專利名稱：測量制件形狀的方法和設(shè)備的制作方法
測量制件形狀的方法和設(shè)備發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于測量制件形狀的方法，更具體涉及用于測量玻璃片形狀的方法。技術(shù)背景薄玻璃片越來越多地用于制件，尤其是電子制件，包括桌面電腦和便攜式電腦、蜂窩式電話和電視機(jī)。尤其是電視機(jī)顯示器正從老式陰極射線管(CRT)過渡到 等離子體顯示器和液晶顯示器(LCD)。此外，消費(fèi)者的需求正迫使那些非CRT顯示 器的制造商提供尺寸越來越大的顯示器。制造越來越大的顯示器玻璃片以及嚴(yán)格要求諸如表面質(zhì)量的參數(shù)的需求正使 目前制造玻璃片的方法達(dá)到了極限。例如，已知在大玻璃片中存在的殘余應(yīng)力會 導(dǎo)致從較大玻璃片上切割的較小玻璃片出現(xiàn)不同于母玻璃的形狀，當(dāng)先前的應(yīng)力 被釋放和/或重新分配時。玻璃片可以通過各種方法來形成，包括熟知的浮法，其中，玻璃熔融物浮在 液體金屬浴，通常是錫浴上。另一種制造玻璃片的常見方法是熔拉法(FDM)，其中， 熔融的玻璃加入槽中。所述熔融玻璃以受控的方法從槽的兩側(cè)溢出，各玻璃流在 槽的頂點(diǎn)出重新結(jié)合。因此，玻璃片的暴露表面未受污染，并且該玻璃片從設(shè)備 拉成帶狀。在美國專利No. 3338696和3682609 (Dockerty)中更加全面地講述了形 成玻璃片的熔融法，其內(nèi)容通過引用整體結(jié)合在本文中。當(dāng)通過連續(xù)帶成形方法如溢流下拉法或熔融法形成薄玻璃片時，可以在玻璃 片產(chǎn)品上形成形狀。玻璃片形狀本身呈現(xiàn)許多形式，包括弓、下垂、"S-彎曲" 等。最終，所述玻璃片形狀由于以下幾個原因會成為下游用戶的麻煩玻璃的邊 緣不在一個平面上，這會成為因沖擊而破裂的源頭；嚴(yán)重變形的玻璃在各種用于 制造LCD的工具中不能真空卡住(chuck do聰)，這導(dǎo)致產(chǎn)量降低，或者在玻璃基 材中產(chǎn)生高應(yīng)力水平，導(dǎo)致破裂。甚至中等變形的玻璃也不可以安裝到各種卡緊裝置中，由此在用于制造顯示器電子部件的沉積的薄膜中出現(xiàn)不均一性。為了制 造低應(yīng)力和/或低彎曲的產(chǎn)品，要求玻璃片形狀基本上處于并降低至最小水平。非平面片形狀由許多工藝因素導(dǎo)致，包括在彈性溫度范圍(向上轉(zhuǎn)移到粘彈性 區(qū)域)內(nèi)拉伸玻璃帶的彎曲和振動以及"凍結(jié)的"熱應(yīng)力效應(yīng)。這種移動可能由將 玻璃帶切割成單獨(dú)的板或片造成的。變形也可能來自于凍結(jié)應(yīng)力，如當(dāng)玻璃片通 過粘彈性溫度范圍時在玻璃片中出現(xiàn)非平面的、跨過整個拉伸溫度梯度時會出現(xiàn) 凍結(jié)應(yīng)力。由于在許多情況下，所述拉伸的玻璃帶異常薄(如用在顯示器中的玻 璃)，許多凍結(jié)應(yīng)力可以通過形狀變化來抵償。即，帶變形，從而釋放應(yīng)力。這種 形式的變形是短暫的，并且可以在將帶切割成單獨(dú)片、或者之后再次將所述片切 割成更小的部分時基本釋放或者重新分布。雖然已經(jīng)在一定程度上檢查了片形狀，但需要精密的片形狀測量方法，以更 好地分析所述片的輪廓，從而最好地控制形狀的形成。此外，雖然目前的機(jī)械測 隙規(guī)方法可以在一定程度上分析片的形狀，但是它難以消際測量中存在的基于重 力的下垂效應(yīng)。概述本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種用于測量玻璃制件(尤其是玻璃片)的方法，用 于確定玻璃片的形狀。本發(fā)明所述方法還包括在玻璃制造工藝中使用所述確定的 玻璃片形狀。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，玻璃片如下進(jìn)行測量在與流體接觸的條件下將玻 璃片定位，所述的流體具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)，所述玻璃片 也具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)。