玻璃钢化表面应力在线实时测试装置及方法制造方法及图纸

玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，包括固定支架、红外温度测试仪、PLC控制系统、计算机和玻璃冷却炉，固定支架的下侧面四周分别对应固定连接在玻璃冷却炉的顶部四周，固定支架的中部沿长度方向设有水平横梁，红外温度测试仪沿水平横梁的长度方向排列设有若干个，各个红外温度测试仪均安装在水平横梁的下侧面，各个红外温度测试仪的测试探头均正对玻璃冷却炉设置，各个红外温度测试仪均与PLC控制系统通过数据传输线连接，PLC控制系统安装在固定支架的侧部，PLC控制系统与计算机通过数据传输线连接。本发明专利技术能够在玻璃钢化过程中测量玻璃的表面应力，实现钢化玻璃表面应力在生产环节的高效测量，并提高钢化玻璃的合格率，节省人力物力。

On-line Real-time Measuring Device and Method for Surface Stress of Fiberglass Tempering

The on-line real-time measuring device for surface stress of FRP includes fixed bracket, infrared temperature tester, PLC control system, computer and glass cooling furnace. The lower side of the fixed bracket is fixed around the top of the glass cooling furnace, respectively. The middle part of the fixed bracket is equipped with horizontal beam along the length direction, and the infrared temperature tester is arranged along the length direction of the horizontal beam. There are several infrared temperature testers, each of which is installed on the lower side of the horizontal beam. The probe of each infrared temperature tester is set on the glass cooling furnace. Each infrared temperature tester is connected with the PLC control system through the data transmission line. The PLC control system is installed on the side of the fixed support. The PLC control system is connected with the computer through the data transmission line. The invention can measure the surface stress of glass in the process of glass tempering, realize the efficient measurement of the surface stress of tempered glass in the production link, improve the qualified rate of tempered glass, and save manpower and material resources.

