TWI653426B - 用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀的方法包括：獲得校準資料之步驟，以及獲得關於目標結構之目標資料之步驟，其中該目標結構包括空間頻率圖案。該方法進一步包括：捕獲該目標結構於該鏡面反射表面中之反射影像之步驟，以及自該反射影像獲得反射資料之步驟。該方法進一步包括：確定該目標資料與該反射資料之間的對應之步驟，以及使用該對應及該校準資料來確定該鏡面反射表面之形狀之步驟。

Description

用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀的方法 優先權──相關申請案之交互參照
本申請案根據專利法主張2013年12月19日申請之美國臨時申請案序列號第61/918262號之優先權權益；該申請案之內容為本文之基礎且以全文引用方式併入本文。
本發明總體上係關於用於確定形狀的方法，且更特定而言，係關於用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀的方法。
玻璃製造設備常用於形成可分離成玻璃片之玻璃帶。在一些應用中，可存在對確定與玻璃帶、玻璃片或其他玻璃元件相關聯之形狀的需要。
以下提出本揭示內容之簡化概述，以便提供對在實施方式中描述的一些示例性態樣之基本理解。
在本揭示內容之第一態樣中，用於確定實質圓柱鏡 面反射表面之形狀的方法包含：獲得校準資料之步驟(I)，以及獲得關於目標結構之目標資料之步驟(II)，其中該目標結構包含空間頻率圖案。該方法進一步包括：捕獲該目標結構於該鏡面反射表面中之反射影像之步驟(III)，以及自該反射影像獲得反射資料之步驟(IV)。該方法進一步包括：確定該目標資料與該反射資料之間的對應之步驟(V)，以及使用該對應及該校準資料來確定該鏡面反射表面之該形狀之步驟(VI)。
在第一態樣之一個實例中，步驟(V)包含快速傅立葉變換。
在第一態樣之另一實例中，空間頻率圖案包含空間位置之函數。
在第一態樣之又一實例中，鏡面反射表面實質沿一平面延伸，且目標結構實質垂直於該平面。例如，空間頻率圖案包含在實質平行於鏡面反射表面之母線(generatrix)的方向上之週期性圖案。在另一實例中，空間頻率圖案包含在實質垂直於鏡面反射表面之母線的方向上單調(monotonic)變化的頻率。
在第一態樣之又一實例中，鏡面反射表面包含材料片之主表面。
在第一態樣之又一實例中，形狀近似為鏡面反射表面之橫剖面。
在第一態樣之又一實例中，該方法進一步包含以下步驟：確定鏡面反射表面之複數個形狀，其中每一形狀近似為鏡面反射表面之橫剖面。例如，該方法進一步包含以下步 驟：基於複數個形狀近似鏡面反射表面之表面輪廓。
第一態樣可單獨提供，或與以上論述的第一態樣之實例之一或任何組合進行組合提供。
在本揭示內容之第二態樣中，確定自一定量的熔融玻璃拉製的玻璃帶之形狀的方法包含：獲得校準資料之步驟(I)，以及獲得關於目標結構之目標資料之步驟(II)，其中該目標結構包含空間頻率圖案。該方法進一步包括：捕獲該目標結構於該玻璃帶中之反射影像之步驟(III)，以及自該反射影像獲得反射資料之步驟(IV)。該方法進一步包括：確定該目標資料與該反射資料之間的對應之步驟(V)，以及使用該對應及該校準資料來確定該玻璃帶之該形狀之步驟(VI)。
在第二態樣之一個實例中，步驟(V)包含快速傅立葉變換。
在第二態樣之另一實例中，玻璃帶實質沿一平面延伸，且目標結構實質垂直於該平面。例如，空間頻率圖案包含在實質平行於鏡面反射表面之母線的方向上之週期性圖案。在另一實例中，空間頻率圖案包含在實質垂直於鏡面反射表面之母線的方向上單調變化的頻率。
在第二態樣之又一實例中，玻璃帶係於拉製方向上連續地移動。
在第二態樣之又一實例中，形狀係用於控制玻璃成形製程之上游參數。
在第二態樣之又一實例中，形狀係用於控制下游製程之參數。
在第二態樣之又一實例中，形狀係用於控制玻璃成形製程之上游參數及下游製程之參數。
在第二態樣之又一實例中，形狀係用於確定玻璃帶之屬性，其中玻璃帶之品質係基於該屬性來分類。
第二態樣可單獨提供，或與以上論述的第二態樣之實例之一或任何組合進行組合提供。
10a‧‧‧圓柱表面
10b‧‧‧圓柱表面
10c‧‧‧圓柱表面
11‧‧‧平行線
12‧‧‧曲線
13‧‧‧母線
14‧‧‧準線
15a‧‧‧起始準線
15b‧‧‧終止準線
16‧‧‧方向
20‧‧‧鏡面反射表面
21‧‧‧平面
22‧‧‧方向
23‧‧‧方向
24‧‧‧邊緣
26‧‧‧面
31‧‧‧目標結構
36‧‧‧空間頻率圖案
37‧‧‧反射
41‧‧‧目標資料
50‧‧‧反射影像
51‧‧‧影像捕獲裝置
52‧‧‧電腦
54‧‧‧距離
55‧‧‧反射資料
56‧‧‧距離
57‧‧‧高程
58‧‧‧高度
70‧‧‧橫剖面
71‧‧‧曲線
72‧‧‧形狀
73‧‧‧形狀
74‧‧‧表面輪廓
75‧‧‧平面
77‧‧‧整體表面輪廓
101‧‧‧熔融拉製設備/玻璃成形設備
103‧‧‧玻璃帶
104‧‧‧玻璃片
105‧‧‧熔融容器
107‧‧‧批料
109‧‧‧儲倉
111‧‧‧分批遞送裝置
113‧‧‧馬達
115‧‧‧可選控制器
117‧‧‧箭頭
119‧‧‧玻璃金屬探針
121‧‧‧熔融玻璃/玻璃熔體
123‧‧‧豎管
125‧‧‧通訊線路
127‧‧‧澄清容器
129‧‧‧第一連接導管
131‧‧‧混合容器
133‧‧‧遞送容器
135‧‧‧第二連接導管
137‧‧‧第三連接導管
139‧‧‧降流管
141‧‧‧進口
143‧‧‧成形裝置/成形容器
201‧‧‧成形楔形物
207‧‧‧向下傾斜成形表面部分
209‧‧‧向下傾斜成形表面部分
211‧‧‧拉製方向
213‧‧‧根部
