双光源玻璃应力检测装置的制作方法

1.本实用新型属于玻璃生产技术领域，涉及玻璃生产过程中的应力检测技术，特别是玻璃生产线冷端的玻璃应力检测装置。


背景技术：

2.玻璃生产线中，玻璃从退火窑进入冷端时，由于外部机械力的作用或冷却时热不均匀会在玻璃带内产生热应力，这种应力通常是极不均匀的，会降低玻璃制品的机械强度和热稳定性，影响玻璃制品的安全使用，因此，生产线冷端的玻璃应力检测非常必要。
3.cn100590425公开一种透明平板玻璃在线应力检测方法和装置，将微型计算机-数字图像处理技术应用于工业现场的在线应力检测，其将测量器件封装为应力测量盒，由导轨及驱动系统驱动扫描被检玻璃板而得到整个玻璃带的应力分布。该应力检测装置仅设在被检玻璃板一侧，在被检玻璃板另一侧没有测量部件。cn211425732u公开一种玻璃应力检测装置，包括水平工作台、光源、起偏器、检偏器和摄像元件，水平工作台上竖直的设置有支撑架，光源设置在水平工作台上，起偏器位于光源上方，起偏器上方设置有1/4波片，1/4波片上方为样品工位，样品工位上方待测玻璃样品，检偏器设在支撑架上，摄像元件架设在检偏器上方与图像处理元件连接。类似的玻璃应力检测装置均设有一个光源，利用图像处理技术进行应力检测，在线测量时由于玻璃传送过程中上下振动会使图像采集受到干扰，检测精度难以保证，如通过增加其他装置(例如压缩气体冲压装置)平抑玻璃振动，则需额外配备专门设备，加大了检测、生产和运行成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种双光源玻璃应力检测装置。
5.本实用新型提供的双光源玻璃应力检测装置，包括：对位分置于待测玻璃上下两侧的发射头(101)和检测测量头(102)，还包括一参考测量头(103)，发射头(101)内安装有检测光源(01)，检测光源发射的光能透过玻璃进入检测测量头，参考测量头(103)内安装有与检测光源(01)完全相同的参考光源(01’)，参考光源发出的光在参考测量头(103)内传输。
6.所述的双光源玻璃应力检测装置，发射头(101)和检测测量头(102)中元件同光轴组成检测光路，参考测量头(103)内元件同光轴组成参考光路，参考光路中元件与检测光路中元件对应相同以使参考光路能成为检测光源发射的光不经过玻璃的参照。其中，
7.发射头(101)由依序排列布置的检测光源(01)、第一凸透镜(02)和偏振镜(03)封装构成，偏振镜(03)朝向玻璃；
8.检测测量头(102)由依序排列布置的1/4玻片(04)、滤光片(05)、可旋转的检偏镜(06)、第二凸透镜(07)和光电管(08)封装构成，1/4玻片(04)朝向玻璃。
9.参考测量头(103)由依序排列布置的参考光源(01’)、与检测光路中光学元件完全相同的第一凸透镜(02')、偏振镜(03’)、可旋转的检偏镜(06’)、第二凸透镜(07’)和光电管
(08’)封装构成。封装应使参考光源01’与玻璃带011保持密闭不透光。
10.参考光路中的偏振镜(03’)与检测光路中的滤光片(05)对位，两光路中均设有的检偏镜(06和06’)、第二凸透镜(07和07’)、光电管(08和08’)在两光路中的位置相同；参考测量头(103)的参考光程与检测测量头(102)中检测光路的光程相等。
11.所述的双光源玻璃应力检测装置，还设有一个旋转机构09用以带动检测光路和参考光路中的检偏镜(06和06’)同步旋转。
12.所述的双光源玻璃应力检测装置，还设有一壳体(60)，检测测量头(102)、参考测量头(103)和旋转机构(09)装配固定在该壳体内，壳体正对发射头(101)位置开设检测光入射口(601)，检测测量头(102)朝向待测玻璃的一端正对该检测光入射口(601)。
13.所述的双光源玻璃应力检测装置，还设有用于带动发射头(101)和检测测量头(102)相对于待检玻璃同步横向移动的传动机构，传动机构包括：两导轨，横跨玻璃带上下两侧且平行设置；两滑块，分别安装在两导轨上且能沿导轨移动，发射头(101)和检测测量头(102)分别对位固定在两滑块上；和电机，能驱动两滑块同步移动。优选，参考测量头(103)与检测测量头(102)安装在同一滑块上。
14.所述的双光源玻璃应力检测装置，还包括基座(401)，两导轨架设在两基座上部和下部，电机及其控制件安装在基座内。
15.采用上述技术方案，本实用新型双光源玻璃应力检测装置，用透射法测量玻璃应力，通过设置与检测光源一致的参考光源，配置对应的检测光路和参考光路，通过双光路输出信号的相位差实现玻璃应力检测，不仅保证了测量精度，还避免了利用图像处理技术应力检测中的不便。本实用新型中参考测量头与检测测量头装配在同一壳体内使得结构紧凑，便于安装和操作；附设的传动机构能驱动发射头和检测测量头相对于待检玻璃同步移动，降低了对光学元件的要求和机械结构的精度要求，亦使该检测装置更广泛地适用于玻璃生产线中冷端玻璃带应力的在线检测，其应力检测结果能反馈至玻璃生产线的控制系统而为玻璃生产提供基础数据。
