玻璃管壁厚动态检测方法及光路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种玻璃管壁厚动态检测方法及光路系统，该方法先用激光光源发出光束并通过扩束透镜将该光束进行扩束，并将扩束后的光以扫描光带线经过透镜投射到被测的玻璃管上；再将玻璃管上所形成的反射光和折射光再分别通过会聚透镜和反射镜投射至一狭缝光栏，随后取得光电信号并计算出玻璃管壁厚度。因此，该方法能消除传统的激光光点反射方法中存在的反射光点位置易偏离、以及反射光的强度及其走向位置发生变化使测量结果受到影响的缺点。光路系统包括了光源、扩束透镜、旋转镜、透镜、会聚透镜、反射镜、光栏，该光路系统能保证上述检测方法有效地实施，是一种结构简单、较为理想的光路系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对玻璃管及类似管件的在线检测，更具体地指一种玻璃管壁厚动态检测方法及光路系统。
技术介绍
在玻璃管的生产过程中，需要对所生产的玻璃管的管壁厚度进行动态检测和监控，动态测量玻璃管壁厚目前常采用光学取样方法，传统的光学取样方法通常有两种形式一种是利用玻璃管成像投影进行管壁厚检测，另一种是利用激光光点壁厚表面反射来进行管壁厚检测。对于利用成像投影而言，对检测系统的装置要求高，它通常适用于玻璃管的成品检验；在生产过程中进行动态测量玻璃管壁厚，则宜采用用激光光点壁厚反射的方式。但是，采用激光光点反射方式，由于玻璃管径向存在圆弧，反射光点位置易偏离，反射光的强度及其走向位置就会发生变化，使测量结果受到影响，测量误差大，故动态玻璃管管壁测量技术难度较大，无论在国内、还是在国外，如何对玻璃管管壁进行在线检测一直为业界人士所关注，人们在寻求一种能从根本上解决问题的方法以及一种较为理想的光路系统。
技术实现思路
本专利专利技术的内容即基于激光光电反射法的实际应用。本专利技术的目的是针对传统的激光光点反射方法在动态测量玻璃管壁厚中存在的上述反射光点易偏离、测量精度低的缺点，提供一种玻璃管壁厚动态检测方法及光路系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种玻璃管壁厚动态检测方法，包括以下步骤，a，用激光光源发出光束并通过扩束透镜将该光束进行扩束，并将扩束后的光以扫描光带线经过透镜投射到被测的玻璃管上；b，将玻璃管上所形成的反射光和折射光再分别通过会聚透镜和反射镜投射至一狭缝光栏，随后取得光电信号并计算出玻璃管壁厚度。所述的步骤b进一步包括以下步骤，b1，在狭缝后置一光电管，光电管接收光信号并将光信号转换为电信号；b2，将所述电信号通过电子电路进行处理、并计算出被测的玻璃管的管壁厚度。所述的步骤b中，在扫描光带线投射到透镜之前，设置一采样启动光电管，以此作为玻璃管的定位基准。所述的步骤b1中，在光电管接收光信号之前，先设置一会聚透镜将从狭缝光栏出射的光进行会聚到光电管上。在计算被测的玻璃管的管壁厚度时，依据如下公式，L＝K·δ其中，K=2·sinα1·cosα1n1·1-(sinα1/n1)2,]]>K为与光入射角α1及被测玻璃管材质折射率n1相关的比例系数，δ为玻璃管管壁L为反射光与折射光分离的距离。一种玻璃管壁厚动态检测光路系统，该光路系统包括光源、扩束透镜、旋转镜、透镜、会聚透镜、反射镜、光栏，光源、扩束透镜、旋转镜、透镜沿光的传播方向依次设置于被测玻璃管的一侧，会聚透镜、反射镜、光栏沿光的传播方向依次设置于被测玻璃管的另一侧，光源、扩束透镜、旋转镜、透镜、会聚透镜、反射镜、光栏均位于同一光轴上。所述的光栏后设置聚焦透镜，聚焦透镜将从光栏发出的光经过聚焦于光电管上。所述的旋转镜为一匀速多面转镜。所述的旋转镜与透镜之间设置一采样启动光电管，所述的采样启动光电管位于近透镜的边缘光路上。所述的光源采用氦氖激光光源。