215‧‧‧拉製平面/平面
300‧‧‧系統
301‧‧‧上游參數
302‧‧‧下游製程之參數
324‧‧‧邊緣
326‧‧‧面
331‧‧‧目標結構
322‧‧‧方向
323‧‧‧方向
336‧‧‧空間頻率圖案
337‧‧‧反射
341‧‧‧目標資料
350‧‧‧反射影像
351‧‧‧影像捕獲裝置
352‧‧‧電腦
354‧‧‧距離
355‧‧‧反射資料
357‧‧‧高程
358‧‧‧高度
500‧‧‧方法步驟
501‧‧‧方法步驟
502‧‧‧方法步驟
503‧‧‧方法步驟
504‧‧‧方法步驟
505‧‧‧方法步驟
506‧‧‧方法步驟
600‧‧‧空間頻率圖案
601‧‧‧空間頻率圖案
605‧‧‧方向
610‧‧‧方向
當參考隨附圖式閱讀以下實施方式時，此等及其他態樣得以更好地理解，圖式中：第1圖例示示例性圓柱表面；第2圖例示另一示例性圓柱表面；第3圖例示又一示例性圓柱表面；第4圖例示示例性配置之俯視圖，其中目標結構實質垂直於鏡面反射表面；第5圖例示第4圖之配置之側視圖；第6圖例示第4圖之配置之透視圖；第7圖例示包括以下步驟之示例性方法：獲得關於目標結構之目標資料，其中該目標結構包含空間頻率圖案；捕獲該目標結構於鏡面反射表面中之反射影像；以及自該反射影像獲得反射資料；第8圖例示可由該方法確定的鏡面反射表面之示例性形狀；第9圖例示可由該方法確定的鏡面反射表面之其他示例性形狀； 第10圖例示方法步驟之示例性流程圖；第11圖為用於製造玻璃帶之示例性設備之示意圖；第12圖為該設備的沿第11圖之線2-2之放大部分透視橫截面圖，其例示其中目標結構實質垂直於玻璃帶之示例性方法；第13圖例示包括以下步驟之示例性方法：獲得關於目標結構之目標資料，其中該目標結構以空間頻率編碼；捕獲該目標結構於玻璃帶中之反射影像；以及自該反射影像獲得反射資料；以及第14圖例示包括一或多個目標結構之示例性方法。
第15圖例示示例性黑色及白色空間頻率圖案。
第16圖例示示例性灰階空間頻率圖案。
現將於下文參考其中展示示例性實施例之隨附圖式更全面地描述實例。在任何可能的情況下，整個圖式中使用相同元件符號來指代相同或相似部件。然而，各態樣可以許多不同形式來具體化且不應解釋為限於本文闡述之實施例。
本揭示內容之態樣包括用於確定形狀的方法，且更特定而言，用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀的方法。鏡面反射表面可展現其中光之入射束以相對於表面法線之相同角度反射的諸多特性。例如，入射角等於反射角。另外，入射束、反射束及表面法線可全部位於同一平面內。偏轉量測術且更特定而言反射量測術之原理可用於根據因鏡面反射造成之鏡面反射表面的反射畸變來確定鏡面反射表面之形 狀。例如，在給定具有已知幾何形狀之結構的情況下，可使用彼結構於鏡面反射表面中之畸變反射來推演產生該畸變反射之鏡面反射表面之幾何性質。結構之反射可由於種種原因而畸變，包括由於表面中之曲率、缺陷、異常或不規則性而畸變。藉由分析反射及例如確定具有已知幾何形狀之結構之特徵與具有已知幾何形狀之結構之特徵於鏡面反射表面中之對應反射之間的對應，可反演計算或恢復(recover)由該對應得出的表面形狀。此形狀可使用任何數量之應用、控制或計算，諸如，例如用於模擬或近似實際鏡面反射表面之三維輪廓。
第1-3圖例示圓柱表面之實例。第1圖例示藉由一系列通過曲線12的平行線11界定的示例性圓柱表面10a。第2圖例示另一示例性圓柱表面10b，其可藉由稱為母線13之筆直線沿稱為準線14之曲線或路徑移動來界定。在又一實例中，第3圖例示圓柱表面10c，其可藉由使起始準線15a在方向16上投影，以使得起始準線15a平行於終止準線15b來界定。本文提供的方法可用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀。例如，可確定滿足或稍微偏離圓柱表面之數學或理論特性化的表面之形狀。在一個實例中，實質圓柱鏡面反射表面可包含材料帶或材料片之主表面，該材料片諸如自材料帶分割的材料片。例如，實質圓柱鏡面反射表面可包含玻璃帶或玻璃片之主表面，該玻璃片諸如自玻璃帶分割的玻璃片。在其他實例中，實質圓柱鏡面反射表面可包含光纖或其他物體之外周邊表面。
在物體包含實質圓柱鏡面反射表面的情況下，該方 法可用於確定實質圓柱鏡面反射表面之形狀以及具有實質圓柱鏡面反射表面之物體之形狀。處於說明性目的，在下文，當提及實質圓柱鏡面反射表面時，應理解，此種表面可作為分離表面存在，或可作為物體之表面存在。如所指出的，本文提供的方法可用於確定此種表面之形狀及/或具有此種表面之物體之形狀。
該方法包括獲得校準資料之步驟。校準資料可以各種方式獲得，該等方式包括直接或間接將資料編碼至電腦中，使用偵測裝置觀察資料，使用感測器量測資料，或捕獲含有可自其提取校準資料之資料的影像。校準資料之實例包括坐標或其他資訊，該等其他資訊表示用於該方法或藉由該方法使用的系統、組件或結構中任何者之一或多個特性。例如，校準資料可包括：系統之組件的空間位置，諸如攝影機、透鏡或焦點之空間位置；關於鏡面反射表面、目標結構及其相關聯特徵之資訊；或任何其他參數、初始條件，或與其相關聯之資料。在另一實例中，校準資料可包括參考點或坐標，其可用於確定且界定各種系統組件、結構及變數之間的空間位置或關係。校準資料可例如經由變換矩陣或其他數學計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，校準資料可經操縱、組合、分析或處理以用於欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。