測量從傳感器到玻璃片表面上多 個點(diǎn)的距離來獲得距離的空間分布。 一旦確定距離的空間分布，使用距離測量值 的空間分布就可以計算玻璃片的形狀。較好地，流體的平均密度至少約為玻璃片 平均密度的約85%，更好是至少95%，最好是流體的平均密度與玻璃片的平均密度 基本相等。在本發(fā)明另一方面中公開了一種用于測量玻璃片形狀的設(shè)備，該設(shè)備包括流 體、用于儲存流體的容器、至少一個傳感器(用于測量所述至少一個傳感器到玻璃 片表面上許多點(diǎn)的距離，以獲得距離的空間分布)、與傳感器連接的用于計算玻璃 片形狀的計算機(jī)裝置，其中，流體的平均密度是玻璃片平均密度的至少約85%。 較好的是，流體的平均密度基本上等于玻璃片的平均密度。通過以下結(jié)合附圖的示例性說明(并沒有以任何方式進(jìn)行限定)，本發(fā)明更加 容易理解，并且本發(fā)明的其它目的、特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。應(yīng)理解，所 有這些包括在該說明中的其它系統(tǒng)、方法特征和優(yōu)點(diǎn)均在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并通 過附帶權(quán)利要求書進(jìn)行保護(hù)。附圖簡要說明

圖1是用于制造玻璃片的常規(guī)熔融法的部分剖視圖。 圖2是本發(fā)明實(shí)施方式中玻璃片測量設(shè)備的橫截面圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施方式中玻璃片測量設(shè)備的透視圖。 圖4是本發(fā)明另一玻璃片測量設(shè)備實(shí)施方式的透視圖。圖5是本發(fā)明玻璃片測量設(shè)備實(shí)施方式的透視圖，其中，所述玻璃片用多個 接觸支撐件撐住。 、圖6是圖5所示支撐件優(yōu)選排列方式的示意圖。圖7是與假定測量數(shù)據(jù)相擬合的理想平面的示例圖，用于確定數(shù)據(jù)與該平面 的距離(偏差)。圖8是使用本發(fā)明實(shí)施方式中的玻璃測量系統(tǒng)的玻璃制造工藝的示意圖。 圖9a-9d是表面輪廓圖，顯示玻璃片在4個相隔90。的不同方向上與參考平 面之間的相互偏差。詳細(xì)說明在以下詳細(xì)說明中，出于解釋而不是限制的目的提供了公開具體細(xì)節(jié)的實(shí)施 方式，便于充分理解本發(fā)明。但是借助本申請公開的內(nèi)容，可以在不同于本文所 述具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施方式中實(shí)施本發(fā)明對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見 的。而且，省略了對熟知裝置、方法和材料的說明，不致于搞亂對本發(fā)明的描述。 最后，不論用在何處，相同的編號表示相同的元件。本發(fā)明部分涉及了解從帶上切下的基本與重力無關(guān)的玻璃板形狀，例如，測 量所述板的形狀。本發(fā)明還包括降低通過展開基本形狀元素來使玻璃板或基材變 平時出現(xiàn)的不利扭曲度，并使用由此獲得的信息來改變所述玻璃帶的熱歷程并減 少或消除這種不利的扭曲。上述的扭曲基本形狀元素包括從玻璃帶上切下的玻璃 片或板的總體形狀。在形成玻璃帶的溢流下拉工藝(如圖1所示)中，成形楔20的溢流槽部件包括由壁部分24縱向設(shè)界的向上敞口通道22，所述壁部分24止于縱向延伸的相對溢 流緣或堰部件26中的上部。所述堰26與楔部件20上相對的帶成形外表面連接。 如圖所示，楔部件20配有一對與堰26連接的基本上垂直的成形表面部分28以及 一對向下傾斜的會聚表面30。該會聚表面終止于基本上水平的下部頂點(diǎn)或根部 32，形成直線的玻璃拉制線?？梢岳斫?，在楔20的每個縱向側(cè)面上都有表面部分 28、 30。熔融玻璃34通過與通道22連通的輸送通道36加入通道22中。