Способ измерения толщины тянутого листового стекла и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01B21/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано в промышленности строительных материалов для измерения толщины вырабатываемого листового стекла.

Цель изобретения - повьппение точности и информативности измерений, а также упрощение конструкции устройства за счет исключения, влияния по- лосности поверхности стекла на резултат измерения путем измерения толщины стекла только в тех точках, где обе поверхности стекла параллельны плоскости его транспортирования, пу- тем получения инфогЛ ации о разнотол- щинности 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.

На фиг. 1 представлена функционал ная Схема устройства, реализующего способ измере ния толщины тянутого листового стекла; на фиг. 2 - диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков устройства.

I

Способ измерения толщины тянутого листового стекла состоит (в выполнен следуювщх операций:

-направляют на стекло, под задан ным углом к его поверхности, пучок света так, что его проекция на плоскость стекла совпадает с направление полосности стекла ,

-многократно последовательно пропускают этот пучок света через стек-

ЛО}

-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 уг- ловое отклонение в направлении, перпендикулярном смещению, равно нулю;

-измеряют угловое отклоне11ие прошедшего через стекло пучка света в направлении, перпендикулярном смеще- нию;

-получают интегральные значения угловых отклонений пучка света, прошедшего через стекло, за промежутки

0

5 «

U

Q

д

5

времени между соседними переходами углового отклонения пучка света чере

ноль {

-судят о толщине стекла по результатам измерения смещения пучка света в те моменты времени, когда его угловое отклонение в направлении, пеопендикулярном смещению, равно нуЛЮ)

-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 приз- IЫ с гипотенузной гранью в качестве входного и выходного окон для пучка света и установленный по другую по отношению к формирователю t сторону от плоскости транспортирования стекла с возможностью обеспечения повторного прохождения через стекло пучка света, сформированного формирователем 1, 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 полосности стекла (функциональная схема на фиг.1 соответствует варианту двукратного прохождения пучка света через стекло; в общем случае количество оптических отражателей определяется числом (п - - 1), где п 2, ... - кратность прохождения через стекло пучка света- та, и они.установлены по обе стороны от плоскости транспор.тирования стекла с возможностью обеспечения многократного последовательного прохождения пучка света через транспортируемое стекло)f первый однокоординатный позицнонно-чувствительный фотоприемник 3, установленный по ходу пучка света, двукратно прошедшего через стекло, и ориентированный так, что ось симметрии его светочувствитель5

ной лийейки расположена в плоскости траектории пучка света, полупрозрачное зеркало 4, выполненное в виде полупрозрачного зеркального слоя, на несенного на гипотенузную грань оп- тического отражателя 2 в зоне входа в нее пучка света, второй однокоор- динатный позиционно-чувствительный 1фотоприемник 5, установленный по ход отраженного зеркала 4 пучка света так, что ось симметрии его светочувствительной линейки, перпендикулярна оси симметрии светочувствительной линейки первого фотоприемника 3, пос- ледовательно соединенные с первым фо топриемником 3 первый измерительный преобразователь 6, суммирующий усилитель 7 и регистрирующий прибор 8, последовательно соединенные с вторым фотоприемником 5 второй измерительны преобразователь 9, усилитель-ограничитель 10, дифференцирующий усилител 11, двухполупериодный выпрямитель 12 и первый ключ 13, выход которого сое динен с управляющим входом первого измерительного преобразователя 6, интегрирующий усилитель 14, вход которого соединен с выходом второго измерительного преобразователя 9, а 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 двухполупериодного выпрямителя 12.

Канал косвенного измерения образован оптически связанными полупрозрачными зеркалами 4 и вторым фотоприемником 5 и последовательно соединенным 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 оптический 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 изьйрення толщины тянутого листового стекла работает

. 5 0 5

0

5

0

5

0

5

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 количестве 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-за полосности поверхностей стекла 16, усиленное после повторного прохолц ения через стекло 16 после отражения от зеркала 4.

Вторым фотоприемником 5 coв гёcтнo с втор ым 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 (фиг. 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, кдгда 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 преобр азователь 6. Первый фотоприемник 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, контро

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.

следующим образом..

лируемый участок стекла 16 можно рассматривать как плоскопараллельную пластинку, поэтому измеряемое смеще ние пропорционально ее .толщине.

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

Закрытие первого 13 и второго 15 ключей происходит при исчезновении импульса напряжения на выходе двухпо- лупериодного выпрямителя 12 т.е. тогда, когда угловое отклонение поперек смещения прошедшего через стекло 16 пучка света становится не равным нулю. С этого момента сигнал, снима- еЫый с второго измерительного преобразователя 9, подвергается интегрированию интегрирующим усилителем 14, на выходе которого появляется напряжение (фиг. 2е), пропорциональное разнотол1Щ1нности контролируемого участка стекла 16. Это напряжение суммируют с помощью суммирующего уси- лителя 7 с выходным сигналом первого измерительного преобразователя 6, в результате чего на выходе суь«ми рующего усилителя 7 получают напряжение (фиг 2ж), пропорциональное толщине проходящего через зону контроля участка тянутого листового стекла 16.

При появлении на выходе двухполу- периодного выпрямителя 12 очередного импульса напряжения, соответствующего нулевому угловому отклонению .про- щедшего через стекло 16 пучка света, первый 13 и второй 15 ключи снова открываются и процесс измерения тол- щины стекла 16 повторяется.

Условие постоянства скорости перемещения стекла 16 через зону контроля поставлено в связи с тем, что интегрирование интегрирующим .усили- телем 14 сигнала, снимаемого с второго измерительного преобразователя 9, проходит в функции времени, поэтому изменение скорости перемещения стекла 16 приводит к обратно пропор- ционапьному измерению амплитуды выходного сигнала интегрирующего усилителя 14 и, следовательно, к погрешности измерения.

В качестве первого позиционно- чувствительного фотоприемника 3 с первым измерительным преобразователем 6, и второго позиционно-чувстви- тельного 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

t. 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 - сличающийся 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.

3,Устройство для измерения толщины тянутого листового стекла, содержащее формирователь пучка света, установленный под заданным углом к плоскости транспортирования стекла, систему отражателей, установленных п обе стороны от плоскости транспорти- рования стекла и последовательно оптически связанных между собой, пози- ционно-чувствительный фотоприемник, установленный по ходу пучка света, н выходе системы отражателей и последо вательно соединенные с позиционно- чувствительным фотоприемником первый измерительный преобразователь и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния точности, формирователь пучка свта и система оптических отражателей ориентированы так, что траектория пучка света в системе оптических отржателей, расположена в плоскости, перпендикулярной плокйсти транспор- тирования стекла, линия пересечения этих плоскостей перпендикулярна направлению транспортирования стекла, позиционно-чувствительный фотоприем- ник выполнен однокоординатным и ориентирован так, что ось симметрии его светочувствительной линейки расположена в плоскости траектории пучка света. .

повьшения информативности измерений, оно снабжено каналом косвенного измерения, состоящим из полущ озрачно- го зеркала, установленного по ходу пучка света перед первым оптическим отражателем системы оптических отражений, второго однокоординатного по- зиционно-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 per 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, & управляющий вход второго ключа соединен с выходом двухполупериодного выпрямителя,

Пиит ну 11 ..t --.

Vg

Ж