該方法進一步包括獲得關於目標結構之目標資料之步驟，其中目標結構包含空間頻率圖案。目標資料可以各種方式獲得，該等方式包括直接或間接將資料編碼至電腦中， 使用偵測裝置觀察資料，使用感測器量測資料，或捕獲含有可自其提取目標資料之資料的影像。目標資料之實例包括表示空間位置之坐標，或有關於目標結構及/或其相關聯特徵的其他參考特性，以及涉及目標結構之任何其他資訊。例如，目標資料可包括參考點，其可用於界定且確定目標結構及/或其相關聯特徵與各種系統組件、結構及變數之間的任何數量之特性或關係。另外，此等參考點可例如經由變換矩陣或其他數學計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，目標資料可經操縱、組合、分析或處理以供欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。
如第4-6圖所示，鏡面反射表面20可實質沿平面21延伸，且目標結構31可實質垂直於平面21。目標結構31可包含一或複數個幾何形狀、形狀、結構或大小之任何者，包括複數個與其相關聯之特徵或特性中之任何者。目標結構可自各種材料中之任何材料來構造。在一個實例中，目標結構可自具有適用於各種環境之合乎需要性質的一或多種材料來構造。在其他實例中，目標結構可藉由光源獨立地發光或相依地發光。例如，目標結構可發射光，或目標結構可擴散地反射來自專屬光源之光或擴散地反射周圍光。在其他實例中，目標結構可為動態的，因為例如結構可包括在任何情況下可隨時間自動或手動變化、操縱或控制的特徵或特性。
如第4-6圖之實例中進一步所示，目標結構31可包含空間頻率圖案36，其可在距鏡面反射表面之邊緣24的距離54處及在距鏡面反射表面20之面26的距離56處實質垂直於 鏡面反射表面20。目標結構31之空間頻率圖案36亦可位於沿鏡面反射表面20之高度58的高程57處。目標結構31之空間頻率圖案36可在目標結構上之任何位置處存在，且可以相對於鏡面反射表面20之各種角度及/或各種方向來延伸。
在其他實例中，目標結構31可以各種方式包含空間頻率圖案36。例如，目標結構31可用空間頻率圖案36編碼。在另一實例中，目標結構可用空間頻率圖案36印刷，目標結構可經製造以包括空間頻率圖案作為目標結構之特徵，及/或空間頻率圖案可附接或附著至目標結構。在另一實例中，空間頻率圖案36可包含空間位置之函數。例如，空間頻率圖案36可定義為空間位置之函數。在第6圖所示的又一實例中，空間頻率圖案36可包含在實質平行於鏡面反射表面之母線的方向22上的週期性圖案。在第6圖所示的又一實例中，空間頻率圖案36可包含在實質垂直於鏡面反射表面之母線的方向23上單調變化的頻率。在第6圖中，鏡面反射表面之母線位於平面21中且例示為表示方向22之箭頭。
例如，如第15圖及第16圖所示，空間頻率圖案600、601可包含可在方向605上恆定的週期性圖案，及可在方向610上變化的頻率。在第15圖及第16圖中，方向605對應於實質平行於鏡面反射表面之母線的方向，而方向610對應於實質垂直於鏡面反射表面之母線的方向。另外，分別如第15圖及第16圖所示，空間頻率圖案600、601可為黑色及白色空間頻率圖案600或灰階空間頻率圖案601。在其他實例中，空間頻率圖案可包含任何色彩、曲線或特徵。
如第7圖所示，該方法進一步包括捕獲目標結構31於鏡面反射表面20中之反射影像50之步驟。反射影像50可使用影像捕獲裝置51來捕獲，該影像捕獲裝置包括攝影機或其他影像或視訊記錄裝置。一旦捕獲反射影像50，即可將其分析或轉移至電腦52，影像內所含的資料可藉由該電腦提取、處理及/或分析。
亦如第7圖所示，該方法進一步包括自反射影像50獲得反射資料55之步驟。反射資料55可以各種方式獲得，該等方式包括提取、處理及/或分析反射影像50以獲得反射資料55。反射資料55之實例包括表示空間位置之坐標，或有關於目標結構之反射影像50及/或其相關聯反射特徵的其他參考特性，以及涉及反射影像50之任何其他資訊。例如，反射資料55可包括關於包含空間頻率圖案36之目標結構31的反射37之資訊。在另一實例中，反射資料55可包括參考點，其可用於界定且確定目標結構之反射影像50及/或其相關聯反射特徵與各種系統組件、結構及變數之間的任何數量之特性或關係。另外，此等參考點可例如經由變換矩陣或其他數學計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，反射資料55可經操縱、組合、分析或處理以用於欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。
如所指出的，目標結構31可包含空間頻率圖案36，該空間頻率圖案36可包括目標結構31之任何特徵或特性。因而，包含空間頻率圖案36之目標結構31之反射可包括目標結構31之特徵或特性之任何對應反射，包括空間頻率圖案 之反射37。在一個實例中，如所指出的，目標結構31之空間頻率圖案36可印刷於目標結構31上。因此，目標結構31之空間頻率圖案36之反射37可為目標結構之對應反射，其包括印刷空間頻率圖案36之反射37。自反射影像50獲得的反射資料55可因此包括關於空間頻率圖案36於鏡面反射表面20中之對應反射37的任何資訊。
該方法進一步包括確定目標資料41與反射資料55之間的對應之步驟。對應可包括例如目標資料41之全部或部分與反射資料55之全部或部分之間的一或多種關係之比較、相關性或任何其他。例如，可分析目標資料41。在另一實例中，可分析反射資料55。在又一實例中，可分析目標資料41及反射資料55。對應可藉由各種技術中之任何技術來確定，該等技術包括電腦化過程或手動過程、數學計算或任何其他方式之計算。在一個實例中，對應可包括對來自反射影像50中之反射資料55的空間頻率圖案36之反射37相較於來自目標結構31之目標資料41的空間頻率圖案36之畸變的確定。
