一种玻璃成型监控系统及其方法与流程

本发明涉及玻璃制造成型领域，特别是涉及一种玻璃成型监控系统及其方法。

背景技术：

玻璃成型过程是将一块平板玻璃利用设备加热升温，在温度达到玻璃的玻璃化转变温度后，其自身状态开始软化。随后通过不同的工艺技术将玻璃由平板状态成型为特定的曲面状态。随着飞机设计的升级，新一代飞机对座舱玻璃有了更高的要求。为满足流线形的设计以及隐身性能和抗冲击强度的要求。新型座舱玻璃的外形较以往更加复杂，曲率更大，板材的厚度和尺寸也明显增加。相应的成型工艺也变得复杂，影响成型过程的工艺参数更多。成品质量在众多变化因素的影响下变得更加难以控制，为保证最终产品性能和质量。因此对成型过程的控制显得尤为重要。

目前，在玻璃成型过程中，操作人员需要在成型设备内进行手工操作，并且由于玻璃材质的差异性，使得每块玻璃的玻璃态转变温度都不同，操作人员只能凭借自身经验进行相应的调整和操作，很难实现对玻璃状态变化的全程监控，尤其不能对有机玻璃光学性能变化和细微的外形变化进行全面掌握。对有机玻璃这种状态变化的记录，只能依靠操作人员间断地进行局部观察，再根据主观经验和感受进行前后状态变化的对比分析和记录。这种依赖操作人员主观经验的过程监控存在的缺陷，在复杂形面和大尺寸座舱玻璃的成型过程中会进一步放大。座舱玻璃作为飞机透明件，对其透光度，雾度，光学畸变等光学性能指标具有严格要求。目前在生产过程中能够满足高光学精度的生产监控设备仍是一个空白，并且国内外也没有相关应用。大曲率座舱玻璃由平面变化为曲面的过程极其缓慢，在这一缓慢的成型过程中，缺陷变化极为细微，而操作人员在整个过程中的观察是间断不连续的，因此，这种细微的变化往往不易被发现，这种缓慢的细微的缺陷变化经过长时间的累积最终会产生严重缺陷，如褶皱、波纹、起伏等缺陷，影响产品的最终状态。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种玻璃成型监控系统及其方法，所要解决的技术问题是现有玻璃成型过程中，很难实现对玻璃状态变化的全程监控，操作人员只能凭借自身经验进行相应的调整和操作，会产生较为严重的缺陷，从而影响产品的性能和质量。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种玻璃成型监控系统，包括：

成型室，为待成型的玻璃提供成型环境；

成型设备，设在所述成型室内，用于所述玻璃的成型；

至少一光源，设在所述成型室内，位于所述成型设备的一侧；

反光件，设在所述成型室内，位于所述成型设备的相对于所述光源的另一侧，用于反射所述光源的入射光线，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到所述玻璃的表面上，并覆盖到所述玻璃的表面的全部区域；

影像采集装置，用于采集经所述玻璃的表面反射形成的第二反射光线的光线影像；和

显示装置，与所述影像采集装置连接，用于显示所述光线影像。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的玻璃成型监控系统，其中还包括：

存储装置，设在所述影像采集装置和所述显示装置之间，用于存储所述光线影像。

优选的，前述的玻璃成型监控系统，其中所述反光件为网格反光板。

优选的，前述的玻璃成型监控系统，其中所述影像采集装置设在所述成型室内或所述成型室外；所述显示装置设在所述成型室外。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种玻璃成型监控方法，包括：

设置至少一光源，使所述光源的光线入射到反光件上，经所述反光件反射后，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到待成型的玻璃的表面上；

调整所述光源与所述反光件的距离和/或所述第一反射光线的入射角度，使所述第一反射光线覆盖到所述玻璃的表面的全部区域，经所述玻璃的表面反射后，形成第二反射光线；

采集所述第二反射光线的光线影像，并显示所述光线影像；

移动所述反光件，使所述玻璃的表面形成的光线影像实现动态变化；

根据所述光线影像的动态变化，实时监控所述玻璃的成型状态，并及时调整所述玻璃的成型过程。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的玻璃成型监控方法，其中还包括：