【技术实现步骤摘要】
玻璃钢化表面应力在线实时测试装置及方法
本专利技术涉及玻璃应力检测
，具体的说，涉及一种玻璃钢化表面应力在线实时测试装置及方法。
技术介绍
据国家统计局数据显示，2017年我国的钢化玻璃累计产量为53633.1万平方米，2018年截止11月钢化玻璃累计产量为43264.3万平方米。市场对于钢化玻璃的需求巨大，这使得我们必须采取更为高效的生产方式，这样才能满足市场的需求。钢化玻璃的表面应力值是其出厂时最重要的数据，然而这个工作需要大量的人力物力投入。钢化玻璃的表面应力测量以接触式测量仪器为主，主流的测试仪器是GASP钢化玻璃表面应力测试仪，该装置基于一种光弹性测量原理，通过光穿过玻璃表面来换算。操作员滴一滴测试溶剂在玻璃上，确保光学接触。GASP置于液体上，穿过棱镜的光与玻璃表面形成一临界角。通过GASP的目镜可以观测到，也出现与角度相关的十字准线。读出角度，然后参考随机的角度应力换算表，即可换算出应力值，角度越大，应力值越大。然而这种测量方法对于钢化玻璃的生产厂家而言十分繁琐，厂家生产出来的钢化玻璃需要额外的测量工作以保证钢化玻璃质量，这样的工作不仅消耗的额外的人力物力，同时也降低了钢化玻璃的生产效率;另外在钢化玻璃出炉后再进行测量工作只能起到筛选的作用，不能在钢化玻璃的生产过程中及时观测钢化玻璃的表面应力，从而及时调整玻璃的钢化参数，保证钢化玻璃表面应力合格。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术中的不足之处，提供了一种玻璃钢化表面应力在线实时测试装置及方法，以便在玻璃钢化过程中测量玻璃的表面应力，实现钢化玻璃表面应力在生产环节的高效测量，并提高钢化玻璃的合格率，节省人力物力。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，包括固定支架、红外温度测试仪、PLC控制系统、计算机和玻璃冷却炉，固定支架为水平设置的四方形框架结构，固定支架的下侧面四周分别对应固定连接在玻璃冷却炉的顶部四周，固定支架的中部沿长度方向设有水平横梁，红外温度测试仪沿水平横梁的长度方向排列设有若干个，各个红外温度测试仪均安装在水平横梁的下侧面，各个红外温度测试仪的测试探头均正对玻璃冷却炉设置，各个红外温度测试仪均与PLC控制系统通过数据传输线连接，PLC控制系统安装在固定支架的侧部，PLC控制系统与计算机通过数据传输线连接。红外温度测试仪的测量范围是-40～1000℃。玻璃冷却炉包括炉体，炉体为长方体框架结构，炉体的上部和下部分别沿炉体长度方向等间距排列水平固定安装有若干冷风箱，各个冷风箱的长度方向与炉体的长度方向垂直，上部的冷风箱与下部的冷风箱分别一一上下对应，上部的冷风箱和下部的冷风箱之间形成平行于水平横梁的冷却通道，炉体的中部沿长度方向均匀转动安装有若干输送辊，各个输送辊均水平设置在冷却通道内，上部的冷风箱底部敞口，下部的冷风箱顶部敞口，各个红外温度测试仪分别对应设在上部的相邻两个冷风箱之间的间隔正上方。红外温度测试仪共设有7个，第一个红外温度测试仪设在靠近冷却通道进口处上方水平横梁的下侧面，其余6个红外温度测试仪均匀排列分布在水平横梁的下侧面。玻璃钢化表面应力在线实时测试方法，包括以下步骤：第一步：玻璃板块表面温度数据采集程序设定①温度采集的时间设置为25～30s(玻璃板块进入玻璃冷却炉淬冷的时间，即从玻璃板块进入玻璃冷却炉到离开玻璃冷却炉的这段时间)；②温度采集位置设置两个，分别为玻璃板块上侧面中部在长度方向的1/4处和1/2处或者为玻璃板块上侧面中部在长度方向的1/3处和2/3处；第二步：玻璃板块表面应力计算程序的设定①玻璃淬冷初始表面温度的确定，在此将玻璃板块从加热炉中移出且刚进入玻璃冷却炉中时第一个红外温度测试仪测量的温度作为玻璃板块的表面初始温度T0，并假设初始时刻玻璃板块的内外温度均为T0；②玻璃淬冷过程中其余6个红外温度测试仪实时测量在玻璃冷却炉炉体中冷却的玻璃板块上表面上温度采集位置处的表面温度，并记录温度采集位置处的实时表面温度T和相应的时间t，将表面温度T和相应时间t经数据传输线传至PLC控制系统，PLC控制系统再将数据信号转换后传至计算机；③将所测量的玻璃表面温度T和相应的时间t拟合，得出玻璃表面温度T和相应的时间t的关系函数：（1）式（1）中，A、B、C均为常数，分别将第2、第8和第16测量的玻璃表面温度T的值和相应的三个时间t分别对应代入到式（1）中计算出A、B、C；则降温速率R为：（2）；再通过以下公式计算各个时间t所对应的玻璃表面应力：（3）式（3）中，α是线膨胀系数；EC是弹性模量；μ是玻璃材料的泊松比；L是玻璃板块的厚度；TG是转化温度（TG=544.977℃）；T是玻璃表面温度：ρ为玻璃密度；第三步：安装红外温度测试仪；第四步：安装及调整PLC控制系统①将PLC控制系统通过数据传输线与7个红外温度测试仪相连接；②将PLC控制系统固定于玻璃冷却炉的右侧；第五步：计算机安装与程序设定①将计算机与PLC控制系统相连接；②打开红外温度测试仪、PLC控制系统和计算机，输入玻璃板块表面温度数据采集程序和玻璃板块表面应力计算程序；第六步：在线测试玻璃表面应力。第三步的具体步骤是：①将固定支架固定于玻璃冷却炉的顶部；②将7个红外温度测试仪沿水平横梁的长度方向排列垂直安装在水平横梁的下侧面，其中第一个红外温度测试仪设置在靠近冷却通道进口处上方的水平横梁的下侧面，第一个红外温度测试仪距离加热炉最近，其余的6个红外温度测试仪均匀分布在玻璃冷却炉的正上方，且不能被冷风箱所遮挡。。①打开风冷钢化玻璃器械；②玻璃板块放入加热炉中加热并开始钢化；③玻璃板块在加热足够高温后从加热炉中出来，再进入玻璃冷却炉中冷却，其余的6个红外温度测试仪开始对玻璃表面温度进行实时采集；④冷却25～30s玻璃板块冷却至10～20℃时，将玻璃板块从冷却炉中取出，计算机输出钢化后的玻璃表面应力和相关数据。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本专利技术利用高温玻璃在淬冷时温度与表面应力之间的函数关系，在不接触玻璃的条件下，红外温度测试仪实时测试玻璃在淬冷过程中的表面温度，保证了测量的及时性，PLC控制系统将红外温度测试仪测量的玻璃表面温度值实时传至计算机，计算机整理玻璃表面温度计算出相应的表面应力值，从而发现玻璃表面应力随玻璃表面温度的变化趋势，工作人员根据表面应力的变化及时调玻璃钢化的参数，从而提高玻璃钢化的合格率，同时也为玻璃的表面应力测量提供了新的方法，提高钢化玻璃生产效率，经济高效。本专利技术的玻璃钢化表面应力在线实时测试装置及方法能够在玻璃钢化过程中测量玻璃的表面应力，实现钢化玻璃表面应力在生产环节的高效测量，并提高钢化玻璃的合格率，节省人力物力。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术中固定支架、红外温度测试仪和PLC控制系统的连接示意图。图3是本专利技术中玻璃冷却炉的结构示意图。图4是本专利技术的工作示意图。图5是本专利技术的俯视图。图6是本专利技术中玻璃板块的温度采集位置示意图一。图7是玻璃板块的温度采集位置示意图二。图中：1.固定支架；2.红外温度测试仪；3.PLC控制系统；4.计算机；5.水平横梁；6.炉体；7.冷风箱；8.输送辊；9.冷却通道；10.玻璃板块；11.温度采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，其特征在于：包括固定支架、红外温度测试仪、PLC控制系统、计算机和玻璃冷却炉，固定支架为水平设置的四方形框架结构，固定支架的下侧面四周分别对应固定连接在玻璃冷却炉的顶部四周，固定支架的中部沿长度方向设有水平横梁，红外温度测试仪沿水平横梁的长度方向排列设有若干个，各个红外温度测试仪均安装在水平横梁的下侧面，各个红外温度测试仪的测试探头均正对玻璃冷却炉设置，各个红外温度测试仪均与PLC控制系统通过数据传输线连接，PLC控制系统安装在固定支架的侧部，PLC控制系统与计算机通过数据传输线连接。

