專利名稱：：浮法玻璃缺陷在線自動(dòng)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種檢測(cè)玻璃缺陷的裝置。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)的玻璃缺陷在線自動(dòng)檢測(cè)裝置可分為四大類飛光掃描式、光電式、磁電式和圖象分析式，它們的技術(shù)特點(diǎn)如下飛光掃描式為國(guó)外流行的一種缺陷檢測(cè)裝置，它是采用激光或其它光源的光點(diǎn)連續(xù)地對(duì)玻璃表面掃描，用光電器件檢測(cè)其透射或反射光的光強(qiáng)變化來檢測(cè)缺陷的存在。光點(diǎn)掃描是借助于一高速旋轉(zhuǎn)的多面鏡來獲得的，為了發(fā)現(xiàn)0.5毫米或小于0.5毫米尺寸的缺陷，掃描的光點(diǎn)直徑不超過1毫米。為了避免漏檢缺陷，相鄰掃描線之間又不能有間隙，為了適應(yīng)浮法玻璃生產(chǎn)高達(dá)30米/分的拉引速度，旋轉(zhuǎn)的多面鏡將以2500轉(zhuǎn)/分的高速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)為了排除非缺陷引起的干擾信號(hào)(例如附著在玻璃表面上的灰塵)，檢測(cè)前玻璃帶表面需進(jìn)行清洗和烘干(其它三種缺陷檢測(cè)方法亦同)這樣一來，都使得整個(gè)裝置復(fù)雜，造價(jià)高。被認(rèn)為最新、最高水平的產(chǎn)品是德國(guó)Sortiermaschinen有限公司1989年推出的FeldmühleLasersorterLS90型檢測(cè)裝置。光電式檢測(cè)裝置與飛光掃描式檢測(cè)裝置不同點(diǎn)是掃描不采用飛速移動(dòng)的光點(diǎn)，而是采用一束平行光穿過玻璃帶，然后投射到光電器件上，但每一束平行光只掃過30厘米的寬度，為了測(cè)量生產(chǎn)線上整個(gè)玻璃板寬的缺陷，就需要數(shù)臺(tái)同樣設(shè)備才能完成。該類裝置的優(yōu)點(diǎn)是沒有高速運(yùn)轉(zhuǎn)的部件。磁電式檢測(cè)裝置不采用光掃描，而是采用速度調(diào)制管反饋的旋轉(zhuǎn)天線發(fā)射的電磁波，它以很高的速度掃過玻璃帶下表面。當(dāng)遇到缺陷時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)頻率不同的回波。檢測(cè)放大器就可以檢測(cè)到該頻率不同的變化，從而識(shí)別出缺陷。每只這樣的掃描器可掃描60厘米寬，故為了測(cè)量生產(chǎn)線上整個(gè)玻璃板寬的缺陷，就需數(shù)臺(tái)設(shè)備。圖象分析式的檢測(cè)裝置，光源設(shè)置在玻璃帶的下表面，接收設(shè)備設(shè)置在玻璃帶上方。接收設(shè)備為一有輻射狀狹口的旋轉(zhuǎn)圓盤，當(dāng)圓盤以6000轉(zhuǎn)/分高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，玻璃板就不斷被掃描，用光電倍增管接受透過玻璃板的光強(qiáng)，遇有缺陷時(shí)就有電信號(hào)輸出，從而識(shí)別出缺陷。每套裝置可檢測(cè)30厘米寬。為了測(cè)量生產(chǎn)線上整個(gè)玻璃板寬的缺陷，需數(shù)臺(tái)同樣設(shè)備。最近法國(guó)SGN公司推出的新產(chǎn)品，其接收設(shè)備采用數(shù)臺(tái)攝象機(jī)來代替光電倍增管，采用微機(jī)圖象處理器來處理信息。以上各類裝置，分辨玻璃缺陷的最小尺寸為0.4毫米左右。被認(rèn)為當(dāng)今最好的產(chǎn)品是德國(guó)Sortiermaschinen有限公司的FeldmühleLasersorterLS90型檢測(cè)裝置，其識(shí)別缺陷的特性有所提高。對(duì)于具有玻璃變形的缺陷或不具有表面變形的缺陷(如閉口氣泡)最小檢測(cè)尺寸為0.2毫米，對(duì)于只具有反射的缺陷，最小檢測(cè)尺寸為1毫米。以上各類裝置均不能識(shí)別缺陷的性質(zhì)，即不區(qū)分玻璃缺陷是氣泡，結(jié)瘤或錫渣等。也不分辨缺陷的具體尺寸大小。國(guó)外當(dāng)今推出的各類產(chǎn)品，為了檢測(cè)各種缺陷，先總是將非電量(缺陷)轉(zhuǎn)換成電量，然后進(jìn)行電量放大、處理。對(duì)于飛光掃描式、光電式、圖象分析式這類光電子檢測(cè)方法，不論采用光源是激光或普通光源，均只停留在幾何光學(xué)的原理應(yīng)用上。為此，為了識(shí)別小于0.5毫米尺寸的缺陷，就只好盡量縮小掃描光束的直徑，提高掃描速度;增大電子器件的放大倍率;為了適應(yīng)數(shù)米寬度的被測(cè)對(duì)象，采用多臺(tái)裝置。