大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置和方法
【專利摘要】一種大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置和方法,裝置由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)由高亮度同軸光源、面陣相機(jī)、遠(yuǎn)心鏡頭、激光位移傳感器、手動(dòng)位移臺(tái)和電動(dòng)位移臺(tái)構(gòu)成；機(jī)械系統(tǒng)由氣浮墊、大理石基板、定位塊、光電探測(cè)器和導(dǎo)軌構(gòu)成；信號(hào)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸與控制線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。本發(fā)明可對(duì)大尺寸激光釹玻璃包邊粘接過(guò)程中激光釹玻璃尺寸和角度進(jìn)行非接觸自動(dòng)化檢測(cè)，對(duì)包邊面不引入疵病，具有易測(cè)量、精度高、效率高的特點(diǎn)，尺寸精度優(yōu)于0.02mm，角度精度優(yōu)于2′，效率優(yōu)于2分鐘/片次。
【專利說(shuō)明】大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光玻璃的檢測(cè)，尤其是一種大尺寸激光釹玻璃包邊粘接過(guò)程中激光釹玻璃尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]激光釹玻璃作為高功率激光系統(tǒng)的增益介質(zhì)被廣泛應(yīng)用。但激光釹玻璃作為增益介質(zhì)時(shí)，由于受激放大自發(fā)輻射(簡(jiǎn)稱ASE)會(huì)影響其儲(chǔ)能效率的利用，因此為抑制受激發(fā)放大自發(fā)輻射，需要在垂直于通光方向的側(cè)面粘接一層吸收受激放大自發(fā)輻射吸收介質(zhì)，稱為激光釹玻璃包邊。在包邊之前，對(duì)釹玻璃側(cè)面加工的尺寸和角度都有嚴(yán)格的要求，如目前在神光III(SG-1II)中所用方形尺寸激光釹玻璃，在包邊前，其側(cè)面加工完成后，外形尺寸長(zhǎng)度約在780mm，寬度約為430mm，側(cè)面的傾斜角度約為2°。目前已有的長(zhǎng)度和寬度測(cè)量方法是采用游標(biāo)卡尺測(cè)量，測(cè)量長(zhǎng)度方向或者寬度方向兩個(gè)平行斜面之間的距離，用得到的距離除以傾斜角度的余弦值，得到長(zhǎng)度或者寬度的實(shí)際值。該方法需要保證游標(biāo)卡尺測(cè)量爪內(nèi)側(cè)與玻璃傾兩個(gè)斜面貼合，但由于測(cè)試距離長(zhǎng)，兩個(gè)傾斜面角度不完全相同，測(cè)量過(guò)程中容易引入較大誤差，且容易劃傷精密拋光的激光玻璃包邊面，在包邊面上留下劃痕，污潰等，影響包邊面的光學(xué)質(zhì)量，而疵病的引入是包邊工藝中不允許的。同時(shí)，由于測(cè)試長(zhǎng)度將近lm，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)，游標(biāo)卡尺伸長(zhǎng)后長(zhǎng)度將近2m，在操作過(guò)程中很容易磕碰玻璃，造成巨大損失。另外一種測(cè)量激光釹玻璃包邊尺寸方法是[CN103162594 A]，該方法雖然克服了游標(biāo)卡尺測(cè)量中傾斜角度的影響，提高了測(cè)試的精度和可靠性，但由于被測(cè)元件大，工具本身也比較大，較重，測(cè)量本身也是人工操作，一方面當(dāng)大量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度大，另一方面當(dāng)進(jìn)行多處位置測(cè)量時(shí)，還是會(huì)不可避免污染和損傷被測(cè)的包邊表面，磕碰玻璃，造成巨大損失。對(duì)于角度測(cè)量，主要采用角度尺，以樣品表面作為基準(zhǔn)，測(cè)試側(cè)面與表面的夾角得到傾斜角度，與尺寸測(cè)量一樣，在測(cè)量過(guò)程中，容易劃傷激光玻璃包邊面，在包邊面上留下劃痕，污潰的等，影響包邊面的光學(xué)質(zhì)量，而這是包邊工藝中不允許的。上述尺寸和角度的測(cè)量方法都是手工測(cè)量，是傳統(tǒng)的接觸測(cè)量。檢測(cè)過(guò)程中效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且會(huì)影響測(cè)試表面的光學(xué)質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置和方法，解決大尺寸激光釹玻璃機(jī)械包邊工藝過(guò)程中對(duì)尺寸，角度的非接觸自動(dòng)測(cè)量要求，達(dá)到易測(cè)量、精度高、效率高等目的。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0005]一種大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于其構(gòu)成包括:
[0006]四個(gè)面陣相機(jī):第一面陣相機(jī)、第二面陣相機(jī)、第三面陣相機(jī)、第四面陣相機(jī)；四個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭:第一遠(yuǎn)心鏡頭、第二遠(yuǎn)心鏡頭、第三遠(yuǎn)心鏡頭、第四遠(yuǎn)心鏡頭；四個(gè)同軸光源:第一同軸光源、第二同軸光源、第三同軸光源、第四同軸光源；四個(gè)手動(dòng)平臺(tái):第一手動(dòng)平臺(tái)、第二手動(dòng)平臺(tái)、第三手動(dòng)平臺(tái)、第四手動(dòng)平臺(tái)；四個(gè)激光位移傳感器:第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器、第三激光位移傳感器、第四激光位移傳感器；兩個(gè)電位移臺(tái):第一電位移臺(tái)、第二電位移臺(tái)；數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；
