一种检测真空玻璃支撑物缺位的方法及装置

技术领域

本发明涉及真空玻璃检测方法及装置，尤其涉及一种检测真空玻璃支撑物缺位的方法及装置。

背景技术

真空玻璃的隔热性能使之成为一种新型节能建筑材料。使用真空玻璃制作的门窗的保温性能可优于传统中空玻璃的几倍，且具有隔声性能好等综合性能优势。

典型的真空玻璃10的结构如图1所示。两块平板玻璃A与B之间用多个呈方阵排列、高度为0.1～0.5mm的支撑物2隔开，四周边缘使用低熔点焊料3将两片玻璃封接，其中一片玻璃(图1中是在玻璃B)上留有抽气孔，真空排气后用封口片4和低温焊料将抽气口封住形成真空层5，为保持真空层5的真空度长期稳定，真空层内置有吸气剂6。由于真空层气压为10

从图1可见，真空层5的形成是靠着方阵排列的支撑物2把两块平板玻璃A与B支撑分开而形成的。如果这些方阵排列的支撑物2中的一个或多个存在重复放置、排列不齐(错位)、虚置(支撑物未与玻璃A或B接触而不起支撑作用)或缺失的情况，必然会使得制成的真空玻璃的整体应力分布不均匀从而造成真空层的变形、受损甚至完全消失，从而造成真空玻璃在使用中的隔热保温效果的部分或完全失效，甚至整体的破碎。造成支撑物的这种排列问题的原因是在支撑物的放置环节的技术或环境因素，例如温度、湿度、气流等因素出现的静电影响等。在本申请中，将这种支撑物2重复放置、排列不齐、虚置、缺失的情况统称为缺位，图2(a)～图2(d)分别给出了这四种缺位状态的示意图。

对于真空玻璃的制成品而言，发现上述的缺位的存在和缺位的性质是重要的，例如可以根据出版的专著《真空玻璃》(武汉理工大学出版社2018年7月出版)第5章内容的指教，通过这些缺位的位置和性质其对真空玻璃的质量影响，来判定制成的真空玻璃在使用方面可能存在的问题和商业价值。

在现有的真空玻璃的生产过程中，对于上述的支撑物的缺位检测还主要依靠人工进行，由于支撑物尺寸微小，玻璃面积可大至约6平方米，受限于人工的能力和效率，难以实现对于这种支撑物缺位的快速、可靠的检测，也因此难以对制成的真空玻璃的真实质量做出可靠评估。

发明内容

本发明旨在提供一种检测真空玻璃支撑物缺位的方法及装置，实现对于真空玻璃中方阵排列的支撑物2的排布情况的自动可靠检测，发现支撑物2的缺位情况并对于缺位的性质做出准确判断，以对制成的真空玻璃质量做出可靠评估。

根据本发明的一个方案，提供一种检测真空玻璃支撑物缺位的方法100，包括步骤：

提取步骤101，提取被测真空玻璃中支撑物排布状态信息；

判断步骤102，将所述提取的支撑物排布状态信息与基准支撑物排布状态信息相比较，判断是否存在支撑物缺位的情况；

确定步骤103，当判断存在所述支撑物缺位的情况时，确定缺位类型；

输出步骤104，输出指示所述的缺位类型的信息和对应的位置信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述提取步骤101提取的支撑物排布状态信息是偏振光相关的支撑物排布信息状态的光学图案特征信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述的基准支撑物排布信息是预存的偏振光相关的支撑物排布状态完整标准帧信息或预存的偏振光相关的支撑物排布状态局部标准帧信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述的缺位类型包括支撑物重复放置、支撑物位置偏离、支撑物虚位和支撑物缺失。

根据本发明的另一个方案，提供一种检测真空玻璃支撑物缺位的装置200，包括：

提取装置201，提取被测真空玻璃中支撑物排布状态信息；

判断装置202，将所述提取的支撑物排布状态信息与基准支撑物排布状态信息相比较，判断是否存在支撑物缺位的情况；

确定装置203，当判断存在所述支撑物缺位的情况时，确定缺位类型；

输出装置204，输出指示所述的缺位类型的信息和对应的位置信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述提取装置201提取的支撑物排布状态信息是偏振光相关的支撑物排布信息状态的光学图案特征信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述的判断装置202包括存储装置，其中预存有基准支撑物排布信息，所述的基准支撑物排布信息是偏振光相关的支撑物排布状态完整标准帧信息或偏振光相关的支撑物排布状态局部标准帧信息。

