用于测量玻璃的速度的设备的制作方法

文档序号:18592252发布日期:2019-09-03 20:38阅读:203来源:国知局
用于测量玻璃的速度的设备的制作方法

本申请根据35U.S.C.§119,要求2017年07月24日提交的美国临时申请系列第62/536,218号的优先权,本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般地涉及用于测量玻璃的速度的设备和方法。更具体来说,涉及测量作为玻璃制造工艺或系统(例如,玻璃拉制设备)的一部分产生的玻璃带的速度。



背景技术:

形成玻璃薄片的一种方法是通过拉制工艺,其中,从熔融玻璃的储器拉制玻璃带。通过下拉工艺(例如,熔合拉制工艺),通常从成形体向下拉制玻璃带。一旦形成了带材,可以从带材切割单片玻璃片或者玻璃可以卷绕到线轴上。用于玻璃制造操作来生产薄玻璃片的熔合拉制工艺被用于包括平板显示器的各种产品。根据这些工艺生产的玻璃片相比于通过不同方法(例如浮法)生产的玻璃,通常具有增强的平坦度和光滑度。

在常规下拉工艺中(例如,熔合下拉工艺或者使用辊进行牵拉或引导的其他工艺),将熔融玻璃形成为玻璃带。辊对接触或啮合住玻璃带的相反侧,例如在带材的边缘处。辊(或辊轮)可用于向玻璃带施加牵拉作用力或者向玻璃带施加横向张力以控制拱度。部分通过牵拉辊的速度来管理玻璃带成形工艺的速度。如果牵拉辊之间存在任何速度失配,则可能向玻璃带中引入拱度并对产生的玻璃造成负面影响。

因此,本文揭示了用于测量玻璃的速度的设备和方法。



技术实现要素:

本公开的一些实施方式涉及用于测量玻璃的速度的设备。设备包括光源、照相机和控制器。光源对玻璃上的图案进行照明。当玻璃相对于照相机移动时,照相机俘获图案的图像。基于俘获的图像,控制器确定玻璃的速度。

本公开的其他实施方式涉及玻璃制造设备。玻璃制造设备包括拉制设备,其配置成从成形设备沿着拉制路径拉制玻璃带,所述拉制路径延伸横穿玻璃带的宽度。拉制设备包括第一边缘辊、第一光源、第一照相机和第一控制器。第一边缘辊包括第一图案,以使得玻璃带的第一边缘压纹出第一图案。第一光源对玻璃带的第一边缘上压纹的第一图案进行照明。当玻璃带相对于第一照相机移动时,第一照相机俘获第一图案的第一图像。基于第一图像,第一控制器确定玻璃带的第一边缘的第一速度。

本公开的其他实施方式涉及加工玻璃的方法。该方法包括使得玻璃带沿着路径移动,以及对玻璃带中压纹出的第一图案进行照明。该方法还包括沿着所述路径,在成像位置俘获第一图案的第一图像,以及基于第一图像确定玻璃带的第一速度。本文所揭示的设备和方法在不接触玻璃的情况下准确地测量了玻璃速度,向边缘辊、牵拉辊和/或玻璃制造设备的其他组件提供反馈,以控制玻璃带的形成。

在以下的详细描述中给出了附加特征和优点,通过所作的描述,其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的,或者通过实施包括以下详细描述、以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。

应理解,前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解,附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式,并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1示意性显示用于测量玻璃速度的设备的一个例子;

图2示意性显示用于测量玻璃速度的设备的另一个例子;

图3示意性显示用于控制玻璃带速度的设备的一个例子;

图4示意性显示玻璃制造设备的一个例子;

图5A-5D显示用于测量玻璃速度的图案的一个例子;

图6A-6D显示用于测量玻璃速度的图案的另一个例子;