[0007]所述的第一面陣相機(jī)置于第一遠(yuǎn)心鏡頭的后焦面，第一同軸光源位于第一遠(yuǎn)心鏡頭前，第一同軸光源的發(fā)光投影中心與第一遠(yuǎn)心鏡頭的中心線同軸，并分別置于第一手動(dòng)位移臺(tái)上構(gòu)成非接觸尺寸第一測(cè)量單元；第四面陣相機(jī)置于第四遠(yuǎn)心鏡頭后焦面上，第四同軸光源位于遠(yuǎn)心鏡頭前，第四同軸光源的發(fā)光投影中心與第四遠(yuǎn)心鏡頭的中心線同軸，并分別置于第四手動(dòng)位移臺(tái)上，構(gòu)成非接觸尺寸第四測(cè)量單元；第二面陣相機(jī)置于第二遠(yuǎn)心鏡頭后焦面，第二同軸光源位于第二遠(yuǎn)心鏡頭前，第二同軸光源的發(fā)光投影中心與第二遠(yuǎn)心鏡頭的中心線同軸，并分別置于第二手動(dòng)位移臺(tái)上構(gòu)成非接觸尺寸第二測(cè)量單元；第三面陣相機(jī)置于第三遠(yuǎn)心鏡頭后焦面，第三同軸光源位于第三遠(yuǎn)心鏡頭前，第三同軸光源的發(fā)光投影中心與第三遠(yuǎn)心鏡頭的中心線同軸，并分別置于第三手動(dòng)位移臺(tái)上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量第三單元；所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元、非接觸尺寸測(cè)量第二單元、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸和非接觸尺寸測(cè)量第四單元固定在支架上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)；所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元、非接觸尺寸測(cè)量第二單元、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸和非接觸尺寸測(cè)量第四單元分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)連接，所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；
[0008]所述的第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第一單元并置于第一電位移平臺(tái)上；第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第二單元并置于第二電位移平臺(tái)上，構(gòu)成非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)；所述的第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器、第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線與所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)連接，該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接；
[0009]所述的非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)支架置于導(dǎo)軌上方，非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)第一電位移平臺(tái)和第二電位移置于導(dǎo)軌兩側(cè)；大尺寸激光釹玻璃樣品置于氣浮樣品臺(tái)上，通過(guò)定位塊進(jìn)行定位，氣浮樣品臺(tái)置于導(dǎo)軌上，構(gòu)成樣品移動(dòng)平臺(tái)。
[0010]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于第一面陣相機(jī)和第四面陣相機(jī)的中心距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品長(zhǎng)度L。
[0011]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于所述的氣浮樣品臺(tái)由氣浮墊和大理石基板組成，大尺寸激光釹玻璃樣品置于氣浮墊上，氣浮墊置于大理石基板上，可以容易進(jìn)行樣品旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。
[0012]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置對(duì)大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟:
[0013]I)將寬度為L(zhǎng)2的待測(cè)的大尺寸激光釹玻璃樣品放置在氣浮墊上，啟動(dòng)氣浮墊，將大尺寸激光釹玻璃樣品放置在氣浮墊與定位塊接觸，調(diào)整定位塊與大尺寸激光釹玻璃樣品的側(cè)面的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品初步定位；
[0014]2)由計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品移動(dòng)；
[0015]3)大尺寸激光釹玻璃樣品移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器，光電探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)；
[0016]4)第二同軸光源和第三同軸光源在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第二面陣相機(jī)和第二面陣相機(jī)分別通過(guò)第二遠(yuǎn)心鏡頭和第三遠(yuǎn)心鏡頭對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品的長(zhǎng)邊邊緣進(jìn)行成像；
[0017]5)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到長(zhǎng)邊兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl，d2,非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式L2 =S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品的寬度L2。
