Способ и система для обнаружения включений в термополированном стекле на основе анализа длин волн
Предложен способ и система обнаружения включений на основе сульфида никеля в натриево-кальциево-силикатном стекле, таком как термополированное стекло. Во время и/или после процесса изготовления стекла, после стадии в флоат-процессе, в ходе которой получают стеклянный лист, и помещают его на расплавленный материал (например, в ванну с расплавом олова), и охлаждают или оставляют для охлаждения, например, с использованием лера для отжига, на полученное стекло направляют свет, и анализируют длины волн отраженного света (например, длины волн красного и синего света) для обнаружения включений. Определение, присутствуют ли в стекле включения, проводят на основании различия между тем, как первая и вторая длины волн отражённого света дифрагируют и/или рассеиваются. Технический результат изобретения – усовершенствование контроля качества стекла. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
[0001] Данной заявкой испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/639,547, поданной 7 марта 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
[0002] Примеры осуществления настоящего изобретения относятся к способу и/или системе для обнаружения включений и/или других дефектов (например, микровключений, таких как включения/дефекты на основе сульфида никеля) в натриево-кальциево-силикатном стекле, таком как термополированное стекло. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения свет (например, видимый свет) из по меньшей мере одного источника света направляется на стекло, и различные длины волн отраженного света (например, преломленное и/или рассеянное излучение) по меньшей мере от одного источника света анализируют и сравнивают, и включения могут быть обнаружены на основании различий между различными длинами волн. Например, включения сульфида никеля имеют шероховатость поверхности, которая будет влиять на заданный диапазон длин волн (например, 400-500 нм) иначе, чем другой диапазон длин волн (например, 600-650 нм). Например, включения из сульфида никеля имеют шероховатость поверхности, у которой показатель преломления для синего света будет больше, чем для красного света, что обеспечивает различные степени рассеяния при различных длинах волн. Таким образом, включения на основе сульфида никеля могут быть обнаружены на основании разного воздействия (например, дифракции и/или рассеянии) на различные виды волн, тогда как на термополированном стекле без включений или с включениями, имеющими гладкие зеркалоподобные поверхности, такого эффекта наблюдаться не будет. В одном примере осуществления настоящего изобретения, во время и/или после процесса изготовления стекла, после стадии в флоат-процессе, в ходе которой получают стеклянный лист, и помещают его на расплавленный материал (например, в ванну с расплавом олова), и охлаждают или оставляют для по меньшей мере частичного охлаждения, например после лера для отжига, свет от по меньшей мере одного источника (-ов) света направляют на полученное стекло, при этом включения могут быть обнаружены на основании анализа и/или сравнения отраженного света (например, преломленного и/или рассеянного света) в зависимости от длины волны (λ). Например, значительные различия в отраженном свете (например, преломленном и/или рассеянном) в данном месте могут указывать на присутствие включения на основе сульфида никеля.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Процесс изготовления термополированного стекла известен специалистам в данной области. Например, см. патенты США № 3,954,432, 3,083,551, 3,220,816, 7,743,630, 8,677,782, 9,016,094 и 5,214,008, описания которых полностью включены в настоящий документ путем ссылки. Как правило, на линии изготовления термополированного стекла, сырьевые материалы нагревают в печи или плавильном аппарате для образования расплава стекломассы. Расплав стекломассы выливают в ванну с расплавленным материалом, таким как олово (ванна расплава), а затем непрерывно охлаждают для образования ленты термополированного стекла. Ленту термополированного стекла затем направляют в лер для отжига для дальнейшей обработки, а затем нарезают с образованием твердых стеклянных изделий, таких как плоские стеклянные листы. В случае термополированного стекла стекольная шихта часто включает соду, известь и кремнезем для формирования натриево-кальциево-силикатного плоского стекла.
[0004] Термополированное стекло широко используется в изготовлении окон для административных и жилых зданий, стеклянной мебели, душевых дверей и лобовых стекол для автомобилей. Для многих изделий термополированное стекло необходимо подвергнуть термозакалке (нагреванию до температуры не менее 580°C с последующим быстрым охлаждением), чтобы обеспечить безопасность при разрушении. Примеси из сырья, сера в добавке (-ах) и/или загрязнения, полученные в флоат-процессе, эпизодически и непредсказуемо образуют нежелательные химические соединения (например, включения) в процессе формирования стекла, которые являются нежелательными дефектами в стекле. Известно, что никель, например, спонтанно связывается с серой с образованием включений сульфида никеля или включений на его основе (любой подходящего стехиометрического состава, такого как NiS).