在一個實例中，對應可包含快速傅立葉變換。在又一實例中，快速傅立葉變換可就目標結構31之空間頻率圖案36(可獲得關於該目標結構31之目標資料41)及捕獲於反射影像50(可自該反射影像50獲得反射資料55)中之空間頻率圖案36之反射37而言來執行。例如，可確定對應於目標資料之反射影像及反射資料中之優勢頻率。例如，自反射資料之已知資料點開始，可計算複數個其他資料點。在另一實例中，快速傅立葉變換可用於計算優勢頻率，且亦可包括自最接近諧 函數至極大諧函數之校正。在又一實例中，在目標結構包含展現頻率與柱坐標(column coordinate)之近線性相依的空間頻率圖案的情況下，反射影像中與線性相依的偏離可指示鏡面反射表面20之畸變或運動。
該方法進一步包括使用對應及校準資料來確定鏡面反射表面20之形狀之步驟。在一實例中，可使用對應之全部或部分。在另一實例中，可使用校準資料之全部或部分。在又一實例中，可使用對應之全部或部分，且可使用校準資料之全部或部分。此步驟可包含例如執行形狀恢復算法。形狀恢復算法可使用任何資料來確定鏡面反射表面20之形狀。例如，鏡面反射表面20之形狀可藉由以下方式確定：復原、恢復、反演計算或以其他方式推演鏡面反射表面之外形或輪廓，從而將基於對應及校準資料產生目標結構31之捕獲反射影像50。
如第8圖所示，在一個實例中，形狀可近似為鏡面反射表面20之橫剖面70。橫剖面70可例如為鏡面反射表面在平面75處之橫截面，其中平面75與鏡面反射表面20相交。在另一實例中，在具有鏡面反射表面之物體為薄的，即具有實質小於其長度及寬度之厚度的情況下，橫剖面70可近似為位於平面75中之線或曲線71，其中平面75與鏡面反射表面20相交。在又一實例中，該方法可進一步包含確定鏡面反射表面20之複數個形狀72之步驟。例如，複數個形狀72之每一形狀73可近似為鏡面反射表面20之橫剖面70或曲線71。
在第9圖所示的又一實例中，該方法可進一步包含 基於複數個形狀72來近似鏡面反射表面20之表面輪廓74之步驟。表面輪廓74可例如藉由將複數個形狀72基於其之間的關係進行空間排序及排列來確定。在一個實例中，複數個形狀72可經數位組合以產生再現影像，該再現影像可近似為鏡面反射表面20之整體表面輪廓77。例如，在鏡面反射表面包含材料片之主表面的情況下，形狀可近似或模擬材料片之一部分或整體材料片之實際形狀。
方法步驟中之任何方法步驟可在任何相同或不同時間頻率下執行。例如，如第10圖所示，可在任何相同或不同時間頻率下執行方法步驟500中之任何方法步驟，包括獲得校準資料501、獲得目標資料502、捕獲反射影像503、獲得反射資料504、確定對應505，及使用對應及校準資料來確定鏡面反射表面之形狀506。在一個實例中，可以每秒至少一次之速率執行任何步驟。在另一實例中，可以使得重複之週期接近零之速率來重複任何步驟。例如，當圓柱表面之形狀在重複之間的變化不顯著時，可以時間上實質連續之速率執行任何步驟。在其他實例中，可以藉由任何數量之變數界定之速率執行任何步驟。另外，任何步驟可執行一次。在一個實例中，步驟中之一或多者可執行一次，而步驟中之其他者可執行一次以上。
各種電腦、數字、數學、線性、非線性、科學、數位、電子或其他技術可用於第10圖所示的方法步驟500中之任何方法步驟，包括獲得校準資料501、獲得目標資料502、捕獲反射影像503、獲得反射資料504、確定對應505，及使 用對應及校準資料來確定鏡面反射表面之形狀506。另外，任何配置、計算(calculation)、操縱或計算(computation)可一起執行或單獨執行，且執行用於本文提供的方法步驟中之任何方法步驟。
例如，可使用影像分析，其中可分析經捕獲或以其他方式獲得的影像，且可自該影像提取其中所含的資料。在另一實例中，可界定所關注區域，其中所關注區域可表示目標結構之特定區域、鏡面反射表面之特定區域及/或目標結構於鏡面反射表面中之反射影像之特定區域。所關注區域可由使用者界定，且直接或間接編碼至電腦中，或可使用軟體常式或其他程序自動確定。在又一實例中，導數卷積可用於突顯垂直於目標結構之標稱特徵的方向上之變化。導數卷積可例如展示資料點之間的資料點值之變化率。此過程例如找出極大絕對值之點，其表示相對於垂直於目標結構之特徵的資料點值之最大變化。在又一實例中，資料點可經過濾以使得將偏離目標結構之特徵之一般方向或方向趨勢太遠的點消除且視為離群值。在又一實例中，子像素內插法可用於確定具有導數之最大極大絕對值之資料點。據此，在此資料點之每一側上使用至少兩個點時，可對資料點進行多項式擬合，且可確定實際峰值位置。可對所獲得的每一資料點執行此內插法，其中資料點可例如有關於目標結構之特徵或其於鏡面反射表面中之對應反射。在又一實例中，可使用積分方法學，其中可界定積分點。積分點可用於建立對鏡面反射表面之積分起始點，因為鏡面反射表面之多個形狀可產生相同反射。 在又一實例中，可界定用於微分方程恢復方法之初始條件。在又一實例中，可使用三維點處理來將對應於校準資料、目標資料或反射資料之資料點的三維坐標變換成二維資料點，該等二維資料點可界定目標結構之位置及其對應反射。在另一實例中，可執行資料過濾，其中校準資料、目標資料或反射資料之資料點經處理以移除任何離群值。在一個實例中，此過濾過程涉及對資料點進行多項式線擬合，該等資料點例如可有關於目標結構之特徵及/或其於鏡面反射表面中之對應反射。在另一實例中，落在距擬合線之界定距離外部的任何資料點係識別為離群值。可自資料集移除離群值，或可由資料集保留離群值。在又一實例中，擬合線、識別離群值及自資料集移除或保留離群值之過程可以相同或不同多項式擬合及/或以相同或不同離群值否決限值來重複任何次數。