存储所述光线影像，随时调阅，比较整个成型过程中不同时间段玻璃的成型状态，以及不同批次玻璃成型过程的差异，优化玻璃的成型过程。

优选的，前述的玻璃成型监控方法，其中还包括：

调节所述反光件，使其远离或靠近所述玻璃，使投射到所述玻璃的表面的第一反射光线变大或缩小。

优选的，前述的玻璃成型监控方法，其中还包括：

调节所述反光件，使其向上移动或向下移动，使投射到所述玻璃的表面的第一反射光线覆盖到所述玻璃的表面的全部区域。

优选的，前述的玻璃成型监控方法，其中还包括：

调节所述光源的位置，使投射到所述玻璃的表面的第一反射光线变大或缩小。

优选的，前述的玻璃成型监控方法，其中所述反光件为网格反光板。

借由上述技术方案，本发明玻璃成型监控系统及其方法至少具有下列优点：

1、本发明提出的玻璃成型监控系统主要包括至少一光源、反光件、影像采集装置和显示装置，其中反射件位于所述成型设备的相对于所述光源的另一侧，用于反射所述光源的入射光线，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到所述玻璃的表面上，本发明通过玻璃表面的光学性能变化来表现玻璃的微观结构变化，进而实现玻璃成型过程的实时监控。该玻璃成型监控系统用于玻璃成型时，可对玻璃光学性能变化、外形轮廓变化、位置变化进行全方位连续监控，为操作人员提供精准的即时数据。

2、本发明的玻璃成型监控系统将光线影像通过数据传输线缆将摄像装置采集到的影像信息传送到外部的显示设备上，能够避免操作人员反复进入高温设备进行观察，降低恶劣的成型环境对人员的伤害，简化操作复杂度，提高玻璃成型的自动化水平，有效提高产品的性能和质量。

3、本发明的玻璃成型监控系统还包括存储装置，用于存储玻璃成型的影像数据，将不同批次性能存在差异的板材的成型过程存储在该系统内。工艺人员可调阅数据比较分析不同批次板材间的成型过程差异，便于优化成型工艺，为科研提供数据依据。

4、本发明提出的玻璃成型监控方法通过调节光源、反射件和影像采集装置的位置关系完成两次光的折射，并通过这两次光的折射来实现玻璃成型过程的实时监控。该方法便于操作人员根据这种玻璃自身状态的变化，分析玻璃成型过程中所处状态，预判出玻璃状态的变化趋势，操作人员可以及时调整所述玻璃的成型过程，使玻璃在成型过程中始终处于一个良好的可控制的状态。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例提供的玻璃成型监控系统的一种结构示意图。

图2是本发明实施例提供的玻璃成型监控方法的一种流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的玻璃成型监控系统及其方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种玻璃成型监控系统，其包括：成型室8，为待成型的玻璃1提供成型环境；成型设备2，设在所述成型室8内，用于所述玻璃的成型1；至少一光源4，设在所述成型室8内，位于所述成型设备2的一侧；反光件3，设在所述成型室8内，位于所述成型设备2的相对于所述光源4的另一侧，用于反射所述光源4的入射光线，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到所述玻璃1的表面上，并覆盖到所述玻璃的表面的全部区域；影像采集装置5，用于采集经所述玻璃1的表面反射形成的第二反射光线的光线影像；和显示装置6，与所述影像采集装置5连接，用于显示所述光线影像。

通过设置反光件，用于反射所述光源的入射光线，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到所述玻璃的表面上；并通过影像采集装置和显示装置来采集和显示玻璃表面形成的光线影像。通过玻璃表面的光线影像可实时反映出玻璃的成型状态，从而实现玻璃成型过程的实时监控。玻璃的微观结构变化可以通过外在的光学性能变化表现出来，该玻璃成型监控系统用于玻璃成型时，可对玻璃光学性能变化、外形轮廓变化、位置变化进行全方位连续监控，为操作人员提供精准的即时数据。