[0005] Хотя включения NiS, как правило, безвредны в отожженном стекле (например, изготовленном с использованием флоат-процесса без какой-либо дополнительной термообработки, такой как термозакалка), известно, что включения приводят к спонтанному разрушению термозакаленного стекла. Более того, включения/ дефекты NiS в термозакаленном стекле явились причиной катастрофического разрушения стекла в течение длительного времени в установленных изделиях. Следовательно, выбраковка дефектного отожженного стекла служит по меньшей мере двум целям: a) увеличению выхода продукции на дорогостоящих стадиях термозакалки и тепловой выдержки, а b) сводит к минимуму катастрофическое разрушение стекла в установленных изделиях.
[0006] Сульфид никеля существует в различных фазах при разных температурах. Например, известны две отдельные фазы NiS - альфа-фаза и бета-фаза. При температурах ниже 715°F (379°C) сульфид никеля относительно стабилен в бета-фазе. При температурах, превышающих это значения, он стабилен в альфа-фазе. Таким образом, при производстве стекла в печи, существует вероятность, что какие-либо включения NiS будут находиться в альфа-фазе. В типичном отожженном стекле процесс медленного охлаждения, обеспечиваемый в лере для отжига, предоставляет достаточно времени для преобразования NiS в его бета-фазу по мере охлаждения стекла.
Однако в процессе быстрого охлаждения, применяемого как в термически упрочненном, так и в закаленном стекле, часто бывает недостаточно времени для завершения фазового перехода (что является относительно медленным процессом). Поэтому включения NiS внедряются в стекло в их высокотемпературной альфа-фазе. Однако, по мере охлаждения стекла с выходом за пределы температуры фазового изменения, включения NiS стремятся повторно войти в бета-фазу с более низкой энергией. Для внедренных включений этот процесс занимает от нескольких месяцев до нескольких лет. Это может не оказывать влияния на стекло, если бы не тот факт, что при переходе NiS из альфа-фазы в бета-фазу оно увеличивается в объеме, в частности на 2-4%. Такое увеличение может вызывать локализованные напряжения при растяжении, которые могут привести к разрушению стекла.
[0007] Сульфид никеля представляет собой соединение, которое также имеет различные формы. Наиболее распространенные формы сульфида никеля представляют собой Ni7S6, NiS, NiS1,03, Ni3S2 и Ni3S2+Ni. При наблюдении в электронный микроскоп Ni7S6, NiS и NiS1,03 имеют золотисто-желтый цвет и неровную поверхность, подобную поверхности шара для гольфа. Эти три типа являются немагнитными и, как было обнаружено, приводят к разрушению закаленного стекла.
[0008] Для обеспечения встроенного в процесс обнаружения включений NiS и других микродефектов аналогичного размера (например, дефектов размером 40-150 микрон) применяли различные способы. В патенте США № 7,511,807, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки, например, на стекло направляют свет и наблюдают рассеяние света для обнаружения включений. Исходя из установленного выше, традиционные методы обнаружения включений были малопродуктивными и иногда неэффективными.
[0009] С учетом изложенного выше очевидно, что в данной области существует потребность в усовершенствованном способе изготовления стекла и контроля качества стекла, включая улучшенный способ и/или устройство для обнаружения включений в натриево-кальциево-силикатном стекле.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Предложен способ и/или система для обнаружения включений (например, включений/дефектов на основе сульфида никеля) в натриево-кальциево-силикатном стекле. Встроенные системы и/или способы, описанные в настоящем документе, можно применять для обнаружения, например, включений и/или других дефектов в термополированном стекле, таких как включения сульфида никеля и/или других микродефектов размером от приблизительно 30-200 мкм, более предпочтительно от приблизительно 40-150 мкм, и/или можно применять для различения таких включений на основе сульфида никеля от других включений.
[0011] В определенных примерах осуществления натриево-кальциево-силикатное стекло содержит базовую часть стекла, которая включает в процентах по массе: SiO2 67-75%, Na2O 10-20%, CaO 5-15%, Al2O3 0-7%, MgO 0-7% и K2O 0-7%. Кроме того, окрашенная часть стекла может дополнительно включать один или более красителей, таких как железо, селен, кобальт, эрбий и/или другие подобные красящие вещества.
