Способ измерения толщины тянутого листового стекла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений, а также упрощение конструкции устройства за счет исключения влияния полосности поверхности стекла на результат измерения путем измерения толщины стекла только в тех точках, где обе поверхности стекла параллельны плоскости его транспортирования, за счет получения информации о разнотолщинности стекла по трассе сканирования по отклонению пучка света, прошедшего стекло, в зависимости от его кривизны в соответствующей точке и за счет выполнения двух функционально различных элементов оптического тракта устройства в виде одного элемента, совмещающего обе функции. Пучок света от формирователя 1 пучка света дважды (в общем случае многократно) проходит через стекло 16. Транспортированием в плоскости 18 стекла 16 в направлении, перпендикулярном направлению полосности, осуществляется сканирование стекла 16 пучком света. Оптические элементы устройства взаимно ориентированы в пространстве таким образом, что первый позиционно-чувствительный фотоприемник 3 регистрирует только смещение пучка света вдоль направления полосности, т.е. в тех участках (точках) стекла 16, которые можно рассматривать как плоскопараллельные пластинки, а второй позиционно-чувствительный фотоприемник 5 регистрирует только отклонения пучка света в направлении, перпендикулярном смещению пучка света, пропорциональные кривизне и степени клиновидности поверхности стекла 16 в данной точке. Таким образом, зная толщину стекла 16 в точках, где угловое отклонение пучка света равно нулю, и разнотолщинность стекла 16 в других точках по трассе сканирования, получают информацию о профиле стекла по всей трассе сканирования. 3 з.п.ф-лы, 2 с.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК др 4 G 01 В 21/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ства в виде одного элемента, совмещающего обе функции. Пучок света от формирователя. 1 пучка света дважды (в общем случае многократно) проходит через стекло 16. Транспортированием в плоскости 18 стекла 16 в направлении, перпендикулярном направлению полосности, осуществляется сканирование стекла 16 пучком света. Оптические элементы устройства взаимно ориентированы в пространстве таким образом, что первый позиционно-чувствительный фотоприемник 3 регистрирует только смешение пучка света вдоль направления полосности, т.е, в тех участках (точках) стекла 16 которые можно рассматривать как плоскопараллельные пластинки, а второй позицыонно-чувствительный фотоприемник 5 регистрирует только отклонения пучка света в направлении, перпендикулярном смешению пучка света, пропорциональные кривизне и степени клиновидности поверхности стекла 16 в данной точке.

Таким образом, зная толщину стекла

16 в точках, где угловое отклонение .пучка света равно нулю, и разнотолщинность стекла 16 в других точках по трассе сканирования, получают ин-, формацию о профиле стекла по всей трассе сканирования. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4306226/24-28; 4306229/24-28 (22) 15.09.87 (46) 15.11.89. Бюл. М 42 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института (72).Л.К.Безродный (53) 531.7(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 252624, кл. G 01 В 11/06, 1970. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТЯНУТОГО ЛИСТОВОГО СТЕКЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

EГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измери-, тельной технике. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений, а также упрощеННе конструкции устройства за счет исключения влияния полосности поверхности стекла на результат измерения путем измерения толщины стекла только в тех точках, где обе поверхности стекла параллельны плоскости его транспортирования, за счет получения информации о разнотолщинности стекла по трассе сканирования по отклонению пучка света, прошедшего стекло, в зависимости от его кривизны в соответствующей точке и за счет выполнения двух функционально различных элементов оптического тракта устройÄÄSUÄÄ l 522087 А1

1522037

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности строительных материалов для измерения толщины вы5 рабатываемого листового стекла.

Цель изобретения — повышение точности и информативности измерений, а также упрощение конструкции устройства за счет исключения влияния поО лосности поверхности стекла на резуль= тат измерения путем измерения толщияй стекла только в тех точках, где обе поверхности стекла параллельны плоскости его транспортирования, путем получения инфофмации o разнотолщинности стекла по трассе сканирования по отклонению пучка света, прошедшего стекло, в зависимости от его кривизны в соответствующей точке, и эа счет выполнения двух функционально различных элементов оптического тракта устройства в виде одного элемента, совмещающего обе функции.

На фиг. 1 представлена функциональ-25 ная схема устройства, реализующего

Г способ измерения толщины тянутого листового стекла; на фиг. 2 — диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков устройства.