图7A-7B显示用于测量玻璃速度的图案的另一个例子;以及

图8显示用于加工玻璃的方法的一个例子的流程图。

具体实施方式

下面详细参考本公开的各种实施方式,这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能,在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是,本公开可以以许多不同的方式实施,不应被解读成局限于在此提出的实施方式。

本文中,范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候,另一个实施方式包括从一个特定值和/ 或到另一个特定值。类似地,当使用前缀“约”表示数值为近似值时,应理解,具体数值形成另一个实施方式。还应理解的是,每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时,都是有意义的。

本文所用的方向术语,例如上、下、左、右、前、后、顶、底、纵向、水平,仅仅是参照绘制的附图而言,并不用来表示绝对的取向。

除非另有表述,否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行,也不旨在理解为需要任意设备、具体取向。因此,当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序,或者任何设备权利要求实际上没有具体陈述单个组件的顺序或取向,或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序,或者没有陈述设备的组件的具体顺序或取向,都不旨在以任何方面暗示顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据,包括:关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑;由语法结构或标点获得的一般含义;说明书所述的实施方式的数量或种类。

如本文中所用,单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代形式,除非文中另有明确说明。因此,例如,提到的“一种”组件包括具有两种或更多种这类组件的方面,除非文本中有另外的明确表示。

如本文所用,“熔融玻璃”应该解读成表示在冷却之后能够成为像玻璃那样的状态的熔融材料。术语熔融玻璃与术语“熔体”同义使用。例如,熔融玻璃可以主要形成硅酸盐玻璃,但是本公开不限于此。

如本文所用,“光源”可以包括发射电磁辐射的任意装置,并且不限于可见光波长。

如本文所用,“照相机”包括对于选择的光源具有光谱灵敏度的任意装置,并且不限于可见光波长。

现参见图1,显示用于测量玻璃110的速度的设备100的一个例子。设备 100包括光源102、照相机104和控制器108。玻璃110包括玻璃上的图案112。在一个例子中,可以使用例如机械压纹机或激光在玻璃上产生图案。在另一个例子中,可以使用例如激光或者局部加热/冷却,在玻璃中产生应力图案从而形成图案。在一个例子中,图案112是重复性图案。玻璃110上的图案112对于照相机104是可见的。在一个例子中,图案112包括玻璃表面上的非平坦或弯曲特征。图案的非平坦或弯曲特征的曲率起到类似于透镜元件的作用,使得照相机的视野被引导到图案背后的空间。曲率还起到圆形镜表面的作用,将照相机的空间视野偏转到玻璃与照相机相同的那侧上。在另一个例子中,图案112 包括玻璃表面上的特征或者玻璃内部的特征,其改变了部分玻璃的光学性质,从而图案对于照相机104是可见的。在另一个例子中,图案112包括玻璃中的应力图案,其对于采用合适的光源102和照相机104的系统(例如,采用偏振技术)是可见的。控制器108与照相机104通过通讯路径106是通讯连通的。在该例子中,光源102和照相机104排列在玻璃110的相同侧(例如,第一侧) 上,面朝玻璃上的图案112。

光源102对玻璃110上的图案112进行照明。在一个例子中,光源102包括漫射光源,例如,荧光管或带有漫射器的发光二极管(LED)矩阵。光源102 可以是具有足够尺寸的平面光源,以提供照相机104的视域上的近乎均匀的照明分布。光源102可以对玻璃110上的图案112进行照明,使得在照相机104 的视域中的图案形状的变化最小化。在另一个例子中,光源102包括频闪光源,其与照相机104的图像获取频率是同步的。

光源102的尺寸、位置以及发光表面的方向性影响图案112的特征的外观。光源可以构造成对改善位置精确性的特征的特定角度分量进行强调。例如,使得光源102与玻璃110上的图案112的长度(即,图1所示为纵向)对齐,直接与照相机104和光源102成直线的特征的水平分量会最最小化。特征的垂直分量会是可见的,因为它们的光偏置行为会被导向到远离光源的照相机视野的侧面。在这种情况下,特征的纵向分量的端部可用于位置和速度检测。

