基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統，包含測量探頭、控制模塊、顯示模塊、水泵、水箱和位置控制裝置；測量探頭包含殼體以及設置在殼體內的激光發射器、線陣CCD和溫度傳感器；控制模塊分別和激光發射器、線陣CCD、溫度傳感器、顯示模塊、水泵、位置控制裝置相連；殼體設有發射激光的第一通道以及接收激光的第二通道；第一通道和第二通道內分別設有和控制模塊相連的第一電磁閥和第二電磁閥；殼體內壁上設有流水散熱層，流水散熱層一端通過水泵和水箱的出水口相連，另一端和外部排水通道相連。本發明專利技術結構簡單，使用方便，能夠在高溫區檢測玻璃厚度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學測量領域，尤其涉及一種基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統。
技術介紹
CCD (ChargeCoupledDevice)，電荷耦合器件，是20世紀70年代初發展起來的新型 半導體集成光電器件。 C⑶器件按其感光單元的排列方式分為線陣CXD和面陣CXD兩類。 線陣CCD結構簡單，成本較低。可以同時儲存一行電視信號.由于其單排感光單 元的數目可以做得很多，在同等測量精度的前提下，其測量范圍可以做的較大，并且由于線 陣CCD實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應高，能夠實現動態測量，并能在低 照度下工作，所以線陣CCD廣泛地應用在產品尺寸測量和分類、非接觸尺寸測量、條形碼等 許多領域。 對于面陣C⑶來說，應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。面 陣CCD的優點是可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。缺點是像元總數多，而每行的像元 數一般較線陣少，幀幅率受到限制，而線陣CCD的優點是一維像元數可以做得很多，而總像 元數較面陣CCD相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數高，特別適用于一維動態目標的測 量。以線陣CCD在線測量線徑為例，就在不少論文中有所介紹，但在涉及到圖像處理時都是 基于理想的條件下，而從實際工程應用的角度來講，線陣CCD圖像處理算法還是相當復雜 的。 由于生產技術的制約，單個面陣CXD的面積很難達到一般工業測量對視場的需 求。線陣CCD的優點是分辨力高，價格低廉，如TCD150IC型線陣CCD，光敏像元數目為5000， 像元尺寸為7 μ mX 7 μ mX 7 μ m(相鄰像元中心距）該線陣(XD -維成像長度35mm，可滿足 大多數測量視場的要求，但要用線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運動，而且為了能確 定圖像每一像素點在被測件上的對應位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣CCD每一掃 描行的坐標。一般看來，這兩方面的要求導致用線陣CCD獲取圖像有以下不足：圖像獲取 時間長，測量效率低；由于掃描運動及相應的位置反饋環節的存在，增加了系統復雜性和成 本；圖像精度可能受掃描運動精度的影響而降低，最終影響測量精度。 即使如此，線陣CCD獲取圖像的方案在以下幾方面仍有其特有的優勢：線陣CCD 加上掃描機構及位置反饋環節，其成本仍然大大低于同等面積、同等分辨率的面陣CCD ;掃 描行的坐標由光柵提供，高精度的光柵尺的示值精度可高于面陣CCD像元間距的制造精 度，從這個意義上講，線陣CCD獲取的圖像在掃描方向上的精度可高于面陣CCD圖像；新近 出現的線陣CCD亞像元的拼接技術可將兩個CCD芯片的像元在線陣的排列長度方向上用光 學的方法使之相互錯位1/2個像元，相當于將第二片CXD的所有像元依次插入第一片CXD 的像元間隙中，間接"減小"線陣CCD像元尺寸，提高了 CCD的分辨率，緩解了由于受工藝和 材料影響而很難減小CCD像元尺寸的難題，在理論上可獲得比面陣CCD更高的分辨率和精 度。 因此，線陣CCD加掃描運動獲取圖像的方案目前仍使用廣泛，尤其是在要求視場 大，圖像分辨率高的情況下甚至不能用面陣CCD替代。但是，僅有高的分辨率還不能保證有 高的圖像識別精度，特別是線陣CCD獲取的圖像雖然分辨率高，但由于受掃描運動精度的 影響，其圖像較面陣CCD圖像更具特殊性。因此，圖像識別時不僅要充分利用分辨率高的優 勢，還必須從算法上克服掃描運動的影響，使機械傳動的誤差不致直接影響最終的圖像識 別精度。 目前國內玻璃生產廠家廣泛采用浮法玻璃生產方法，浮法玻璃的生產過程是讓玻 璃融液浮在錫液的表面上，在錫槽內900°C~700°C的溫度區內調整厚度，在600°C的溫度 區硬化成型，經過退火窯的退火后冷卻切裁。國內廠家在生產中均采用浮法玻璃徹底冷卻 后再進行厚度檢測的方法，導致玻璃厚度測量反饋信號滯后玻璃厚度控制系統40分鐘，容 易因玻璃厚度不符合國家標準而造成損失。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對
