【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)的在線檢測有助于及時(shí)反饋測量結(jié)果來調(diào)整熱工參數(shù)�，F(xiàn)有激光檢測方法無法有效消除入射角波動(dòng)等因素造成的測量誤差。因此,通過改進(jìn)和優(yōu)化光路配置消除或抑制誤差對提高幾何參數(shù)測量精度具有重要意義。本文以玻璃幾何參數(shù)的激光檢測方法為中心,主要研究內(nèi)容如下:首先,改進(jìn)激光三角測厚方法,提出直射式激光三角測厚的輔助光束傾斜校正方案,建立了斜射式激光雙三角測厚數(shù)學(xué)模型;改進(jìn)激光透射測厚方法,分析厚度、折射率對透射光束橫向偏移量的影響,提出雙路透射測厚方案;改進(jìn)激光反射測厚方法,分析厚度、折射率對反射雙光束間距的影響,確定最佳入射角,搭建線結(jié)構(gòu)光反射式玻璃測厚實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分析誤差來源和改進(jìn)措施,提出雙路反射測厚方案;在透射、反射測厚方法基礎(chǔ)上提出透反互補(bǔ)測厚方案,確定最佳入射角,搭建線結(jié)構(gòu)光透反互補(bǔ)式測厚實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證誤差抑制效果。其次,針對幾何光學(xué)法在超薄玻璃測厚上的局限性,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厚方法,針對超薄顯示器基板玻璃進(jìn)行測厚仿真實(shí)驗(yàn)研究,分析測厚精度。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量玻璃管外徑與壁厚的方案,建立外徑與壁厚測量數(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量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分析測量精度和誤差來源。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測量系統(tǒng),分析氣泡橫向和縱向尺寸測量精度;探討了平行光照射球形氣泡時(shí)散射光束的遠(yuǎn)場干涉問題,給出光程差和干涉條紋相對光強(qiáng)分布規(guī)律,通過仿真分析確定了球形玻璃氣泡直徑測量時(shí)的最佳觀察角。
【圖文】：

線補(bǔ)償[29]，其結(jié)構(gòu)如圖1-1(a)，測厚平均絕對誤差小于0.01 mm，該方法需要在玻璃下方加一個(gè)散射基板，通過透明板厚引起的散射點(diǎn)像移進(jìn)行厚度測量，解決了與非透明板相比透明板表面散射較弱的問題，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)電子測試技術(shù)國家重點(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)境在線檢測系統(tǒng)[30 33]，其結(jié)構(gòu)如圖1-1(b)，通過設(shè)置在玻璃板上下的兩個(gè)位移傳感器測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)引起厚度測量誤差的問題。為解決激光三角法受玻璃平板振動(dòng)影響較大的問題

提出了雙路對稱透射法[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，但沒有分析兩路入射光夾角對測量的影響，進(jìn)而對光路進(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，為了縮短測量時(shí)間，及時(shí)反饋測量結(jié)果進(jìn)而調(diào)整熱工參數(shù)，許多研究人員將測量轉(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發(fā)了一套浮法玻璃錫槽內(nèi)在線測厚儀[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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN24;TQ171.1

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本文編號：2608429