專利名稱：：浮法玻璃缺陷在線自動檢測裝置的制作方法
技術領域：
：本發明屬于一種檢測玻璃缺陷的裝置。目前國外已經出現的玻璃缺陷在線自動檢測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，它們的技術特點如下飛光掃描式為國外流行的一種缺陷檢測裝置，它是采用激光或其它光源的光點連續地對玻璃表面掃描，用光電器件檢測其透射或反射光的光強變化來檢測缺陷的存在。光點掃描是借助于一高速旋轉的多面鏡來獲得的，為了發現0.5毫米或小于0.5毫米尺寸的缺陷，掃描的光點直徑不超過1毫米。為了避免漏檢缺陷，相鄰掃描線之間又不能有間隙，為了適應浮法玻璃生產高達30米/分的拉引速度，旋轉的多面鏡將以2500轉/分的高速旋轉。同時為了排除非缺陷引起的干擾信號(例如附著在玻璃表面上的灰塵)，檢測前玻璃帶表面需進行清洗和烘干(其它三種缺陷檢測方法亦同)這樣一來，都使得整個裝置復雜，造價高。被認為最新、最高水平的產品是德國Sortiermaschinen有限公司1989年推出的FeldmühleLasersorterLS90型檢測裝置。光電式檢測裝置與飛光掃描式檢測裝置不同點是掃描不采用飛速移動的光點，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，為了測量生產線上整個玻璃板寬的缺陷，就需要數臺同樣設備才能完成。該類裝置的優點是沒有高速運轉的部件。磁電式檢測裝置不采用光掃描，而是采用速度調制管反饋的旋轉天線發射的電磁波，它以很高的速度掃過玻璃帶下表面。當遇到缺陷時，就產生一個頻率不同的回波。檢測放大器就可以檢測到該頻率不同的變化，從而識別出缺陷。每只這樣的掃描器可掃描60厘米寬，故為了測量生產線上整個玻璃板寬的缺陷，就需數臺設備。圖象分析式的檢測裝置，光源設置在玻璃帶的下表面，接收設備設置在玻璃帶上方。接收設備為一有輻射狀狹口的旋轉圓盤，當圓盤以6000轉/分高速旋轉時，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，遇有缺陷時就有電信號輸出，從而識別出缺陷。每套裝置可檢測30厘米寬。為了測量生產線上整個玻璃板寬的缺陷，需數臺同樣設備。最近法國SGN公司推出的新產品，其接收設備采用數臺攝象機來代替光電倍增管，采用微機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。被認為當今最好的產品是德國Sortiermaschinen有限公司的FeldmühleLasersorterLS90型檢測裝置，其識別缺陷的特性有所提高。對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)最小檢測尺寸為0.2毫米，對于只具有反射的缺陷，最小檢測尺寸為1毫米。以上各類裝置均不能識別缺陷的性質，即不區分玻璃缺陷是氣泡，結瘤或錫渣等。也不分辨缺陷的具體尺寸大小。國外當今推出的各類產品，為了檢測各種缺陷，先總是將非電量(缺陷)轉換成電量，然后進行電量放大、處理。對于飛光掃描式、光電式、圖象分析式這類光電子檢測方法，不論采用光源是激光或普通光源，均只停留在幾何光學的原理應用上。為此，為了識別小于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;為了適應數米寬度的被測對象，采用多臺裝置。為了排除灰塵等粘附在被測表面上引進干擾，在檢測前對被測表面進行清洗和烘干，這樣，均使得檢測裝置復雜，造價高昂，維護困難。對于有高速旋轉部件的檢測裝置，更是帶來了維修上的困難，影響了設備的使用壽命。本發明的目的是為了克服目前玻璃在線自動缺陷檢測裝置結構復雜，造價高昂的缺點;也為了進一步提高識別缺陷最小尺寸的能力，且做到識別缺陷性質，能將缺陷尺寸大小分類。
發明內容本發明對缺陷的檢測，首先不是先進行非電量(缺陷)與電量的轉換。而是采用近代光學技術，先將細小的缺陷進行圖象放大，然后才將放大了的圖象(非電量)轉換成電量再行處理。眾所周知，在進行普通光學放大時，除了將被測的缺陷放大以外，也以同樣的倍率放大了整個視場，即缺陷放大后的象與整個視場放大后的尺寸比率并未變化，這樣的放大對于檢測是毫無意義的。換句話說，光學放大系統只能對缺陷放大，而對視場不放大或很少放大才有意義。本發明的光學系統正具備有這一特征。本發明由光源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。激光光束經柱面鏡后成一光帶，離被測對象一定距離，被認為是一準平行光。視場的放大是幾何投影放大。