非相干成像玻璃测厚方法
【专利摘要】一种非相干成像玻璃测厚方法，属于光电检测【技术领域】。其特征在于采用非相干点光源或线光源作为照明光源，如果采用非相干线光源，则要求线光源的长度方向平行于被测玻璃平板的表面，照明光源发出的光经汇聚透镜后成实像于被测玻璃平板上表面的上方或下表面的下方；成像透镜对被测玻璃平板上下表面反射非相干点光源或线光源的光所成的两个虚像或两个实像进行成像，所成的两个实像光斑处于线阵或面阵成像器件的感光面上，通过计算这两个光斑的距离即可得到被测玻璃平板的厚度。本发明的效果和益处是，避免了散斑的影响，提高测量的稳定性；降低玻璃平板运动时相对测量系统的角度变化造成光斑失踪现象的可能；避免玻璃表面局部瑕疵对测量的影响。
【专利说明】非相干成像玻璃测厚方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电检测【技术领域】，涉及一种用于生产中的玻璃成品厚度在线检测的方法，特别涉及到非相干成像玻璃测厚方法。
【背景技术】
[0002]在玻璃生产中对成品玻璃进行在线实时检测是生产实际中一直面对和亟待解决的问题。目前，厚度测量方法不断推陈出新，包括光学测量法、干涉测量法和衍射测量法等。从原理上说，这些方法本身的测量精度都应该能够实际生产的要求，但当用于生产线上实际的在线测量时，往往容易受到现场因素的影响而达不到预期的效果。这些常见的因素包括玻璃板在辊道上运动时相对测量系统的轻微角度变化、激光散斑以及玻璃板表面的局部瑕疵。
[0003]例如，采用激光线阵CCD方法测量玻璃厚度时，激光束被玻璃上下表面反射，进入线阵CCD。玻璃上下表面对激光束的反射相当于光杠杆，玻璃相对测量系统的轻微角度变化，都会被光杠杆放大，容易造成光束不能进入线阵CCD的光斑失踪现象；激光束被玻璃表面反射后进入CCD，会形成激光散斑，使得理想情况下的高斯光斑变成了强度剧烈随机变化的散斑图样，严重影响测量结果的稳定与精度；另外，激光束本身的截面很小，容易受到玻璃表面的局部瑕疵的影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的提出一种具有较强抗干扰能力和较好稳定性的玻璃成品厚度在线测量方法。
[0005]本发明非相干成像玻璃测厚方法的技术方案如下，本方案由非相干点光源或线光源，汇聚透镜，成像透镜，面阵或线阵成像器件组成，各部分均放置于被测玻璃平板的上方，其中，非相干点光源或线光源作为照明光源，它发出的光经汇聚透镜后斜向下射向被测玻璃平板，汇聚透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角大于10度小于60度，非相干点光源或线光源的中心在汇聚透镜的主光轴上，如果是非相干线光源，要求线光源的长度方向垂直于入射平面，成像透镜用来接收被测玻璃平板的反射光，成像透镜的主光轴也位于入射平面内，且与汇聚透镜的主光轴相交于被测玻璃平板上下表面之间，成像透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角等于汇聚透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角，线阵或面阵成像器件位于成像透镜远离被测玻璃平板方向的一倍焦距和二倍焦距之间。其工作原理为，采用非相干点光源或线光源作为照明光源，用汇聚透镜对这个非相干点光源或线光源发出的光进行汇聚并成实像，该实像位于被测玻璃平板上表面的上方，或下表面的下方。如果该实像位于被测玻璃平板上表面的上方，则经被测玻璃平板的上下表面反射后，其反射光线形成的两个光锥会形成一个上虚像和一个下虚像，这两个虚像的连线垂直于被测玻璃表面，如果该实像位于被测玻璃平板下表面的下方，则经被测玻璃平板的上下表面反射后，其反射光线形成的两个光锥会形成一个上实像和一个下实像，这两个实像的连线垂直于被测玻璃表面，这两个反射光锥的光线进入成像透镜后，成像透镜对上下虚像或上下实像进行成像，形成两个被测光斑，固定面阵或线阵成像器件，使其感光面位于成像透镜所成的两个实像上，通过计算两个光斑的距离，即可得到被测玻璃平板的厚度。