[0018]6)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量長(zhǎng)邊傾斜角度δ 1，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)控制第一電位移平臺(tái)和第二電位移平臺(tái)，使非接觸角度測(cè)量第一單元和非接觸角度測(cè)量第二單元之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品的寬度L2。測(cè)量得到第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器，第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器與大尺寸激光釹玻璃樣品被測(cè)表面的距離差為D2-D1,第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器,第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器的中心距離為D，根據(jù)公式tanSl = (D2_D1)/D，計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ 10
[0019]7)測(cè)試完寬度L2和長(zhǎng)邊傾斜角度后δ I后，大尺寸激光釹玻璃樣品退回到初始位置。對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。使得放置在氣浮墊上的大尺寸激光釹玻璃樣品與定位塊接觸，調(diào)整定位塊與大尺寸激光釹玻璃樣品的側(cè)面的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品初步定位；
[0020]8)由計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品移動(dòng)；
[0021]9)大尺寸激光釹玻璃樣品移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器，光電探測(cè)器通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)；
[0022]10)第一同軸光源和第四同軸光源在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第一面陣相機(jī)和第四面陣相機(jī)分別通過(guò)第一遠(yuǎn)心鏡頭和第四遠(yuǎn)心鏡頭對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品的短邊邊緣進(jìn)行成像；
[0023]11)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到短邊兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl, d2,非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式LI =
S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品的長(zhǎng)度LI。
[0024]12)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量短邊傾斜角度δ 2，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)控制第一電位移平臺(tái)和第二電位移平臺(tái)，使非接觸角度測(cè)量第一單元和非接觸角度測(cè)量第二單元之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品的寬度LI。測(cè)量得到第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器，第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器與大尺寸激光釹玻璃樣品被測(cè)表面的距離差為D2-D1,第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器,第三激光位移傳感器和第四激光位移傳感器的中心距離為D，根據(jù)公式tanS2 = (D2_D1)/D，計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ 2。
[0025]13)測(cè)試完寬度LI和長(zhǎng)邊傾斜角度后δ 2后，大尺寸激光釹玻璃樣品退回到初始位置。完成樣品尺寸，完成樣品包邊面傾斜度測(cè)量。
[0026]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1.不損傷污染被測(cè)元件光學(xué)面。該檢測(cè)裝置和方法采用了非接觸測(cè)量，不會(huì)在釹玻璃包邊面表面造成任何污染和疵病，降低了在包邊工藝過(guò)程中由于檢測(cè)造成的疵病。
[0028]2.測(cè)量方便，勞動(dòng)強(qiáng)度降低。相對(duì)于接觸的人工測(cè)量，本測(cè)量裝置和方法采用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，能夠快速自動(dòng)對(duì)尺寸和角度進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，減少了人為誤差，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0029]3.自動(dòng)化程度高。由于采用數(shù)據(jù)采用與控制系統(tǒng)，集中控制各部分的工作，因此，在包邊工藝機(jī)械化生產(chǎn)中，在無(wú)人工干預(yù)情況下即可完成大尺寸磷酸鹽激光釹玻璃包邊面的尺寸和角度的自動(dòng)測(cè)量。
[0030]4.測(cè)量準(zhǔn)確。采用了高亮度同軸光源和遠(yuǎn)心鏡頭，結(jié)合圖像處理技術(shù)，可以克服大尺寸磷酸鹽激光釹玻璃加工過(guò)程中邊緣倒角對(duì)尺寸測(cè)量的影響。采用多個(gè)激光位移傳感器，可以準(zhǔn)確測(cè)量邊緣與激光位移傳感器的距離，從而計(jì)算得到的準(zhǔn)確的包面?zhèn)让娴膬A斜角度。