在準平行光的投射情況下，視場圖象相對于視場原有尺寸幾乎無放大;而被檢測的缺陷，在激光的投射情況下，則進行先衍射后干涉的物理光學放大。這時被放大的缺陷象不是真實的缺陷幾何象，而是一個能反映缺陷尺寸與特征的光場。按現代光學的觀點，該光場實際上就是缺陷透射或反射光函數的傅立葉變換。這樣，視場和缺陷在同一放大光路中得到不同放大機制，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22。屏幕21是由低噪聲的玻璃制成。屏幕設置在距被測對象1-3米處，它可以將被測缺陷象放大到該缺陷實際大小的數十倍，甚至百倍以上。屏幕距被測對象愈遠，放大倍數愈大。但考慮生產現場安裝和檢測系統所占空間，距離要適當。如果是識別大于0.1毫米的缺陷，只需一臺攝象機22即可;如果要識別小于0.1毫米的缺陷，則在屏幕后增設蠅眼透鏡陳列23(見附圖3)，則可將缺陷象進一步放大3-10倍。但這時需采用二臺攝象機從二個不同角度攝象并進行光電轉換，以解決蠅眼透鏡陳列中各透鏡之間的交界面產生的盲區。圖象處理部分3由圖象存貯板31、圖象處理器32、打印機33和標記執行系統34組成。由攝象機22輸出的電信號，存貯在圖象存貯板31上。然后由圖象處理器32按預先編制的軟件分析處理圖象，從而識別缺陷大小和種類。打印機33記錄缺陷大小、種類和X、Y軸坐標位置以及在給定區域內缺陷的數量等。標記執行系統34是為了完成在被測玻璃帶上有缺陷的地方打上一個標記而設置的。使用時，攝象機22連續不斷地對屏幕21高速攝象(每秒30次)，調節攝象速度和投射到被測表面的光帶長度相互配合，可保證高速拉引的玻璃帶無一遺漏地被檢測到。本發明的檢測對象除玻璃外，還可適用于紙張、陶瓷、金屬帶等。本發明的優點和積極效果1、其識別缺陷的最小尺寸及性能與國外被認為最新最高水平的裝置-德國Sortiemaschinen有限公司1989年推出的FeldmühleLasersorterLs90型檢測裝置比較如下表所示德國FeldmühleLaser－sorterLS90型識別缺陷最小尺寸本發明的裝置能識別缺陷最小尺寸*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>＊未增設蠅眼透鏡陳列2、本發明能識別缺陷種類，能對缺陷尺寸大小分類。而國外同類裝置不能實現這些功能。3、本發明的檢測裝置結構簡單，無運動部件。國外同類裝置結構復雜，有高速旋轉部件，難維護。4、被測對象表面的非缺陷沾污不影響檢測結果，故不需要對表面清洗和烘干，使設備進一步簡化，而國外同類裝置必需在檢測前將被測對象表面清洗，然后烘干，不僅使設備增多，同時也增加了日常運行費用。5、本發明的檢測裝置造價低廉。國外同類裝置售價數十萬甚至高達百萬多美元，本發明的檢測裝置售價約30萬元人民幣。具體實施例方式本發明可采用正射、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僅是將投射光偏一個角度來實現，其入射角在30°～90°之間，這樣做可縮小測量系統所占空間。附圖2為反射方案。其光源與攝象位于被測體的同一側，其入射角也在30°～90°之間，這種方案可適應某些生產現場，例如被檢測對象是紙張、陶瓷、金屬帶等。為了檢測小于0.1毫米的缺陷，可在屏幕21后設置蠅眼透鏡陳列23，如附圖3所示。權利要求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檢測裝置，其特征在于在裝置中增設了圖象放大部分2，該圖象放大部分2主要由屏幕21和攝象機22組成。2.根據權利要求1所述的自動檢測裝置，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，以進一步提高識別缺陷的能力。3.根據權利要求1所述的自動檢測裝置，光源1和圖象放大部分2可設置成正射、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檢測裝置，由光源、圖象放大部分和圖象處理部分組成。其技術特征是將檢測的缺陷先進行圖象放大，然后再將該放大了的圖象轉換成電量進行信息處理。這種裝置對整個視場和缺陷進行不同機制的光學放大，因此可以使缺陷放大到足夠大的倍率。該裝置不僅可以識別小于0.05毫米的缺陷，而且可以區分缺陷的性質。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。文檔編號G01N21/89GK1050443SQ8910750公開日1991年4月3日申請日期1989年9月22日優先權日1989年9月22日發明者余干文,劉應龍,余玨文申請人:中國新型建筑材料工業杭州設計研究院,長沙鐵道學院