如114所示,当玻璃110相对于照相机104移动时,照相机104俘获图案 112的图像。在一个例子中,图案112的长度可能比在玻璃110相对于照相机进行移动的方向114中的每个俘获的图像的长度更长。在一个例子中,照相机包括远心透镜,从而在照相机成像的整个面积上提供近乎均匀的光采集。照相机104可以是高分辨率数码相机,例如电荷耦合器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机。照相机104还可以是高速相机,例如,帧速率至少是10帧每秒的照相机。

控制器108接收照相机104俘获的图案图像,并基于俘获的图像确定玻璃 110的速度。在一个例子中,控制器108通过连续图像之间的图案位移除以该连续图像之间的时间,来确定玻璃的速度。在一个例子中,通过使用数字图像相关联(DIC)和追踪方法来确定玻璃的速度。DIC是一种光学方法,其采用追踪和图像记录技术,用于准确地测量二维(2D)和三维(3D)的图像变化。因此,DIC可用于追踪玻璃110上的图像112并将追踪信息转变为玻璃速度。

光源102、图案112、玻璃110的速度、通过照相机102获得的图像、以及通过控制器108加工的图像对于玻璃110的速度测量全都是相互关联的。照明和图案驱动了照相机和透镜会存在的图案具有最小化的图案外观变化。玻璃速度驱动了图像取得的曝光时间和照明亮度。玻璃位置稳定性驱动了透镜类型和容差、远心或长焦长度、允许的间隔、以及照明亮度和面积(尺寸)。图案重复间距驱动了图像取得之间的时间以避免取样之间的混淆。但是,在一些实施方式中,通过使用来自处理器的信息,可以对测得的混淆值进行校正,并且可以提供增加的精确度水平。

以数种方式对图像进行加工可以进一步改进玻璃速度测量设备的性能。图像加工不需要仅仅是取第一图像与第二图像对比。获取到的每个连续的图像都是前一个图像的第二图像,从而可以进行连续分析。由于图案是重复的,并且不是所有的图案都同时在照相机的视域中,可以对视域中基本上每个位置的虚像进行累积以改善子像素位置准确度。在图案的扩展虚拟视野(expanded virtual view)的组件中,可以维持图像的精确时间关系,以建立短期和长期速度信息。

图2显示用于测量玻璃110的速度的设备120的另一个例子。设备120类似于之前所述和参照图1所示的设备100,不同之处在于,在设备120中,照相机104布置在玻璃110的第一侧上面朝玻璃上的图案112,而光源102布置在玻璃110的第二侧上面朝照相机104。在这种情况下,从光源102发出的光通过玻璃110到达照相机104。

为了改善特征的对比度,光源102可以包括朝向照相机104的成像光学件引导的准直光源(collimated light source),从而在照相机104的视域上提供一致的特征外观。在一个例子中,准直光源可以包括投射系统,所述投射系统具有与所述视域一样大的透镜以及与透镜的焦距相关的背侧距离。在另一个例子中,准直光源可以包括具有类似由板条制成的遮光窗功能性的百叶窗系统。准直光源对于特征的作用是使得照相机104对它们进行成像时具有高对比度和均匀外观。

图3显示用于控制玻璃带110的速度的设备140的一个例子。设备140包括光源102、照相机104和控制器108,如上文所述和参照图1所示。此外,设备140包括激光器142以及牵拉辊144a和144b(统称为牵拉辊对144)。控制器108通过信号路径146控制牵拉辊对144。牵拉辊144a布置在玻璃带110 的第一侧上,以及牵拉辊144b布置在玻璃带110与第一侧直接相反的第二侧上。牵拉辊144a和144b接触或啮合玻璃带110,并且转动以使得玻璃带以114 所示方向移动。

