专利名称：基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于玻璃外形参数的测量系统，具体涉及一种基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置。
背景技术：
目前，玻璃行业逐渐采用光源结合相机对玻璃的综合几何参数进行测量以达到在生产过程中实施监控的目的，例如，已公开专利:用于监控安全玻璃生产和控制加工过程的方法和设备，该方法及设备利用高强度光源照射在被测玻璃表面，相机在通过接受反射的光强度信号来分析相关的数据，该方法中所具有的缺点是:其一、在使用过程中对光的入射角度和检测面的角度有特殊要求，当设置角度存在偏差时，测量所得到的数据也存在较大误差；其二、该设备测量过程中易受到环境光的影响，这将导致测量的数据不精确。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，该装置中探测器内部依次设置光衰减窗口、准直器和光敏单元，通过光衰减窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测，提高玻璃外形识别的正确率。本发明所采用的技术方案为:基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，包括对玻璃进行钢化加工处理的加热炉、设置在加热炉两侧的上片台、钢化冷却段和下片台、用于控制钢化炉工作过程的控制系统和光源，在上片台和下片台上分别设有辊道传送机构，辊道传送机构上设有多个辊道，通过辊道的转动带动被检测玻璃在上片台和下片台上移动，光源的输出光照射在被检测玻璃上，在棍道传送机构的下方还设有用于接收光强度分布信息的探测器，所述的探测器包括一壳体，壳体前端设有光衰减窗口，所述光衰减窗口具有380nm-780nm的通带，且光衰减窗口对应辊道之间的间隙处，光衰减窗口后端设有准直器，准直器后端设有用于接收光强度信息并转化为电信号的光敏单元，探测器将接收到被检测玻璃的外形图像信号传输给控制系统并显示。所述的探测器内还设有信号处理单元，探测器将接收的信号通过信号处理单元处理成可用的电信号并传输给控制系统。所述信号处理单元包括积分放大模块和A/D转换模块，探测器内部的光敏单元输出的信号依次经积分放大模块和A/D转换模块处理后，输出数字信号给传输给控制系统。所述的准直器为准直透镜。所述的光敏单元为光电二极管。由于采用上述技术方案，本发明创造具备如下有益效果:
其一、该玻璃外形检测装置的探测器内部光敏单元按照一定规则排列，通过光衰减窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，探测器单元采用宽范围输出高速器件，通过高量化等级的A/D器件实现微弱光强度分布的高动态测量，提高玻璃外形识别的正确率。其二、通过该装置测量负载信息时，在探测器内部设置的光衰减窗口具有380nm-780nm的通带,该光衰减窗口能够滤除大部分自然光，因此可以进一步降低自然光的影响，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测，而且测量过程中避免外界光线变化对系统测量精度的影响，提高测量玻璃外形的准确度。其三、其中光敏单元采用宽范围模拟信号输出、高速的光电二极管，光敏单元实现光电信号的转换。光电二极管两端加载反向偏置电压，以光电导模式工作，可以获得较宽的线性输出和较高的响应频率。当光照射光电二极管时，在结区产生大量的光生载流子，载流子在内建电场的作用下形成光电流，光照越强，光电流越大，当光电二极管与负载电阻串联，在负载电阻两端可以得到随光照度变化的电压信号，从而完成光信号到电信号的转换。
图1是本发明的结构示意图。图2为探测器中信号采集单元的结构示意图。图3为本发明中探测器采集和处理信号的流程图。图4为探测器内部单排光敏单元排列分布示意图。图5为探测器内部双排光敏单元错位排列分布示意图。附图标记:1、待检测玻璃，2、加热炉，201、炉门，3、上片台，4、钢化冷却段，5、下片台，6、辊道传送机构，7、光源，8、探测器，801、壳体，802、光衰减窗口，803、准直器，804、光敏单元。
