热加工过程在线测量系统及透明材料动态变形测量方法技术方案

本发明专利技术提出一种热加工过程在线测量系统及透明材料动态变化测量方法。所述在线测量系统包括：探测头；冷却单元，所述探测头的外周被冷却单元包裹；运动机构，所述探测头固定安装于所述运动机构上，并在随着所述运动机构运动时扫描被测量的热加工材料；所述测量方法包括：透明材料表面处理；探测头运动并扫描所述透明材料，沿时间轴获取所述透明材料在任意时刻任意探测点的测量数据。所述在线测量系统及测量方法能够测量透明材料在任意时刻任意探测点的状态并输出数字化结果；可准确定量地记录所述透明材料动态变形过程中任意时刻的测量结果并输出数字化记录，为材料热加工工艺的确定提供有价值的参考依据，从而更加实用。

On-line Measurement System for Hot Machining Process and Dynamic Deformation Measurement Method for Transparent Materials

The invention provides an on-line measurement system for hot working process and a dynamic change measurement method for transparent materials. The on-line measurement system includes: a probe head; a cooling unit, the peripheral of the probe head is wrapped by a cooling unit; a motion mechanism, the probe head fixed on the motion mechanism and scanned the measured hot-processed material as the motion mechanism moves; the measurement method includes: surface treatment of transparent material; movement of the probe head and scanning of the transparent material. The measurement data of the transparent material at any detection point at any time are obtained along the time axis. The on-line measurement system and method can measure the state of transparent material at any time and any detection point and output digital results; can accurately and quantitatively record the measurement results at any time during the dynamic deformation process of transparent material and output digital records, which provides valuable reference basis for the determination of material thermal processing technology, and thus is more practical.

【技术实现步骤摘要】
热加工过程在线测量系统及透明材料动态变形测量方法
本专利技术涉及玻璃加工领域，特别涉及一种热加工过程在线测量系统及透明材料动态变形测量方法。
技术介绍
材料在热弯精确成型时，热弯过程的记录主要有两种方法：一种是玻璃在烘箱中热弯成型，研究人员通过烘箱的观察窗目测成型过程，这种方法对研究人员的经验具有很强的依赖性，而且观察的角度受限制，仅能观察热弯成型过程的局部；另一种方法是在烘箱内部安装摄像机，通过视频记录热弯成型的过程；但是视频信息仅能记录热弯成型过程的发展，而无法将其输出为准确定量的数字化信息。目前尚未发现有效的测量系统和测量方法能够定量记录玻璃热弯变形的过程。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种热加工过程在线测量系统及透明材料动态变形测量方法，所述在线测量系统及测量方法能够测量透明材料在任意时刻任意探测点的状态并输出数字化结果；所述透明材料沿时间轴按设定的频次测量，可准确定量地记录所述透明材料动态变形过程中任意时刻的测量结果并输出数字化记录，为材料热加工工艺的确定提供有价值的参考依据，从而更加实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种热加工过程在线测量系统，所述热加工过程是将热加工模具和热加工材料按设定的条件热加工，其包括：探测头；冷却单元，所述探测头的外周被冷却单元包裹；运动机构，所述探测头固定安装于所述运动机构上，并在随着所述运动机构运动时扫描被测量的热加工材料。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述探测头为三维扫描仪探测头，其与工控机连接并将所探测的图像信息传输至所述工控机。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其还包括：支架，所述运动机构安装在所述支架上。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述运动机构包括滑轨和滑块；所述滑轨固定安装于所述支架上；所述滑块安装于所述滑轨上并能够沿着所述滑轨运动；所述探测头安装于所述滑块上，并随着滑块沿着所述滑轨运动；所述滑块与工控机连接，并根据工控机预设的扫描参数控制所述滑块运动方向、运动时间、运动速度以及停留位置和停留时间。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述支架为柔性支架，能够根据所述热加工模具和热加工材料的需要调整所述滑轨的位置和路径。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述冷却单元包括冷却层及隔热层；所述冷却层为采用内置冷水循环的柔性硅胶管包裹所述探测头；所述隔热层为采用绝热棉包裹所述柔性硅胶管。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述工控机包括控制系统、存储系统和运算系统；所述在线测量系统工作时，所述探测头扫描被测量的热加工材料，获得任意时刻任意探测点的图像信号；所述控制系统与所述探测头连接以获取所述的图像信号，并由所述运算系统将其转化为计算机可处理的数据信息作为所述时刻所述探测点的测量数据，并将其存储于所述的存储系统中；被测量的热加工材料在所述时刻所有探测点的测量数据组合即为所述时刻的测量结果；所述测量结果同时以数字形式和图像形式记录。优选的，前述的热加工过程在线测量系统，其中所述热加工材料为有机透明玻璃或无机玻璃。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。依据本专利技术提出的一种透明材料动态变形测量方法，所述测量方法包括以下步骤：步骤一：透明材料表面处理；步骤二：探测头运动并扫描所述透明材料，获取任意时刻所述透明材料上任意探测点的图像信号；步骤三：所述图像信号转化为计算机可处理的数据作为所述时刻所述探测点的测量数据n；所述测量数据n包括多个维度，分别记为(n1，n2……)；步骤四：探测头对所述透明材料往复扫描完成一次测量；在一次测量过程中，所述透明材料的任意探测点均被扫描两次；两次扫描的测量时刻分别记为t1和t2；两次扫描的测量数据分别记为(n11，n12……)和(n21，n22……)；对两次扫描的测量时刻t求算术平均值，记为对两次扫描的测量数据n的每个维度分别求算术平均值，记为则平均测量时刻的测量结果为步骤五：所述探测头连续扫描或者按设定的频次扫描所述透明材料，重复步骤二至步骤四，即可沿时间轴获取所述透明材料在任意时刻任意探测点的测量数据，获得所述透明材料动态变化信息。优选的，前述的透明材料动态变化测量方法，所述表面处理是在透明材料的表面涂覆显像剂；或者，所述表面处理是使用显像剂在所述的透明材料表面绘制网格线；所述网格线的间距小于20mm。借由上述技术方案，本专利技术提出的一种热加工过程在线测量系统及透明材料动态变形测量方法至少具有下列优点：1、所述的热加工过程在线测量系统，通过运动机构承载三维扫描仪运动，能够扫描热加工材料在加工过程的任意时刻的图像信息，并通过运算系统将图像信息输出为数字化信息，准确定量地测量热加工材料过程中任意时刻任意点的数据；2、所述的热加工过程在线测量系统，通过在所述探测头外周包裹冷却单元，所述冷却单元包括冷却层及隔热层；所述冷却层为采用内置冷水循环的柔性硅胶管包裹所述探测头；所述隔热层为采用绝热棉包裹所述柔性硅胶管；基于此种结构，一方面隔热层作为冷却单元与烘箱的隔离层，减少冷却单元对于烘箱内温度场的影响，从而尽量较少冷却单元对于热加工过程的影响；另一方面，现有的三维扫描仪一般仅能用于常规环境下进行扫描，冷却层能够减少烘箱环境对于探测头的影响，从而实现将三维扫描技术应用于热加工过程的在线测量；3、所述的热加工过程在线测量系统，能够通过运动机构携带探测头连续测量，对于很多热加工过程长达几天的过程，极大地解放了研究人员，克服了长时间处于加工现场目测加工过程的缺陷；4、所述的热加工过程在线测量系统，其运动机构的滑轨安装于柔性支架上，所述支架的形状、位置等可以根据被测量的热加工模具和热加工材料进行灵活调整，增加了该在线测量系统使用的灵活性，能够适应更多的测量场景；5、所述的热加工过程在线测量系统，能够通过运动机构携带探测头在被测量试件上循环往复运动，大大扩大了被测量试件的尺寸范围，既可以用于小试件的测量也可以用于大试件的测量；6、所述的热加工过程在线测量系统，由工控机控制滑块的运动时间和运动速度，需要在局部更为精确测量时，所述工控机还可以控制探测头停留于指定位置进行静态测量，对于精确度要求非常高的航空透明件的精确成型的过程测量具有很大的指导价值；7、所述的透明材料动态变形测量方法，所述透明材料进行表面处理以便于能够获取透明材料的图像信号；进一步的，所述透明材料的表面添加网格图案，这样可以同时获取透明材料两个表面的图像信号，能够更准确地了解热加工过程的信息；进一步的，所述的网格图案的尺寸小于20mm，此规格的网格既可以保证测量数据的准确性，也避免了网格太小导致的被测玻璃靠近成型模具型面的一面的数据难以获取以及庞大的工作量的问题；8、所述的透明材料动态变形测量方法，由于透明材料的热加工过程是一个缓慢的过程，每一次测量的开始和结束时刻所述的热加工材料的状态变化很小，因此热加工过程可以视为很多准静态过程；所述方法每次测量都进行往复扫描，将两次扫描获取的平均测试数据视为两次扫描平均时刻的测量结果，能够更准确地反映热加工过程的状态；9、所述的透明材料动态变形测量方法，采用工控机，设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热加工过程在线测量系统，所述热加工过程是将热加工模具和热加工材料按设定的条件热加工，其特征在于，其包括：探测头；冷却单元，所述探测头的外周被冷却单元包裹；运动机构，所述探测头固定安装于所述运动机构上，并在随着所述运动机构运动时扫描被测量的热加工材料。