本揭示內容之其他態樣包括用於確定如第11圖所示自一定量的熔融玻璃121拉製的玻璃帶103之形狀的方法。一旦產生玻璃帶103，即可將該玻璃帶103分離成玻璃片104，該玻璃片104可用於多種應用。例如，自玻璃帶103產生的玻璃片104可例如用於顯示應用。在特定實例中，玻璃片104可用於生產液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)、電泳顯示器(electrophoretic display；EPD)、有機發光二極體顯示器(organic light emitting diode display；OLED)、電漿顯示面板(plasma display panel；PDP)或類似物。
玻璃帶可藉由用於產生根據本揭示內容之玻璃帶的各種設備來製造，諸如藉由狹槽拉製、浮製、下拉、熔融下 拉或上拉來製造。每一設備可包括熔融容器，其配置來將一批材料熔融成一定量的熔融玻璃。每一設備進一步包括至少定位於熔融容器下游的第一調節站，及定位於第一調節站下游的第二調節站。
第11圖例示用於產生根據本揭示內容之玻璃帶的剛好一個示例性設備之示意圖，其中該設備包含熔融拉製設備101，其用於熔融拉製玻璃帶103以供後續處理成玻璃片104。熔融拉製設備101可包括熔融容器105，其配置來自儲倉109接收批料107。批料107可藉由以馬達113供電的分批遞送裝置111引入。可選控制器115可配置來啟動馬達113，以將所要量之批料107引入熔融容器105中，如箭頭117所指示。玻璃金屬探針119可用於量測豎管123內之玻璃熔體121之位準，且經由通訊線路125將所量測資訊傳達至控制器115。
熔融拉製設備101亦可包括第一調節站，諸如澄清容器127(例如澄清管)，其位於熔融容器105下游，且經由第一連接導管129耦接至熔融容器105。在一些實例中，玻璃熔體可經由第一連接導管129自熔融容器105重力進料至澄清容器127。例如，重力可作用來驅動玻璃熔體自熔融容器105通過第一連接導管129之內部路徑到達澄清容器127。在澄清容器127內，可藉由各種技術自玻璃熔體移除氣泡。
熔融拉製設備可進一步包括第二調節站，諸如混合容器131(例如，攪拌腔室)，其可位於澄清容器127下游。混合容器131可用於提供均質玻璃熔體組成物，進而減少或消 除具有非均質性之絲繩(cords)，否則該等絲繩可存在於退出澄清容器之精細玻璃熔體內。如圖所示，澄清容器127可經由第二連接導管135耦接至混合容器131。在一些實例中，玻璃熔體可經由第二連接導管135自澄清容器127重力進料至混合容器131。例如，重力可作用來驅動玻璃熔體自澄清容器127通過第二連接導管135之內部路徑到達混合容器131。
熔融拉製設備可進一步包括另一調節站，諸如遞送容器133(例如，槽池)，其可位於混合容器131下游。遞送容器133可調節待進料至成形裝置中之玻璃。例如，遞送容器133可充當累積器及/或流動控制器，以調整且提供玻璃熔體至成形容器之一致流動。如圖所示，混合容器131可經由第三連接導管137耦接至遞送容器133。在一些實例中，玻璃熔體可經由第三連接導管137自混合容器131重力進料至遞送容器133。例如，重力可作用來驅動玻璃熔體自混合容器131通過第三連接導管137之內部路徑到達遞送容器133。
如圖進一步所例示，降流管139可經定位以自遞送容器133遞送玻璃熔體121至成形容器143之進口141。如圖所示，熔融容器105、澄清容器127、混合容器131、遞送容器133及成形容器143為可沿熔融拉製設備101串聯定位的玻璃熔體調節站之實例。
熔融容器105典型地自諸如耐火(例如陶瓷)磚之耐火材料製成。熔融拉製設備101可進一步包括典型地由鉑或含鉑金屬(諸如鉑-銠、鉑-銥及其組合)製成的組件，但該等組件亦可包含諸如鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢、釕、鋨、鋯的耐 火金屬，及其合金，及/或二氧化鋯。含鉑組件可包括以下一或多者：第一連接導管129、澄清容器127(例如澄清管)、第二連接導管135、豎管123、混合容器131(例如，攪拌腔室)、第三連接導管137、遞送容器133(例如，槽池)、降流管139及進口141。成形容器143亦由耐火材料製成，且係設計來形成玻璃帶103。
第12圖為熔融拉製設備101的沿第11圖之線2-2的橫截面透視圖。如圖所示，成形容器143包括成形楔形物201，其包含在成形楔形物201之相反末端之間延伸的一對向下傾斜成形表面部分207、209。該對向下傾斜成形表面部分207、209沿拉製方向211會合以形成根部213。拉製平面215延伸穿過根部213，其中玻璃帶103可在拉製方向211上，例如在下游方向上沿拉製平面215拉製。如圖所示，拉製平面215可平分根部213，儘管拉製平面215可相對於根部213以其他定向延伸。
如第11圖所示，熔融拉製設備101可包括系統300，用以執行用於確定自一定量的熔融玻璃121拉製的玻璃帶103之形狀的方法。該方法亦可實行來確定具有鏡面反射特性之其他物體之形狀，該等物體包括光纖及其他玻璃元件。現將論述用於確定自一定量的熔融玻璃121拉製的玻璃帶103之形狀的方法。在一個實例中，玻璃帶103可在拉製方向211上連續移動。在另一實例中，形狀可用於控制玻璃成形設備101之上游參數301。在又一實例中，形狀可用於控制下游製程之參數302。在又一實例中，形狀可用於控制玻璃成形設備 101之上游參數301及下游製程之參數302。在又一實例中，形狀可用於確定玻璃帶之屬性，其中玻璃帶之品質可基於該屬性來分類。