為了排除灰塵等粘附在被測(cè)表面上引進(jìn)干擾，在檢測(cè)前對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行清洗和烘干，這樣，均使得檢測(cè)裝置復(fù)雜，造價(jià)高昂，維護(hù)困難。對(duì)于有高速旋轉(zhuǎn)部件的檢測(cè)裝置，更是帶來了維修上的困難，影響了設(shè)備的使用壽命。本發(fā)明的目的是為了克服目前玻璃在線自動(dòng)缺陷檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高昂的缺點(diǎn);也為了進(jìn)一步提高識(shí)別缺陷最小尺寸的能力，且做到識(shí)別缺陷性質(zhì)，能將缺陷尺寸大小分類。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明對(duì)缺陷的檢測(cè)，首先不是先進(jìn)行非電量(缺陷)與電量的轉(zhuǎn)換。而是采用近代光學(xué)技術(shù)，先將細(xì)小的缺陷進(jìn)行圖象放大，然后才將放大了的圖象(非電量)轉(zhuǎn)換成電量再行處理。眾所周知，在進(jìn)行普通光學(xué)放大時(shí)，除了將被測(cè)的缺陷放大以外，也以同樣的倍率放大了整個(gè)視場(chǎng)，即缺陷放大后的象與整個(gè)視場(chǎng)放大后的尺寸比率并未變化，這樣的放大對(duì)于檢測(cè)是毫無意義的。換句話說，光學(xué)放大系統(tǒng)只能對(duì)缺陷放大，而對(duì)視場(chǎng)不放大或很少放大才有意義。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)正具備有這一特征。本發(fā)明由光源1、圖象放大部分2和圖象處理部分組成，如附圖1所示。光源1的主要部件有激光源11和柱面鏡12。激光光束經(jīng)柱面鏡后成一光帶，離被測(cè)對(duì)象一定距離，被認(rèn)為是一準(zhǔn)平行光。視場(chǎng)的放大是幾何投影放大。在準(zhǔn)平行光的投射情況下，視場(chǎng)圖象相對(duì)于視場(chǎng)原有尺寸幾乎無放大;而被檢測(cè)的缺陷，在激光的投射情況下，則進(jìn)行先衍射后干涉的物理光學(xué)放大。這時(shí)被放大的缺陷象不是真實(shí)的缺陷幾何象，而是一個(gè)能反映缺陷尺寸與特征的光場(chǎng)。按現(xiàn)代光學(xué)的觀點(diǎn)，該光場(chǎng)實(shí)際上就是缺陷透射或反射光函數(shù)的傅立葉變換。這樣，視場(chǎng)和缺陷在同一放大光路中得到不同放大機(jī)制，不同的放大倍率。圖象放大部分2的主要部件有屏幕21和攝象機(jī)22。屏幕21是由低噪聲的玻璃制成。屏幕設(shè)置在距被測(cè)對(duì)象1-3米處，它可以將被測(cè)缺陷象放大到該缺陷實(shí)際大小的數(shù)十倍，甚至百倍以上。屏幕距被測(cè)對(duì)象愈遠(yuǎn)，放大倍數(shù)愈大。但考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝和檢測(cè)系統(tǒng)所占空間，距離要適當(dāng)。如果是識(shí)別大于0.1毫米的缺陷，只需一臺(tái)攝象機(jī)22即可;如果要識(shí)別小于0.1毫米的缺陷，則在屏幕后增設(shè)蠅眼透鏡陳列23(見附圖3)，則可將缺陷象進(jìn)一步放大3-10倍。但這時(shí)需采用二臺(tái)攝象機(jī)從二個(gè)不同角度攝象并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以解決蠅眼透鏡陳列中各透鏡之間的交界面產(chǎn)生的盲區(qū)。圖象處理部分3由圖象存貯板31、圖象處理器32、打印機(jī)33和標(biāo)記執(zhí)行系統(tǒng)34組成。由攝象機(jī)22輸出的電信號(hào)，存貯在圖象存貯板31上。然后由圖象處理器32按預(yù)先編制的軟件分析處理圖象，從而識(shí)別缺陷大小和種類。打印機(jī)33記錄缺陷大小、種類和X、Y軸坐標(biāo)位置以及在給定區(qū)域內(nèi)缺陷的數(shù)量等。標(biāo)記執(zhí)行系統(tǒng)34是為了完成在被測(cè)玻璃帶上有缺陷的地方打上一個(gè)標(biāo)記而設(shè)置的。使用時(shí)，攝象機(jī)22連續(xù)不斷地對(duì)屏幕21高速攝象(每秒30次)，調(diào)節(jié)攝象速度和投射到被測(cè)表面的光帶長(zhǎng)度相互配合，可保證高速拉引的玻璃帶無一遺漏地被檢測(cè)到。