Способ измерения толщины тянутого листового стекла и устройство для его осуществления

)- , ,г" 1( ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДДТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института(53) 531.7(0888)56) Авторское свидетельство СССРУ 252624, кл. С 01 В 11/06, 1970.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛРКНЫ ТЯНУТОГО ЛИСТОВОГО СТЕКЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измери-, тельной 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 соот" ветствующей точке и за счет выполнения двух функционально различных элементов оптического тракта устрой(У 801522037 2ства 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 плоско араллельные 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.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности строительньи материалов для измерения толщины вы 5 рабатываемого листового стекла.Цель изобретения - повьппение точности и информативности измерений, а также упрощение конструкции устройства за счет исключения. влияния поО лосности поверхности стекла на результат измерения путем измерения толщинй стекла только в тех точках, где обе поверхности стекла параллельны плоскости его транспортирования, пу- тем получения информации о 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 Функциональная схема устройства, реализующегоГспособ измерения толщины тянутого листового стекла; на Фиг. 2 - диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков устройства,ЗО 1Способ 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, прошедшего через стекло, за промежутки времени между соседними переходамиуглового отклонения пучка света черезноль- 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 еУстройство, 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 повтор" ного прохождения через стекло пучка света, сформированного Формирователемпри 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 (и -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 прошедшего через стекло, и ориентированный так, что ось симметрии его светочувствитель1522037 ной линейки расположена в плоскоститраектории пучка света, полупрозрачное зеркало 4, выполненное в вицеполупрозрачного зеркального слоя .наф 5несенного на гипотенуэную грань оптического отражателя 2 в зоне входав нее пучка света, второй однокоор-.динатный позиционно-чувствительныйфотоприемник 5, установленный по ходу.10отраженного зеркала 4 пучка светатак, что ось симметрии его светочувствительной линейки, перпендикулярнаоси симметрии светочувствительной линейки первого Фотоприемника 3, последовательно соединенные с первым Фотоприемником 3 первый измерительныйпреобразователь 6, суммирующий усилитель 7 и регистрирующий прибор 8,последовательно соединенные с вторым 20фотоприемником 5 второй измерительныйпреобразователь 9. усилитель-ограничитель 10, дифференцирующий усилитель11, двухполупериодный выпрямитель 12и первый ключ 13, выход которого соединен с управляющим входом .первогоизмерительного преобразователя 6,интегрирующий усилитель 14, вход которого соединен с выходом второго из- .мерительного преобразователя 9, а 30выход - с вторым входом суммирующегоусилителя 7, и второй ключ 15, включенный параллельно интегрирующемуусилителю 14., а управляющий выходвторого ключа 15 соединен. с выходом35двухполупериодного выпрямителя 12,Канал косвенного измерения образован оптически связанными полупрозрачными зеркалами 4 и вторым Фотоприемником 5 и последовательно соединенным с ним вторым измерительным преоб"разователем 9 и интегрирующим усилителем 14 . В качестве Формирователя1 предпочтителен лазер, Для исключения попадания на второй фотоприемник5 отраженного луча оптический отражатель 2, а с ним и зеркало 4 развернуты на соответствующий угол вокругоси, параллельной оси симметрии второго Фотоприемника 5.50Позицией 16 обозначено измеряемоестекло, 17 - стрелка, указывающаянаправление полосности стекла 16.Плоскость транспортирования стекла16 перпендикулярна плоскости чертежаи проходит через линию 18,Устройство для измерения толщинытянутого листового стекла работаетследующим образом Пучок света от Формирователя 1проходит через стекло 16 и, повернувшись в оптическом отражателе 2,проходит через стекло 16 вторично вобратном направлении. При соответствующем количеетве оптических отражателей, прохождение пучка света черезстекло осуществляется многократно.Стекло 16 транспортируют с постояннойскоростью вдоль собственной. плоскостипоперек направления вытягивания(полосности)., отмеченного на Фиг, 1стрелкой 17. Прошедший через стекло16 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 прохожцения через стекло 16 после отражения отзеркала 4,Вторым Фотоприемником 5 совместнос вторым измерительным преобразователем 9 непрерывно измеряют координатупучка света, прошедшего через стекло16, пропорциональную угловому отклонению этого пучка и углу клина междуповерхностями контролируемого участкастекла 16 (Фнг, 2, б).