ЗО

Способ измерения толщины тянутого .листового стекла состоит в выполнении следующих операций: — направляют на стекло, под заданным углом к его поверхности, пучок света так, что его проекция на плоскость стекла совпадает с направлением полосности стекла; — многократно последовательно пропускают этот пучок света через стекло — осуществляют сканирование стекла многократно пропущенным через него пучком света путем транспортирования стекла с постоянной скоростью вдоль собственной плоскости поперек направления полосности, - измеряют смещение многократно прошедшего через стекло пучка света в те моменты времени, когда его угловое отклонение в направлении, перпендикулярном смещению, равно нулю; — измеряют угловое отклонение прошедшего через стекло пучка света в направлении, перпендикулярном смещению, - получают интегральные значения угловых отклонений пучка света, проr шедшего через стекло, за промежутки времени между соседними переходами углового отклонения пучка света через коль — судят о толщине стекла по результатам измерения смещения пучка света в те моменты времени, когда его угловое отклонение в направлении, пеопендикулярном смещению, равно нуJIIO )

- судят о толщине стекла по трассе сканирования по суммарному значению интегрального углового отклонения пучка света в направлении, перпендикулярном смещению, и смещения пучка света в те моменты времени, когда его угловое отклонение в направлении, перпендикулярном смещению, равно нулю.

Устройство, реализующее способ, содержит формирователь 1 пучка света, установленный под заданным углом к плоскости транспортирования стекла, оптический отражатель 2, выполненный в виде трехгранной прямоугольной призмы с гипотенузной гранью в качестве входного и выходного окон для пучка света и установленный по другую по отношению к формирователю 1 сторону от плоскости транспортирования стекла с воэможностью обеспечения повторного прохождения через стекло пучка света, сформированного формирователем при этом формирователь 1 и оптический отражатель 2 ориентированы так, что траектория пучка света, двукратно прошедшего через стекло, расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости транспортирования стекла, а линия пересечения этих плоскостей. совпадает с направлением полосяости стекла (функциональная схема на фиг.1 соответствует варианту двукратного прохождения пучка света через стекло, в общем случае количество оптических отражателей определяется числом (n—

1), где п = 2,3,4 ... — кратность прохождения через стекло пучка светата, и они установлены по обе стороны от плоскости транспортирования стекла с возможностью обеспечения многократного последовательного прохождения пучка света через транспортируемое стекло), первый однокоординатный позиционно-чувствительный фотоприемник 3, установленный по ходу пучка света, двукратно прошедшегo через стекло, и ориентированный так, что ось симметрии его светочувствитель1522037 ной линейки расположена в плоскости траектории пучка света, полупрозрачное зеркало 4, выполненное в вице полупрозрачного зеркального слоя .на5 несенного на гипотенуэную грань оптического отражателя 2 в зоне входа в нее пучка света, второй однокоор-. динатный позиционно-чувствительный фотоприемник 5, установленный по ходу.10 отраженного зеркала 4 пучка света так, что ось симметрии его светочувствительной линейки, перпендикулярна оси симметрии светочувствительной линейки первого фотоприемника 3, пос- 15 ледовательно соединенные с первым фотоприемником 3 первый измерительный преобразователь 6, суммирующий усилитель 7 и регистрирующий прибор 8, последовательно соединенные с вторым 20 фотоприемником 5 второй измерительный преобразователь 9. усилитель-ограничитель 10, дифференцирующий усилитель

11, двухполупериодный выпрямитель 12 и первый ключ 13, выход которого сое- 25 динен с управляющим входом .первого измерительного преобразователя 6, интегрирующий усилитель 14, вход которого соединен с выходом второго из- . мерительного преобразователя 9, а 30 выход — с вторым входом суммирующего усилителя 7, и второй ключ 15, включенный параллельно интегрирующему усилителю 14, а управляющий выход второго ключа 15 соединен. с выходом

35 двухполупериодного выпрямителя 12.

Канал косвенного измерения образован оптически связанными полупрозрачными зеркалами 4 и вторым фотоприемником 5 и последовательно соединен- 40 ным с ним вторым измерительным преобразователем 9 и интегрирующим усилителем 14. В качестве формирователя

1 предпочтителен лазер. Для исключения попадания на второй фотоприемник

5 отраженного луча оптичес кий отражатель 2, а с ним и зеркало 4 развернуты на соответствующий угол вокруг оси, параллельной оси симметрии второго фотоприемника 5.