本发明不对成型室做具体的限制，根据玻璃成型的需要来选择合适的成型室，成型室为待成型的玻璃提供合适的成型环境。例如，不同的玻璃材质，其玻璃转化温度就不同，就需要不同的温度，因此，需要在成型室内设置温度调节装置，调节成型室内的温度；根据玻璃成型的需要，有时还需要特定的压力，因此，需要在成型室内设置压力调节装置，调节成型室内的压力；对于有湿度要求的玻璃成型，需要在成型室内设置湿度调节装置，调节成型室内的湿度；对于易被氧化的玻璃，需要在真空条件下进行玻璃成型，那么，要求成型室的密封性要好，可通过设置抽真空装置，如真空泵，来提供所需的真空环境。此外，在玻璃成型结束后，还需要对成型的玻璃进行降温，可以设置一个冷却装置。

本发明不对成型设备做具体的限制，成型设备设在所述成型室内，用于所述玻璃的成型；根据玻璃的成型要求来选择合适的成型设备，合适的成型模具，有助于玻璃成型的精度。优选的，所述成型设备为成型模具。

本发明不对光源的个数和类型作具体的限定，根据待成型的玻璃的大小及反射件的大小来确定光源的个数。光源为波长在400nm-700nm之间的可见光源，优选红光和蓝紫光，也可选择日光灯。避免选择白炽灯作为光源，从而避免与成型室内其他光源产生干扰。

本发明的光源位于所述成型设备的一侧，优选的，光源位于待成型玻璃法线方向的一端，光源可以直接安装在成型室的侧壁上，也可以设置在可移动的支撑杆上，便于调节光源的位置，但是光源的高度要高于待成型玻璃的位置，并保证光源射出的光线能够覆盖反射件的大部分区域，优选反射件的全部区域。

本发明的反光件位于所述成型设备的相对于所述光源的另一侧，反射件是本发明的关键部件，起着承上启下的作用，反射件直接决定了光线影像的品质，反射件必须满足以下条件：

1、能够反射光源的入射光线，因此，必须具有优异的光反射能力；

2、经反射件反射后的第一反射光线具有特定形状，优选规则的形状，如矩形、圆形、三角形等，这是监控玻璃状态变化的关键；

3、使所述第一反射光线入射到所述玻璃的表面上，可以覆盖到玻璃的表面的全部区域，优选覆盖玻璃表面需要变型的区域，对玻璃成型过程进行重点的、实时的监控。

在本发明中，所述待成型的玻璃包括相对的第一表面和第二表面,以及连接第一表面及第二表面的侧面，所述玻璃的表面是指第一表面或第二表面。

本发明通过调节光源、反射件和影像采集装置的位置关系完成两次光的折射，并通过这两次光的折射来实现玻璃成型过程的实时监控。

作为优选方式，所述的玻璃成型监控系统，还包括：存储装置7，设在所述影像采集装置5和所述显示装置6之间，用于存储所述光线影像。

通过设置存储装置，所有影响资料能够通过数据存储设备永久保存，研究人员可以随时对影响资料随时调取。

作为优选方式，所述反光件3为网格反光板。

具体的，网格反光板必须选择规则形状的网状结构或等间隔平行结构。目的在于通过观察规则形状向不规则形状的变化过程，从而观察玻璃成型过程状态变化。

进一步的，网格反光板具有规整的网格结构，最好为横竖交叉的等比例间隔的网格板，也可用等间隔的平行横线或竖线作为反光板。

本发明中，网格反光板能够更直观的显示出光线影像的变化，网格的形状决定了第一反射光线的形状，第一反射光线的形状又决定了第二反射光线的形状，进而决定了玻璃的表面的光线影像，通过玻璃的表面的光线影像的状态变化就可以监控玻璃的成型过程。目前应用较多的是矩形网格板，而且矩形网格板具有网格变化直观、制备简单、易操作的优点。优选正方形网格。