Сигнал, снимаемый с второго измерительного преобразователя 9, последовательно усиливают и ограничиваютусилителем-ограничителем 10 (Фиг.2,в)дифференцируют дифференцирующим усилителем 11 (Фиг,2, г), и выпрямляютдвухполупериодным выпрямителем 12(фиг. 2 д), Формируя на выходе последнего импульсы напряжения, возникающие в те моменты времени, когда угловое отклонение прошедшего черезстекло 16 пучка света равно нулю.Эти импульсы на время своего существования открывают первый 13 и второй15 ключи. Второй ключ 15 в открытомсостоянии закорачивает хронирующийконденсатор интегрирующего усилителя14, устанавливая его выходное напряжение в ноль. Первый ключ 13 в открытом состоянии включает первый измерительный преобразователь 6. Первый Фотоприемник 3 измеряет смещение прошедшего через стекло 16 пучка света.(Фиг. 2 а). Так как угловое отклонение прошедшего через стекло 16 пучкасвета в это время равно нулю, контролируемый участок стекла 16 можно рас15220 7сматривать как плоскопараллельнуюпластинку, поэтому измеряемое смещение пропорционально ее,толщине.Первый ключ 13 совместно с первымизмерительным преобразователем 6 5осуществляет функцию выборки-хранения,Когда первый ключ 13 закрывается,на выходе первого измерительного преобразователя 6 сохраняется сигнал,содержащий информацию о толщине стекла 16 на плосконараллельном участке(фиг, 2 а), который через суммирующийусилитель 7 проходит на регистрирующий прибор 8,Закрытие первого 13 и второго 15ключей происходит при исчезновенииимпульса напряжения на выходе двухголупериодного выпрямителя 12; т.е.тогда, когда угловое отклонение попе-,рек смещения прошедшего через стекло 2016 пучка света становится не равнымнулю. С этого момента сигнал, снима 1етый с второго измерительного преоб. разователя 9, подвергается интегрированию интегрирующим усилителем 14,на выходе которого появляется напряжение (фиг. 2 е), пропорциональноеразнотолщинности контролируемогоучастка стекла 16. Это напряжение,суммируют с помощью суммирующего уси- ЗОлителя 7 с выходным сигналом первого измерительного преобразователя6, в результате чего на выходе суммирующего усилителя 7 получают напряжение (фиг. 2 ж), пропорциональноетолщине проходящего через зону контроля участка тянутого листового стекла 16.При появлении на выходе двухполупериодного выпрямителя 12 очередногоимпульса напряжения, соответствующего нулевому угловому отклонению .прошедшего через стекла 16 пучка света,первый 13 и второй 15 ключи сноваоткрываются и процесс измерения толщины стекла 16 повторяется.Условие постоянства скорости перемещения стекла 16 через зону контроля поставлено в связи с тем, чтоинтегрирование интегрирующим .усилителем 14 сигнала, снимаемого с второго измерительного преобразователя9, проходит в функции времени, поэтому изменение скорости перемещениястекла 16 приводит к обратно пропорциональному измерению амплитуды выходного сигнала интегрирующего усилителя 14 и, следовательно, к погрешности измерения,г 37 8В качестве первого позиционно- 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 Способ измерения толщины тяну- того 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 пучкомсвета 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 щ и й с я 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 ющ и й с я 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 отклонений за промежутки времени между соседними переходами углового отклонения пучка света через нуль, а о толщине стекла по трассе сканирова 1522037ния суДят по суммарному значению интегрального углового отклонения,3. Устройство для измерения толщины тянутого листового стекла со 5 держащее формирователь пучка света, установленный под заданным углом к плоскости транспортирования стекла, систему отражателей, установленных по обе стороны от плоскости транспорти" рования стекла и последовательно оп" тически связанных между собой, позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный по ходу пучка света, на выходе системы отражателей и последо 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 ния точности, формирователь пучка све" 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 п. 3, о т л и 35 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 по" эиционно-чувствительного фотоприемника, установленного по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом пучка света так, что ось симметрии его светочувствительной линейки перпендикулярна оси симметрии светочувствительной линейкипервого 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 све" та, 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 Фиг каз 6948/37 Тираж 683 ПодписиНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. ытиям при ГКНТ СССР 4/5 11 ИПроизводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгоро агарина, 101 Составитель О.Смирноведактор Л.Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор И.Муска