【技术特征摘要】
1.玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，其特征在于：包括固定支架、红外温度测试仪、PLC控制系统、计算机和玻璃冷却炉，固定支架为水平设置的四方形框架结构，固定支架的下侧面四周分别对应固定连接在玻璃冷却炉的顶部四周，固定支架的中部沿长度方向设有水平横梁，红外温度测试仪沿水平横梁的长度方向排列设有若干个，各个红外温度测试仪均安装在水平横梁的下侧面，各个红外温度测试仪的测试探头均正对玻璃冷却炉设置，各个红外温度测试仪均与PLC控制系统通过数据传输线连接，PLC控制系统安装在固定支架的侧部，PLC控制系统与计算机通过数据传输线连接。2.根据权利要求1所述的玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，其特征在于：红外温度测试仪的测量范围是-40～1000℃。3.根据权利要求2所述的玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，其特征在于：玻璃冷却炉包括炉体，炉体为长方体框架结构，炉体的上部和下部分别沿炉体长度方向等间距排列水平固定安装有若干冷风箱，各个冷风箱的长度方向与炉体的长度方向垂直，上部的冷风箱与下部的冷风箱分别一一上下对应，上部的冷风箱和下部的冷风箱之间形成平行于水平横梁的冷却通道，炉体的中部沿长度方向均匀转动安装有若干输送辊，各个输送辊均水平设置在冷却通道内，上部的冷风箱底部敞口，下部的冷风箱顶部敞口，各个红外温度测试仪分别对应设在上部的相邻两个冷风箱之间的间隔正上方。4.根据权利要求3所述的玻璃钢化表面应力在线实时测试装置，其特征在于：红外温度测试仪共设有7个，第一个红外温度测试仪设在靠近冷却通道进口处上方水平横梁的下侧面，其余6个红外温度测试仪均匀排列分布在水平横梁的下侧面。5.如权利要求4中所述的玻璃钢化表面应力在线实时测试方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：玻璃板块表面温度数据采集程序设定①温度采集的时间设置为25～30s(玻璃板块进入玻璃冷却炉淬冷的时间，即从玻璃板块进入玻璃冷却炉到离开玻璃冷却炉的这段时间)；②温度采集位置设置两个，分别为玻璃板块上侧面中部在长度方向的1/4处和1/2处或者为玻璃板块上侧面中部在长度方向的1/3处和2/3处；第二步：玻璃板块表面应力计算程序的设定①玻璃淬冷初始表面温度的确定，在此将玻璃板块从加热炉中移出且刚进入玻璃冷却炉中时第一个红外温度测试仪测量的温度作为玻璃板块的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳高伟，王路，蔺海晓，吴恒博，刘慧，曾春林，郑新军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41