Позицией 16 обозначено измеряемое стекло, 17 — стрелка, указывающая направление полосности стекла 16.

Плоскость транспортирования стекла

16 перпендикулярна плоскости чертежа и проходит через линию 18, Устройство для измерения толщины тянутого листового стекла работает следующим образом.

Пучок света от формирователя 1 проходит через стекло 16 и, повернувшись в оптическом отражателе 2, проходит через стекло 16 вторично в обратном направлении. При соответствующем количеетве оптических отражателей, прохождение пучка света через стекло осуществляется многократно.

Стекло 16 транспортируют с постоянной скоростью вдоль собственной. плоскости поперек направления вытягивания (полосности)., отмеченного на фиг. 1 стрелкой 17. Прошедший через стекло

16 пучок света претерпевает смещение, усиленное оптическим отражателем 2 (трехгранной прямоугольной призмой) за счет повторного своего прохождения через стекло 16, и угловое отклонение поперек смещения из-sa полосности поверхностей стекла 16, усиленное после повторного прохожцения чеpcs стекло 16 после отражения от зеркала 4.

Вторым Аотоприемником 5 совместно с вторым измерительным преобразователем 9 непрерывно измеряют координату пучка света, прошедшего через стекло 16, пропорциональную угловому отклонению этого пучка и углу клина между поверхностями контролируемого участка стекла 16 (фнг. 2, б).

Сигнал, снимаемый с второго измерительного преобразователя 9, последовательно усиливают и ограничивают усилителем-ограничителем 10 (фиг..2,в) дифференцируют дифференцирующим усилителем 11 (фиг. 2, г), и выпрямляют двухполупериодным выпрямителем 12 (фиг. 2д), формируя на выходе последнего импульсы напряжения, возникающие в те моменты времени, когда угловое отклонение прошедшего через стекло 16 пучка света равно нулю.

Эти импульсы на время своего существования открывают первый 13 и второй

15 ключи. Второй ключ 15 в открытом состоянии закорачивает хронирующий конденсатор интегрирующего усилителя

14, устанавливая его выходное напряжение в ноль. Первый ключ 13 в открытом состоянии включает первый измерительный преобразователь 6. Первый Аотоприемник 3 измеряет смещение прошедшего через стекло 16 пучка света .(фиг. 2 а). Так как угловое отклонение прошедшего через стекло 16 пучка света в это время равно нулю, контролируемый участок стекла 16 можно рас15220

7 сматривать как плоскопараллельную пластинку, поэтому измеряемое смещение пропорционально ее,толщине.

Первый ключ 13 совместно с первым измерительным преобразователем 6 5 осуществляет функцию выборки-хранения, Когда первый ключ 13 закрывается, на выходе первого измерительного преобразователя 6 сохраняется сигнал, содержащий информацию о толщине стек- 10 ла 16 на лосконараллельном участке (фиг. 2а), который через суммирующий усилитель 7 проходит на регистрирующий прибор 8.

Закрытие первого 13 и второго 1з ключей происходит при исчезновении импульса напряжения на выходе двухголупериодного выпрямителя 12; т.е. тогда, когда угловое отклонение попе-. рек смещения прошедшего через стекло 20

16 пучка света становится не равным нулю. С этого момента сигнал, снима1 етый с второго измерительного преоб. разователя 9, подвергается интегрированию интегрирующим усилителем 14, на выходе которого появляется напряжение (фиг. 2е), пропорциональное разнотолщинности контролируемого участка стекла 16. Это напряжение.суммируют с помощью суммирующего уси- ЗО лителя 7 с выходным сигналом первого измерительного преобразователя

6, в результате чего на выходе суммирующего усилителя 7 получают напряжение (фиг. 2ж), пропорциональное толщине проходящего через зону контроля участка тянутого листового стекла 16.

При появлении на выходе двухполупериодного выпрямителя 12 очередного импульса напряжения, соответствующего нулевому угловому отклонению .прошедшего через стекла 16 пучка света, первый 13 и второй 15 ключи снова открываются и процесс измерения толщины стекла 16 повторяется.

Условие постоянства скорости перемещения стекла 16 через зону контроля поставлено в связи с тем, что интегрирование интегрирующим .усилителем 14 сигнала, снимаемого с второго измерительного преобразователя

9, проходит в функции времени, поэтому изменение скорости перемещения стекла 16 приводит к обратно пропорциональному измерению амплитуды выходного сигнала интегрирующего усилителя 14 и, следовательно, к погрешности измерения.