[0031]5.總之，本發(fā)明用于大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度測(cè)量，具有不污染被測(cè)包邊面，自動(dòng)化程度高，測(cè)量準(zhǔn)確，操作方便等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明大尺寸激光玻璃釹玻璃包邊尺寸和角度檢測(cè)裝置實(shí)施示意圖(俯視圖)。
[0033]圖2為本發(fā)明非接觸檢測(cè)大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)。
[0034]圖3為本發(fā)明非接觸檢測(cè)大尺寸激光釹玻璃包邊角度結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)。
[0035]圖4為本發(fā)明非接觸檢測(cè)大尺寸激光釹玻璃尺寸和角度計(jì)算示意圖。
[0036]圖5為本發(fā)明的大尺寸激光釹玻璃包邊前的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038]先請(qǐng)參閱圖1，圖2，圖3，圖1是本發(fā)明本發(fā)明大尺寸激光玻璃釹玻璃包邊尺寸和角度檢測(cè)裝置俯視實(shí)施示意圖，圖2是本發(fā)明非接觸檢測(cè)大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)。圖3是本發(fā)明非接觸檢測(cè)大尺寸激光釹玻璃包邊角度結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)。由圖可見，本發(fā)明大尺寸激光玻璃釹玻璃包邊尺寸和角度檢測(cè)裝置，其構(gòu)成包括:
[0039]四個(gè)面陣相機(jī):第一面陣相機(jī)2-1、第二面陣相機(jī)3-1、第三面陣相機(jī)4-1、第四面陣相機(jī)5-1 ;四個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭:第一遠(yuǎn)心鏡頭2-2、第二遠(yuǎn)心鏡頭3-2、第三遠(yuǎn)心鏡頭4-2、第四遠(yuǎn)心鏡頭5-2 ;四個(gè)同軸光源:第一同軸光源2-4、第二同軸光源3-4、第三同軸光源4-4、第四同軸光源5-4 ;四個(gè)手動(dòng)平臺(tái):第一手動(dòng)平臺(tái)2-3、第二手動(dòng)平臺(tái)3-3、第三手動(dòng)平臺(tái)4-3、第四手動(dòng)平臺(tái)5-3 ;四個(gè)激光位移傳感器:第一激光位移傳感器6-1、第二激光位移傳感器6-2、第三激光位移傳感器7-1、第四激光位移傳感器7-2 ;兩個(gè)電位移臺(tái):第一電位移臺(tái)8、第二電位移臺(tái)9 ;數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10和計(jì)算機(jī)24 ；
[0040]所述的第一面陣相機(jī)2-1置于第一遠(yuǎn)心鏡頭2-2的后焦面，第一同軸光源2-4位于第一遠(yuǎn)心鏡頭2-2前，第一同軸光源2-4的發(fā)光投影中心與第一遠(yuǎn)心鏡頭2-2的中心線同軸，并分別置于第一手動(dòng)位移臺(tái)2-3上構(gòu)成非接觸尺寸第一測(cè)量單元2 ;第四面陣相機(jī)
5-1置于第四遠(yuǎn)心鏡頭5-2后焦面上，第四同軸光源5-4位于遠(yuǎn)心鏡頭5-2前，第四同軸光源5-4的發(fā)光投影中心與第四遠(yuǎn)心鏡頭5-2的中心線同軸，并分別置于第四手動(dòng)位移臺(tái)5-3上，構(gòu)成非接觸尺寸第四測(cè)量單元5 ;第二面陣相機(jī)3-1置于第二遠(yuǎn)心鏡頭3-2后焦面，第二同軸光源3-4位于第二遠(yuǎn)心鏡頭3-2前，第二同軸光源3-4的發(fā)光投影中心與第二遠(yuǎn)心鏡頭3-2的中心線同軸，并分別置于第二手動(dòng)位移臺(tái)2-3上構(gòu)成非接觸尺寸第二測(cè)量單元3 ;第三面陣相機(jī)4-1置于第三遠(yuǎn)心鏡頭4-2后焦面，第三同軸光源4-4位于第三遠(yuǎn)心鏡頭4-2前，第三同軸光源4-4的發(fā)光投影中心與第三遠(yuǎn)心鏡頭4-2的中心線同軸，并分別置于第三手動(dòng)位移臺(tái)3-4上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量第三單元4 ;所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元2、非接觸尺寸測(cè)量第二單元3、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸4和非接觸尺寸測(cè)量第四單元5固定在支架15上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)；所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元2、非接觸尺寸測(cè)量第二單元3、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸4和非接觸尺寸測(cè)量第四單元5分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線18、17、23、22與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10連接，所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10與計(jì)算機(jī)24連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；
[0041]所述的第一激光位移傳感器6-1和第二激光位移傳感器6-2在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第一單元6并置于第一電位移平臺(tái)8上；第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第二單元7并置于第二電位移平臺(tái)9上，構(gòu)成非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)；所述的第一激光位移傳感器