根据本发明的一个实施例，其中所述的确定装置203确定的缺位类型包括支撑物重复放置、支撑物位置偏离、支撑物虚位和支撑物缺失。

附图说明

图1是典型的真空玻璃的结构示意图；

图2a-图2d是真空玻璃中四种支撑物缺位情况的示意图；

图3是在真空玻璃中支撑物正确排布情况下检偏镜检测到的十字形光斑阵列成像；

图4a-图4d是对应图2a-图2d所示真空玻璃中四种支撑物缺位情况下检偏镜检测到的十字形光斑阵列成像；

图5a是真空玻璃表面应力分布的波浪变化的示意图；

图5b是真空玻璃表面应力值分布曲线；

图6是根据本发明检测真空玻璃支撑物缺位的方法的流程图；

图7是实施图6所示方法的检测真空玻璃支撑物缺位的装置框图；

图8是具体化本发明检测真空玻璃支撑物缺位的装置的实际基本构成的示意图。

具体实施方式

在详述本发明实施例之前，简述本发明的方法和装置所依据光弹性原理。

真空玻璃10的上下两层平板玻璃A与B在大气压力作用下，每平方米的面积上承受约十吨的压力，与支撑物2接触的部位和非接触部位受压应力呈现规则周期性变化，图5a示出了钢化真空玻璃表面应力分布的波浪变化的示意图，而图5b是对应的钢化真空玻璃表面应力值分布曲线。

玻璃是光弹性材料，在常温、常压和应力均匀的通常条件下对光线的传播是各向同性均匀介质，但当真空玻璃10的上下两层平板玻璃A与B承受每平方米约十吨的压力而在与支撑物2接触的部位和非接触部位承受图5a和图5b示出应力分布时，与支撑物2接触的部位受压力作用就对穿过真空玻璃10的光呈现非均匀介质的特性。

因此，对于作为光弹性材料的玻璃体而言，将平行偏振光从其一侧入射而在其另一侧设置偏振轴与入射偏振光的偏振轴垂直的检偏镜来接收从玻璃体出射的偏振光时，当玻璃体是均匀介质的普通玻璃时，是不会有出射的偏振光被检偏镜所接收的；但当玻璃体是例如各向异性的非均匀介质的真空玻璃10时，检偏镜就会接收到出射的偏振光。

参见图3中示出的在真空玻璃中支撑物正确排布情况下检偏镜检测到的十字形光斑阵列成像，正是由于上述机理，当有平行的偏振光从一侧照射真空玻璃10时，在另一侧放置偏振轴与入射偏振光的偏振轴垂直的检偏镜，在支撑物2的阵列排布完好的情况下，由于支撑物2造成的各向异性而由检偏镜检测到如图3所示的十字形光斑阵列，而在缺失支撑物2之处则任何振动方向的光线均不能通过，呈现一片黑色。

在图4a-4d中分别示出了对应四种缺位情况的在检偏镜检测到的异常光斑。其中：图4a显示的是支撑物2重复放置的情况，可以看到部分重叠的两个光斑，且较正常光斑更为明亮，这是由于重叠放置的支撑物承受的压力更大造成玻璃各向异性的效果更强所引起的，这种性质的支撑物缺位对于真空玻璃的质量影响是很大的。图4b显示的是支撑物2排列不齐的情况，可以看到在偏移的位置上出现的是正常的光斑，这种性质的支撑物缺位对于真空玻璃的质量影响不大。图4c显示的是支撑物2虚置的情况，可以看到较正常光斑明显要暗得多的光斑，这是由于此处放置的支撑物承受的压力较小而造成玻璃各向异性的效果较弱所引起的，也可能完全不出现光斑。造成这种情况的原因可能是支撑物的厚度不足或/和平板钢化玻璃的弯曲(包括波形弯曲、弓形弯曲和角部挠曲)造成的，这种性质的支撑物缺位对于真空玻璃的质量影响是很大的。图4d显示的是支撑物2缺失放置的情况，可以看到的是没有光斑出现，这是由于原本应在此处的支撑物丢失所引起的，这种性质的支撑物缺位对于真空玻璃的质量影响是很大的。

有关偏振光穿过真空玻璃形成十字形光斑阵列的详细定量分析可参见本发明人的上述专著《真空玻璃》中的相关章节。

本申请的目的在于利用上述光的弹性和受压玻璃的各向异性的相互作用来实现对于成品真空玻璃的支撑物缺位的存在和缺位性质的自动检测。

下面参照图6的流程图和图7的框图描述根据本发明实施例的自动检测真空玻璃的支撑物缺位的存在和缺位性质的方法和装置。

如上所述，测量是基于偏振光和构成真空玻璃10的上下两块平板玻璃A与B中存在的各向异性的相互作用机理实现的。当平行的偏振光L入射到被测真空玻璃10后，提取装置201执行提取步骤101，提取的支撑物排布状态信息，该信息是偏振光相关的支撑物排布信息状态的光学图案特征信息。具体地说是借助其偏振轴与入射平行偏振光L的偏振轴垂直的一个偏光镜获得被测真空玻璃10的支撑物2的排布状态图像。获取的方式可以是整幅一次“拍摄”的方式，也可以是逐点或逐个区域(例如按照图4a-图4d中所示的3行×3列为一个区域)的方式获得，随后将被测真空玻璃10的一个完整的偏光图像(即，提取的被测真空玻璃中支撑物2排布状态信息)传送到判断装置202。

