基于激光和ccd的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的 測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] CCD (ChargeCoupledDevice)，電荷耦合器件，是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的新型 半導(dǎo)體集成光電器件。
[0003] C⑶器件按其感光單元的排列方式分為線陣CXD和面陣CXD兩類。
[0004] 線陣CCD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低?？梢酝瑫r(shí)儲(chǔ)存一行電視信號(hào).由于其單排感光單 元的數(shù)目可以做得很多，在同等測(cè)量精度的前提下，其測(cè)量范圍可以做的較大，并且由于線 陣CCD實(shí)時(shí)傳輸光電變換信號(hào)和自掃描速度快、頻率響應(yīng)高，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，并能在低 照度下工作，所以線陣CCD廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品尺寸測(cè)量和分類、非接觸尺寸測(cè)量、條形碼等 許多領(lǐng)域。
[0005] 對(duì)于面陣C⑶來(lái)說(shuō)，應(yīng)用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測(cè)量。面 陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取二維圖像信息，測(cè)量圖像直觀。缺點(diǎn)是像元總數(shù)多，而每行的像元 數(shù)一般較線陣少，幀幅率受到限制，而線陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是一維像元數(shù)可以做得很多，而總像 元數(shù)較面陣CCD相機(jī)少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè) 量。以線陣CCD在線測(cè)量線徑為例，就在不少論文中有所介紹，但在涉及到圖像處理時(shí)都是 基于理想的條件下，而從實(shí)際工程應(yīng)用的角度來(lái)講，線陣CCD圖像處理算法還是相當(dāng)復(fù)雜 的。
[0006] 由于生產(chǎn)技術(shù)的制約，單個(gè)面陣CXD的面積很難達(dá)到一般工業(yè)測(cè)量對(duì)視場(chǎng)的需 求。線陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是分辨力高，價(jià)格低廉，如TCD150IC型線陣CCD，光敏像元數(shù)目為5000， 像元尺寸為7 μ mX 7 μ mX 7 μ m(相鄰像元中心距）該線陣(XD -維成像長(zhǎng)度35mm，可滿足 大多數(shù)測(cè)量視場(chǎng)的要求，但要用線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運(yùn)動(dòng)，而且為了能確 定圖像每一像素點(diǎn)在被測(cè)件上的對(duì)應(yīng)位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣CCD每一掃 描行的坐標(biāo)。一般看來(lái)，這兩方面的要求導(dǎo)致用線陣CCD獲取圖像有以下不足：圖像獲取 時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量效率低；由于掃描運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的位置反饋環(huán)節(jié)的存在，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成 本；圖像精度可能受掃描運(yùn)動(dòng)精度的影響而降低，最終影響測(cè)量精度。
[0007] 即使如此，線陣CCD獲取圖像的方案在以下幾方面仍有其特有的優(yōu)勢(shì)：線陣CCD 加上掃描機(jī)構(gòu)及位置反饋環(huán)節(jié)，其成本仍然大大低于同等面積、同等分辨率的面陣CCD ;掃 描行的坐標(biāo)由光柵提供，高精度的光柵尺的示值精度可高于面陣CCD像元間距的制造精 度，從這個(gè)意義上講，線陣CCD獲取的圖像在掃描方向上的精度可高于面陣CCD圖像；新近 出現(xiàn)的線陣CCD亞像元的拼接技術(shù)可將兩個(gè)CCD芯片的像元在線陣的排列長(zhǎng)度方向上用光 學(xué)的方法使之相互錯(cuò)位1/2個(gè)像元，相當(dāng)于將第二片CXD的所有像元依次插入第一片CXD 的像元間隙中，間接"減小"線陣CCD像元尺寸，提高了 CCD的分辨率，緩解了由于受工藝和 材料影響而很難減小CCD像元尺寸的難題，在理論上可獲得比面陣CCD更高的分辨率和精 度。