具体实施例方式如图所示，基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，包括对玻璃进行钢化加工处理的加热炉2、设置在加热炉2两侧的上片台3、钢化冷却段4和下片台5、用于控制钢化炉工作过程的控制系统和光源7，加热炉2入口一侧设置有炉门201，在上片台3和下片台5上分别设有辊道传送机构6，辊道传送机构6上设有多个辊道，通过辊道的转动带动被检测玻璃在上片台3和下片台5上移动，光源7的输出光照射在被检测玻璃上，在辊道传送机构6的下方还设有用于接收光强度分布信息的探测器8，所述的探测器8包括一壳体801，壳体801前端设有光衰减窗口 802，且光衰减窗口 802对应辊道之间的间隙处，此处也可以理解成探测器探测窗口至于输送辊道的间隙处，探测器探测面距离输送辊道上表面距离没有特别要求，光衰减窗口 802后端设有准直器803，准直器803后端设有用于接收光强度信息并转化为电信号的光敏单元804，由壳体、光衰减窗口、准直器和光敏单元构成了探测器的信号采集单元，探测器8将接收到被检测玻璃的外形图像信号处理后传输给控制系统并显不O本发明，所述的光衰减窗口，其目的是为了避免环境光变化对器件的影响，由于本探测器采用的探测器为可见光波段，所以对应的衰减窗口也在这个波段，即可见光波段(380-780nm)，也就是说光衰减窗口具有380nm-780nm的通带。所述的探测器8内还设有信号处理单元，探测器8将接收的信号通过信号处理单元处理成可用的电信号并传输给控制系统，所述信号处理单元主要由积分放大模块、增益调整模块、A/D转换模块和数据采集传输模块组成，结合图3详细描述探测器8处理信号过程，光源发出的光辐射经过照射检测区域，当有玻璃通过时，光辐射会被玻璃衰减，因此，携带玻璃轮廓和厚度信息的衰减后的光辐射被探测器接收，经过光敏单元后，由光电效应产生与辐射强度成比例的光电流信号，该信号经过积分放大模块后变为电压信号，得到的电压信号输出给A/D转换模块，在积分放大模块和A/D转换模块之间设置有高速选通开关，高速选通开关为多路复用高速模拟开关，可以高速的周期性的选通各探测单元，将模拟的电压信号送入A/D模块，进行抽样保持、量化、编码输出，从而转换为数字信号，该数字信号经数据采集传输模块传入控制系统；信号处理单元中设置的增益调整模块其作用是调整各基础单元的增益值，因为该玻璃外形检测装置探测器数目为N个，我们把N个探测器单元分为若干组M=N/32，即每32个光电器件为一组，组内通过高速选通开关实现各个光电器件的周期性选通，信号串行输出。各组之间为并行操作。但是各组在整个探测器阵列中的排列位置不同，光源照射时难免出现各位置处的光照度的差异，加之光电器件之间也存在一定的响应不一致问题，所以采用增益调整模块调整各组信号的放大倍数，使得输出信号的一致性较好。本发明，所述的准直器803可采用准直透镜，能够有效地防止杂散光对光敏单元的影响，并且实现了光敏单元的有效隔离。所述探测器的光敏单元804采用宽范围模拟信号输出、高速的光电二极管，光敏单兀实现光电信号的转换。光电二极管两端加载反向偏置电压，以光电导模式工作，可以获得较宽的线性输出和较高的响应频率。当光照射光电二极管时，在结区产生大量的光生载流子，载流子在内建电场的作用下形成光电流，光照越强，光电流越大，当光电二极管与负载电阻串联，在负载电阻两端可以得到随光照度变化的电压信号，从而完成光信号到电信号的转换。所述探测器光敏单元的排列方式与探测器的空间分辨能力有关，如图4所示，假设光敏单元外部封装直径为D，光敏单元中心距为D，则此时探测器的空间频率为1/D (线对/毫米)，其极限分辨率将小于1/2D (线对/毫米)。为了能够得到较高的系统空间分辨率，可以采用多行错位排列的方式，如图5所示，通过两排光敏单元的D/2错位排列，可以有效地提高探测器的空间频率，从而能够得到更高的系统空间分辨率。同样系统可以通过N排D/N错位的排列方式获得更高系统空间分辨率的探测器。所述的探测器8中准直器的深度根据光敏单元的孔径角度和排列间距来设置，一方面保证光电探测器探测无盲点，二方面保证相邻探测器橡胶区域在一定范围；其次设备使用光源的光强度大于环境光的光强，衰减片是为了减少环境光的影响，环境光的变化会引起探测器的光电流输出幅值的变化，对于玻璃检测这种弱衰减产品的检测时环境光引起的光电流输出会影响系统检测的可靠性，因此要加衰减片。衰减片在设计时考虑其衰减系数，衰减系数的选择应保证环境光引起的光电管光电流的输出值幅度远远小于正常玻璃对检测光的衰减量造成的光电管光电流输出值。设备选用光源的光强度在经过衰减后照射到光电管处的照度影满足光电管的高灵敏检测和线性输出的照度范围。为了提高该系统的闭环控制性能，在上片台和下片台上均可设置用于接收光强度分布信息的探测器8，两侧检测信息均传输给控制系统，通过控制系统做出对比，可以分析出产品的加工质量、成品率，同时也可用于观察同批次的产品的综合生产信息，实现该设备 的自动化生产能力。
权利要求
1.基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，包括对玻璃进行钢化加工处理的加热炉(2)、设置在加热炉(2)两侧的上片台(3)、钢化冷却段(4)和下片台(5)、用于控制钢化炉工作过程的控制系统和光源(7)，在上片台(3)和下片台(5)上分别设有辊道传送机构(6)，辊道传送机构(6)上设有多个辊道，通过辊道的转动带动被检测玻璃在上片台(3)和下片台(5)上移动,光源(7)的输出光照射在被检测玻璃上,其特征在于；在棍道传送机构(6)的下方还设有用于接收光强度分布信息的探测器(8)，所述的探测器(8)包括一壳体(801)，壳体(801)前端设有光衰减窗口(802)，所述光衰减窗口(802)具有380nm-780nm的通带，且光衰减窗口(802)对应辊道之间的间隙处，光衰减窗口(802)后端设有准直器(803)，准直器(803 )后端设有用于接收光强度信息并转化为电信号的光敏单元(804 )，探测器(8 )将接收到被检测玻璃的外形图像信号传输给控制系统并显示。
2.根据权利要求1所述的基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，其特征在于:所述的探测器(8)内还设有信号处理单元，探测器(8)将接收的信号通过信号处理单元处理成可用的电信号并传输给控制系统。
3.根据权利要求2所述的基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，其特征在于:所述信号处理单元包括积分放大模块和A/D转换模块，探测器(8 )内部的光敏单元(804 )输出的信号依次经积分放大模块和A/D转换模块处理后，输出数字信号给传输给控制系统。
4.根据权利要求3所述的基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，其特征在于:所述的准直器(803)为准直透镜。
5.根据权利要求3所述的基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，其特征在于:所述的光敏单元(804)为光电二极管。
全文摘要
基于光电探测器阵列的玻璃外形检测装置，包括对玻璃进行钢化加工处理的加热炉、设置在加热炉两侧的上片台、钢化冷却段和下片台、用于控制钢化炉工作过程的控制系统和光源，在辊道传送机构的下方还设有用于接收光强度分布信息的探测器，所述的探测器包括一壳体，壳体前端设有光衰减窗口，光衰减窗口后端设有准直器，准直器后端设有用于接收光强度信息并转化为电信号的光敏单元，探测器将接收到被检测玻璃的外形图像信号传输给控制系统并显示。该装置中，通过光衰减窗口避免环境光的影响，通过后准直器对环境杂散光进行有效遮挡，透过光更好的被光敏单元接收，从而对玻璃的外形轮廓进行有效地探测，提高玻璃外形识别的正确率。
文档编号G01B11/24GK103148805SQ201310079110
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者李彦兵, 刘宾 申请人:洛阳兰迪玻璃机器股份有限公司