所述反光件3的材质为反光度较高的不锈钢或其他表面光洁的金属材质。

作为优选方式，所述影像采集装置5设在所述成型室8内或所述成型室8外；所述显示装置6设在所述成型室8外。

本发明不对影像采集装置做具体的限制，能够较清晰的采集到玻璃表面形成的光线影像即可；影像采集装置可以设在成型室的内侧壁上，或设在成型室内的可移动的支撑杆上，便于调节采集的玻璃表面的光线影像，当成型室内的温度较高，超出影像采集装置的耐温范围时，也可以将影像采集装置设在成型室外，此时需要在成型室的侧壁或者门上设置一透明窗口，影像采集装置通过此透明窗口采集玻璃表面的光线影像。为了便于图像的采集，将影像采集装置设在与光源同侧，影像采集装置的位置高于待成型玻璃的上方。

影像采集装置采集的光线影像通过数据传输线缆传输到显示设备上，以更直观的形式显示在显示设备上，为了便于观察和分析光线影像，优选的，将显示装置设在成型室外。

本发明中的玻璃可为有机玻璃或无机玻璃，优选有机玻璃。

有机玻璃属于高分子聚合物，在高温下聚合物内部发生分子链的旋转拉伸，进一步的变化会造成分子链的重新排布。宏观上表现为有机玻光学性能的变化。玻璃的光学性能由平滑自然的状态转变为扭曲畸形的转态。当这种情况发生后，即使撤销掉造成这种变化的外在因素，有机玻璃也不能恢复到原始的状态，这种微观的变化永久的保留在了有机玻璃的结构当中，造成了不可逆的变化。因此造成的光学缺陷也很难得到修复，从而造成产品的质量问题。有机玻璃成型的过程控制的关键就在于，及时观察到这种状态的变化，在产生不可逆变化前，操作人员及时更改工艺参数，扭转这种状态变化，使有机玻璃成型过程始终处于这种良好的可控状态。

通过该系统可以观察到有机玻璃的实时变化状态。有机玻璃微观结构变化可以通过外在的光学性能变化表现出来。可以利用实时监控系统通过观察有机玻璃光学性能的变化，并通过研发相应的设备加以探测，为操作人员提供精准的即时数据，分析出有机玻璃当时的状态，预判出玻璃状态的变化趋势，操作人员可以在有机玻璃状态变化到不可逆的程度前及时作出工艺调整。从而实现成型的过程控制。

如图2所示，本发明另一个实施例提供了一种玻璃成型监控方法，其包括以下步骤：(1)设置至少一光源4，使所述光源4的光线入射到反光件3上，经所述反光件3反射后，形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到待成型的玻璃1的表面上；

(2)调整所述光源4与所述反光件3的距离和/或所述第一反射光线的入射角度，使所述第一反射光线覆盖到所述玻璃1的表面的全部区域，经所述玻璃1的表面反射后，形成第二反射光线；

(3)采集所述第二反射光线的光线影像，并显示所述光线影像；

(4)移动所述反光件3，使所述玻璃1的表面形成的光线影像实现动态变化；

(5)根据所述光线影像的动态变化，实时监控所述玻璃1的成型状态，并及时调整所述玻璃1的成型过程。

上述步骤(1)中，经反光件反射后形成的第一反射光线具有特定形状，该形状是由反射件的决定的，例如反射件为网格形状，那么第一反射光线也为相应的网格形状。

上述步骤(2)中，经玻璃的表面反射形成的第二反射光线也具有特定形状，该形状是由第一反射光线的形状决定的，例如第一反射光线为网格形状，那么第二反射光线也为相应的网格形状。