附图说明
16.图1是本实用新型玻璃应力检测装置实施例1和实施例2的结构示意图；
17.图2是实施例3的结构简图；
18.图3是实施例4的结构示意图。
19.图中附图标记表示为：
20.101-发射头，102-检测测量头，103-参考测量头；
21.01-检测光源，01
’‑
参考光源，02或02
’‑
第一凸透镜，03或03
’‑
偏振镜，04-1/4玻片，05-滤光片，06或06
’‑
检偏镜，07或07
’‑
第二凸透镜，08或08
’‑
光电管，09-旋转机构；
22.011-玻璃带；
23.30-控制单元；
24.401-基座，402-上导轨，403-下导轨，404-上滑块，405-下滑块，406-电机；
25.60-壳体，601-检测光入射口，603-检测信号接口，604-参考信号接口。
具体实施方式
26.以下对本实用新型双光源玻璃应力检测装置进行详细说明，该装置能用于但不限于用于玻璃生产过程中的在线应力检测。
27.本实用新型的描述中，表示位置关系或方位的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“纵向”、“横向”、“竖直”、“垂直”、“平行”、“内”、“外”等，均是基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于描述各部件、元件、装置或系统之间的关系，并不限定具体的方位或位置关系。
28.本实用新型的描述中，除非另有明确的定义或限定，术语“安装”、“连接”、“相连”等应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，也可以两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据具体应用场景理解上述术语的具体含义。
29.另外，本实用新型说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等适用于区分类似的对象，而不是描述特定的顺序或先后次序，不暗示或指明重要性或具体数量。除非另有明确具体的限定，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.本实用新型提供的双光源玻璃应力检测装置以下述附图和具体实施例详细说明：
31.实施例1
32.图1示出了本实施例双光源应力检测装置的基本构成，包括：对位分置于玻璃带011下方的发射头101和上方的检测测量头102，以及参考测量头103，该实施例中参考测量头103位于玻璃带011的上方。发射头101内安装有检测光源01，检测光源01发射的光能透过玻璃带011进入检测测量头102，参考测量头103内安装有参考光源01’，参考光源01’与检测光源01完全相同，其发出的光仅在参考测量头103内传输而不会照射玻璃带011。其中：
33.检测测量头102内设置的光学元件与发射头101内设置的光学元件组合构成检测光路，检测光路包括依次排列设置在检测光路路径上的检测光源01、第一凸透镜02和偏振镜03、1/4玻片04、滤光片05、可旋转的检偏镜06、第二凸透镜07和光电管08，其中检测光源01、第一凸透镜02和偏振镜03封装构成发射头101，1/4玻片04、滤光片05、可旋转的检偏镜06、第二凸透镜07和光电管08依序封装构成检测测量头102，发射头101中偏振镜03朝向玻璃带011，检测测量头102中1/4玻片04朝向玻璃带011。工作时，检测光源01发出的光束，经第一凸透镜02形成平行光，再经偏振镜03成为平面偏振光射出发射头101，平面偏振光经玻璃带011的折射进入测量头102，即：依次通过1/4玻片04变成圆偏振光(1/4玻片04的慢轴或快轴与偏振镜03的偏振方向平行，偏振镜03的偏振方向可调，偏振镜03的偏振方向与玻璃带011的运行方向呈45
°
角)，圆偏振光经滤色片05变成单色平行光，再经旋转的检偏镜06形成被检测光，最后经第二透镜07汇聚摄入光电管08，由光电管08输出一直流脉动信号u1(t)。
34.参考测量头103内设置的光学元件构成参考光路，参考光路包括由下至上依次排列设置在参考光路路径上的参考光源01’、第一凸透镜02'、偏振镜03’、可旋转的检偏镜06’、第二凸透镜07’和光电管08’，这些光学元件与检测光路中光学元件完全相同的，依序封装构成参考测量头103，封装应使参考光源01’与玻璃带011保持密闭不透光。工作时，参考光源01’发出的光束，经第一凸透镜02’和偏振镜03’变成平面偏振光，然后再通过旋转的检偏镜06’形成参考验证光，经第二凸透镜07’汇聚摄入光电管08’，由光电管08’输出一直
流脉动信号u2(t)。