6-1、第二激光位移傳感器6-2、第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線20-2、20-1、21-2、21-1與所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10連接，該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10與計(jì)算機(jī)24連接；
[0042]所述的非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)支架15置于導(dǎo)軌11上方，非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)第一電位移平臺(tái)8和第二電位移9置于導(dǎo)軌11兩側(cè)；大尺寸激光釹玻璃樣品I置于氣浮樣品臺(tái)12上，通過(guò)定位塊13進(jìn)行定位，氣浮樣品臺(tái)12置于導(dǎo)軌11上，構(gòu)成樣品移動(dòng)平臺(tái)。
[0043]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于第一面陣相機(jī)2-1和第四面陣相機(jī)5-1的中心距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品I長(zhǎng)度LI。
[0044]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于所述的氣浮樣品臺(tái)12由氣浮墊12-1和大理石基板12-2組成，大尺寸激光釹玻璃樣品I置于氣浮墊12-1上，氣浮墊12-1置于大理石基板12-2上，可以容易進(jìn)行樣品旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。
[0045]所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置對(duì)大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟:
[0046]I)將寬度為L(zhǎng)2的待測(cè)的大尺寸激光釹玻璃樣品I放置在氣浮墊12-1上，啟動(dòng)氣浮墊12-1，將大尺寸激光釹玻璃樣品I放置在氣浮墊12-1與定位塊13接觸，調(diào)整定位塊13與大尺寸激光釹玻璃樣品I的側(cè)面1-4的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品I初步定位；
[0047]2)由計(jì)算機(jī)24通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌11，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)12帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品I移動(dòng)；
[0048]3)大尺寸激光釹玻璃樣品I移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器14，光電探測(cè)器14通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線16向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)；
[0049]4)第二同軸光源3-4和第三同軸光源4-4在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第二面陣相機(jī)3-1和第二面陣相機(jī)4-1分別通過(guò)第二遠(yuǎn)心鏡頭3-2和第三遠(yuǎn)心鏡頭4-2對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品I的長(zhǎng)邊1-4邊緣進(jìn)行成像；
[0050]5)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到長(zhǎng)邊1-4兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl，d2，非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式L2 =S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品I的寬度L2。
[0051]6)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量長(zhǎng)邊傾斜角度δ 1，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10控制第一電位移平臺(tái)8和第二電位移平臺(tái)9，使非接觸角度測(cè)量第一單元6和非接觸角度測(cè)量第二單元7之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品I的寬度L2。測(cè)量得到第一激光位移傳感器6-1和第二激光位移傳感器6-2,第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2與大尺寸激光釹玻璃樣品I被測(cè)表面的距離差為D2-D1，第一激光位移傳感器6-1和第二激光位移傳感器6-2，第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2的中心距離為D，根據(jù)公式tan δ I = D2-D1/D,計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ I。
[0052]7)測(cè)試完寬度L2和長(zhǎng)邊傾斜角度后δ I后，大尺寸激光釹玻璃樣品I退回到初始位置。對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品I進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。使得放置在氣浮墊12-1上的大尺寸激光釹玻璃樣品I與定位塊13接觸，調(diào)整定位塊13與大尺寸激光釹玻璃樣品I的側(cè)面1-3的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品I初步定位；