例如，屬性可包括可在成形製程期間出現在玻璃帶中之形狀異常，諸如夾雜物、刮痕，或任何其他缺陷或不規則性。此等異常可引起玻璃帶落出所需規範特性或參數範圍之外，其中玻璃帶或玻璃片可遭排斥或獲識別用於替代用途。在另一實例中，屬性可為玻璃帶之運動的標識(signatory)，或玻璃帶之形狀或組成物之變化的標識。藉由在成形及/或處理製程全程、在玻璃帶之各種位置處以及在各種時間監視此等屬性，可控制成形及/或處理製程且調整或微調各種玻璃成形及/或處理參數。屬性可例如獲週期性地、重複地或連續地監視，且可用於產生各種輸出資訊，諸如繪圖、圖表、曲線圖、資料庫或數字資料。在另一實例中，屬性可與自玻璃帶切割的特定玻璃片相關聯。若彼特定玻璃片之特性落出所需規範範圍之外，則可隨後將其丟棄，需要時加以進一步處理，或基於其適用於特定應用之屬性來識別，或分配至特定位置。在又一實例中，屬性可用於確定對應於穩定生產之彼等操作條件，其中玻璃帶之品質及/或玻璃片之品質具有合乎需要的品質或特性。在又一實例中，屬性可用於確定對應於不合需要生產之彼等操作條件，其中玻璃帶之品質及/或玻璃片之品質不同於展現合乎需要品質或特性之玻璃帶或玻璃片之彼等品質。在又一實例中，屬性可用於在玻璃成形設備之某些組件、系統或特徵適當地或不恰當地執行功能 時通知電腦或使用者。例如，基於自其藉由本文揭示的方法所計算的形狀而確定的玻璃帶之特定屬性，可確定其中系統之某些元件需要置換更換或維修的情況，或其中用於產生熔融玻璃之各種輸入可加以調整以例如改良玻璃帶及/或玻璃片之品質的情況。另外，可確定屬性間的相關性。可確定在一段時期內的此種相關性，且此種相關性可包括涉及玻璃成形製程、玻璃帶及/或玻璃片之許多各種參數中之任何參數，該等參數如自該方法確定的或如自其他控制所提供。在又一實例中，玻璃帶及/或玻璃片之形狀可用於理解玻璃成形之變化、玻璃帶之性質及玻璃片之特性，諸如玻璃片中之機械應力。可監視及/或分析形狀例如以改良品質、效率或任何其他特徵、參數或與本文所述的方法相關聯的態樣。
該方法包括獲得校準資料之步驟。如所指出的，校準資料可以各種方式獲得，該等方式包括直接或間接將資料編碼至電腦中，使用偵測裝置觀察資料，使用感測器量測資料，或捕獲含有可自其提取校準資料之資料的影像。校準資料之實例包括坐標或其他資訊，該等其他資訊表示用於該方法或藉由該方法使用的系統、組件或結構中任何者之一或多個特性。例如，校準資料可包括：系統之組件的空間位置，諸如攝影機、透鏡或焦點之空間位置；關於玻璃帶、目標結構及其相關聯特徵之資訊；或任何其他參數、初始條件，或與其相關聯之資料。在另一實例中，校準資料可包括參考點或坐標，其可用於確定且界定各種系統組件、結構及變數之間的位置或關係。校準資料可例如經由變換矩陣或其他數學 計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，校準資料可經操縱、組合、分析或處理以用於欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。
該方法進一步包括獲得關於目標結構之目標資料之步驟，其中目標結構包含空間頻率圖案。如所指出的，目標資料可以各種方式獲得，該等方式包括直接或間接將資料編碼至電腦中，使用偵測裝置觀察資料，使用感測器量測資料，或捕獲含有可自其提取目標資料之資料的影像。目標資料之實例包括表示空間位置之坐標，或有關於目標結構及/或其相關聯之特徵的其他參考特性，以及涉及目標結構之任何其他資訊。例如，目標資料可包括參考點，其可用於界定且確定各種系統組件、結構及變數之間的任何數量之特性或關係。另外，此等參考點可例如經由變換矩陣或其他數學計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，目標資料可經操縱、組合、分析或處理以供欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。在一個實例中，目標結構可為玻璃成形設備101內之現存結構，除充當目標結構之外，其可就玻璃成形或處理而言發揮其他功能。在另一實例中，目標結構可為專屬結構，其係引入玻璃成形設備101中以達成用作本文提供的方法中之目標結構的唯一目的。
如第12圖所示，玻璃帶103可實質沿平面215延伸，且目標結構331可實質垂直於平面215。目標結構331可包含一或複數個幾何形狀、形狀、結構或大小之任何者，包括複數個與其相關聯之特徵或特性中之任何者。目標結構 可自適用於各種環境之任何各種材料來構造。例如，在玻璃成形設備101中，目標結構可由適於耐受高溫環境之材料構造。在其他實例中，目標結構可藉由光源獨立地發光或相依地發光。例如，目標結構可發射光，或目標結構可擴散地反射來自專屬光源之光或擴散地反射周圍光。例如，目標結構331可位於熔融拉製設備101內，其中可包括窗口或其他口孔來提供供光源照射目標結構之觀察孔。窗口或其他口孔可為位於熔融拉製設備中之現存窗口或口孔，或可為專屬窗口或口孔，其係包括來達成用作提供供光源照射目標結構之觀察孔的唯一目的。在其他實例中，目標結構可為動態的，因為例如目標結構可包括在任何情況下可隨時間自動或手動變化、操縱或控制的特徵或特性。
在第12圖所示的另一實例中，目標結構331可包含空間頻率圖案336，其可在距玻璃帶之邊緣324的距離354處及在距玻璃帶103之面326的距離356處實質垂直於玻璃帶103。目標結構331之空間頻率圖案336亦可位於沿玻璃帶103之高度358的高程357處。目標結構331之空間頻率圖案336可在目標結構上之任何位置處存在，且可以相對於玻璃帶103之各種角度及/或各種方向來延伸。在另一實例中，空間頻率圖案336可包含空間位置之函數。例如，空間頻率圖案336可定義為空間位置之函數。在第12圖所示的又一實例中，空間頻率圖案336可包含在實質平行於玻璃帶之母線的方向322上的週期性圖案。在第12圖所示的又一實例中，空間頻率圖案336可包含在實質垂直於玻璃帶之母線的方向 323上單調變化的頻率。在第12圖中，玻璃帶之母線位於平面215中且例示為表示方向211之箭頭。