当玻璃带以114所示方向相对于激光器142移动时,激光器142在玻璃带 110中形成图案112。如上文所述,控制器108基于从照相机104俘获的图案 112的图像,来测量玻璃带110的速度。基于测得的速度,控制器108控制牵拉辊对144的角速度,以维持所需的玻璃带110的速度。

图4是示例性玻璃制造设备210,例如熔合下拉制造设备。在一些实施方式中,玻璃制造设备210可以包括玻璃熔炉212,其可以包括熔融容器214。除了熔融容器214之外,玻璃熔炉212可任选地包括一个或多个额外组件,例如加热元件(例如燃烧器和/或电极),其构造成对原材料进行加热并将原材料转变成熔融玻璃。在其他实施方式中,玻璃熔炉212可包括热管理装置(例如,隔热组件),其降低了来自熔化容器的热损耗。在其他实施方式中,玻璃熔炉 212可以包括电子装置和/或电机械装置,其促进了原材料熔化成为玻璃熔体。此外,玻璃熔炉212可以包括支撑结构(例如,支撑底盘、支撑元件等)或者其他组件。

在一些实施方式中,熔炉212可以结合作为构造成制造玻璃制品(例如,不确定长度的玻璃带)的玻璃制造设备的组件,但是在其他实施方式中,玻璃制造设备可以构造成形成其他玻璃制品,例如,玻璃棒、玻璃管、玻璃封装(例如,用于照明装置如电灯泡的玻璃封装)和玻璃透镜而没有什么限制,但是也考虑许多其他玻璃制品。在一些例子中,可以将熔炉结合作为玻璃制造设备的组件,所述玻璃制造设备包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备(包括熔合下拉设备)、上拉设备、压制设备、辊制设备、管拉制设备或者任意其他会受益于本公开的玻璃制造设备。例如,图4示意性显示玻璃熔炉212作为熔合下拉玻璃制造设备210的组件,其用于对玻璃带进行熔合拉制用于后续加工成单个玻璃片或将玻璃带卷绕到线圈上。

玻璃制造设备210(例如,熔合下拉设备210)可任选地包括位置相对于玻璃熔融容器214处于上游的上游玻璃制造设备216。在一些例子中,一部分或者整个上游玻璃制造设备216可以结合作为玻璃熔炉212的部件。如图4所示的实施方式所示,上游玻璃制造设备216可以包括原材料储料仓218、原材料传递装置220和与原材料传递装置相连的马达222。储料仓218可以构造成储存一定量的原材料224,可以通过一个或多个进料端口将其进料到玻璃熔炉 212的熔融容器214中,如箭头226所示。原材料224通常包含一种或多种形成玻璃的金属氧化物以及一种或多种改性剂。在一些例子中,原材料传递装置 220可以由马达222供给动力,从而原材料传递装置220将预定量的原材料224 从储料仓218传递到熔融容器214。在其他例子中,马达222可以为原材料传递装置220供给动力,从而基于相对于熔融玻璃流动方向位于熔融容器214下游所感应到的熔融玻璃水平,以受控速率引入原材料224。之后,可以对熔融容器214内的原材料224进行加热以形成熔融玻璃228。

玻璃制造设备210还可任选地包括相对于熔融玻璃228的流动方向位于玻璃熔炉212下游的下游玻璃制造设备230。在一些例子中,可以将一部分的下游玻璃制造设备230结合作为玻璃熔炉212的部件。但是,在一些情况下,可以将下文所述的第一连接管道232或者下游玻璃制造设备230的其他部分结合作为玻璃熔炉212的部件。

下游玻璃制造设备230可以包括第一调节(即加工)容器,例如澄清容器 234,其位于熔融容器214的下游,并且通过上文所述的第一连接管道232的方式与熔融容器214相连。在一些例子中,可以通过第一连接管道232的方式将熔融玻璃228从熔融容器214重力进料到澄清容器234。例如,重力可以驱动熔融玻璃228通过第一连接管道232的内部路径从熔融容器214到澄清容器 234。但是,应理解的是,可以将其他调节容器布置在熔融容器214的下游,例如位于熔融容器214和澄清容器234之间。在一些实施方式中,可以在熔融容器和澄清容器之间采用调节容器,其中,在第二容器中对来自第一熔融容器的熔融玻璃进一步加热以继续熔化过程,或者对其冷却至低于第一熔融容器中的熔融玻璃的温度,之后进入澄清容器。