[0006]本发明的效果和益处是:采用非相干点光源或线光源，从根本上避免了激光散斑对光斑定位的强烈干扰，可以实现稳定的光斑位置计算；对这种成像光路来说，由被测玻璃平板的上下表面反射光所形成的光锥只要有一部分能够进入成像透镜，即可实现被测虚像点对或实像点对的成像，因此降低了玻璃板运动时相对测量系统的角度变化造成的光斑失踪现象的可能；光线经汇聚透镜后，在穿过被测玻璃平板时，光线照明的是一个小区域，在这种区域性的反射成像光路中，玻璃表面局部瑕疵对成像的影响可以忽略不计，因此不会受到玻璃表面局部瑕疵的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]附图1是本发明的非相干成像玻璃测厚方法中，照明光汇聚于被测玻璃平板上表面上方的情况示意图。
[0008]附图2是本发明的非相干成像玻璃测厚方法中，照明光汇聚于被测玻璃平板下表面下方的情况示意图。
[0009]图中，1非相干点光源或线光源；2汇聚透镜；3实像点；4上虚像点；5下虚像点；6成像透镜；7面阵或线阵成像器件；8被测玻璃平板；9上实像点；10下实像点，11汇聚透镜主光轴；12成像透镜主光轴；13被测玻璃平板法线。
【具体实施方式】
[0010]以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的【具体实施方式】。
[0011]结合附图1，说明本发明的【具体实施方式】。采用非相干点光源或线光源1经汇聚透镜2后成实像于实像点3，然后光线继续直线传播到达被测玻璃平板8，一小部分光被被测玻璃平板8的上表面反射后成虚像于上虚像点4，大部分光发生折射进入被测玻璃平板8，其中一小部分被被测玻璃平板8的下表面反射，从被测玻璃平板8的上表面出射，形成下虚像点5，被被测玻璃平板8的上下表面反射的光进入成像透镜6后成实像于面阵或线阵成像器件7的表面，形成两个被测光斑。根据两个被测光斑的位置，即可计算出玻璃的厚度。
[0012]结合附图2，说明本发明的【具体实施方式】。采用非相干点光源或线光源1经汇聚透镜2后穿过被测玻璃平板8成实像于实像点3，当光线穿过测玻璃平板8时，一小部分光被被测玻璃平板8的上表面反射后成实像于上实像点9，大部分光发生折射进入被测玻璃平板8，其中一小部分被被测玻璃平板8的下表面反射，从被测玻璃平板8的上表面出射，形成下实像点10，被被测玻璃平板8的上下表面反射的光进入成像透镜6后成实像于面阵或线阵成像器件7的表面，形成两个被测光斑。根据两个被测光斑的位置，即可计算出玻璃的厚度。
【权利要求】
1.一种非相干成像玻璃测厚方法，由非相干点光源或线光源，汇聚透镜，成像透镜，面阵或线阵成像器件组成，各部分均放置于被测玻璃平板的上方，其中，非相干点光源或线光源发出的光经汇聚透镜后斜向下射向被测玻璃平板，汇聚透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角大于10度小于60度，非相干点光源或线光源的中心在汇聚透镜的主光轴上，如果是非相干线光源，要求线光源的长度方向垂直于入射平面，成像透镜用来接收被测玻璃平板的反射光，成像透镜的主光轴也位于入射平面内，且与汇聚透镜的主光轴相交于被测玻璃平板上下表面之间，成像透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角等于汇聚透镜的主光轴与被测玻璃平板法线的夹角，线阵或面阵成像器件位于成像透镜远离被测玻璃平板方向的一倍焦距和二倍焦距之间，其特征在于，采用非相干点光源或线光源作为照明光源，照明光源发出的光经汇聚透镜，在被测玻璃平板上表面的上方或下表面的下方成实像；被测玻璃平板的上下两个表面反射这个实像形成上下虚像或上下实像，成像透镜对上下虚像或上下实像成像，所成双实像光斑位于线阵或面阵成像器件的感光面上。
【文档编号】G01B11/06GK103727887SQ201310695005
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】赖康生, 王晓旭, 许青 申请人:大连理工大学