[发明专利]基于激光和CCD的玻璃厚度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种基于激光和CCD的玻璃厚度测量系统。

背景技术

CCD(ChargeCoupledDevice)，电荷耦合器件，是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。

CCD器件按其感光单元的排列方式分为线阵CCD和面阵CCD两类。

线阵CCD结构简单，成本较低。可以同时储存一行电视信号.由于其单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域。

对于面阵CCD来说，应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，而线阵CCD的优点是一维像元数可以做得很多，而总像元数较面阵CCD相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。以线阵CCD在线测量线径为例，就在不少论文中有所介绍，但在涉及到图像处理时都是基于理想的条件下，而从实际工程应用的角度来讲，线阵CCD图像处理算法还是相当复杂的。

由于生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求。线阵CCD的优点是分辨力高，价格低廉，如TCD1501C型线阵CCD，光敏像元数目为5000，像元尺寸为7μm×7μm×7μm(相邻像元中心距)该线阵CCD一维成像长度35mm，可满足大多数测量视场的要求，但要用线阵CCD获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵CCD每一扫描行的坐标。一般看来，这两方面的要求导致用线阵CCD获取图像有以下不足:图像获取时间长，测量效率低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本；图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。

即使如此，线阵CCD获取图像的方案在以下几方面仍有其特有的优势:线阵CCD加上扫描机构及位置反馈环节，其成本仍然大大低于同等面积、同等分辨率的面阵CCD；扫描行的坐标由光栅提供，高精度的光栅尺的示值精度可高于面阵CCD像元间距的制造精度，从这个意义上讲，线阵CCD获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵CCD图像；新近出现的线阵CCD亚像元的拼接技术可将两个CCD芯片的像元在线阵的排列长度方向上用光学的方法使之相互错位1/2个像元，相当于将第二片CCD的所有像元依次插入第一片CCD的像元间隙中，间接“减小”线阵CCD像元尺寸，提高了CCD的分辨率，缓解了由于受工艺和材料影响而很难减小CCD像元尺寸的难题，在理论上可获得比面阵CCD更高的分辨率和精度。

因此，线阵CCD加扫描运动获取图像的方案目前仍使用广泛，尤其是在要求视场大，图像分辨率高的情况下甚至不能用面阵CCD替代。但是，仅有高的分辨率还不能保证有高的图像识别精度，特别是线阵CCD获取的图像虽然分辨率高，但由于受扫描运动精度的影响，其图像较面阵CCD图像更具特殊性。因此，图像识别时不仅要充分利用分辨率高的优势，还必须从算法上克服扫描运动的影响，使机械传动的误差不致直接影响最终的图像识别精度。

目前国内玻璃生产厂家广泛采用浮法玻璃生产方法，浮法玻璃的生产过程是让玻璃融液浮在锡液的表面上，在锡槽内900℃～700℃的温度区内调整厚度，在600℃的温度区硬化成型,经过退火窑的退火后冷却切裁。国内厂家在生产中均采用浮法玻璃彻底冷却后再进行厚度检测的方法，导致玻璃厚度测量反馈信号滞后玻璃厚度控制系统40分钟，容易因玻璃厚度不符合国家标准而造成损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于激光和CCD的玻璃厚度测量系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于激光和CCD的玻璃厚度测量系统，包含测量探头、控制模块、显示模块、水泵、水箱和位置控制装置；

所述控制模块、显示模块、水泵、水箱、位置控制装置设置在测量区域外，所述位置控制装置用于调整测量探头的位置；

所述测量探头包含壳体、激光发射器、线阵CCD和温度传感器；

所述控制模块分别和激光发射器、线阵CCD、温度传感器、显示模块、水泵、位置控制装置相连；

所述激光发射器用于以预设的角度朝玻璃发射激光；