專利名稱：基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于玻璃外形參數(shù)的測量系統(tǒng)，具體涉及一種基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置。
背景技術：
目前，玻璃行業(yè)逐漸采用光源結合相機對玻璃的綜合幾何參數(shù)進行測量以達到在生產過程中實施監(jiān)控的目的，例如，已公開專利:用于監(jiān)控安全玻璃生產和控制加工過程的方法和設備，該方法及設備利用高強度光源照射在被測玻璃表面，相機在通過接受反射的光強度信號來分析相關的數(shù)據(jù)，該方法中所具有的缺點是:其一、在使用過程中對光的入射角度和檢測面的角度有特殊要求，當設置角度存在偏差時，測量所得到的數(shù)據(jù)也存在較大誤差；其二、該設備測量過程中易受到環(huán)境光的影響，這將導致測量的數(shù)據(jù)不精確。

發(fā)明內容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，該裝置中探測器內部依次設置光衰減窗口、準直器和光敏單元，通過光衰減窗口避免環(huán)境光的影響，通過后準直器對環(huán)境雜散光進行有效遮擋，透過光更好的被光敏單元接收，從而對玻璃的外形輪廓進行有效地探測，提高玻璃外形識別的正確率。本發(fā)明所采用的技術方案為:基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，包括對玻璃進行鋼化加工處理的加熱爐、設置在加熱爐兩側的上片臺、鋼化冷卻段和下片臺、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統(tǒng)和光源，在上片臺和下片臺上分別設有輥道傳送機構，輥道傳送機構上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺和下片臺上移動，光源的輸出光照射在被檢測玻璃上，在棍道傳送機構的下方還設有用于接收光強度分布信息的探測器，所述的探測器包括一殼體，殼體前端設有光衰減窗口，所述光衰減窗口具有380nm-780nm的通帶，且光衰減窗口對應輥道之間的間隙處，光衰減窗口后端設有準直器，準直器后端設有用于接收光強度信息并轉化為電信號的光敏單元，探測器將接收到被檢測玻璃的外形圖像信號傳輸給控制系統(tǒng)并顯示。所述的探測器內還設有信號處理單元，探測器將接收的信號通過信號處理單元處理成可用的電信號并傳輸給控制系統(tǒng)。所述信號處理單元包括積分放大模塊和A/D轉換模塊，探測器內部的光敏單元輸出的信號依次經(jīng)積分放大模塊和A/D轉換模塊處理后，輸出數(shù)字信號給傳輸給控制系統(tǒng)。所述的準直器為準直透鏡。所述的光敏單元為光電二極管。由于采用上述技術方案，本發(fā)明創(chuàng)造具備如下有益效果:
其一、該玻璃外形檢測裝置的探測器內部光敏單元按照一定規(guī)則排列，通過光衰減窗口避免環(huán)境光的影響，通過后準直器對環(huán)境雜散光進行有效遮擋，探測器單元采用寬范圍輸出高速器件，通過高量化等級的A/D器件實現(xiàn)微弱光強度分布的高動態(tài)測量，提高玻璃外形識別的正確率。其二、通過該裝置測量負載信息時，在探測器內部設置的光衰減窗口具有380nm-780nm的通帶,該光衰減窗口能夠濾除大部分自然光，因此可以進一步降低自然光的影響，透過光更好的被光敏單元接收，從而對玻璃的外形輪廓進行有效地探測，而且測量過程中避免外界光線變化對系統(tǒng)測量精度的影響，提高測量玻璃外形的準確度。其三、其中光敏單元采用寬范圍模擬信號輸出、高速的光電二極管，光敏單元實現(xiàn)光電信號的轉換。光電二極管兩端加載反向偏置電壓，以光電導模式工作，可以獲得較寬的線性輸出和較高的響應頻率。當光照射光電二極管時，在結區(qū)產生大量的光生載流子，載流子在內建電場的作用下形成光電流，光照越強，光電流越大，當光電二極管與負載電阻串聯(lián)，在負載電阻兩端可以得到隨光照度變化的電壓信號，從而完成光信號到電信號的轉換。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2為探測器中信號采集單元的結構示意圖。圖3為本發(fā)明中探測器采集和處理信號的流程圖。圖4為探測器內部單排光敏單元排列分布示意圖。圖5為探測器內部雙排光敏單元錯位排列分布示意圖。附圖標記:1、待檢測玻璃，2、加熱爐，201、爐門，3、上片臺，4、鋼化冷卻段，5、下片臺，6、輥道傳送機構，7、光源，8、探測器，801、殼體，802、光衰減窗口，803、準直器，804、光敏單元。