下游玻璃制造设备230还可包括其他调节容器,例如用于对从澄清容器234 流向下游的熔融玻璃进行混合的混合设备236(例如,搅拌容器)。混合设备 236可用于提供均匀的玻璃熔体组合物,从而降低化学或热不均匀性缺陷,否则的话其可能存在于离开澄清容器的经澄清的熔融玻璃中。如所示,澄清容器 234可以通过第二连接管道238的方式与混合设备236连接。在一些实施方式中,可以通过第二连接管道238的方式将熔融玻璃228从澄清容器234重力进料到混合设备236。例如,重力可以驱动熔融玻璃228通过第二连接管道238 的内部路径从澄清容器234到混合设备236。通常来说,混合设备中的熔融玻璃包括自由表面,具有在自由表面与混容器的顶部之间延伸的自由体积。应注意的是,虽然显示混合设备236相对于熔融玻璃的流动方向位于澄清容器234 的下游,但是在其他实施方式中,混合设备236也可位于澄清容器234的上游。在一些实施方式中,下游玻璃制造设备230可以包括多个混合设备,例如,位于澄清容器234上游的混合设备和位于澄清容器234下游的混合设备。这些多个混合设备相互可以是相同设计,或者它们相互可以是不同设计。在一些实施方式中,容器和/或管道中的一个或多个可以包括位于其中的静态混合叶片,以促进熔融材料的混合和后续均匀化。

下游玻璃制造设备230还可包括其他调节容器,例如可位于混合设备236 下游的传递容器240。传递容器240可以对待进料到下游成形装置中的熔融玻璃228进行调节。例如,传递容器240可以作为储料器和/或流动控制器,来调节和提供熔融玻璃228的一致流动,通过出口管道244的方式流动到成形体 242。在一些实施方式中,传递容器240中的熔融玻璃可以包括自由表面,其中,自由体积从自由表面向上延伸到传递容器的顶部。如所示,混合设备236 可以通过第三连接管道246的方式与传递容器240连接。在一些例子中,可以通过第三连接管道246的方式将熔融玻璃228从混合设备236重力进料到传递容器240。例如,重力可以驱动熔融玻璃228通过第三连接管道246的内部路径从混合设备236到传递容器240。

下游玻璃制造设备230还可包括成形设备248,其包括上文所述的成形体242(包括入口管道250)。出口管道244可以放置成将熔融玻璃228从传递容器240传递到成形设备248的入口管道250。熔合下拉玻璃制造设备中的成形体242可以包括位于成形体的上表面中的凹槽252,以及以沿着成形体的底边缘(根部)256以拉制方向汇聚的汇聚成形表面254(仅显示了一个表面)。经由传递容器240、出口管道244和入口管道250传递到成形体凹槽的熔融玻璃溢流过凹槽的壁,并沿着汇聚成形表面254作为分开的熔融玻璃流流下。应注意的是,在成形体凹槽内的熔融玻璃包括自由表面和自由体积,所述自由体积从熔融玻璃的自由表面延伸到其中放置了成形体的外壳的顶表面。向下至少流过一部分的汇聚成形表面的熔融玻璃流相交并被坝和边缘引导器引导。分开的熔融玻璃流沿着根部并在其下方接合,产生单个熔融玻璃带258,通过向玻璃带施加向下的张力(例如,通过重力、边缘辊270和274以及牵拉辊(未示出))将其从根部256以拉制方向260拉制,以控制随着熔融玻璃冷却和材料的粘度增加时的玻璃带的尺寸。因此,拉制路径260的延伸与玻璃带258的宽度呈横向。在一个例子中,玻璃带258在拉制路径260方向的速度可以是1英寸每分钟(ipm)至1000ipm,例如,约400-500ipm(即,2.54厘米/分钟(cm/ 分钟)至2540cm/分钟,例如,约1016-1270cm/分钟)。玻璃带258通过粘弹性过渡并获得使得玻璃带258具有稳定尺寸特性的机械性质。在一些实施方式中,可以通过(未示出的)玻璃分离设备,在玻璃带的弹性区域中,将玻璃带 258分离成单块玻璃片262,但是在其他实施方式中,可以将玻璃带卷绕到线圈上并储存用于进一步加工。