上述步骤(3)中，通过影像采集装置采集第二反射光线的光线影像，采集的光线影像以影像信号的形式通过数据传输线缆传输到显示设备上，并在显示设备上显示所述光线影像。

本发明提出的玻璃成型监控方法利用反射件反射而形成具有特定形状的第一反射光线，并使所述第一反射光线入射到待成型的玻璃的表面上；通过调整所述光源与所述反光件的距离和/或所述第一反射光线的入射角度，使所述第一反射光线覆盖到所述玻璃的表面的全部区域，经所述玻璃的表面反射后，形成第二反射光线；采集所述第二反射光线的光线影像，并显示所述光线影像；通过移动所述反光件，使所述玻璃的表面形成的光线影像实现动态变化；根据所述光线影像的动态变化，实时监控所述玻璃的成型状态。该方法便于操作人员根据这种玻璃自身状态的变化，分析玻璃成型过程中所处状态，预判出玻璃状态的变化趋势，操作人员可以及时调整所述玻璃的成型过程，使玻璃在成型过程中始终处于一个良好的可控制的状态。

作为优选方式，所述的玻璃成型监控方法，还包括：存储所述光线影像，随时调阅，比较整个成型过程中不同时间段玻璃的成型状态，以及不同批次玻璃成型过程的差异，优化玻璃的成型过程。

通过存储实时采集到的光线影像，可以随时调阅这些光线影像，可以对玻璃的成型状态进行纵向或横向进行比对，为实际玻璃成型的操作提供准确的指导。

作为优选方式，所述的玻璃成型监控方法，还包括：调节所述反光件3，使其远离或靠近所述玻璃1，使投射到所述玻璃1的表面的第一反射光线变大或缩小。

根据玻璃的大小和网格的形状和大小，调节反光件和玻璃之间的距离，使投射到玻璃的表面的第一反射光线变大或缩小，以使的第一反射光线能清晰的显示在玻璃的表面上，便于观察，同时，有利于后期形成的光线影像的采集。

作为优选方式，所述的玻璃成型监控方法，还包括：调节所述反光件3，使其向上移动或向下移动，使投射到所述玻璃1的表面的第一反射光线覆盖到所述玻璃1的表面的全部区域。

通过上下调节反光件的位置，使第一反射光线覆盖到玻璃的表面的全部区域。对玻璃的成型过程有整体的把握，以指导实际操作，减少误差。

作为优选方式，所述的玻璃成型监控方法，还包括：调节所述光源的位置，使投射到所述玻璃的表面的第一反射光线变大或缩小。

通过调节光源的位置，也会使投射到所述玻璃的表面的第一反射光线变大或缩小，同时，能够调节投射到所述玻璃的表面的第一反射光线的强弱，以使的第一反射光线能清晰的显示在玻璃的表面上，便于观察，同时，有利于后期形成的光线影像的采集。

作为优选方式，所述反光件为网格反光板。

具体的，网格反光板必须选择规则形状的网状结构或等间隔平行结构。目的在于通过观察规则形状向不规则形状的变化过程，从而观察玻璃成型过程状态变化。

进一步的，网格反光板具有规整的网格结构，最好为横竖交叉的等比例间隔的网格板，也可用等间隔的平行横线或竖线作为反光板。

本发明中，网格反光板能够更直观的显示出光线影像的变化，网格的形状决定了第一反射光线的形状，第一反射光线的形状又决定了第二反射光线的形状，进而决定了玻璃的表面的光线影像，通过玻璃的表面的光线影像的状态变化就可以监控玻璃的成型过程。目前应用较多的是矩形网格板，而且矩形网格板具有网格变化直观、制备简单、易操作的优点。优选正方形网格。

所述反光件3的材质为反光度较高的不锈钢或其他表面光洁的金属材质。

本发明将光线影像通过数据传输线缆将摄像装置采集到的影像信息传送到外部的显示设备上，能够避免操作人员反复进入高温设备进行观察，降低恶劣的成型环境对人员的伤害，简化操作复杂度，提高玻璃成型的自动化水平，有效提高产品的性能和质量。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。