通道22可以 是一端進(jìn)料的，或者若需要的話可以是二端進(jìn)料的。在鄰近通道22每一端的溢流 堰26上配有一對限流壩38，以使熔融玻璃34的自由液面分別溢出溢流堰26，并 緊靠成形表面部分28和30向下流到根部32，此時，用鏈狀線表示的分流匯集形 成初始表面化(virgin-surfaced)的玻璃帶42。拉坯輥44置于楔部件20的根部 32的下游，并用于調(diào)節(jié)所形成的玻璃帶離開會集成形表面的速度，并由此確定所 述帶的標(biāo)稱厚度。拉坯輥較好設(shè)計成在玻璃帶的外緣處接觸玻璃帶，特別是剛好在玻璃帶每個 邊緣處出現(xiàn)的稠化珠內(nèi)側(cè)區(qū)域接觸玻璃帶。與拉坯輥接觸的玻璃邊緣部分之后會 從玻璃片上除去。在玻璃帶的每個邊緣上配置一對相對的相反旋轉(zhuǎn)的拉坯輥。當(dāng)玻璃帶42沿該設(shè)備的拉伸部分向下移動時，所述帶不僅在物理尺寸上還是 在分子水平上都發(fā)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變化。通過仔細(xì)選擇溫度場或分布可以使例如在 成形楔根部處的稠液變成大約1.5mm厚的剛性帶。所述溫度場或分布精確地平衡 機(jī)械和化學(xué)要求，以完成從液體或粘稠態(tài)向固體或彈性態(tài)的轉(zhuǎn)變。在彈性溫度區(qū) 域中的某個點(diǎn)處，所述帶沿切割線47進(jìn)行切割，形成玻璃片或板。盡管在玻璃的粘彈性區(qū)域轉(zhuǎn)變過程中小心施加給定的溫度分布，但是玻璃帶 所接觸的熱分布仍會產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力然后會在殘留應(yīng)力重新分布或釋放時會 使玻璃片變形。這就是說，從玻璃帶上產(chǎn)生的玻璃片的形狀取決于在該玻璃帶在 粘彈性區(qū)域的轉(zhuǎn)變過程中的受熱歷程，且該受熱歷程是可以變化的。這種在應(yīng)力 和/或形狀方面的變化不利于那些依賴尺寸穩(wěn)定性的工藝，如將電路沉積在基材 上，例如液晶顯示器制造中的工藝。例如，在制造液晶顯示器時，從拉制帶上切 下的大玻璃片本身可以切割成多個小玻璃片。因此，每次分割會導(dǎo)致應(yīng)力釋放或 重新分布，以及隨后的變形。因此，需要發(fā)明一種方法來精確地測定從所述帶上 切下的玻璃片的形狀。由此獲得的信息可用于改變拉制玻璃帶的受熱歷程。圖2說明了一種用于確定玻璃制件如玻璃片的形狀的本發(fā)明方法的一個實(shí)施方式。應(yīng)理解，本文所公開的方法可用于測量其它制件。但是，本說明書為了示 例說明的目的就針對玻璃片進(jìn)行描述，這決不應(yīng)認(rèn)為是進(jìn)行限定。在圖2所示實(shí)施方式(總標(biāo)記為46)中，玻璃片48置于包含流體52的容器50 中。玻璃片48置于流體表面上，或者浸沒在流體中，如以下詳述。所述玻璃片具 有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)。所述流體也具有預(yù)定的平均密度和預(yù) 定的平均折射指數(shù)。較好地，流體的平均密度是玻璃片的平均密度的至少約85%， 更好是至少約90%，更好是至少約95%。當(dāng)流體的平均密度是玻璃片平均密度的至 少約85%時，認(rèn)為流體52相對玻璃片48具有中性密度；且認(rèn)為該玻璃片是受到 中性浮力的，即玻璃片在沒有任何機(jī)械支撐的條件下能在流體52中指定位置處保 持一段時間，足以完成給定測量。合適的流體例如購自嘉吉爾公司(Cargille Inc.)，該公司制造折射指數(shù)匹配的液體、浸沒液體、光學(xué)耦合液體、折射計液體 和其它專門液體。這種液體具有如下優(yōu)點(diǎn)它們通常是無毒的，且流體的密度容 易調(diào)節(jié)，如通過例如蒸發(fā)來提高或降低濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)流體密度也可以通過 混合兩種或多種具有不同密度的流體來完成，由此獲得混合物的所需預(yù)定平均密 度。