【技术特征摘要】
1.一种热加工过程在线测量系统，所述热加工过程是将热加工模具和热加工材料按设定的条件热加工，其特征在于，其包括：探测头；冷却单元，所述探测头的外周被冷却单元包裹；运动机构，所述探测头固定安装于所述运动机构上，并在随着所述运动机构运动时扫描被测量的热加工材料。2.根据权利要求1所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，所述探测头为三维扫描仪探测头，其与工控机连接并将所探测的图像信息传输至所述工控机。3.根据权利要求1所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，其还包括：支架，所述运动机构安装在所述支架上。4.根据权利要求3所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，所述运动机构包括滑轨和滑块；所述滑轨固定安装于所述支架上；所述滑块安装于所述滑轨上并能够沿着所述滑轨运动；所述探测头安装于所述滑块上，并随着滑块沿着所述滑轨运动；所述滑块与工控机连接，并根据工控机预设的扫描参数控制所述滑块运动方向、运动时间、运动速度以及停留位置和停留时间。5.根据权利要求4所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，所述支架为柔性支架，能够根据所述热加工模具和热加工材料的需要调整所述滑轨的位置和路径。6.根据权利要求1所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，所述冷却单元包括冷却层及隔热层；所述冷却层为采用内置冷水循环的柔性硅胶管包裹所述探测头；所述隔热层为采用绝热棉包裹所述柔性硅胶管。7.根据权利要求2所述的热加工过程在线测量系统，其特征在于，所述工控机包括控制系统、存储系统和运算系统；所述在线测量系统工作时，所述探测头扫描被测量的热加工材料，获得任意时刻任意探测点的图像信号；所述控制系统与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓娜，吴云龙，郭世昌，李丽丽，臧曙光，左岩，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11