)之間的該稜鏡(P)被定向為使得該等鄰接的雷射光束之被該可移動的反射器反射的部分經過該第一入射面進入，且面對其他每一個可移動的反射器(M’)之該等稜鏡(P)被定向為使得該等鄰接的雷射光束之被該可移動的反射器反射的部分經過該第二入射面進入，以及使得該等稜鏡的該出射面面對在可移動的反射器與該光接收器之間的該稜鏡的該第二入射面。
- 如申請專利範圍第1至6項中的任一項之熱處理裝置，其中，該參考位置(pref)為絕對位置。
- 如申請專利範圍第1至6項中的任一項之熱處理裝置，其中，該參考位置(pref)為相對位置。
- 如申請專利範圍第8項之熱處理裝置，其中，該相對位置為該等光束中的一個光束的位置。
- 如申請專利範圍第1至9項中的任一項之熱處理裝置，其中，該等反射裝置(110、110’)被佈置在待處理的該上釉基板下方，以將該光束(F)之在該熱處理期間未被使用的部分反射朝向該光接收器(120)。
- 如申請專利範圍第1至4項中的任一項之熱處理裝置，其中，該等反射裝置(110)被佈置為相對於該等雷射發生器放置，以導引形成該雷射線的該等光束朝向待處理的塗層，且使形成該雷射線的該等光束的一部分部分地朝向該光接收器(120)傳遞。
- 一種用於使如申請專利範圍第1至11項中的任一項之熱處理裝置對準的方法，該方法包括以下的步驟： 對於兩鄰接的雷射光束(F)的每一個交接處，藉由對準系統的方式檢測該兩光束的一部分； 對於每一個光束的部分，藉由計算單元(130)判定該光束在座標系統中的位置； 相對於參考位置比較每一個光束的該位置；以及 產生並發送控制信號到每一個雷射發生器(L)的調整裝置(200)，以修改該雷射光束的該位置。
- 一種用於使如申請專利範圍第1至11項中的任一項之熱處理裝置對準的方法，對於兩鄰接的雷射光束的每一個交接處，該方法包括以下的步驟： 檢測該兩光束的一部分； 對於每一個光束的部分，判定該光束在座標系統中的位置； 相對於參考位置，比較每一個光束的該位置；以及 發送控制信號到發出該交接處的該等光束之該等雷射發生器，該雷射發生器配備有調整裝置，允許修改該雷射光束的該位置； 且其中，連續處理各個交接處。
- 如申請專利範圍第13項之用於使熱處理裝置對準的方法，其中，被連續處理的兩個交接處具有共用的光束部分。
- 如申請專利範圍第13項之用於使熱處理裝置對準的方法，其中，該參考位置為預定位置。
- 如申請專利範圍第13項之用於使熱處理裝置對準的方法，其中，該參考位置被選自該雷射線的該等光束部分中的一者。
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