例如，鷹牌(Eagle )200(T玻璃(由康寧公司制造)的平均密度約為2. 37g/cc。 可以將幾種流體如平均密度為2.35g/cc的第一流體和平均密度為2.45g/cc的第 二流體按照能有效獲得平均密度基本上等于2. 37g/cc的第三流體的量混合。本領(lǐng) 域技術(shù)人員知道可以使用具有所需密度性能的任何流體。再看圖2，傳感器54用于測量從傳感器到玻璃片表面的距離。玻璃片48包 括面向傳感器54的第一面56(傳感器面)和不面向傳感器的第二面58。在本實(shí)施 方式中，傳感器面56是指頂面56，不面向傳感器的面58是指底面58。為了確保 傳感器54可以檢測的玻璃表面，要求流體52的平均折射指數(shù)在檢測方面不同于 玻璃片48的平均折射指數(shù)。流體和玻璃的平均折射指數(shù)的容許差異取決于傳感器 54靈敏度之類的因素?；蛘?，在給定傳感器不能區(qū)分玻璃片和流體平均折射指數(shù) 之間差異時，可以在玻璃片48表面上施加薄膜或涂層(未畫出)，較好施加在所述 玻璃片的底面58上，以測量傳感器和玻璃-涂層界面之間的距離。若將涂層粘附 到頂面56(傳感器面)上，則涂層本身的量度會導(dǎo)致出現(xiàn)測量錯誤，這是由于測量 了薄膜的表面，而不是玻璃的表面。雖然不是必需的，但所述涂層較好是不透明 的，而且這種涂層例如可以包括涂料、油墨或染料?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，白色不透明涂層 可以獲得優(yōu)良的效果。但是，任意具有在檢測方面不同于流體的折射指數(shù)的涂層 都是可以的。例如，所述涂層包括平均折射指數(shù)在檢測方面不同于流體折射指數(shù)的聚合物薄膜。較好的是，由涂層施加到玻璃片48上的應(yīng)力不足以導(dǎo)致玻璃片產(chǎn) 生其它變形。為此，所述涂層可以不連續(xù)的方式，例如一系列的點(diǎn)、線或其它形 狀施加到玻璃片上。任選地，也可以對應(yīng)于玻璃片上的位置測量玻璃片的厚度， 并且與薄膜-玻璃界面距離數(shù)據(jù)結(jié)合，得到玻璃片傳感器面的表面輪廓圖。在一個實(shí)施方式中， 一旦玻璃片48定位在流體52中，傳感器54用于測量從 傳感器到玻璃片表面的距離。傳感器54用于測量傳感器和玻璃片頂面56之間的 距離dl，或者傳感器54用于測量傳感器和玻璃片底面58之間的距離d2。傳感器 54用于測量dl和d2，由此玻璃片任意具體點(diǎn)處的厚度t確定為d=d2-dl。傳感 器54例如包括激光位移傳感器。但是，傳感器54可以包括本領(lǐng)域用于測量距離 的其它裝置，如聲敏傳感器。激光裝置包括簡單的激光測距(ranging)裝置或者 其它精密裝置，例如米歇森(Michelson)干涉計。所述傳感器可以是時基的 (time-based),即記錄在流體中具有已知速度的傳感能量如聲能的時間。合適的 傳感器例如是LT81110共焦激光位移傳感器，由美國凱耶斯(Keyence)公司制造。 雖然傳感器54可以置于流體表面上方，但是傳感器較好與流體接觸，這樣有利于 消除流體表面60處的空氣-流體界面。傳感器54可以完全浸沒在流體中。如上所述，不需要直接測量玻璃片48的頂面56來獲得頂面的輪廓圖。例如， 在將涂層施加到底面58時，可以測量從傳感器到底面58處的玻璃-涂層界面的距 離，來確定底面的表面輪廓圖，然后與已知的玻璃片厚度數(shù)據(jù)相結(jié)合，由此獲得 頂面56的輪廓圖。通常，對于用在顯示器制造中的玻璃片，頂面和底面基本上是 平行的，且所述片具有均一的厚度，通常在1毫米以下的數(shù)量級上。因此，僅測 量單個表面就足以確定所述片的形狀。傳感器54和玻璃片48之間的相對移動允許在許多位置測量傳感器到玻璃片 的距離。通常，測量位置數(shù)越大，與玻璃片上位置相對應(yīng)的距離或者該片的表面 輪廓的精確度越高。傳感器54較好相對于與玻璃片廣義平面的平面平行的玻璃片 48的測量表面移動。較好的是，測量在所述玻璃的表面上離散點(diǎn)處進(jìn)行。當(dāng)玻璃 片很大，例如超過1平方米時，特別需要傳感器相對玻璃片進(jìn)行移動。