[0053]8)由計(jì)算機(jī)24通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌11，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)12帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品I移動(dòng)；
[0054]9)大尺寸激光釹玻璃樣品I移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器14，光電探測(cè)器14通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線16向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)；
[0055]10)第一同軸光源2-4和第四同軸光源5-4在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第一面陣相機(jī)2-1和第四面陣相機(jī)5-1分別通過(guò)第一遠(yuǎn)心鏡頭2-2和第四遠(yuǎn)心鏡頭5-2對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品I的短邊1-3邊緣進(jìn)行成像；
[0056]11)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到短邊1-3兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl，d2，非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式LI=S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品I的長(zhǎng)度LI。
[0057]12)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量短邊傾斜角度δ 2，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)10控制第一電位移平臺(tái)8和第二電位移平臺(tái)9，使非接觸角度測(cè)量第一單元6和非接觸角度測(cè)量第二單元7之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品I的寬度LI。測(cè)量得到第一激光位移傳感器6-1和第二激光位移傳感器6-2,第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2與大尺寸激光釹玻璃樣品I被測(cè)表面的距離差為D2-D1，第一激光位移傳感器6-1和第二激光位移傳感器6-2，第三激光位移傳感器7-1和第四激光位移傳感器7-2的中心距離為D，根據(jù)公式tan δ 2 = D2-D1/D,計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ 2。
[0058]13)測(cè)試完寬度LI和長(zhǎng)邊傾斜角度后δ 2后，大尺寸激光釹玻璃樣品I退回到初始位置。
[0059]實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明裝置和方法實(shí)現(xiàn)了大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度的非接觸自動(dòng)測(cè)量，達(dá)到易測(cè)量、精度高、效率高等目的。尺寸精度優(yōu)于0.02_，角度精度優(yōu)于2'，檢測(cè)效率優(yōu)于2分鐘/片次。
【權(quán)利要求】
1.一種大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于其構(gòu)成包括: 四個(gè)面陣相機(jī):第一面陣相機(jī)(2-1)、第二面陣相機(jī)(3-1)、第三面陣相機(jī)(4-1)、第四面陣相機(jī)(5-1);四個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭:第一遠(yuǎn)心鏡頭(2-2)、第二遠(yuǎn)心鏡頭(3-2)、第三遠(yuǎn)心鏡頭(4-2)、第四遠(yuǎn)心鏡頭(5-2);四個(gè)同軸光源:第一同軸光源(2-4)、第二同軸光源(3-4)、第三同軸光源(4-4)、第四同軸光源(5-4);四個(gè)手動(dòng)平臺(tái):第一手動(dòng)平臺(tái)(2-3)、第二手動(dòng)平臺(tái)(3-3)、第三手動(dòng)平臺(tái)(4-3)、第四手動(dòng)平臺(tái)(5-3);四個(gè)激光位移傳感器:第一激光位移傳感器(6-1)、第二激光位移傳感器(6-2)、第三激光位移傳感器(7-1)、第四激光位移傳感器(7-2);兩個(gè)電位移臺(tái):第一電位移臺(tái)(8)、第二電位移臺(tái)(9);數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)和計(jì)算機(jī)(24)； 所述的第一面陣相機(jī)(2-1)置于第一遠(yuǎn)心鏡頭(2-2)的后焦面，第一同軸光源(2-4)位于第一遠(yuǎn)心鏡頭(2-2)前,第一同軸光源(2-4)的發(fā)光投影中心與第一遠(yuǎn)心鏡頭(2-2)的中心線同軸，并分別置于第一手動(dòng)位移臺(tái)(2-3)上構(gòu)成非接觸尺寸第一測(cè)量單元(2);第四面陣相機(jī)(5-1)置于第四遠(yuǎn)心鏡頭(5-2)后焦面上，第四同軸光源(5-4)位于遠(yuǎn)心鏡頭(5-2)前，第四同軸光源(5-4)的發(fā)光投影中心與第四遠(yuǎn)心鏡頭(5-2)的中心線同軸，并分別置于第四手動(dòng)位移臺(tái)(5-3)上，構(gòu)成非接觸尺寸第四測(cè)量單元(5);第二面陣相機(jī)(3-1)置于第二遠(yuǎn)心鏡頭(3-2)后焦面，第二同軸光源(3-4)位于第二遠(yuǎn)心鏡頭(3-2)前，第二同軸光源(3-4)的發(fā)光投影中心與第二遠(yuǎn)心鏡頭(3-2)的中心線同軸，并分別置于第二手動(dòng)位移臺(tái)(2-3)上構(gòu)成非接觸尺寸第二測(cè)