如第13圖所示，該方法進一步包括捕獲目標結構331於玻璃帶103中之反射影像350之步驟。如所指出的，反射影像350可使用影像捕獲裝置351來捕獲，該影像捕獲裝置包括攝影機或其他影像或視訊記錄裝置。一旦捕獲反射影像350，即可將其分析或轉移至電腦352，影像內所含的資料可藉由該電腦提取、處理及/或分析。
如第14圖所示，一或多個影像捕獲裝置351可用於捕獲一或多個目標結構331之一或多個反射影像350。在第14圖所示的另一實例中，一或多個反射影像350可在玻璃帶103之各種位置處捕獲。在另一實例中，反射影像350可包括目標結構之反射的任何或全部，以及目標結構之特徵之反射的任何或全部。例如，諸如攝影機之影像捕獲裝置351可位於玻璃帶103之一側，以使得影像捕獲裝置351捕獲玻璃帶之目標結構於與捕獲影像之影像捕獲裝置之位置相對的玻璃帶側面上之反射影像350。例如，影像捕獲裝置可捕獲玻璃帶103之寬度的大致一半範圍內之反射影像。在另一實例中，諸如第二攝影機之第二影像捕獲裝置351可位於玻璃帶之相對側處，處於相對於第一影像捕獲裝置之相同或類似垂直高程處，以使得第二影像捕獲裝置亦捕獲目標結構於與捕獲影像之影像捕獲裝置之位置相對的玻璃帶側面上之反射影像。類似地，此影像捕獲裝置可捕獲玻璃帶103之寬度的大致一半範圍內之反射影像。第一影像捕獲裝置及第二影像捕獲裝置 可例如捕獲在玻璃帶之整體寬度範圍內的目標結構之反射影像。在另一實例中，第一影像捕獲裝置及第二影像捕獲裝置可配置來捕獲包括玻璃帶之重疊區域的反射影像。重疊區域可例如用於校準或其他配置計算，其中對應於玻璃帶之相同空間位置之多個資料點為有利的。
在另一實例中，反射影像350之性質或態樣可基於一或多個影像捕獲裝置相對於玻璃帶103之位置或角度來捕獲。在另一實例中，障礙或限制可阻止影像捕獲裝置達到對反射影像之理想捕獲之置放。影像捕獲裝置351可例如安裝於可調整機構上，以使得影像捕獲裝置之位置及/或角度可手動地或自動地加以調整或改變，從而適應此種障礙或限制且使得影像捕獲裝置可移除以提供對熔融拉製設備101之通路以供其檢查、清潔或維修。在另一實例中，相同或不同影像捕獲裝置可佈置來捕獲玻璃帶103、目標結構331及用於玻璃成形設備101或處理步驟或藉由其使用的任何其他組件之影像。在另一實例中，影像捕獲裝置351可佈置來經由熔融拉製設備101中之上述現存觀察孔窗口或專屬觀察孔窗口來觀察玻璃帶103、目標結構331或其他組件。另外，影像捕獲裝置可位於光源之鄰近區中，其中來自光源之光可照射目標結構及玻璃帶，以改良影像捕獲之品質，以及提供發光或照射來增強玻璃帶103之反射特性。
亦如第13圖所示，該方法進一步包括自反射影像350獲得反射資料355之步驟。如所指出的，反射資料355可以各種方式獲得，該等方式包括提取、處理及/或分析反射 影像350以獲得反射資料355。反射資料355之實例包括表示空間位置之坐標，或有關於目標結構及/或其相關聯特徵之反射影像350的其他參考特性，以及涉及反射影像350之任何其他資訊。例如，反射資料355可包括關於包含空間頻率圖案336之目標結構331的反射337之資訊。在另一實例中，反射資料355可包括參考點，其可用於界定且確定目標結構之反射影像350及/或其相關聯特徵與各種系統組件、結構及變數之間的任何數量之特性或特性。另外，此等參考點可例如經由變換矩陣或其他數學計算自實空間中之三維坐標變換成二維坐標。在另一實例中，反射資料355可經操縱、組合、分析或處理以用於欲對其執行的進一步分析、操縱及/或計算。
如所指出的，目標結構331可包含空間頻率圖案336，該空間頻率圖案336可包括目標結構331之任何特徵或特性。因而，包含空間頻率圖案336之目標結構331之反射可包括目標結構331之特徵或特性之任何對應反射，包括空間頻率圖案之反射337。在一個實例中，如所指出的，目標結構331之空間頻率圖案336可編碼於目標結構331上。在另一實例中，目標結構331之空間頻率圖案336可印刷於目標結構331上。因此，目標結構331之空間頻率圖案336之反射337可為目標結構之對應反射，其包括空間頻率圖案336之反射337。自反射影像350獲得的反射資料355可因此包括關於空間頻率圖案336於玻璃帶103中之對應反射337的任何資訊。
該方法進一步包括確定目標資料341與反射資料 355之間的對應之步驟。如所指出的，對應可包括例如目標資料341之全部或部分與反射資料355之全部或部分之間的一或多種關係之比較、相關性或任何其他。例如，可分析目標資料341。在另一實例中，可分析反射資料355。在又一實例中，可分析目標資料341及反射資料355。對應可藉由各種技術中之任何技術來確定，該等技術包括電腦化過程或手動過程、數學計算或任何其他方式之計算。在一個實例中，對應可包括對來自反射影像350中之反射資料355的空間頻率圖案336之反射337相較於來自目標結構331之目標資料341的空間頻率圖案336之畸變的確定。
在一個實例中，對應可包含快速傅立葉變換。在又一實例中，快速傅立葉變換可就目標結構331之空間頻率圖案336(可獲得關於該目標結構331之目標資料341)及捕獲於反射影像350(可自該反射影像350獲得反射資料355)中之空間頻率圖案336之反射337而言來執行。例如，可確定對應於目標資料之反射影像及反射資料中之優勢頻率。例如，自反射資料之已知資料點開始，可計算複數個其他資料點。在另一實例中，快速傅立葉變換可用於計算優勢頻率，且亦可包括自最接近諧函數至極大諧函數之校正。在又一實例中，在目標結構包含展現頻率與柱坐標之近線性相依的空間頻率圖案的情況下，反射影像中與線性相依的偏離可指示玻璃帶103之畸變或運動。