測量可以 在沿橫跨玻璃表面的平行線上的離散點(diǎn)處進(jìn)行，或者測量可以非線型方式在預(yù)定 的位置進(jìn)行。然后通過計算機(jī)裝置62繪制測得的距離和位置，成形表面的輪廓圖， 表征玻璃片的形狀。任選地，可以使用常規(guī)的建模方法來顯示表面輪廓的數(shù)學(xué)模 型。在優(yōu)選實(shí)施方式中，可以使用許多排列成陣列的傳感器54來基本上同時地進(jìn)行許多測量，如圖3所示。在該實(shí)施方式中，許多傳感器排列成二維陣列，該陣 列較好基本上和待測量的玻璃片的表面平行。較好的是，在類似于僅使用單個傳 感器進(jìn)行單個測量所需的時間內(nèi)進(jìn)行大量的測量。如上所述，在測量玻璃片之前，玻璃片48可以置于流體52暴露表面60上， 并由該表面支撐，而且通過表面張力保持在表面60上?；蛘撸?dāng)流體密度與玻璃 片密度足夠接近以使玻璃片基本上具有中性浮力(neutrally buoyant)時，玻璃片 可以置于暴露表面60下方。較好的是，若傳感器54相對玻璃片48移動，則待測 玻璃片表面處于基本平行于傳感器54移動范圍所處平面的平面中；若使用許多傳 感器，則基本平行于傳感器陣列的平面。傳感器54可以通過將傳感器安裝到合適 的架子上來移動，所述架子通過步進(jìn)電機(jī)(未顯示)在軌道上移動，或者通過本領(lǐng) 域已知的其它方法來移動。簡而言之，要求玻璃片48保持在水平位置，傳感器 54的移動處于平行于玻璃片48的平面中。任何例如由于玻璃片的角度變化而產(chǎn) 生的偏移都應(yīng)當(dāng)是已知的，并應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整測量。因此，若已知與平行方向存在 偏差，則多個傳感器或者單個傳感器的移動范圍以及玻璃片的廣義平面不應(yīng)處于 平行的平面中。但是，這種偏移是不需要的。在本發(fā)明另一實(shí)施方式中，玻璃片48可以置于垂直位置，即與流體52的暴 露表面60成直角，如圖4所示。較好的是，由于流體僅對玻璃片邊緣提供有限的 支撐，因此流體具有足夠高的粘度，以確保在進(jìn)行必需測量時的時間內(nèi)玻璃片48 不會沿垂直軸輕微移動。或者，玻璃片通過支撐組件64(如，金屬線和夾具)懸掛 在流體52中。較好的是，玻璃片僅懸掛在單個位置上，防止支撐組件64將玻璃 片48變形。在垂直排列時，玻璃片的測量變得更加困難，這是因為通常需要透過 容器壁來測量玻璃片的形狀。然后，需要激光測距裝置，并且容器至少一個壁在 激光波長下為透明的。也必須在測量過程中考慮透明容器壁和容器中流體之間的 界面、以及透明容器壁與透明容器壁外部環(huán)境(例如，空氣)之間的界面。有利的 是，類似于之前的實(shí)施方式，可以使用流體容器50的壁處并較好平行于玻璃片的 傳感器陣列來縮短測量時間，并緩解上述的困難。一旦獲得從傳感器(到玻璃片)的許多距離測量值、可以通過本領(lǐng)域已知的常 規(guī)方法使用該距離數(shù)據(jù)確定片的形狀。較好的是，使用計算機(jī)裝置62來確定表面 輪廓形狀。例如，可以在計算機(jī)程序(如微軟Excel)中使用該數(shù)據(jù)，并繪制顯示 表面輪廓?？梢允褂酶鼜?fù)雜的分析法來評價該數(shù)據(jù)，并且可以用來從玻璃片的總 體形狀展開(doconvolve)分離的單獨(dú)形狀元素。例如，玻璃片的形狀可以包括如下單獨(dú)形狀(形狀元素)的至少一個平面、圓柱、球形、橢圓、圓錐、拋物線和 雙曲線。所述片的表面輪廓可以包括單個形狀元素或者這種形狀的組合。圖5說明了本發(fā)明一個尤其優(yōu)選的實(shí)施方式。如圖5所示，玻璃片48通過在離散點(diǎn)處接觸支撐件65而支撐于流體中。即，流體的密度故意小于玻璃的密度(但 是大于玻璃密度的約85%)，使玻璃片沉在流體中。因此，可使玻璃片在流體中的 浮力接近中性，但是并不正好如此。通過在離散點(diǎn)處接觸支撐件65可以使玻璃片 支撐在流體中。當(dāng)然，在流體中所述玻璃片所需的浮力取決于測量所需的精確度， 但最終取決于終端用戶的需求。