入口或第一边缘辊270包括第一图案,从而当玻璃带以拉制方向260移动时,对玻璃带258的第一边缘进行压纹。出口或第二边缘辊274包括第二图案,从而当玻璃带以拉制方向260移动时,对玻璃带258的第二边缘进行压纹。第一边缘辊270布置成与第二边缘辊274直接相对。第一边缘辊270和第二边缘辊274可以分别包括布置在玻璃带258的相反侧上的一对辊。在一个例子中,第一边缘辊270的那对辊中的一个(例如,前辊)包括第一图案,以及第二边缘辊274的那对辊中的一个(例如,前辊)包括第二图案。在该情况下,分别地,第一边缘辊270和第二边缘辊274的那对辊中的另一个(例如,背辊)不含图案。在另一个例子中,第一边缘辊270包括布置在玻璃带258的相反侧上的一对辊,从而在玻璃带258的两侧上都压纹第一图案(即,前辊和后辊都对玻璃带进行压纹)。第二边缘辊274也可以包括布置在玻璃带258的相反侧上的一对辊,从而在玻璃带258的两侧上压纹第二图案。可以对第一图案和第二图案进行优化,以分别确保第一边缘辊270和第二边缘辊274的牵拉完整性。可以对第一图案和第二图案进行优化,以增加图案重复之前的距离,例如通过在前后之间的图案重复具有不同周期。

第一玻璃速度测量设备272布置成当玻璃带以拉制方向260移动时,俘获压纹在玻璃带258的第一边缘上的第一图案的第一图像,从而基于第一图像来确定玻璃带的第一边缘的第一速度。第二玻璃速度测量设备276布置成当玻璃带以拉制方向260移动时,俘获压纹在玻璃带258的第二边缘上的第二图案的第二图像,从而基于第二图像来确定玻璃带的第二边缘的第二速度。在一个例子中,第一玻璃速度测量设备272和第二玻璃速度测量设备276分别包括上文所述和参照图1所示的设备100或者上文所述和参照图2所示的设备120。

因此,第一玻璃速度测量设备276包括:第一光源,其用来对压纹在玻璃带258的第一边缘上的第一图案进行照明;第一照相机,当玻璃带相对于第一照相机移动时,其用来俘获压纹在玻璃带258的第一边缘上的第一图案的第一图像;以及第一控制器,其用来基于第一图像确定玻璃带258的第一边缘的第一速度。类似地,第二玻璃速度测量设备276包括:第二光源,其用来对压纹在玻璃带258的第二边缘上的第二图案进行照明;第二照相机,当玻璃带相对于第二照相机移动时,其用来俘获压纹在玻璃带258的第二边缘上的第二图案的第二图像;以及第二控制器,其用来基于第二图像确定玻璃带258的第二边缘的第二速度。在其他例子中,第一玻璃速度测量设备272和第二玻璃速度测量设备276这两者可以使用单个控制器,从而基于第一图像确定玻璃带258的第一边缘的第一速度,和基于第二图像确定玻璃带258的第二边缘的第二速度。可以将第一照相机和第一边缘辊270包含第一图案的那个辊(例如,前辊)布置在玻璃带258的相同侧上。类似地,可以将第二照相机和第二边缘辊274包含第二图案的那个辊(例如,前辊)布置在玻璃带258的相同侧上。