該方法進一步包括使用對應及校準資料來確定玻璃帶103之形狀之步驟。在一實例中，可使用對應之全部或部 分。在另一實例中，可使用校準資料之全部或部分。在又一實例中，可使用對應之全部或部分，且可使用校準資料之全部或部分。此步驟可包含例如執行形狀恢復算法。形狀恢復算法可使用任何資料來確定玻璃帶103之形狀。例如，玻璃帶103之形狀可藉由以下方式確定：復原、恢復、反演計算或以其他方式推演玻璃帶之外形或輪廓，從而將基於對應及校準資料產生目標結構331之捕獲反射影像350。
如第8圖所示，在一個實例中，形狀可近似為玻璃帶103之橫剖面70。橫剖面70可例如為玻璃帶103在平面75處之橫截面，其中平面75與玻璃帶103相交。在另一實例中，在玻璃帶為薄的，即具有實質小於其長度及寬度之厚度的情況下，橫剖面70可近似為位於平面75中之線或曲線71，其中平面75與玻璃帶103相交。對玻璃帶103、玻璃片104或其中物體或目標結構之反射可發生在材料之兩個表面上的其他透明材料而言，可藉由考慮弗芮耳反射係數確定形狀。在又一實例中，該方法可進一步包含確定玻璃帶103之複數個形狀72之步驟。例如，複數個形狀72之每一形狀73可近似為玻璃帶103之橫剖面70或曲線71。
在第9圖所示的又一實例中，該方法可進一步包含基於複數個形狀72來近似玻璃帶103之表面輪廓74之步驟。表面輪廓74可例如藉由將複數個形狀72基於其之間的關係進行空間排序及排列來確定。在一個實例中，複數個形狀72可經數位組合以產生再現影像，該再現影像可近似為玻璃帶103之整體表面輪廓77。例如，形狀可近似或模擬整體玻璃 帶103之一部分之實際形狀，及/或自該整體玻璃帶103切割的整體玻璃片104之一部分之實際形狀。
以上步驟中之任何步驟可在任何相同或不同時間頻率下執行。例如，如第10圖所示，可在任何相同或不同時間頻率下執行方法步驟500中之任何方法步驟，包括獲得校準資料501、獲得目標資料502、捕獲反射影像503、獲得反射資料504、確定對應505，及使用對應及校準資料來確定鏡面反射表面之形狀506。在一個實例中，可以每秒至少一次之速率執行任何步驟。在另一實例中，可以使得重複之週期接近零之速率來重複任何步驟。例如，當玻璃帶之形狀在重複之間的變化不顯著時，可以時間上實質連續之速率執行任何步驟。在其他實例中，可以藉由任何數量之變數界定之速率執行任何步驟。在一個實例中，可以符合每個玻璃片一次之速率執行任何步驟。在另一實例中，可以基於玻璃片之大小、正在產生或已產生之玻璃片之品質，或任何其他因素來調整之速率執行任何步驟，該等任何其他因素可有助於或改變玻璃成形設備及其他製程。另外，任何步驟可執行一次。在一個實例中，步驟中之一或多者可執行一次，而步驟中之其他者可執行一次以上。
各種電腦、數字、數學、線性、非線性、科學、數位、電子或其他技術可用於方法之步驟中之任何步驟，包括獲得校準資料、獲得目標資料、自目標資料界定目標線、捕獲反射影像、獲得反射資料、界定反射線、確定對應，及使用對應及校準資料來確定玻璃帶之形狀。任何配置、計算 (calculation)、操縱或計算(computation)可一起執行或單獨執行，且執行用於本文提供的方法步驟中之任何方法步驟。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離所主張發明之精神及範疇的情況下做出各種修改及變化。

Claims (9)

  1. 一種用於確定一實質圓柱鏡面反射表面之一形狀的方法，該方法包含以下步驟：(I)獲得校準資料；(II)獲得關於一目標結構之目標資料，其中該目標結構包含一空間頻率圖案，該空間頻率圖案包含在一第一方向中單調(monotonic)變化的一頻率，該第一方向實質垂直於該鏡面反射表面的一母線(generatrix)；(III)捕獲該目標結構於該鏡面反射表面中之一反射影像；(IV)自該反射影像獲得反射資料；(V)確定該目標資料與該反射資料之間的一對應；以及(VI)使用該對應及該校準資料來確定該鏡面反射表面之該形狀。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該空間頻率圖案包含一空間位置之一函數。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該鏡面反射表面實質沿一平面延伸，且該目標結構實質垂直於該平面。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該空間頻率圖案包含在實質平行於該鏡面反射表面之該母線的一方向上之一週期性圖案。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該鏡面反射表面包含一材料片之一主表面。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該形狀近似為該鏡面反射表面之一橫剖面。
  7. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：確定該鏡面反射表面之複數個形狀，其中每一形狀近似為該鏡面反射表面之一橫剖面。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之方法，其中該鏡面反射表面為一連續移動玻璃帶。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該形狀係用於確定該玻璃帶之一屬性，且其中該玻璃帶之一品質係基於該屬性來分類。
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