但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)合理的浮力可以根據(jù)與測量所需 的精確度dmin相比較的由理想平面預(yù)計的玻璃片最大偏差量dmax按照關(guān)系式Fb 〈Fg(dmin/dmax)來確定，其中，F(xiàn)b是玻璃片的浮力，F(xiàn)g是玻璃片上的重力。支 撐件65對玻璃片的支撐有利于防止玻璃片在流體中移動，如因流體中的熱梯度而 引起的移動。該移動會影響對該玻璃片的測量。接觸支撐件64包括置于流體52 中容器50底部的滾珠軸承，如圖5所示；或者支撐件65可以是任意其它的點(diǎn)形 狀，如本領(lǐng)域已知的銷、角錐等。雖然可以使用各種支撐排列，但是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)與支撐件65的三點(diǎn)接觸在充分限 定支撐件65以及同時使產(chǎn)生的測量干擾最小之間提供足夠的平衡折衷。g卩，可以 優(yōu)化支撐件65的幾何位置，使玻璃片任意部分相對重力的彎曲力距最小。接觸點(diǎn) 最佳的排列是呈三角，較好是等腰三角形。參見圖6，三角形66是一個等腰三角形。它包括角e3、兩個等長且在角63 處的三角頂點(diǎn)處交叉的邊S1和S2、以及與角63處的三角頂點(diǎn)相對的底邊S3。玻 璃片48的長度表示為L，玻璃片的寬度表示為W。如圖所示，區(qū)域Al是玻璃片 48邊緣、e3處三角形66頂點(diǎn)處的線68、以及02處三角形66頂點(diǎn)與玻璃片左邊 緣之間的水平線70(經(jīng)過底部S3)之間的玻璃片面積。類似地，區(qū)域A2是玻璃片 48邊緣、03處三角形66頂點(diǎn)處的線68、以及ei處三角形66頂點(diǎn)與玻璃片右邊 緣之間的上述水平線70之間的玻璃片面積，如圖所示。區(qū)域A4是三角形66的面 積。在玻璃片一面上的玻璃片48總面積約等于A1+A2+A3+A4。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方式中，可以使用以下方法來確定提供最佳支撐效果的支撐件位置。在圖6中， A3等于1/3(Al+A2+A4)，即A1=A2=A3=A4，其中，A3表示玻璃片48在線70以下 的面積，且Al+A2+A4等于玻璃片48在線70以上的面積。底邊Sl的長度與側(cè)邊 S3長度的一半之比等于玻璃片48的長度L和寬度W之比。熟練技術(shù)人員使用已 知的數(shù)學(xué)方法按照上述標(biāo)準(zhǔn)容易解決支撐件65最佳放置問題，并獲得最佳支撐位置。應(yīng)注意，雖然上述幾何分析本身要求苛刻，但是支撐件的放置并不必如此， 通常容許與最佳值之間存在一些偏差。實(shí)際上，傳感器及其附帶設(shè)備、包含流體的容器以及支撐件的水平度結(jié)合在 一起，使得所述玻璃片的"零平面"通常并不充分平行于傳感器設(shè)備的平面。此 外現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在合理的盡力條件下將玻璃片置于流體中時不可能始終在該玻璃片下不殘留小( 3mm直徑)的氣泡。所述氣泡提供局部提升力，使所述玻璃片歪斜(基 本上用氣泡代替了支撐件中的一個)。因此，對原始的偏差數(shù)據(jù)必須進(jìn)行校正，以 便有利于在單個片的多次測量值之間直接比較、或者片-片的比較?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過 用最小二乘法之類的方法減去擬合到所測點(diǎn)的平面(planer)，可以獲得校正的零 平面或者參考平面，并可比較數(shù)據(jù)。由此通過計算各測量點(diǎn)處與擬合參考平面的 距離(偏差)可以獲得玻璃片48的輪廓圖。這種方法的一維說明示于圖7中，其中 顯示了與沿玻璃片長度(或?qū)挾?的一組假定測量數(shù)據(jù)(x)相擬合的參考平面(虛線)。與擬合的參考平面的偏差可以由垂直軸確定。當(dāng)然，精確的擬合可以通過 二維來獲得，而不是上述的一維。一旦確定了玻璃片48的整個二維表面輪廓，該表面輪廓或形狀可以使用已知 的分析技術(shù)展開成單獨(dú)的基本形狀元素。