[0012] В определенных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается способ и/или система для обнаружения включений и/или других дефектов (например, микровключений, таких как включения/дефекты на основе сульфида никеля) в натриево-кальциево-силикатном стекле, таком как термополированное стекло. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения свет (например, видимый свет) по меньшей мере из одного источника света направляют на стекло, и анализируют и сравнивают различные длины волн отраженного света (например, преломленного и/или рассеянного света) по меньшей мере от одного источника света, и включения могут быть обнаружены на основании различий между различными длинами волн. Например, включения сульфида никеля имеют шероховатость поверхности, которая будет влиять на заданный диапазон длин волн (например, 400-500 нм) иначе, чем другой диапазон длин волн (например, 600-650 нм). Например, включения из сульфида никеля имеют шероховатость поверхности, у которой показатель преломления для синего света будет больше, чем для красного света, что обеспечивает различные степени рассеяния при различных длинах волн. Таким образом, включения на основе сульфида никеля могут быть обнаружены на основании разного воздействия (например, дифракции и/или рассеянии) на различные виды волн, тогда как на термополированном стекле без включений или с включениями, имеющими гладкие зеркалоподобные поверхности, такого эффекта наблюдаться не будет. В одном примере осуществления настоящего изобретения, во время и/или после процесса изготовления стекла, после стадии в флоат-процессе, в ходе которой получают стеклянный лист, и помещают его на расплавленный материал (например, в ванну с расплавом олова), и охлаждают или оставляют для по меньшей мере частичного охлаждения, например после лера для отжига, свет от по меньшей мере одного источника (-ов) света направляют на полученное стекло, при этом включения могут быть обнаружены на основании анализа и/или сравнения отраженного света (например, преломленного и/или рассеянного света) в зависимости от длины волны (λ). Например, значительные различия в отраженном свете (например, преломленном и/или рассеянном) в данном месте могут указывать на присутствие включения на основе сульфида никеля.
[0013] В одном примере осуществления настоящего изобретения предложена система для обнаружения включений в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую: SiO2 67-75%, Na2O 10-20%, CaO 5-15%, Al2O3 0-7%, K2O 0-7%, систему, содержащую: по меньшей мере один источник света для направления света на стекло; и процессор, выполненный с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света.
[0014] В одном примере осуществления настоящего изобретения предложена система для обнаружения включений в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую: SiO2 67-75%, Na2O 10-20%, CaO 5-15%, Al2O3 0-7%, K2O 0-7%, систему, содержащую: по меньшей мере один источник света для направления света на стекло; и процессор, выполненный с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, на основе по меньшей мере коэффициента отражения первой и второй отраженных длин волн от стекла.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0015] На Фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий поглощение включений сульфида никеля, которые могут присутствовать в термополированном стекле, в зависимости от длины волны (нм).
[0016] На Фиг. 2 представлен график, на котором показано пропускание (% T) примера натриево-кальциево-силикатного стекла в зависимости от длины волны (нм).
[0017] На Фиг. 3 представлено множество изображений включений сульфида никеля (два левых столбца) и металлических включений, не являющихся NiS (два правых столбца), в стекле по отношению к падающему синему свету и падающему красному свету при различных уровнях контрастности.
[0018] На Фиг. 4 представлена принципиальная схема системы для обнаружения включений в термополированном стекле в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] Предложен способ и/или система для обнаружения включений (например, включений/дефектов на основе сульфида никеля) в натриево-кальциево-силикатном стекле 1. В определенных примерах осуществления натриево-кальциево-силикатное стекло 1 содержит базовую часть стекла, включающую в процентах по массе: SiO2 67-75%, Na2O 10-20%, CaO 5-15%, Al2O3 0-7%, MgO 0-7% и K2O 0-7%. Кроме того, окрашенная часть стекла может дополнительно включать один или более красителей, таких как железо, селен, кобальт, эрбий и/или другие подобные красящие вещества. В альтернативном варианте осуществления стекло 1 может представлять собой стекло другого типа, такое как боросиликатное стекло, алюмосиликатное стекло и т. п.
[0020] Например, натриево-кальциево-силикатное стекло 1 в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения, может быть изготовлено с помощью флоат-процесса или другого подходящего процесса на основе процентного соотношения по массе, включает следующие основные ингредиенты:
Таблица 1. Пример базового стекла
| Ингредиент | масс. % |
| SiO2 | 67-75% |
| Na2O | 10-20% |
| CaO | 5-15% |
| MgO | 0-7% |
| Al2O3 | 0-7% |
| K2O | 0-7% |
[0021] В базовое стекло также могут быть включены другие дополнительные ингредиенты, включая различные вспомогательные вещества для рафинирования, такие как сульфат натрия, кристаллизационная вода и/или другие подобные вещества. В определенных вариантах осуществления, например, стекло 1 в контексте настоящего документа может быть изготовлено из сырьевых материалов - кварцевого песка, кальцинированной соды, доломита, известняка с использованием сульфата натрия (SO3) в качестве очищающего агента.