具體實施例方式如圖所示，基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，包括對玻璃進行鋼化加工處理的加熱爐2、設置在加熱爐2兩側的上片臺3、鋼化冷卻段4和下片臺5、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統(tǒng)和光源7，加熱爐2入口一側設置有爐門201，在上片臺3和下片臺5上分別設有輥道傳送機構6，輥道傳送機構6上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺3和下片臺5上移動，光源7的輸出光照射在被檢測玻璃上，在輥道傳送機構6的下方還設有用于接收光強度分布信息的探測器8，所述的探測器8包括一殼體801，殼體801前端設有光衰減窗口 802，且光衰減窗口 802對應輥道之間的間隙處，此處也可以理解成探測器探測窗口至于輸送輥道的間隙處，探測器探測面距離輸送輥道上表面距離沒有特別要求，光衰減窗口 802后端設有準直器803，準直器803后端設有用于接收光強度信息并轉化為電信號的光敏單元804，由殼體、光衰減窗口、準直器和光敏單元構成了探測器的信號采集單元，探測器8將接收到被檢測玻璃的外形圖像信號處理后傳輸給控制系統(tǒng)并顯不O本發(fā)明，所述的光衰減窗口，其目的是為了避免環(huán)境光變化對器件的影響，由于本探測器采用的探測器為可見光波段，所以對應的衰減窗口也在這個波段，即可見光波段(380-780nm)，也就是說光衰減窗口具有380nm-780nm的通帶。所述的探測器8內還設有信號處理單元，探測器8將接收的信號通過信號處理單元處理成可用的電信號并傳輸給控制系統(tǒng)，所述信號處理單元主要由積分放大模塊、增益調整模塊、A/D轉換模塊和數(shù)據(jù)采集傳輸模塊組成，結合圖3詳細描述探測器8處理信號過程，光源發(fā)出的光輻射經(jīng)過照射檢測區(qū)域，當有玻璃通過時，光輻射會被玻璃衰減，因此，攜帶玻璃輪廓和厚度信息的衰減后的光輻射被探測器接收，經(jīng)過光敏單元后，由光電效應產生與輻射強度成比例的光電流信號，該信號經(jīng)過積分放大模塊后變?yōu)殡妷盒盘枺玫降碾妷盒盘栞敵鼋oA/D轉換模塊，在積分放大模塊和A/D轉換模塊之間設置有高速選通開關，高速選通開關為多路復用高速模擬開關，可以高速的周期性的選通各探測單元，將模擬的電壓信號送入A/D模塊，進行抽樣保持、量化、編碼輸出，從而轉換為數(shù)字信號，該數(shù)字信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集傳輸模塊傳入控制系統(tǒng)；信號處理單元中設置的增益調整模塊其作用是調整各基礎單元的增益值，因為該玻璃外形檢測裝置探測器數(shù)目為N個，我們把N個探測器單元分為若干組M=N/32，即每32個光電器件為一組，組內通過高速選通開關實現(xiàn)各個光電器件的周期性選通，信號串行輸出。各組之間為并行操作。但是各組在整個探測器陣列中的排列位置不同，光源照射時難免出現(xiàn)各位置處的光照度的差異，加之光電器件之間也存在一定的響應不一致問題，所以采用增益調整模塊調整各組信號的放大倍數(shù)，使得輸出信號的一致性較好。本發(fā)明，所述的準直器803可采用準直透鏡，能夠有效地防止雜散光對光敏單元的影響，并且實現(xiàn)了光敏單元的有效隔離。所述探測器的光敏單元804采用寬范圍模擬信號輸出、高速的光電二極管，光敏單兀實現(xiàn)光電信號的轉換。光電二極管兩端加載反向偏置電壓，以光電導模式工作，可以獲得較寬的線性輸出和較高的響應頻率。當光照射光電二極管時，在結區(qū)產生大量的光生載流子，載流子在內建電場的作用下形成光電流，光照越強，光電流越大，當光電二極管與負載電阻串聯(lián)，在負載電阻兩端可以得到隨光照度變化的電壓信號，從而完成光信號到電信號的轉換。所述探測器光敏單元的排列方式與探測器的空間分辨能力有關，如圖4所示，假設光敏單元外部封裝直徑為D，光敏單元中心距為D，則此時探測器的空間頻率為1/D (線對/毫米)，其極限分辨率將小于1/2D (線對/毫米)。為了能夠得到較高的系統(tǒng)空間分辨率，可以采用多行錯位排列的方式，如圖5所示，通過兩排光敏單元的D/2錯位排列，可以有效地提高探測器的空間頻率，從而能夠得到更高的系統(tǒng)空間分辨率。