量單元(3);第三面陣相機(jī)(4-1)置于第三遠(yuǎn)心鏡頭(4-2)后焦面，第三同軸光源(4-4)位于第三遠(yuǎn)心鏡頭(4-2)前，第三同軸光源(4-4)的發(fā)光投影中心與第三遠(yuǎn)心鏡頭(4-2)的中心線同軸，并分別置于第三手動(dòng)位移臺(tái)(3-4)上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量第三單元(4);所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元(2)、非接觸尺寸測(cè)量第二單元(3)、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸(4)和非接觸尺寸測(cè)量第四單元(5)固定在支架(15)上，構(gòu)成非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)；所述的非接觸尺寸測(cè)量第一單元(2)、非接觸尺寸測(cè)量第二單元(3)、非接觸尺寸測(cè)量第三單元尺寸(4)和非接觸尺寸測(cè)量第四單元(5)分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線(18、17、23、22)與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)連接，所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)與計(jì)算機(jī)(24)連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)； 所述的第一激光位移傳感器(6-1)和第二激光位移傳感器(6-2)在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第一單元出)并置于第一電位移平臺(tái)(8)上；第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)在垂直方向固定在同一平面內(nèi)構(gòu)成非接觸角度測(cè)量第二單元(7)并置于第二電位移平臺(tái)(9)上，構(gòu)成非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)；所述的第一激光位移傳感器(6-1)、第二激光位移傳感器(6-2)、第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)分別通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線(20-2、20-1、21-2、21-1)與所述的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)連接，該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)與計(jì)算機(jī)(24)連接； 所述的非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)支架(15)置于導(dǎo)軌(11)上方，非接觸角度測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)第一電位移平臺(tái)(8)和第二電位移(9)置于導(dǎo)軌(11)兩側(cè)；大尺寸激光釹玻璃樣品(I)置于氣浮樣品臺(tái)(12)上，通過(guò)定位塊(13)進(jìn)行定位，氣浮樣品臺(tái)(12)置于導(dǎo)軌(11)上，構(gòu)成樣品移動(dòng)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于第一面陣相機(jī)(2-1)和第四面陣相機(jī)(5-1)的中心距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品(I)長(zhǎng)度LI。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置，其特征在于所述的氣浮樣品臺(tái)(12)由氣浮墊(12-1)和大理石基板(12-2)組成，大尺寸激光釹玻璃樣品(I)置于氣浮墊(12-1)上，氣浮墊(12-1)置于大理石基板(12-2)上，可以容易進(jìn)行樣品旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。
4.利用權(quán)利要求1所述的大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度非接觸檢測(cè)裝置對(duì)大尺寸激光釹玻璃包邊尺寸和角度的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將寬度為L(zhǎng)2的待測(cè)的大尺寸激光釹玻璃樣品(I)放置在氣浮墊(12-1)上，啟動(dòng)氣浮墊(12-1)，將大尺寸激光釹玻璃樣品(I)放置在氣浮墊(12-1)與定位塊(13)接觸，調(diào)整定位塊(13)與大尺寸激光釹玻璃樣品⑴的側(cè)面(1-4)的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品⑴初步定位; 2)由計(jì)算機(jī)(24)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌(11)，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)(12)帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)移動(dòng)； 3)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器(14)，光電探測(cè)器(14)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線(16)向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)； 4)第二同軸光源(3-4)和第三同軸光源(4-4)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第二面陣相機(jī)(3-1)和第二面陣相機(jī)(4-1)分別通過(guò)第二遠(yuǎn)心鏡頭(3-2)和第三遠(yuǎn)心鏡頭(4-2)對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的長(zhǎng)邊(1-4)邊緣進(jìn)行成像； 5)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到長(zhǎng)邊(1-4)兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl，d2,非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式L2 =S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的寬度L2。 