第一控制器可以基于第一速度控制第一边缘辊270的角速度。类似地,第二控制器可以基于第二速度控制第二边缘辊274的角速度。以这种方式,可以控制玻璃带258的厚度和拱度。还可以基于第一和/或第二速度,来控制玻璃制造设备210的其他组件,例如玻璃熔炉212。

图5A-5D显示用于测量玻璃速度的图案的一个例子。图5A和图5B显示用于第一(例如,入口)边缘辊的图案,所述第一边缘辊包括布置在玻璃带的相反侧上的一对辊,例如,上文所述和参照图4所示的第一边缘辊270。图5C 和图5D显示用于第二(例如,出口)边缘辊的图案,所述第二边缘辊包括布置在玻璃带的相反侧上的一对辊,例如,上文所述和参照图4所示的第二边缘辊274。在该例子中,第一边缘辊的一个辊(例如,背辊)不包含图案,如图 5A的图案300中所有的空白点所示,以及第一边缘辊的另一个辊(例如,前辊) 包括图案,如图5B的图案302中的填充点所示。第二边缘辊的一个辊(例如,背辊)也不包含图案,如图5C的图案304中所有的空白点所示,以及第二边缘辊的另一个辊(例如,前辊)包括图案,如图5D的图案306中的填充点所示。如图5B的图案302和图5D的图案306所示,在玻璃带的宽度上的每个位置仅4块会被压纹,从而对于玻璃带的辊啮合具有尽可能小的影响。

在一个例子中,图案302和306是高度重复图案(例如,辊上的V的重复序列),以及每个照相机是高速照相机,其俘获图像足够快,从而可见图像仅移动重复节距(pitch)的一小部分(例如,小于10-20%)。在该情况下,每个控制器可以对俘获的图像进行边缘提取,以测量边缘的运动并将边缘的运动转变为玻璃速度。在另一个例子中,图案302和306是独特的(例如,辊上的伪随机图案),每个控制器储存图案的内部模式,以及每个照相机对于每个图案至少俘获数个图像。在该情况下,每个控制器将俘获图像中的图案的可见部分与图案的内部模式进行匹配,以确定玻璃速度。

图6A-6D显示用于测量玻璃速度的图案的另一个例子。图6A和图6B显示用于第一(例如,入口)边缘辊的图案,所述第一边缘辊包括布置在玻璃带的相反侧上的一对辊,例如,上文所述和参照图4所示的第一边缘辊270。图 6C和图6D显示用于第二(例如,出口)边缘辊的图案,所述第二边缘辊包括布置在玻璃带的相反侧上的一对辊,例如,上文所述和参照图4所示的第二边缘辊274。在该例子中,第一边缘辊的一个辊(例如,背辊)不包含图案,如图6A的图案320中所有的空白点所示,以及第一边缘辊的另一个辊(例如,前辊)包括图案,如图6B的图案322中的填充点所示。第二边缘辊的一个辊 (例如,背辊)也不包含图案,如图6C的图案324中所有的空白点所示,以及第二边缘辊的另一个辊(例如,前辊)包括图案,如图6D的图案326中的填充点所示。如图6B的图案322和图6D的图案326所示,在玻璃带的宽度上的每个位置仅8块会被压纹,从而对于玻璃带的辊啮合具有尽可能小的影响。

图案形状和相对于照明的取向可以改进图像加工过程中图案位置的精确度。例如,图5A-6D中所示的图案是具有水平线和垂直线的正方形,但是它们也表现了相对位置以及一些特征的存在与缺失。在其他例子中,图案的特征可以是点、线、三角形、菱形、“S”形、或者其他合适的形式。此类形状具有对于给定照明和成像设定能够优化它们的位置的特征。图案内的单个特征的位置改进了图案的位置,这改进了整体玻璃速度测量设备。