37 8

В качестве первого позиционно1 чувствительного фотоприемника 3 с первым измерительным преобразователем 6, и второго позиционно-чувствительного фотоприемника 5 со вторым измерительным преобразователем 9 может быть использован измеритель координаты пучка света со схемой следящего преобразования изображения.

Для упрощения конструкции оптической системы устройства полупрозрачное зеркало 4 выполнено в виде полупрозрачного зеркального слоя, нанесенного на гипотенузную грань трехгранной прямоугольной призмы 2. Это не усложняет юстировку оптической системы, так как выходящий из призмы 2 пучок света параллелен посылаемому на нее пучку независимо от угла его падения на входную грань.

Формула изобретения

1. Способ измерения толщины тянутого листового стекла, заключающийся в том, что на стекло под заданным углом к его плоскости направляют пучок света, многократно последовательно пропускают этот пучок через стекло, осуществляют сканирование стекла пропущенным через него пучком света путем транспортирования стекла вдоль собственной плоскости поперек направления полосности и по смещению прошедшего через стекло пучка света судят о толщине стекла, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, направление пучка выбирают так, что проекция пучка на плоскость стекла совпадает с направлением полосности стекла, а смещение прошедшего через стекло пучка света измеряют в те моменты времени, когда его угловое отклонение в направлении, перпендикулярном смещению, равно нулю.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения информативности измерений, стекло транспортируют с постоянной скоростью, дополнительно измеряют угловые отклонения прошедшего через стекло пучка света в направлении, перпендикулярном смещению, получают интегральные значения измеренных угловых îгклонений за промежутки времени между соседними переходами углового отклонения пучка света через нуль, а о толщине стекла по трассе сканирова1522037 ния судят по суммарному значению интегрального углового отклонения.

3. Устройство для измерения толщины тянутого листового стекла со5 держащее формирователь пучка света, установленный под заданным углом к плоскости транспортирования стекла, систему отражателей, установленных по обе стороны от плоскости транспортирования стекла и последовательно оптически связанных между собой, позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный по ходу пучка света, на выхоДе системы отражателей и последо- )5 вательно соединенные с поэиционночувствительным фотоприемником первый измерительный преобразователь и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше- 20 ния точности, формирователь пучка cae"" та и система оптических отражателей ориентированы так, что траектория пучка света в системе оптических отражателей, расположена в плоскости, 25 перпендикулярной плокости транспортирования стекла, линия пересечения этих плоскостей перпендикулярна нап" равлению транспортирования стекла, позиционно-чувствительный фотоприемник выполнен однокоординатным и ориентирован так, что ось симметрии егЬ светочувствительной линейки расположена в плоскости траектории пучка света.

4. Устройство по и. 3. о т л и35 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности измерений, оно снабжено каналом косвенного измерения, состоящим иэ полупрозрачного зеркала, установленного по ходу пучка света перед первым оптическим отражателем системы оптических отражений, второго однокоординатного позиционно-чувствительного фотоприемника, установленного по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом пучка света так, что ось симметрии его светочувствительной линейки перпендикулярна оси симметрии светочувствительной линейки первого однокоординатного позиционно-чувствительного фотоприемника, и последовательно соединенных с вторым фотоприемником второго измерительного преобразователя и интегрирующего усилителя, суммирующим усилителем, включенным между первым измерительным преобразователем и ре= гистрирующим прибором, последовательно соединенными с выходом второго измерительного преобразователя усилителем-ограничителем, дифференцирующим усилитедем, двухполупериодным выпрямителем и первым ключом, выход которого соединен с управляющим входом первого измерительного преобразователя, и вторым ключом, включенным параллельно интегрирующему усилителю, выход которого соединен с вторым выходом суммирующего усилителя, а управляющий вход второго ключа соединен с выходом двухполупериодного выпрямителя.

5. Устройство по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения его конструкции, оптические отражатели системы выполнены в виде трехгранных прямоугольных призм с гипотенуэной гранью в качестве вхЬдного и выходного окон для пучка света, а полупрозрачное зеркало выполне-. но в виде полупрозрачного зеркального слоя, нанесенного на гипотенузную грань первой по ходу пучка света трехгранной прямоугольной призмы.

1522037 д р

Составитель О.Смирнов

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 6948/37 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r, Ужгород, ул. Гагари а, 1 1

11 И

Г г ина 101