6)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量長(zhǎng)邊傾斜角度δ1，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)控制第一電位移平臺(tái)(8)和第二電位移平臺(tái)(9)，使非接觸角度測(cè)量第一單元(6)和非接觸角度測(cè)量第二單元(7)之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的寬度L2。測(cè)量得到第一激光位移傳感器(6-1)和第二激光位移傳感器(6-2),第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)與大尺寸激光釹玻璃樣品(I)被測(cè)表面的距離差為D2-D1，第一激光位移傳感器(6-1)和第二激光位移傳感器(6-2),第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)的中心距離為D，根據(jù)公式tan (δ I) = (D2_D1)/D，計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ I。 7)測(cè)試完寬度L2和長(zhǎng)邊傾斜角度后δI后，大尺寸激光釹玻璃樣品(I)退回到初始位置。對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和定位。使得放置在氣浮墊(12-1)上的大尺寸激光釹玻璃樣品(I)與定位塊(13)接觸，調(diào)整定位塊(13)與大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的側(cè)面(1-3)的位置，進(jìn)行大尺寸激光釹玻璃樣品(I)初步定位； 8)由計(jì)算機(jī)(24)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)啟動(dòng)測(cè)試導(dǎo)軌(11)，驅(qū)動(dòng)氣浮樣品臺(tái)(12)帶動(dòng)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)移動(dòng)； 9)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)光電探測(cè)器(14)，光電探測(cè)器(14)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與控制線(16)向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)發(fā)出探測(cè)到有樣品的指令，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)啟動(dòng)非接觸尺寸和角度測(cè)量系統(tǒng)； 10)第一同軸光源(2-4)和第四同軸光源(5-4)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行閃光，同時(shí)第一面陣相機(jī)(2-1)和第四面陣相機(jī)(5-1)分別通過(guò)第一遠(yuǎn)心鏡頭(2-2)和第四遠(yuǎn)心鏡頭(5-2)對(duì)大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的短邊(1-3)邊緣進(jìn)行成像； 11)通過(guò)圖像處理，測(cè)量得到短邊(1-3)兩個(gè)邊緣與非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心距離為dl，d2，非接觸尺寸測(cè)量系統(tǒng)的中心線的距離S為固定值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式LI =S-dl-d2，計(jì)算得到大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的長(zhǎng)度LI。 12)樣品繼續(xù)移動(dòng)，測(cè)量短邊傾斜角度δ2，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(10)控制第一電位移平臺(tái)(8)和第二電位移平臺(tái)(9)，使非接觸角度測(cè)量第一單元(6)和非接觸角度測(cè)量第二單元(7)之間的距離大于大尺寸激光釹玻璃樣品(I)的寬度LI。測(cè)量得到第一激光位移傳感器(6-1)和第二激光位移傳感器(6-2),第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)與大尺寸激光釹玻璃樣品(I)被測(cè)表面的距離差為D2-D1，第一激光位移傳感器(6-1)和第二激光位移傳感器(6-2),第三激光位移傳感器(7-1)和第四激光位移傳感器(7-2)的中心距離為D，根據(jù)公式tan (δ 2) = (D2_D1)/D，計(jì)算得到長(zhǎng)邊的傾斜角度δ 2。 13)測(cè)試完寬度LI和長(zhǎng)邊傾斜角度后δ2后，大尺寸激光釹玻璃樣品(I)退回到初始位置。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104406518SQ201410647379
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】胡俊江, 孟濤, 王聰娟, 溫磊, 陳偉, 胡麗麗, 許曉青, 何紅, 孫時(shí)宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所