В определенных примерах также можно использовать восстанавливающий (-ие) и окисляющий (-ие) агент (-ы). В определенных примерах базовые натриево-кальциево-силикатные стекла 1 в контексте настоящего документа могут включать по массе от приблизительно 10-15% Na2O и от приблизительно 6-12% CaO. В дополнение к материалам базового стекла, описанным выше, стекольная шихта и/или готовое стекло 1 могут также включать окрашивающую часть, включающую материал (-ы), такие как железо, эрбий, кобальт, селен и/или другие подобные вещества в подходящих количествах для обеспечения окрашивания стекла и/или поглощения стеклом желаемым способом. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения количество общего железа в стекле может составлять от приблизительно 0,05 до 1,2%, более предпочтительно от приблизительно 0,3 до 0,8%. В случае определенных прозрачных стекол с высоким светопропусканием общее содержание железа может составлять от приблизительно 0,005 до 0,025%. Общее количество железа, присутствующего в стекле и, таким образом, в его окрашенной части, выражено в настоящем документе в пересчете на Fe2O3 в соответствии со стандартной практикой. Однако это не означает, что все железо фактически находится в форме Fe2O3. Аналогичным образом, количество железа в двухвалентном состоянии в настоящем документе выражено в FeO, несмотря на то, что все железо в стекле в двухвалентном состоянии может быть в форме, отличной от FeO.
[0022] При изготовлении стекла, например, с использованием флоат-процесса, сырье для стекольной шихты (например, кварцевый песок, кальцинированную соду, доломит, известняк, краситель (-и) и т.д.) загружают в печь или плавильный аппарат и нагревают с образованием расплава стекломассы. Расплав стекломассы выливают в ванну с расплавленным материалом, таким как олово (ванна расплава), где формируется стекло, которое непрерывно охлаждают для образования ленты термополированного стекла. Лента термополированного стекла подается в лер для отжига для обеспечения медленного охлаждения. При необходимости перед подачей в лер для отжига, участок (участки) бокового края стеклянного листа могут быть обрезаны в горячем состоянии. Стеклянный лист, как правило, достигает начала лера отжига при температуре по меньшей мере приблизительно 540°C, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 580°C, с возможным диапазоном от приблизительно 540°C (или 580°C) до 800°C. Во время отжига температуру полосы стеклянного листа медленно понижают от температуры отжига (например, от приблизительно 538-560°C) до температуры деформации от приблизительно 495-560°C, что можно называть интервалом отжига. Хотя эти температурные интервалы являются предпочтительными для отжига, в определенных случаях возможно использование различных температур. Во время отжига непрерывный стеклянный лист может поддерживаться с помощью либо валиков, либо газа. После отжига непрерывный стеклянный лист перемещают для дальнейшей обработки, такой как одно или более из резки, дополнительного охлаждения, покрытия и/или других подобных операций.
[0023] Как показано на Фиг. 1-2, NiS, как правило, является непрозрачным материалом, что обеспечивает поглощение им определенных длин волн света, для которых стекло является прозрачным. Термополированное стекло 1, например, в значительной степени поглощает свет в ультрафиолетовой (УФ) и ближней инфракрасной (БИК) областях спектра. В то же время длины волн в видимой области спектра (400-700 нм) и даже некоторые длины волн в ближней ИК области спектра легко проходят через стекло 1, как показано на Фиг. 2.
[0024] На Фиг. 4 показан пример системы для обнаружения включений и/или других дефектов (например, микровключений, таких как включения/дефекты на основе сульфида никеля) в натриево-кальциево-силикатном стекле 1, таком как термополированное стекло, перемещающемся в направлении D на валиках 3. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения свет (например, видимый свет, который включает длины волн красного, зеленого и синего света) L по меньшей мере из одного источника света LS направляют на стекло 1, и анализируют и сравнивают различные длины волн отраженного света (например, преломленного и/или рассеянного света) R, R’ по меньшей мере от одного источника света, причем включения могут быть обнаружены на основании различий между различными длинами волн. Свет от источника (-ов) LS1, LS2 может быть или не быть сфокусирован на стекле 1, например, может быть сфокусирован на верхней поверхности стекла. Например, включения сульфида никеля в стекле 1 имеют шероховатость поверхности, которая будет влиять на заданный диапазон длин волн (например, 400-500 нм) иначе, чем на другой диапазон длин волн (например, 600-650 нм). Например, включения из сульфида никеля имеют шероховатость поверхности, для которой показатель преломления синего света будет больше, чем показатель преломления красного света, таким образом обеспечивая разные степени рассеяния при различных длинах волн, таких как длины волн синего и красного света. Таким образом, включения на основе сульфида никеля в стекле 1 могут быть обнаружены, основываясь на разном воздействии (например, преломлении и/или рассеяния) на различные виды волн, тогда как на термополированном стекле без включений такого эффекта наблюдаться не будет. Например, как показано на Фиг. 4, цветной фильтр 1 может фильтровать видимый свет от источника света LS1 света так, чтобы отфильтровывать зеленый и синий свет, так что светоприемник 1 принимает и анализирует отраженный (например, преломленный и/или рассеянный) красный свет, а цветной фильтр 2 может фильтровать видимый свет от источника LS2 так, чтобы отфильтровывать зеленый и красный свет, так что светоприемник 2 принимает и анализирует отраженный (например, преломленный и/или рассеянный) синий свет. Следует отметить, что цветные фильтры являются необязательными, и в вариантах осуществления, в которых один или оба из цветных фильтров отсутствуют, система обработки может проводить анализ и сравнение определенных длин волн. В этом случае компьютер и/или компьютерная система, включающая процессор и компаратор (который может быть частью процессора), анализирует отраженный красный и синий свет и определяет, присутствует ли включение (-я) на основе сульфида никеля на основании по меньшей мере различия между отраженным красным и синим светом в данном месте стекла.
[0025] Например, с помощью процессора компьютера можно определить, присутствует ли включение на основе сульфида никеля в данной области/месте стекла 1, когда разница между (a) яркостью, интенсивностью, степенью, размером и/или количеством отраженного красного цвета (например, преломленного и/или рассеянного) в этой области/месте и (b) яркостью, интенсивностью, степенью, размером и/или количеством отраженного синего цвета (например, преломленного и/или рассеянного) в этой области/месте превышает предварительно заданное значение. Если разница между (a) и (b) меньше предварительно заданного значения, можно определить, что в этом месте стекла отсутствует включение на основе сульфида никеля (например, в заданном диапазоне размеров, таком как диапазон размеров, описанный в настоящем документе).
[0026] В одном примере осуществления настоящего изобретения, во время и/или после процесса изготовления стекла, после стадии в флоат-процессе, в ходе которой получают стеклянный лист, и помещают его на расплавленный материал (например, в ванну с расплавом олова), и охлаждают или оставляют для по меньшей мере частичного охлаждения, например после лера для отжига, свет по меньшей мере от одного источника (-ов) света LS1, LS2 направляют на полученное стекло 1, при этом включения могут быть обнаружены на основании анализа и/или сравнения отраженного света (например, преломленного и/или рассеянного света) в зависимости от длины волны (λ). Например, как указано выше, значительные различия в отраженном свете (например, преломленном и/или рассеянном) в данном месте могут указывать на присутствие включения (-ий) на основе сульфида никеля. В определенных примерах осуществления настоящего изобретения система, показанная на Фиг. 4, для обнаружения включений, таких как сульфид никеля (любого стехиометрического состава), в стекле 1 может быть размещена на линии изготовления термополированного стекла после лера для отжига, до или после узла резки стекла. При обнаружении включения (-ий) в стекле эту часть стекла отбраковывают и/или не подвергают термозакалке. В альтернативном варианте осуществления система обнаружения включений, показанная на Фиг. 4, может быть размещена отдельно от линии изготовления термополированного стекла, например, на участке между линией изготовления термополированного стекла и печью для закалки, или на позиции непосредственно перед печью в секции для закалки для обнаружения включений и выбраковки стекла с включениями перед термозакалкой. Такой процесс обнаружения включений также можно использовать во время или после производства других типов стекла, таких как боросиликатное стекло, алюмосиликатное стекло или других подобных типов стекла (что отличается от во время и после флоат-процесса изготовления натриево-кальциево-силикатного стекла). Источник (-и) света LS1, LS2 могут быть импульсными или непрерывными в различных примерах осуществления и могут представлять собой единичный источник или множество источников света. Таким образом, включения на основе сульфида никеля в стекле 1 определяют на основе длины волны.
[0027] Стекло, изготовленное таким образом, что после прохождения секции обнаружения в нем не обнаружено включений, можно использовать, например, помимо прочего, в изготовлении стеклянных окон для зданий и/или стекол для транспортных средств, в изготовлении солнечных батарей, мебельного стекла и/или дисплеев.
[0028] Таким образом, в определенных примерах осуществления настоящего изобретения предлагают способ обнаружения включений на основе сульфида никеля (например, NiS). Способ основан на том, что включения сульфида никеля вследствие его кристаллической структуры, имеют микрошероховатость поверхности, и размер этой микрошероховатости может быть оценен по меньшей мере в диапазоне видимого света (400-700 нм). Отражение и последующий анализ света различных цветов (длин волн) от включений в этом диапазоне позволяет различать включения/ дефекты сульфида никеля и другие типы включений/ дефектов.
[0029] В определенных примерах осуществления свет по меньшей мере двух разных цветов от одного и того же источника (-ов) света направляют на стекло по существу под одним углом (например, свет от источников LS1 и LS2 направляют на перемещающееся стекло на Фиг. 4 под одним и тем же углом) и затем используют процессор для анализа (например, сравнения) изображений (например, см. изображения на Фиг. 3). В случае включений, отличных от NiS, таких как, например, металлические включения, в двух правых столбцах на Фиг. 3, гладкая поверхность таких включений не дает существенной разницы между разными цветами в отраженном изображении от включений или вокруг них, как показано в двух правых столбцах на Фиг. 3.
Однако в случае включений на основе сульфида никеля, показанных в двух левых столбцах на Фиг. 3, шероховатость поверхности таких включений в синем диапазоне (например, 400-500 нм), например, будет иметь более высокий показатель преломления синего света по сравнению с красным светом (например, 600-650 нм), таким образом показывая разные степени рассеяния, обнаруживаемые системой визуального обнаружения, как показано в двух левых столбцах на Фиг. 3.
[0030] На Фиг. 3 показан пример сравнения между включением сульфида никеля (два левых столбца) и металлических включений, не являющихся NiS (два правых столбца), под падающим синим и красным светом при различных уровнях контрастности. И, как объяснено выше, на Фиг. 4 представлен пример системы и устройства для обнаружения включений и определения их характера, таких как определяющих, присутствуют или нет включения на основе сульфида никеля и/или является ли данное включение включением на основе сульфида никеля. В строке 1 показан меньший уровень контрастности при обработке, а в строке 3 на Фиг. 3 показан больший уровень контрастности при обработке отраженных сигналов, и в строке 2 на Фиг. 3 показано, что происходит при использовании среднего уровня контрастности при обработке отраженных длин волн красного и синего света. Строка 3 с увеличенным уровнем контрастности, используемым при обработке длин волн отраженного красного и зеленого света, показывает, что получены очень различающиеся изображения отраженного красного и синего цвета для включений на основе сульфида никеля в двух левых столбцах (но не для металлического включения в двух правых столбцах). Таким образом, обнаружение значительной разницы между отражениями от включения синего и красного света, как, например, в строке 3 в двух левых столбцах на Фиг. 3, свидетельствует о наличии включения на основе сульфида никеля. После обнаружения включения (-ий) дефектное стекло может пройти оценку по алгоритму приемки/ выбраковки, так что его можно либо забраковать, либо отправить для детального определения включений. Если включения на основе сульфида никеля отсутствуют, то стекло 1 по-прежнему можно использовать в производстве.