判断装置202中设置有存储器，例如只读存储器(ROM)，其中预先存储有基准支撑物排布信息。该基准支撑物排布信息对应着被测真空玻璃10中的支撑物2的正确排布状态，例如图3所示的正确排布的支撑物2的光斑图像，可以平面坐标化地覆盖整个被测真空玻璃10的面积，即对应整个真空玻璃的一个光斑图像的完整帧。这种基准支撑物排布信息既可以通过实际标准产品的测量获得，也可以通过计算机直接制图得到，因为对于已知型号的真空玻璃10的成品来说，支撑物排布方案是预先设计和确定的。

另一方面，为了节省ROM的存储空间，该基准支撑物排布信息也可以是对应着被测真空玻璃10中的支撑物2的正确排布状态一个局部帧信息，例如将图4a-图4d中所示的3行×3列为一个区域的局部帧，因为真空玻璃支撑物排布的规则性，任意取出规则方阵的局部帧的图像应该是相同的。这种局部帧的基准支撑物排布信息的存储不仅节省了ROM存储空间，而且有利于实施坐标控制的局部区域选择性的检测方式。

判断装置202将反映被测真空玻璃中支撑物2排布状态的偏光图像与预先存储有基准支撑物排布信息进行比较，从而判断在被测的真空玻璃10中的支撑物2是否存在缺位，即执行判断步骤102。如上所述，比较可以按照整帧地进行，也可以按照局部帧进行。

根据比较的结果，如果有支撑物的缺失出现，确定装置203则执行步骤103，判断缺位类型并输出对应的缺位指示信息。例如，首先可以通过整帧或局部帧的光斑亮点数量比较来确定是否存在支撑物缺失的情况，如果发现光斑亮点缺失时，则确定有支撑物缺失的情况，则进一步确定该支撑物缺失的坐标位置，并将该坐标位置信息和指示该缺失的指示信息(例如x，y|001)输出到输出装置204，例如一个显示屏，即执行步骤104。

如果在步骤102中确定不存在支撑物缺失，即被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点数量和预先存储的基准支撑物排布信息的应有光斑亮点数量相符，则进一步确定是否存在图4a-图4c中的另外三种类型的支撑物缺位。

例如，当被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点数量和预先存储的基准支撑物排布信息的应有光斑亮点数量相符，但发现被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点阵列中某位置的光斑亮点与预先存储的基准支撑物排布信息的对应位置的光斑亮点存在大于允许阈值的位置偏差时，则判断该位置存在支撑物位置偏离缺位，并将该置的坐标信息和指示支撑物位置偏离缺位的指示信息(例如x，y|010)输出到输出装置204。

又如，当被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点数量和预先存储的基准支撑物排布信息的应有光斑亮点数量相符，但发现被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点阵列中某位置的光斑亮度高于预先存储的基准支撑物排布信息的对应位置的光斑亮度而超出允许阈值的亮度偏差时，则判断该位置存在支撑物重复放置缺位，并将该位置的坐标信息和指示支撑物重复放置缺位的指示信息(例如x，y|011)输出到输出装置204。

再如，当被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点数量和预先存储的基准支撑物排布信息的应有光斑亮点数量相符，但发现被测真空玻璃偏振光成像中的光斑亮点阵列中某位置的光斑亮度低于预先存储的基准支撑物排布信息的对应位置的光斑亮度而超出允许阈值的亮度偏差时，则判断该位置存在支撑物虚置缺位，并将该位置的坐标信息和指示支撑物虚置缺位的指示信息(例如x，y|111)输出到输出装置204。

如果在采用图7所示装置执行图6的方法对真空玻璃进行检测的过程中没有检测到上述四种支撑物缺位情况的任何一种时，则在输出装置204上显示指示被测真空玻璃支撑物放置完好的信息(例如0，0|000)。

图8是具体化本发明检测真空玻璃支撑物缺位的装置的实际基本构成的示意图。其中P是偏振光发生器，包括光源和起偏镜和导光部件，把光源产生的光线转换成平行的偏振光，并将该平行的偏振光投射到被测真空玻璃10的整个左侧表面上。成像装置301放置在被测真空玻璃10的右侧，用于提取被测真空玻璃中支撑物排布状态信息。成像装置301的核心组成部分包括检偏镜和照相机。其中的检偏镜的偏振轴和在真空玻璃10右侧放置的偏振光起偏器总的起偏镜的偏振轴保持垂直关系。其中的照相机用于获取真空玻璃10中的支撑物排布状态的偏振光图像(可以是一次成像，也可以是局部区域扫描成像)。

成像装置301将获取的真空玻璃10中的支撑物排布状态的偏振光图像输送到图像分析判断装置302，其中的存储器(例如ROM)中存储的计算机程序把收到的支撑物排布状态的偏振光图像与预存在该存储器中的基准支撑物排布信息做分析比较，比较的结果输送到确定装置303。在确定有任何一种类型的支撑物缺位出现的情况下，确定装置303把缺位存在的位置信息和缺位性质信息输送到显示装置(例如显示器)进行显示。

采用本发明的方法和装置实现了对于成品真空玻璃的支撑物缺位的存在和缺位性质的自动检测，提高了检测的效率和准确度，客观快速地检测成品真空玻璃的品质。