在一个例子中,使用已知的图案,从而可以将俘获的图像与图案的模型对比,以确定玻璃的速度。通过对图案的许多元素和它们相互的位置关系进行定位和匹配,已知的图案允许成像系统以比像素节距更精确的方式定位。图案的元素和它们的关系还对影响图案外观的照明的微妙影响进行补偿,否则的话,基于任意单个特征,这会更严重地劣化位置确定。此外,连续的图像不一定需要包括完全相同的特征用于校正(通常对DIC技术而言)。已知图案允许参照第二图像中发现的图案特征对第一图像中的特征进行校正。

图7A和7B显示用于测量玻璃速度的图案的另一个例子。图7A和7B显示用于第一(例如,入口)边缘辊和/或第二(例如,出口)边缘辊(例如,分别是上文所述和参照图4所示的第一边缘辊270和/或第二边缘辊274)的图案。在该例子中,边缘辊的一个辊(例如,背辊)包含图案,如图7A的图案340 中的填充点所示,以及另一个辊(例如,前辊)包括图案,如图7B的图案342 中的填充点所示。因此,在该例子中,在玻璃带的两侧上压纹图案,以提供组合图案。

在一个例子中,两个图案340和342组合提供的图案是前辊和背辊上的短的非谐波相关图案和长的非谐波相关图案的组合,其中,利用细节信息,来自两个图案的信息提供更精确的细节(例如,约为数量级距离)。由于虽然图案组合不常发生重复但是其是已知的,所以长期的运动也会是已知的。两个图案的特征可以是互补的,并且对于边缘辊和加工速度提供更多细节。如果背辊的直径不同于前辊,则两种直径的关系限定了图案组合的新的重复长度。进行成像从而从每个辊(前辊和背辊)独特地提取图案对于它们的速度、它们相互的相对速度、以及它们的相对磨损提供了更多的工艺细节,因为每次成像还收集了玻璃的线性距离。在另一个例子中,作为相同边缘辊的前辊和背辊上的图案 340和342的替代,每个图案可以是在不同边缘辊(例如,入口边缘辊和出口边缘辊)的一个辊(例如,前辊)上,以提供如本文所述的类似信息。

图8显示用于加工玻璃的方法400的一个例子的流程图。在402,方法400 包括沿着路径移动玻璃带。在404,方法400包括对压纹入玻璃带中的第一图案进行照明。在406,方法400包括在沿着路径的成像位置俘获第一图案的第一图像。在408,方法400包括基于第一图像确定玻璃带的第一速度。第一速度可以通过连续的第一图像之间的第一图案位移除以该连续的第一图像之间的时间来确定。

在一个例子中,方法400还包括沿着路径在成像位置之前的图案形成位置,在玻璃带中用激光形成第一图案。在另一个例子中,方法400包括沿着路径在成像位置之前的压纹位置,将第一图案压纹入玻璃带的第一边缘中。在该情况下,确定第一速度包括确定玻璃带的第一边缘的第一速度。方法400可以包括在沿着路径的压纹位置,将第二图案压纹入玻璃带的第二边缘,对压纹入玻璃带中的第二图案进行照明,在沿着路径的成像位置俘获第二图案的第二图像,以及基于第二图像确定玻璃带的第二边缘的第二速度。

可以基于第一速度和第二速度来控制玻璃带的拉制。可以基于第一速度和第二速度来控制玻璃带的厚度。可以基于第一速度和第二速度来控制玻璃带的拉制稳定性。可以基于第一速度和第二速度来控制用于拉制玻璃带的熔融系统中的熔融玻璃流速。此外,可以基于第一速度和第二速度来控制玻璃带的片切割速率或卷绕。

对本领域的技术人员而言显而易见的是,可以在不偏离本文的范围和精神的前提下对本文的实施方式进行各种修改和变动。因此,本文旨在覆盖本文内容的修改和变动,只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

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