在本专利技术的方法中，由于先用激光光源发出光束并通过扩束透镜将该光束进行扩束，并将扩束后的光以扫描光带线经过透镜投射到被测的玻璃管上；再将玻璃管上所形成的反射光和折射光再分别通过会聚透镜和反射镜投射至一狭缝光栏，随后取得光电信号并计算出玻璃管壁厚度。因此，该方法能消除传统的激光光点反射方法中存在的反射光点位置易偏离、以及反射光的强度及其走向位置发生变化使测量结果受到影响的缺点。同时，由于本专利技术的光路系统是根据上述的检测方法而设计的，它包括了光源、扩束透镜、旋转镜、透镜、会聚透镜、反射镜、光栏，光源、扩束透镜、旋转镜、透镜沿光的传播方向依次设置于被测玻璃管的一侧，会聚透镜、反射镜、光栏沿光的传播方向依次设置于被测玻璃管的另一侧，光源、扩束透镜、旋转镜、透镜、会聚透镜、反射镜、光栏均位于同一光轴上。因此，该光路系统能保证上述检测方法有效地实施，是一种结构简单、较为理想的光路系统。附图说明图1为用光电反射法测量玻璃管壁厚的原理示意图。图2为本专利技术方法所采用的光路系统原理示意图。图3为光电管接收的玻璃管底层和表面层反射光强示意图。图4为本专利技术所采用的电路原理方框示意图。具体实用方式请先参阅图1所示，根据光电反射法原理可知，光束在玻璃管表面的反射光线其位移与玻璃管壁厚尺寸之间存在一定的关系。一束激光b沿玻璃管轴线按α1角入射至玻璃管，则从该入射点的玻璃管管壁表面层与底面层分别反折射出平行的两个光束b1、b2。此二反射光束分离之距离L图中BC段与玻璃管壁厚δ图中AE段相关。设光在空气中的折射率为n0(近似为1)，在玻璃介质中的折射率为n1，光束b的入射角为α1，折射角为α2，∵n0·sinα1＝nX1·sinα2(1)则sinα2=n0n1sinα1=sinα1n1]]>∵EF=AE·tgα2=AE·sinα2cosα2=sinα21-sin2α2·AE=sinα1n11-(sinα1n1)2·AE---(2)]]>而BC＝2·EF·cosα1，代入式2BC=2·sinα1·cosα1n1·1-(sinα1/n1)2·AE---(3)]]>∴L=2·sinα1·cosα1n11-(sinα1/n1)2·δ---(4)]]>或L＝K·δ (5)其中K=2·sinα1·cosα1n1·1-(sinα1/n1)2]]>K为与光入射角α1及被测管材质折射率n1相关的比例系数，通常在方案设计时已定为常数，故反折射光线的平行位移量L仅与玻管壁厚δ有关成正比，测出位移L值即可获得玻璃管管壁δ值。本专利技术的玻璃管壁厚动态检测方法就是基于上述原理，它包括以下步骤，a，用激光光源发出光束并通过扩束透镜将该光束进行扩束，并将扩束后的光以扫描光带线经过透镜投射到被测的玻璃管上；b，将玻璃管上所形成的反射光和折射光再分别通过会聚透镜和反射镜投射至一狭缝光栏，随后取得光电信号并计算出玻璃管壁厚度。所述的步骤b进一步包括以下步骤，b1，在狭缝后置一光电管，光电管接收光信号并将光信号转换为电信号；b2，将所述电信号通过电子电路进行处理、并计算出被测的玻璃管的管壁厚度。所述的步骤b中，在扫描光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃管壁厚动态检测方法，其特征在于：该检测方法包括以下步骤：ａ，用激光光源发出光束并通过扩束透镜将该光束进行扩束，并将扩束后的光以扫描光带线经过透镜投射到被测的玻璃管上；ｂ，将玻璃管上所形成的反射光和折射光再分别 通过会聚透镜和反射镜投射至一狭缝光栏，随后取得光电信号并计算出玻璃管壁厚度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，连家德，张春晖，
申请(专利权)人：上海理日光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]