[0008] 因此，線陣CCD加掃描運(yùn)動(dòng)獲取圖像的方案目前仍使用廣泛，尤其是在要求視場(chǎng) 大，圖像分辨率高的情況下甚至不能用面陣CCD替代。但是，僅有高的分辨率還不能保證有 高的圖像識(shí)別精度，特別是線陣CCD獲取的圖像雖然分辨率高，但由于受掃描運(yùn)動(dòng)精度的 影響，其圖像較面陣CCD圖像更具特殊性。因此，圖像識(shí)別時(shí)不僅要充分利用分辨率高的優(yōu) 勢(shì)，還必須從算法上克服掃描運(yùn)動(dòng)的影響，使機(jī)械傳動(dòng)的誤差不致直接影響最終的圖像識(shí) 別精度。
[0009] 目前國(guó)內(nèi)玻璃生產(chǎn)廠家廣泛采用浮法玻璃生產(chǎn)方法，浮法玻璃的生產(chǎn)過(guò)程是讓玻 璃融液浮在錫液的表面上，在錫槽內(nèi)900°C~700°C的溫度區(qū)內(nèi)調(diào)整厚度，在600°C的溫度 區(qū)硬化成型，經(jīng)過(guò)退火窯的退火后冷卻切裁。國(guó)內(nèi)廠家在生產(chǎn)中均采用浮法玻璃徹底冷卻 后再進(jìn)行厚度檢測(cè)的方法，導(dǎo)致玻璃厚度測(cè)量反饋信號(hào)滯后玻璃厚度控制系統(tǒng)40分鐘，容 易因玻璃厚度不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而造成損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種基于激 光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法。
[0011] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
[0012] 基于激光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，所述系統(tǒng)包含測(cè)量探頭、控制 模塊、顯示模塊、水栗、水箱和位置控制裝置，其中，控制模塊、顯示模塊、水栗、水箱、位置控 制裝置設(shè)置在測(cè)量區(qū)域外，測(cè)量探頭包含殼體、激光發(fā)射器和線陣CCD，控制模塊分別和激 光發(fā)射器、線陣CCD、顯示模塊、水栗、位置控制裝置相連；
[0013] 所述殼體將激光發(fā)射器、線陣CCD包含在內(nèi)，設(shè)有供激光發(fā)射器發(fā)射激光的第一 通道以及線陣CCD接收激光的第二通道；
[0014] 所述殼體內(nèi)壁上設(shè)有流水散熱層，所述流水散熱層一端通過(guò)水栗和水箱的出水口 管道相連，另一端通過(guò)管道和外部排水通道相連；
[0015] 所述測(cè)量方法包含以下步驟：
[0016] 步驟1)，控制水栗工作，對(duì)測(cè)量探頭進(jìn)行降溫；
[0017] 步驟2)，通過(guò)位置控制裝置將測(cè)量探頭送至測(cè)量區(qū)域內(nèi)；
[0018] 步驟3)，控制激光發(fā)射器以預(yù)設(shè)的角度發(fā)射激光；
[0019] 步驟4)，通過(guò)線陣C⑶接收經(jīng)玻璃上界面和下界面反射后的激光；
[0020] 步驟5)，對(duì)線陣CCD的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，過(guò)濾掉噪音；
[0021] 步驟6)，計(jì)算出經(jīng)玻璃上界面和下界面反射后的激光之間的垂直距離；
[0022] 步驟7)，根據(jù)預(yù)設(shè)的角度計(jì)算出激光發(fā)射器發(fā)射出的激光的入射角；
[0023] 步驟8)，根據(jù)以下公式計(jì)算出玻璃的厚度：
[0024]
[0025] 兵甲，H 73坂堝的浮皮，U 73坂璃上界面和下界面反射后的激光之間的垂直距離，U 為玻璃的折射率，T。為激光發(fā)射器發(fā)射出的激光的入射角；
[0026] 步驟9)，控制顯示模塊顯示計(jì)算出的玻璃厚度。
[0027] 作為本發(fā)明基于激光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述殼體的外壁上設(shè)有真空層。
[0028] 作為本發(fā)明基于激光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案， 所述控制模塊的處理器采用51系列單片機(jī)。
[0029] 作為本發(fā)明基于激光和CCD的玻璃厚度測(cè)量系