本發(fā)明的檢測(cè)對(duì)象除玻璃外，還可適用于紙張、陶瓷、金屬帶等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、其識(shí)別缺陷的最小尺寸及性能與國(guó)外被認(rèn)為最新最高水平的裝置-德國(guó)Sortiemaschinen有限公司1989年推出的FeldmühleLasersorterLs90型檢測(cè)裝置比較如下表所示德國(guó)FeldmühleLaser－sorterLS90型識(shí)別缺陷最小尺寸本發(fā)明的裝置能識(shí)別缺陷最小尺寸*具有表面變形的缺陷0.2毫米＜0.15毫米具有反射性能的缺陷1毫米＜0.3毫米不具表面變形的缺陷(如閉口氣泡)0.2毫米＜0.15毫米</tables>＊未增設(shè)蠅眼透鏡陳列2、本發(fā)明能識(shí)別缺陷種類，能對(duì)缺陷尺寸大小分類。而國(guó)外同類裝置不能實(shí)現(xiàn)這些功能。3、本發(fā)明的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)部件。國(guó)外同類裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有高速旋轉(zhuǎn)部件，難維護(hù)。4、被測(cè)對(duì)象表面的非缺陷沾污不影響檢測(cè)結(jié)果，故不需要對(duì)表面清洗和烘干，使設(shè)備進(jìn)一步簡(jiǎn)化，而國(guó)外同類裝置必需在檢測(cè)前將被測(cè)對(duì)象表面清洗，然后烘干，不僅使設(shè)備增多，同時(shí)也增加了日常運(yùn)行費(fèi)用。5、本發(fā)明的檢測(cè)裝置造價(jià)低廉。國(guó)外同類裝置售價(jià)數(shù)十萬甚至高達(dá)百萬多美元，本發(fā)明的檢測(cè)裝置售價(jià)約30萬元人民幣。具體實(shí)施例方式本發(fā)明可采用正射、斜射和反射三種方案。附圖1為正射方案的原理圖。斜射方案與正射方案的不同點(diǎn)僅是將投射光偏一個(gè)角度來實(shí)現(xiàn)，其入射角在30°～90°之間，這樣做可縮小測(cè)量系統(tǒng)所占空間。附圖2為反射方案。其光源與攝象位于被測(cè)體的同一側(cè)，其入射角也在30°～90°之間，這種方案可適應(yīng)某些生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，例如被檢測(cè)對(duì)象是紙張、陶瓷、金屬帶等。為了檢測(cè)小于0.1毫米的缺陷，可在屏幕21后設(shè)置蠅眼透鏡陳列23，如附圖3所示。權(quán)利要求1.一種由光源1和圖象處理部分3組成的浮法玻璃缺陷在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于在裝置中增設(shè)了圖象放大部分2，該圖象放大部分2主要由屏幕21和攝象機(jī)22組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)檢測(cè)裝置，在圖象放大部分2中的屏幕21后還可增加一蠅眼透鏡陳列23，以進(jìn)一步提高識(shí)別缺陷的能力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)檢測(cè)裝置，光源1和圖象放大部分2可設(shè)置成正射、斜射或反射三種方案。全文摘要一種浮法玻璃缺陷在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，由光源、圖象放大部分和圖象處理部分組成。其技術(shù)特征是將檢測(cè)的缺陷先進(jìn)行圖象放大，然后再將該放大了的圖象轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)行信息處理。這種裝置對(duì)整個(gè)視場(chǎng)和缺陷進(jìn)行不同機(jī)制的光學(xué)放大，因此可以使缺陷放大到足夠大的倍率。該裝置不僅可以識(shí)別小于0.05毫米的缺陷，而且可以區(qū)分缺陷的性質(zhì)。這種裝置還可用于板材或帶材非透明材料的表面缺陷的檢測(cè)。文檔編號(hào)G01N21/89GK1050443SQ8910750公開日1991年4月3日申請(qǐng)日期1989年9月22日優(yōu)先權(quán)日1989年9月22日發(fā)明者余干文,劉應(yīng)龍,余玨文申請(qǐng)人:中國(guó)新型建筑材料工業(yè)杭州設(shè)計(jì)研究院,長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院