技術介紹
中所涉及到的缺陷，提供一種基于激 光和CCD的玻璃厚度測量系統。 本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案： 基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統，包含測量探頭、控制模塊、顯示模塊、水栗、 水箱和位置控制裝置； 所述控制模塊、顯示模塊、水栗、水箱、位置控制裝置設置在測量區域外，所述位置 控制裝置用于調整測量探頭的位置； 所述測量探頭包含殼體、激光發射器、線陣C⑶和溫度傳感器； 所述控制模塊分別和激光發射器、線陣CCD、溫度傳感器、顯示模塊、水栗、位置控 制裝置相連； 所述激光發射器用于以預設的角度朝玻璃發射激光； 所述線陣CCD用于接收經過玻璃上界面和下界面反射后的激光，測得兩者之間的 距離； 所述殼體將激光發射器、線陣CCD包含在內，設有供激光發射器發射激光的第一 通道以及線陣CCD接收激光的第二通道； 所述第一通道和第二通道內分別設有和所述控制模塊相連的第一電磁閥和第二 電磁閥； 所述溫度傳感器設置在殼體內，用于測量殼體內的溫度，并將其傳遞給所述控制 豐吳塊； 所述殼體內壁上設有流水散熱層，所述流水散熱層一端通過水栗和水箱的出水口 管道相連，另一端通過管道和外部排水通道相連； 所述控制模塊用于控制水栗、位置控制裝置、第一電磁閥、第二電磁閥、激光發射 器工作，根據線陣CCD的反饋結果計算玻璃出玻璃的厚度并控制顯示模塊顯示該厚度。 作為本專利技術基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統進一步的優化方案，所述殼體的 外壁上設有真空層。 作為本專利技術基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統進一步的優化方案，所述控制模 塊的處理器采用51系列單片機。 作為本專利技術基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統進一步的優化方案，所述控制模 塊的處理器采用AT89S52單片機。 作為本專利技術基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統進一步的優化方案，所述溫度傳 感器采用IC溫度傳感器。 作為本專利技術基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統進一步的優化方案，所述IC溫度 傳感器的型號為AD590。 控制模塊在測量探頭內溫度過高時，控制第一電磁閥、第二電磁閥關閉，并將測量 探頭撤離出高溫測量區域，以保護電子元件。 測量時的具體步驟如下： 測量方法包含以下步驟： 步驟1)，控制水栗工作，對測量探頭進行降溫； 步驟2)，通過位置控制裝置將測量探頭送至測量區域內； 步驟3)，控制激光發射器以預設的角度發射激光； 步驟4)，通過線陣C⑶接收經玻璃上界面和下界面反射后的激光； 步驟5)，對線陣CCD的輸出數據進行濾波處理，過濾掉噪音； 步驟6)，計算出經玻璃上界面和下界面反射后的激光之間的垂直距離； 步驟7)，根據預設的角度計算出激光發射器發射出的激光的當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于激光和CCD的玻璃厚度測量系統，其特征在于，包含測量探頭、控制模塊、顯示模塊、水泵、水箱和位置控制裝置；所述控制模塊、顯示模塊、水泵、水箱、位置控制裝置設置在測量區域外，所述位置控制裝置用于調整測量探頭的位置；所述測量探頭包含殼體、激光發射器、線陣CCD和溫度傳感器；所述控制模塊分別和激光發射器、線陣CCD、溫度傳感器、顯示模塊、水泵、位置控制裝置相連；所述激光發射器用于以預設的角度朝玻璃發射激光；所述線陣CCD用于接收經過玻璃上界面和下界面反射后的激光，測得兩者之間的距離；所述殼體將激光發射器、線陣CCD包含在內，設有供激光發射器發射激光的第一通道以及線陣CCD接收激光的第二通道；所述第一通道和第二通道內分別設有和所述控制模塊相連的第一電磁閥和第二電磁閥；所述溫度傳感器設置在殼體內，用于測量殼體內的溫度，并將其傳遞給所述控制模塊；所述殼體內壁上設有流水散熱層，所述流水散熱層一端通過水泵和水箱的出水口管道相連，另一端通過管道和外部排水通道相連；所述控制模塊用于控制水泵、位置控制裝置、第一電磁閥、第二電磁閥、激光發射器工作，根據線陣CCD的反饋結果計算玻璃出玻璃的厚度并控制顯示模塊顯示該厚度。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳國玉，童學權，
申請(專利權)人：蘇州南光電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32