然后，將單獨(dú)形狀元素的內(nèi)容反饋到玻 璃片制造工藝，并用于改變待拉伸玻璃帶的應(yīng)力和/或形狀。例如，在玻璃帶處于 彈性區(qū)域以上溫度的時間內(nèi)，可以將玻璃帶暴露在基于空間和/或時間的溫度分布 下，這可以校正具體的形狀元素。溫度分布可來源于之前測得的玻璃片的形狀圖、 或者其數(shù)學(xué)模型，并施加到之后形成的玻璃帶上。示例性地，這可以通過在拉制 時改變排列在玻璃片一面或兩面上的許多加熱器66的溫度來達(dá)到。有利的是，玻 璃的成形條件通常保持相對穩(wěn)定，從而使對玻璃帶下游部分(即，從該帶上分離的 玻璃片)的形狀的脫機(jī)測量可用于有效地改變玻璃帶的上游部分。如圖8所示，從 楔20拉出的一部分玻璃帶42切割成玻璃片，其中，所述玻璃片如上文所述。通 過線74將來自至少一個傳感器54的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)裝置62，該裝置將玻 璃片的整個形狀展開成單獨(dú)的形狀元素，并計算合適的溫度分布，用于校正形狀 元素。然后使用來自計算機(jī)裝置62的溫度分布數(shù)據(jù)來控制加熱器76，如通過加 熱器控制器78，并在整個玻璃帶42的寬度范圍內(nèi)應(yīng)用合適的溫度分布。因此， 所述指定溫度分布的測量、分析和應(yīng)用形成了反饋系統(tǒng)，有利地校正在之后形成 的玻璃片中因拉伸而產(chǎn)生的形狀和/或應(yīng)力。需強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明上述實(shí)施方式，尤其是任意"優(yōu)選"的實(shí)施方式僅僅是可能的實(shí)施例，僅用于清楚理解本發(fā)明的原理。在基本不背離本發(fā)明精神和原理 的條件下可以對本發(fā)明上述實(shí)施方式進(jìn)行許多變化和修改。例如，本發(fā)明可用于 其它不使用本文所述熔融法的玻璃制造工藝。所有這些修改和變化均包括在本文 公開和本發(fā)明的范圍內(nèi)，并通過以下權(quán)利要求書來保護(hù)。實(shí)施例為了證明本文公開的玻璃測量方法的可重復(fù)性，分別將一片長730mmX寬 730mm的玻璃置于包含得自嘉吉爾公司的液體的鋁容器。所述玻璃片從下面用不 銹鋼滾珠軸承支撐。所述滾珠軸承通過置于容器下面和外面的磁體來固定。所述 玻璃片約O. 7mm厚，密度約2.37g/cc。流體的密度約2. 36g/cc。所述滾珠軸承排 列成等邊三角形，并將玻璃片置于滾珠軸承上，使玻璃片懸空部分和內(nèi)部的彎曲 力距最小；在這種情況下，使玻璃片的中心對準(zhǔn)三角的質(zhì)心，并使玻璃片的中心 線對準(zhǔn)三角的中心線。通過用單個凱耶斯傳感器進(jìn)行許多離散的測量，在第一位 置測量玻璃片，所述傳感器通過軌道和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的架子設(shè)備相對玻璃片的表 面運(yùn)動，所述架子使傳感器平行與玻璃片的表面并相對該表面使傳感器作二維運(yùn) 動。為便于測量玻璃表面，玻璃底表面涂上白點(diǎn)。在完成第一組測量之后，所述 玻璃片旋轉(zhuǎn)90。，進(jìn)行第二組測量。所述玻璃片總共在4個位置進(jìn)行測量，各位 置相對之前的位置旋轉(zhuǎn)90° 。對各連續(xù)位置形成表面輪廓圖。所述圖示于圖9a-9d 中。圖9a-9d清楚顯示了離參考平面的偏差，在多次放置該片(即旋轉(zhuǎn)該片)之后 具有針對100mm長度刻度的幾毫米的振幅以及良好的定性可重復(fù)性。
權(quán)利要求