35.这里，分列在检测光路和参考光路上的具有对应标号的光学元件，两者的光学参数一致，例如，同一型号、同一批次、相同光学参数的光学元件。参考测量头103内光路与检测测量头102内光路的光程完全相同，参考光路中的偏振镜03’与检测光路中的滤光片05对位，两光路中均设有的检偏镜06和06’、第二凸透镜07和07’、光电管08和08’在两光路中的位置相同。如此，参考光路即成为检测光源01发射的光不经过玻璃带011的参照。
36.利用该实施例的装置在对玻璃带进行应力检测时，发射头101和检测测量头102始终保持上、下对位(检测光路上所有光学元件同光轴)，在玻璃带011上、下两侧移动时保持同步。检测光路和参考光路的光源即检测光源01与参考光源01’为一致性好的同频光源，检测时在各自光路中被同步点亮，检测测量头102和参考测量头103中各自的可旋转的检偏镜06/06’同角度转动，各自的光电管08/08’输出光路电信号，检测光路的检测信号u1(t)和参考光路的参考信号u2(t)之间存在的相位差δφ即为玻璃带011的应力角，通过该相位差δφ即能计算出玻璃带011该检测点的应力值。
37.实施例2
38.作为实施例1的延伸，参见图1所示，检测光路和参考光路中的检偏镜06和06’共用一个旋转机构09(例如驱动电机)，使得置于两个光路相对位置的检偏镜能安装在一个旋转机构09上随其同步旋转。
39.实施例3
40.作为实施例2的延伸，如图2所示，将检测测量头102、参考测量头103和旋转机构09装配固定在一壳体60内，该壳体60设有检测光入射口601，检测测量头102下端(1/4玻片04)正对该检测光入射口601，使发射头101发出的光经玻璃带011后进入与其对位的检测测量头102。壳体60另设检测信号口603和参考信号口604，检测信号口603和参考信号口604分别用于将检测测量头102和参考测量头103中光电管08/08’输出的检测信号和参考信号引出。该壳体60的设置使检测测量头102和参考测量头103结构更紧凑，亦可实现同步移动。
41.实施例4
42.本实施例双光源应力检测装置，是在实施例1-实施例3的基础上，增设了传动机构，用于带动发射头101和检测测量头102相对于玻璃带011同步横向移动。传动机构至少包括横跨玻璃带上下两侧的导轨和安装在导轨上可沿导轨移动的滑块，用基座支撑架设导轨。具体的，如图3所示，两基座401设置在玻璃带011左右两端，在两基座的上方和下方架设平行的上导轨402和下导轨403，上导轨402上安装上滑块404，下导轨403上安装下滑块405，下滑块405朝上固定安装发射头101，上滑块404朝下固定安装检测测量头102，并使发射头101和检测测量头102对位，且朝向玻璃带011的偏振镜03和1/4玻片04与玻璃带011的距离相等。另设能牵引上、下滑块沿导轨直线运动的驱动机构，例如电机406，电机406能牵引上滑块404、下滑块405沿导轨同步移动，电机406可以选择微型三相齿轮减速异步电动机，结构紧凑，体积小，传动比分级精细，可实现一个电机带动两个负载的功能，适用于该应用场合，电机406可安装在基座401内，其输出端经传动杆或滚珠丝杠等传动元件连接上、下滑块，驱动上滑块404、下滑块405沿导轨同步移动从而实现相对玻璃带011的横向移动。
43.工作时，使两基座401置于玻璃带011左、右两端，上导轨402和下导轨403分列于玻璃带011上、下两侧，启动电机406驱动上滑块404、下滑块405沿导轨同步移动，安装在滑块
上的发射头101和检测测量头102随之移动并始终保持对位，参照实施例1通过检测光路与参考光路对玻璃带011各位置实施应力检测，从而完成整个玻璃带011横向(生产线的宽度方向)扫描应力测量结果。
44.该实施例中，可以做以下一个或多个调整：
45.牵引滑块移动的电机可以不限于一个，也可以设有上、下两个电机，分别牵引上滑块404和下滑块405，但两个电机的动作应同步以保证各自安装的部件同步移动。
46.发射头101和检测测量头102相对于玻璃带011同步移动是必须的，以保持在玻璃带上、下对位。参考测量头103可移动亦可不移动，其移动时亦无须要求与发射头101同步。为保持装置部件结构紧凑和操作便利，可将参考测量头103与检测测量头102安装在同一滑块上(实施例3有壳体60时，直接将壳体60固定安装在上滑块404下端)使其亦能与其同步移动，参考测量头103与检测测量头102同步移动还能使其能共用同一旋转机构09。
47.电机406及其控制件可以安装在基座401内(如图3所示)使整体装置结构紧凑。
48.装置可设控制单元30用以控制电机406工作，发射光源01、参考光源01’、旋转机构09等部件工作。控制单元30可以安装在基座401内(如图3所示)使整体装置结构紧凑，也可以另外安装。
49.本领域技术人员应当理解，以上实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开的内容并能用以支持权利要求的技术方案。