镀膜玻璃在线质量检测系统的研究和实现

　　0　引　　言

　　玻璃的质量一直是玻璃生产企业最为关键的问题,一批玻璃能否合格,每次都要等到玻璃生产结束,取样进行检测才能得到结果,一旦取样不合格,会造成大量的劳动力浪费和生产率降低。国外对玻璃质量的检测系统国外研究由来已久,但是检测系统大都安装在价格上亿美元的大型生产线上,对于中小玻璃生产企业来说,目前还无力承担如此昂贵的生产成本。分离的检测系统,国内的研究大都仅检测色差或者透射率、反射率,而且都是离线检测,无法进行在线检测,实现实时控制。因此,为了适应生产需要,设计了能够在线同时检测镀膜玻璃透射率、反射率、色差等光学性质的检测系统,检测系统不仅能够在线实时观测生产线上玻璃的质量情况,而且可以控制生产线,随时淘汰在这几个指标上不满足国家标准的玻璃样本,并通知上位车间,使上位车间能够同时了解此时玻璃的质量状态,调整生产线的参数,以便达到玻璃生产质量的最佳效果,因此这套检测系统大大地提高了生产效率。

　　1　测量玻璃透、反射率色差的原理

　　检测的主要对象是针对可见光的透射、反射及其产生的色差,故使用的光源波长范围及光谱应该和太阳光的光谱越符合,效果越佳。根据国家标准,光谱透射比及反射比的测定中,照明的光轴与试样的表面法线的夹角不超过10°,任意光线与光轴的夹角不超过5°。本设计采用5°照明和5°探测的几何条件。则可见光透射率(比)可以表示为(1)式:

　　式中:τv为试样的可见光的透射比(%);τ(λ)为试样的可见光光谱的透射比(%);Dλ为标准照明体的相对光谱功率分布;V(λ)为照明视觉光谱光视效率;Δλ为波长间隔。反射率(比)为:

　　式中:ρv为试样的可见光的反射比(%);ρ(λ)为试样的可见光光谱的反射比(%)。镀膜玻璃的结构是很复杂的,根据不同应用场合,镀膜的层数和膜的材料也是不同的,但是,这并不影响透射率、反射率的测量。

　　对于色差的测量,历史上也发展了许多颜色度量方法,例如:CIE1931色差公式及色度空间,CIE1976色差公式及色度空间、CIE2000色度公式等。因为不同照明条件物体的颜色值是不同的。CIE(国际照明委员会)为解决颜色交流中的困难,规定了与日光光谱相类似的几种标准照明体,作为标准照明光源。主要的标准照明体是A、B、C、D、E,其中,色温为2 856 K的A光源及色温为6 504 K的D65光源被视作进行颜色测量的最佳选择。光源发出的光(光源色)或者光源经物体反射或者透射(物体色)之后进入人眼产生颜色感觉的光谱能量,称之为颜色刺激函数,根据CIE的规定,由该颜色函数引起的CIE三刺激值为: