专利名称:透明板材厚度在线检测装置的制作方法
本发明属于光学测试技术，按照国际专利分类法属于G01B小类。
在本发明之前，我国浮法玻璃生产线上的厚度检测是采用手工方法，用的工具是千分尺。在薄膜生产线上的厚度检测是利用透射光强实现的，这种方法要求有一块标准的参考薄膜，并且要求参考薄膜与被测薄膜的材料完全相同(见《应用激光联刊》第4卷，第3期，第15-18页;《塑料膜厚的激光测定》，1985年)。当被测薄膜的材料改变时，参考薄膜也必须更换。这一方法虽然用的是激光，但未利用激光的高度相干性这一优点。该法只能测定薄膜和纸张一类吸收系数较大的薄片形物体的厚度。由于玻璃的吸收系数很小，上述方法不能应用于浮法玻璃生产线上的在线检测。
本发明的目的是解决浮法玻璃生产中的厚度在线检测问题。
本发明的基本原理是利用激光的相干性好，亮度高和发散角小的特点，把激光束分为两束，一束穿过被测透明板材，另一束不穿过，两束光会集后，即发生干涉现象，当透明板材的厚度变化时，干涉条纹就移动，测出干涉条纹的移动数和移动方向，就能知道板材厚度的变化量(代数量)。若使用氦氖激光器，对于玻璃而言，每移动一个条纹，玻璃的厚度变化约为1.26μm。若要测量透明板材的绝对厚度，可以将光线方向适当改变一下，板材的厚度D可由公式D＝CK求出，其中K是激光方向改变时干涉条纹移动的数目，C是一个常数，可由实验确定。
本发明由三部分构成。支架部分包括一块水平放置的底板(2)，底板上固定着一根立柱(3)，立柱上又有一根水平横梁(6)，横梁上有一个滚珠轴承(7)，滚珠轴承同一块光学底板(8)固连在一起;横梁上还固连着两块拐角形物块，每块物块上有一个孔，有一根轴穿过两物块上的孔，轴的一端固连着一个偏心轮(5)，轴的另一端连接着一根摇杆(4);当用手摇动摇杆时，由于偏心轮的作用，光学底板将绕横梁摆动。光学部分由装在光学底板上的光学元件组成，包括一个激光器(10)，两个分束镜(9和14)，三个全反镜(11、13和16)，和一个光电探测器(12)。光学底板大致上垂直于水平面。如图2所示，光学底板上有一个长方形的大缺口，被测板材沿水平方向通过这个缺口。从激光器发出的激光经分束镜9分为两束，其中一束经全反镜11反射后到达分束镜14，另一束经全反镜13反射，穿过待测板材后也到达分束镜14，两束光相遇发生干涉后，再经全反镜16反射后，穿过透镜(15)使像放大，最后进入光电探测器(12)，光电探测器内有两个光电元件，它们之间的相位相差π/2。电路部分由图3所示，由光电探测器(12)、光电讯号处理转换单元(17)、交流放大器(18)、成形电路(19)、逻辑线路(20)、计算机(21)和显示器(22)串联而成。光电探测器将光讯号变为电讯号后，送入光电讯号处理转换单元进行滤波并确定相位差，再经交流放大器放大后，进入成形电路变成方波，再送入逻辑电路便可确定条纹移动的方向和数目。一般情况，可让条纹正向移动对应于被测透明板材变厚，条纹负向移动对应于板材变薄。计算机则完成可逆计数、数据处理、定时打印和讯号存储等功能，显示器可将透明板材的厚度或其变化的计算结果直接显示出来。根据显示结果，可以由人工调节厚度，也可将计算结果输入自动控制系统进行厚度自动调节。
本发明可用以测量透明板材的厚度变化和绝对厚度的在线检测和显示。若使用氦氖激光器，对于厚度在3mm以上的透明板材，本发明都可适用。
。图1是支架部分，图2是光学部分，图3是电路部分的方框图。图中1是振动隔离器，2是底板，3是立柱，4是摇杆，5是偏心轮，6是横梁，7是滚珠轴承，8是光学底板，9和14是分束镜，10是激光器，11、13和16是全反镜，12是光电探测器，15是凸透镜，17是光电讯号处理单元，18是交流放大器，19是成形电路，20是逻辑电路，21是计算机，22是显示器。
实施例。本发明用于浮法玻璃生产的在线检测时，光学底板的材料可以是钢或铸铁，其尺寸可以是400×700mm2，缺口尺寸可以是200×300mm2，立柱的高度应不小于1.5m，直径应不小于150mm，横梁直径应不小于40mm;偏心轮的材料可以是玻璃钢，其直径约为250mm，偏心轴与轮心距离可以是30mm;振动隔离器(1)可以是硬橡皮，激光器可以是氦氖激光器，其功率可以是2至4mW，各分束镜的透射率应为50%，各全反镜的反射率应大于99.5%，透镜的焦距约为10mm，透镜到光电探测器的距离不小于500mm。
权利要求
1.一种应用光学方法的透明板材在线检测装置，其特征是在一块光学底板(8)上有一个能让被测透明板材从中通过的缺口，在光学底板(8)上装着一个激光器(10)，两个分束镜(9，14)，三个全反镜(11，13，16)，一个凸透镜(15)和一个光电探测器(12)，激光器(10)发出的激光被第一分束镜(9)分为两束，其中一束经第一全反镜(13)反射后穿过透明板材，再穿过第二分束镜(14)，另一束激光经第二全反镜(11)和第二分束镜(14)两次反射，与第一束激光会合，会合后的激光经第三全反镜(16)反射并穿过凸透镜(15)后进入光电探测器(12)，在光电探测器(12)后面有一个带有显示器(22)的讯号处理电路系统。
2.根据权利要求
1所述的透明板材在线检测装置，其特征是有一块底板(2)，上面固定着一根立柱(3)，立柱(3)上固连着一根横梁(6)，光学底板(8)通过一个滚珠轴承(7)和横梁(6)连接在一起，有一个偏心轮(5)和光学底板(8)相接触，偏心轮(5)的轴上有摇杆(4)。
3.根据权利要求
1或2所述的透明板材在线检测装置，其特征是讯号处理电路系统是由一个光电讯号处理单元(17)，一个交流放大器(18)，一个成形电路(19)，一个逻辑电路(20)，一个计算机(21)和一个显示器(22)串联而成。
4.根据权利要求
1或2所述的透明板材在线检测装置，其特征在于光学底板(8)的材料是钢或铸铁。
5.根据权利要求
2所述的透明板材在线检测装置，其特征在于偏心轮(5)的材料是玻璃钢。
专利摘要
透明板材厚度在线检测装置是一种利用光的干涉原理对透明板材进行在线厚度和厚度变化测量的装置。由激光器发出的激光经分束镜分为两束后，一束穿过透明板材，另一束不通过。两束会合后即产生干涉条纹，经过放大，进入光电探测器变为电讯号，再经过数据处理电路和计算机计算后，就可由显示器把透明板材的厚度或厚度变化随时显示出来。
文档编号G01B11/06GK86100245SQ86100245
公开日1987年7月22日 申请日期1986年1月8日
发明者任明善 申请人:西安交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan