發(fā)布時(shí)間：2020-03-31 02:34

【摘要】：玻璃平板的厚度、玻璃管的外徑和壁厚、玻璃中氣泡的尺寸等幾何參數(shù)是重要的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo),幾何參數(shù)不均勻也是造成玻璃局部析晶的一個(gè)重要因素。幾何參數(shù)的在線檢測(cè)有助于及時(shí)反饋測(cè)量結(jié)果來(lái)調(diào)整熱工參數(shù)�，F(xiàn)有激光檢測(cè)方法無(wú)法有效消除入射角波動(dòng)等因素造成的測(cè)量誤差。因此,通過(guò)改進(jìn)和優(yōu)化光路配置消除或抑制誤差對(duì)提高幾何參數(shù)測(cè)量精度具有重要意義。本文以玻璃幾何參數(shù)的激光檢測(cè)方法為中心,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,改進(jìn)激光三角測(cè)厚方法,提出直射式激光三角測(cè)厚的輔助光束傾斜校正方案,建立了斜射式激光雙三角測(cè)厚數(shù)學(xué)模型;改進(jìn)激光透射測(cè)厚方法,分析厚度、折射率對(duì)透射光束橫向偏移量的影響,提出雙路透射測(cè)厚方案;改進(jìn)激光反射測(cè)厚方法,分析厚度、折射率對(duì)反射雙光束間距的影響,確定最佳入射角,搭建線結(jié)構(gòu)光反射式玻璃測(cè)厚實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分析誤差來(lái)源和改進(jìn)措施,提出雙路反射測(cè)厚方案;在透射、反射測(cè)厚方法基礎(chǔ)上提出透反互補(bǔ)測(cè)厚方案,確定最佳入射角,搭建線結(jié)構(gòu)光透反互補(bǔ)式測(cè)厚實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證誤差抑制效果。其次,針對(duì)幾何光學(xué)法在超薄玻璃測(cè)厚上的局限性,完善了基于多普勒振鏡線性調(diào)頻激光的雙光束和多光束激光外差玻璃測(cè)厚方法以及基于電流線性調(diào)頻激光的多光束激光外差玻璃測(cè)厚方法,針對(duì)超薄顯示器基板玻璃進(jìn)行測(cè)厚仿真實(shí)驗(yàn)研究,分析測(cè)厚精度。然后,根據(jù)幾何光學(xué)原理和菲涅耳公式,得出了平行光束垂軸入射玻璃管時(shí)透射光線偏向角和光強(qiáng)隨入射光線離軸距離的分布規(guī)律;基于窄束激光轉(zhuǎn)鏡和振鏡掃描原理,提出振鏡掃描式玻璃管外徑和壁厚激光在線測(cè)量方案;基于CCD成像原理,提出擴(kuò)束激光透射成像法在線測(cè)量玻璃管外徑與壁厚的方案,建立外徑與壁厚測(cè)量數(shù)學(xué)模型,根據(jù)兩側(cè)遠(yuǎn)心光路設(shè)計(jì)透射光束接收鏡頭,搭建擴(kuò)束激光透射成像式玻璃管外徑與壁厚測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分析測(cè)量精度和誤差來(lái)源。最后,按照線結(jié)構(gòu)激光掃描玻璃氣泡二維成像原理,給出像素時(shí)鐘頻率與激光掃描速率的匹配關(guān)系,分析氣泡圖像失真原因,搭建線結(jié)構(gòu)激光掃描式玻璃氣泡尺寸視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng),分析氣泡橫向和縱向尺寸測(cè)量精度;探討了平行光照射球形氣泡時(shí)散射光束的遠(yuǎn)場(chǎng)干涉問(wèn)題,給出光程差和干涉條紋相對(duì)光強(qiáng)分布規(guī)律,通過(guò)仿真分析確定了球形玻璃氣泡直徑測(cè)量時(shí)的最佳觀察角。
【圖文】：

線補(bǔ)償[29]，其結(jié)構(gòu)如圖1-1(a)，測(cè)厚平均絕對(duì)誤差小于0.01 mm，該方法需要在玻璃下方加一個(gè)散射基板，通過(guò)透明板厚引起的散射點(diǎn)像移進(jìn)行厚度測(cè)量，解決了與非透明板相比透明板表面散射較弱的問(wèn)題，但該方法中玻璃板不能發(fā)生傾斜，否則入射角變化會(huì)改變補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)而造成誤差。中北大學(xué)電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王召巴課題組研究了基于CCD位移傳感器的激光雙三角法玻璃厚度高溫環(huán)境在線檢測(cè)系統(tǒng)[30 33]，其結(jié)構(gòu)如圖1-1(b)，通過(guò)設(shè)置在玻璃板上下的兩個(gè)位移傳感器測(cè)量上下表面的散射點(diǎn)位置，進(jìn)而算出玻璃板厚度，但同樣存在玻璃板傾斜時(shí)散射點(diǎn)位置移動(dòng)引起厚度測(cè)量誤差的問(wèn)題。為解決激光三角法受玻璃平板振動(dòng)影響較大的問(wèn)題

提出了雙路對(duì)稱透射法[38, 39]，光路配置如圖1-2(a)所示，實(shí)現(xiàn)了玻璃平板傾斜的補(bǔ)償，精度可達(dá)到0.1 mm，但沒(méi)有分析兩路入射光夾角對(duì)測(cè)量的影響，進(jìn)而對(duì)光路進(jìn)行優(yōu)化。玻璃平板生產(chǎn)線上，退火窯前后的工段分別稱為熱端和冷端，為了縮短測(cè)量時(shí)間，及時(shí)反饋測(cè)量結(jié)果進(jìn)而調(diào)整熱工參數(shù)，許多研究人員將測(cè)量轉(zhuǎn)移到熱端，天津大學(xué)的王寶光課題組與江蘇蘇華達(dá)玻璃廠合作基于反射法開(kāi)發(fā)了一套浮法玻璃錫槽內(nèi)在線測(cè)厚儀[40]，，采用的雙反射光路配置如圖1-2(b)，實(shí)現(xiàn)了錫槽內(nèi)玻璃液上下面有夾角時(shí)的誤差校正
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24;TQ171.1

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6 昌澤舟,步天o

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