1.一種測量玻璃片的方法，所述方法包括在與流體接觸的條件下將玻璃片定位，所述流體具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)，所述玻璃片也具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)；測量傳感器到玻璃片表面上的多個點(diǎn)的距離，獲得從傳感器到該表面的距離的空間分布；使用距離測量值的空間分布計算玻璃片的形狀；并且其中，所述流體的平均密度是玻璃片平均密度的至少約85％。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體的平均密度是玻璃片平均 密度的至少約95%。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體的平均折射指數(shù)不同于玻 璃片的平均折射指數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 相對運(yùn)動。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，
6. 如權(quán)利要求1所述的方法， 涂層施加到玻璃片表面上。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，
10. 如權(quán)利要求1所述的方法， 撐件支撐在流體中。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述玻璃片通過多個支撐件支撐 在流體中。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在測量過程中，所述玻璃片基本垂其特征在于， 其特征在于，其特征在于， 其特征在于， 其特征在于， 其特征在于，測量步驟包括使傳感器和玻璃片作所述傳感器相對玻璃片運(yùn)動。 所述方法還包括在定位步驟之前將所施加的涂層是不連續(xù)的。 所述傳感器是激光器。 所述傳感器是聲敏的。 在測量過程中，所述玻璃片通過支
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述形狀包括選自以下的至少一種形狀元素平面、半球、圓柱、圓錐、橢圓、拋物線和雙曲線，或者它們的組合。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在玻璃制造工藝中使用所述形狀。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述傳感器與流體接觸。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，測量步驟包括多個傳感器。
17. —種測量玻璃片的設(shè)備，它包括 流體；用于容納流體的容器；至少一個傳感器，它用于測量至少一個傳感器到與流體接觸的玻璃片表面上多個 點(diǎn)的距離，以獲得傳感器到所述表面的距離的空間分布； 與傳感器連接的用于計算玻璃片形狀的計算機(jī)裝置； 其中，所述流體的平均密度是玻璃片平均密度的至少約85%。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述玻璃片與多個支撐件接觸。
19. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述支撐件接觸玻璃片的單獨(dú)一面。
20. —種測量玻璃片的方法，所述方法包括將玻璃片支撐在流體中，所述流體具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)， 所述玻璃片也具有預(yù)定的平均密度和預(yù)定的平均折射指數(shù)；其中，所述流體的平均密 度是玻璃片平均密度的至少約85%;測量傳感器到玻璃片表面的距離。
全文摘要
提供用于測量玻璃片形狀的方法。所述方法包括與流體接觸的條件下將玻璃片定位，并在玻璃片表面上的多個位置處測量傳感器與玻璃片表面之間的距離。所述方法還包括將玻璃片的形狀展開成至少一個簡單的形狀元素，如圓柱形或球形，并且還包括在所述至少一個形狀元素的基礎(chǔ)上改變玻璃制造過程中加熱器陣列的溫度分布。
文檔編號C03B18/00GK101272990SQ200680035126
公開日2008年9月24日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者B·P·斯特林納斯, D·E·格弗爾什, G·B·庫克, J·C·拉普, M·J·穆塔格, N·文卡特拉馬 申請人:康寧股份有限公司