同樣系統(tǒng)可以通過N排D/N錯位的排列方式獲得更高系統(tǒng)空間分辨率的探測器。所述的探測器8中準直器的深度根據(jù)光敏單元的孔徑角度和排列間距來設置，一方面保證光電探測器探測無盲點，二方面保證相鄰探測器橡膠區(qū)域在一定范圍；其次設備使用光源的光強度大于環(huán)境光的光強，衰減片是為了減少環(huán)境光的影響，環(huán)境光的變化會引起探測器的光電流輸出幅值的變化，對于玻璃檢測這種弱衰減產品的檢測時環(huán)境光引起的光電流輸出會影響系統(tǒng)檢測的可靠性，因此要加衰減片。衰減片在設計時考慮其衰減系數(shù)，衰減系數(shù)的選擇應保證環(huán)境光引起的光電管光電流的輸出值幅度遠遠小于正常玻璃對檢測光的衰減量造成的光電管光電流輸出值。設備選用光源的光強度在經(jīng)過衰減后照射到光電管處的照度影滿足光電管的高靈敏檢測和線性輸出的照度范圍。為了提高該系統(tǒng)的閉環(huán)控制性能，在上片臺和下片臺上均可設置用于接收光強度分布信息的探測器8，兩側檢測信息均傳輸給控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)做出對比，可以分析出產品的加工質量、成品率，同時也可用于觀察同批次的產品的綜合生產信息，實現(xiàn)該設備 的自動化生產能力。
權利要求
1.基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，包括對玻璃進行鋼化加工處理的加熱爐(2)、設置在加熱爐(2)兩側的上片臺(3)、鋼化冷卻段(4)和下片臺(5)、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統(tǒng)和光源(7)，在上片臺(3)和下片臺(5)上分別設有輥道傳送機構(6)，輥道傳送機構(6)上設有多個輥道，通過輥道的轉動帶動被檢測玻璃在上片臺(3)和下片臺(5)上移動,光源(7)的輸出光照射在被檢測玻璃上,其特征在于；在棍道傳送機構(6)的下方還設有用于接收光強度分布信息的探測器(8)，所述的探測器(8)包括一殼體(801)，殼體(801)前端設有光衰減窗口(802)，所述光衰減窗口(802)具有380nm-780nm的通帶，且光衰減窗口(802)對應輥道之間的間隙處，光衰減窗口(802)后端設有準直器(803)，準直器(803 )后端設有用于接收光強度信息并轉化為電信號的光敏單元(804 )，探測器(8 )將接收到被檢測玻璃的外形圖像信號傳輸給控制系統(tǒng)并顯示。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，其特征在于:所述的探測器(8)內還設有信號處理單元，探測器(8)將接收的信號通過信號處理單元處理成可用的電信號并傳輸給控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，其特征在于:所述信號處理單元包括積分放大模塊和A/D轉換模塊，探測器(8 )內部的光敏單元(804 )輸出的信號依次經(jīng)積分放大模塊和A/D轉換模塊處理后，輸出數(shù)字信號給傳輸給控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，其特征在于:所述的準直器(803)為準直透鏡。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，其特征在于:所述的光敏單元(804)為光電二極管。
全文摘要
基于光電探測器陣列的玻璃外形檢測裝置，包括對玻璃進行鋼化加工處理的加熱爐、設置在加熱爐兩側的上片臺、鋼化冷卻段和下片臺、用于控制鋼化爐工作過程的控制系統(tǒng)和光源，在輥道傳送機構的下方還設有用于接收光強度分布信息的探測器，所述的探測器包括一殼體，殼體前端設有光衰減窗口，光衰減窗口后端設有準直器，準直器后端設有用于接收光強度信息并轉化為電信號的光敏單元，探測器將接收到被檢測玻璃的外形圖像信號傳輸給控制系統(tǒng)并顯示。該裝置中，通過光衰減窗口避免環(huán)境光的影響，通過后準直器對環(huán)境雜散光進行有效遮擋，透過光更好的被光敏單元接收，從而對玻璃的外形輪廓進行有效地探測，提高玻璃外形識別的正確率。
文檔編號G01B11/24GK103148805SQ201310079110
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權日2013年3月13日
發(fā)明者李彥兵, 劉賓 申請人:洛陽蘭迪玻璃機器股份有限公司