[0031] Соответственно, в одном примере осуществления настоящего изобретения предложена система и/или способ обнаружения включений на основе сульфида никеля в отожженном или закаленном стекле. Включения определяют на основе рассеяния света по меньшей мере двух разных цветов (длин волн), полученного от дефекта. Отражение света по меньшей мере двух разных цветов позволяет получить различные отраженные изображения от включения на основе сульфида никеля благодаря слегка отличающемуся преломлению разных длин волн, связанному с элементами морфологической структуры включений на основе сульфида никеля (например, см. два левых столбца в третьей строке на Фиг. 3). С другой стороны, при использовании металлических и кремниевых включений, не содержащих NiS, формируются картины отраженного света, менее чувствительные к цвету падающего света (например, см. два правых столбца в третьей строке на Фиг. 3). Предпочтительно два цвета находятся в диапазоне длин волн видимого света. Например, первый цвет может быть синим (например, 400-480 нм), а второй цвет может быть красным (например, 650-700 нм). Два цвета находятся в разных областях спектра видимого света. Хотя два цвета предпочтительно находятся в видимой области спектра, возможно, что один или более цветов могут находиться за пределами видимой области спектра. Также возможно, что зеленый свет может быть заменен на красный или синий. В качестве другого примера, одна из двух длин волн света может находиться в видимой области спектра, а другая - в ближней инфракрасной области (например, 700-1200 нм). В другом возможном примере одна из двух длин волн света может находиться в видимой области спектра, тогда как другая - в УФ-области спектра, но при длине волны, превышающей край поглощения стекла (край поглощения зависит от типа стекла и может находиться в диапазоне от 200 до 380 нм). В другом примере осуществления одна из двух длин волн света может находиться в ближней ИК-области спектра, а другая - в УФ-области спектра. Таким образом, свет из двух или более длин волн используется для обнаружения включений, таких как включения NiS. Система обнаружения включения может быть встроенной или автономной.
[0032] В одном примере осуществления настоящего изобретения предложена система для обнаружения включений в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую: SiO2 67-75%, Na2O 10-20%, CaO 5-15%, Al2O3 0-7%, K2O 0-7%, систему, содержащую: по меньшей мере один источник света для направления света на стекло; и процессор, выполненный с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света.
[0033] В системе, описанной в непосредственно предшествующем параграфе, первая длина волны может являться длиной волны красного цвета, и/или вторая длина волны может являться длиной волны синего цвета.
[0034] В системе по любому из предшествующих двух параграфов первая длина волны может содержать длины волн в диапазоне от приблизительно 650-700 нм.
[0035] В системе по любому из предшествующих трех параграфов вторая длина волны может содержать длины волн в диапазоне от приблизительно 400-480 нм.
[0036] В системе по любому из предшествующих четырех параграфов длины волн отраженного света могут иметь длины волн преломленного и/или рассеянного света от включения в стекле.
[0037] В системе по любому из предшествующих пяти параграфов по меньшей мере один источник света может содержать первый источник света и второй источник света, которые могут быть ориентированы по существу под одинаковым углом относительно стекла. Между стеклом и первым источником света может быть предусмотрен первый цветной фильтр, и между стеклом и вторым источником света может быть предусмотрен второй цветной фильтр.
[0038] В системе по любому из предшествующих шести параграфов процессор может быть выполнен с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света по меньшей мере путем анализа по меньшей мере одного изображения, содержащего отражения от включения.
[0039] В системе по любому из предшествующих семи параграфов процессор может быть выполнен с возможностью определения того, подлежит ли стекло приемке или выбраковке, на основании по меньшей мере того, обнаружено ли включение, содержащее сульфид никеля.
[0040] В системе по любому из предыдущих восьми параграфов источник света может быть расположен на и/или в линии изготовления термополированного стекла и может быть расположен после лера для отжига линии изготовления термополированного стекла.
[0041] В системе по любому из предшествующих девяти параграфов процессор может быть выполнен с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, когда разница между (a) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества красного света, отраженного от включения, и (b) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества синего света, отраженного от включения, превышает предварительно заданное значение.
[0042] После приведенного выше описания специалисту в данной области будут понятны и другие особенности, модификации и усовершенствования. Таким образом, такие особенности, модификации и усовершенствования считаются частью настоящего изобретения, объем которого определяется следующими пунктами формулы изобретения:
1. Способ обнаружения включения в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую:
| Ингредиент | масс. % |
| SiO2 | 67-75% |
| Na2O | 10-20% |
| CaO | 5-15% |
| AI2O3 | 0-7% |
| K2O | 0-7% |
причем способ включает:
направление света от по меньшей мере одного источника света на стекло; и
определение, присутствует ли в стекле включение, содержащее сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между тем, как первая и вторая длины волн отраженного света дифрагируют и/или рассеиваются.
2. Способ по п. 1, в котором первая длина волны представляет собой длину волны красного света.
3. Способ по п. 1, в котором вторая длина волны представляет собой длину волны синего света.
4. Способ по п. 1, в котором первая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 650-700 нм.
5. Способ по п. 1, в котором вторая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 400-480 нм.
6. Способ по п. 1, в котором длины волн отраженного света представляют собой длины волн преломленного и/или рассеянного света от включения в стекле.
7. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один источник света содержит первый источник света и второй источник света.
8. Способ по п. 7, в котором между стеклом и первым источником света обеспечен первый цветной фильтр, а между стеклом и вторым источником света обеспечен второй цветной фильтр.
9. Способ по п. 1, в котором упомянутое определение, присутствует ли в стекле включение, содержащее сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света, содержит анализ по меньшей мере одного изображения, содержащего отражения от включения.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий определение, подлежит ли стекло приемке или выбраковке, на основании по меньшей мере того, обнаружено ли включение.
11. Способ по п. 1, в котором источник света расположен на и/или в линии изготовления термополированного стекла и расположен после лера для отжига линии изготовления термополированного стекла.
12. Способ по п. 1, в котором упомянутое определение, присутствует ли включение, содержащее сульфид никеля, в стекле, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света, содержит определение наличия включения, содержащего сульфид никеля, в стекле, когда разница между (a) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества красного света, отраженного от включения, и (b) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества синего света, отраженного от включения, превышает предварительно заданное значение.
13. Система обнаружения включения в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую:
| Ингредиент | масс. % |
| SiO2 | 67-75% |
| Na2O | 10-20% |
| CaO | 5-15% |
| Al2O3 | 0-7% |
| K2O | 0-7% |
причем система содержит:
по меньшей мере один источник света для направления света на стекло; и
процессор, выполненный с возможностью определения, присутствует ли включение, содержащее сульфид никеля, в стекле на основании по меньшей мере различия между тем, как первая и вторая длины волн отраженного света дифрагируют и/или рассеиваются.
14. Система по п. 13, в которой первая длина волны представляет собой длину волны красного света.
15. Система по п. 13, в которой вторая длина волны представляет собой длину волны синего света.
16. Система по п. 13, в которой первая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 650-700 нм.
17. Система по п. 13, в которой вторая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 400-480 нм.
18. Система по п. 13, в которой длины волн отраженного света представляют собой длины волн преломленного и/или рассеянного света от включения в стекле.
19. Система по п. 13, в которой упомянутый по меньшей мере один источник света содержит первый источник света и второй источник света, которые ориентированы по существу под одинаковым углом относительно стекла.
20. Система по п. 13, в которой упомянутый по меньшей мере один источник света содержит первый источник света и второй источник света, и причем между стеклом и первым источником света обеспечен первый цветной фильтр, а между стеклом и вторым источником света обеспечен второй цветной фильтр.
21. Система по п. 13, в которой упомянутый процессор выполнен с возможностью определения, присутствует ли в стекле включение, содержащее сульфид никеля, на основании по меньшей мере различия между первой и второй длинами волн отраженного света по меньшей мере путем анализа по меньшей мере одного изображения, содержащего отражения от включения.
22. Система по п. 13, в которой процессор выполнен с возможностью определения, подлежит ли стекло приемке или выбраковке, на основании по меньшей мере того, обнаружено ли включение, содержащее сульфид никеля.
23. Система по п. 13, в которой источник света расположен на и/или в линии изготовления термополированного стекла и расположен после лера для отжига линии изготовления термополированного стекла.
24. Система по п. 13, в которой процессор выполнен с возможностью определения наличия в стекле включения, содержащего сульфид никеля, когда разница между (a) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества красного света, отраженного от включения, и (b) одним или более из яркости, интенсивности, степени, размера и/или количества синего света, отраженного от включения, превышает предварительно заданное значение.
25. Способ обнаружения включения в стекле, причем стекло включает базовую стеклянную композицию, содержащую:
| Ингредиент | масс. % |
| SiO2 | 67-75% |
| Na2O | 10-20% |
| CaO | 5-15% |
| Al2O3 | 0-7% |
| K2O | 0-7% |
причем способ включает:
направление света, содержащего первую и вторую длины волн, от по меньшей мере одного источника света на стекло; и
определение, присутствует ли включение в стекле на основании по меньшей мере различия между тем, как первая и вторая длины волн дифрагируют и/или рассеиваются на стекле.
26. Способ по п. 25, в котором первая длина волны представляет собой длину волны красного света.
27. Способ по п. 25, в котором вторая длина волны представляет собой длину волны синего света.
28. Способ по п. 25, в котором первая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 650-700 нм.
29. Способ по п. 25, в котором вторая длина волны содержит длины волн в диапазоне около 400-480 нм.
30. Способ по п. 25, в котором включение содержит сульфид никеля.
