專利名稱：用于測量正在移動的玻璃基板的厚度的在線厚度規(guī)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠測量正在移動的玻璃基板(玻璃板)的厚度的在線厚度規(guī) (OLTG)和方法。
背景技術：
可用在像平板顯示器這類設備中的玻璃基板(例如，LCD玻璃基板)的制 造商不斷地試圖改善他們的玻璃制造工藝/系統(tǒng)，使得他們能夠制造出厚度更均 勻的玻璃基板。為了制造厚度更均勻的玻璃基板，若制造商能在制造玻璃基板 的同時精確地確定玻璃基板的厚度，則將非常有益。如果這可以實現(xiàn)，則制造 商能夠使用該厚度信息實時地調(diào)節(jié)并更好地控制玻璃制造工藝/系統(tǒng)，使得他們 可以制造出厚度更均勻的玻璃基板。本發(fā)明的主題是在制造玻璃基板的同時能 夠測量玻璃基板厚度的在線厚度規(guī)(OLTG)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括能夠測量正在移動的玻璃基板的厚度的OLTG和方法。在較佳 的實施方式中，該OLTG包括Y-導向裝置和穩(wěn)定單元，它們分別用于抓住正在 移動的玻璃基板并使之穩(wěn)定。該OLTG還包括含激光光源和檢測器的激光儀器。 該激光光源朝正在移動的玻璃基板的前表面發(fā)射光束。該檢測器接收兩束光， 其一是由正在移動的玻璃基板的前表面反射的，另一束是由正在移動的玻璃基 板的后表面反射的。該OLTG還包括處理器，該處理器分析由該檢測器接收到的兩束光以確定這兩束光之間的距離，然后利用該距離確定正在移動的玻璃基 板的厚度。


結(jié)合附圖參照下面的詳細描述，可以對本發(fā)明作更完整的理解
圖1是示出了可以包括本發(fā)明的OLTG的典型玻璃制造系統(tǒng)的方框圖2 A-2C分別示出了本發(fā)明的OLTG的前視圖、左視圖和頂視圖3示出了本發(fā)明的OLTG所獲得的厚度數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)離線厚度測量規(guī)所
獲得的厚度數(shù)據(jù)；
圖4-ll更詳細地示出了本發(fā)明的OLTG的不同組件；以及
圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明測量正在移動的玻璃基板的厚度的較佳方法的
基本步驟的流程圖。
具體實施例方式
參照圖1-12，揭示了根據(jù)本發(fā)明的OLTG 102和方法1200，該OLTG和該 方法能夠測量正在移動的玻璃基板155(玻璃板155)的厚度。在描述OLTG 102 和方法1200之前，先對典型的玻璃制造系統(tǒng)100進行簡短的討論，該系統(tǒng)使 用熔融工藝制造玻璃基板155并且還可以包括并使用OLTG 102和方法1200， 再描述OLTG 102和方法1200。盡管本文所描述的玻璃制造系統(tǒng)100使用熔融 工藝制造玻璃基板155，但是應該理解任何類型的玻璃制造系統(tǒng)都可以包括并 使用OLTG 102和方法1200。因此，不應該以限制方式來解釋本發(fā)明的OLTG 102和方法1200。
參照圖l，示出了使用熔融工藝制造玻璃基板155的典型玻璃制造系統(tǒng)100 的示意圖。玻璃制造系統(tǒng)100包括熔融容器110、精練容器115、混合容器120 (例如，攪拌腔120)、輸送容器125 (例如，輥筒(bowl) 125)、形成容器 135 (例如，隔離管(isopipe) 135)、拉輥組件140、劃線裝置150、輸送機系 統(tǒng)152和OLTG 102。
在熔融容器110中，如箭頭112所示引入成批玻璃材料并使其形成熔融玻 璃126。精練容器115 (例如精練爐管子115)具有高溫處理區(qū)域，該區(qū)域接收 來自熔融容器110的熔融玻璃126 (此處未示出)并且從熔融玻璃126中除去 氣泡。精練容器115通過精煉爐到攪拌腔連接管122,連接到混合容器120 (例 如，攪拌腔120)?；旌先萜?20通過攪拌腔到輥筒連接管127，連接到輸送 容器125。輸送容器125通過下導管130將熔融玻璃126輸送到入口 132并且 進入形成容器135 (例如，隔離管135)。形成容器135包括用于接收熔融玻 璃126的開口 136，該熔融玻璃126流入料槽137，接著溢出，并且用完兩個 側(cè)面138a和138b才在根部139處熔融在一起。在根部139處，兩個側(cè)面138a 和138b連在一起，熔融玻璃126的兩個溢出壁重新相連(例如，重新熔融)， 之后才由拉輥組件140向下拉伸從而形成玻璃基板155。劃線裝置150隨后將 拉伸的玻璃基板155切割成分立的玻璃基板片155,輸送機系統(tǒng)152將分立的 玻璃基板片155向OLTG 102傳送并且使這些玻璃基板穿過OLTG 102。至此， 符合期望的玻璃基板155被封裝并運輸給客戶。
參照圖2A-2C，有三張圖分別示出了本發(fā)明的OLTG 102的前視圖、左視 圖和頂視圖。如圖所示，OLTG 102包括Y-導向裝置204和穩(wěn)定單元206，它 們分別用于在輸送機系統(tǒng)152正在移動玻璃板155時抓住玻璃板155并使其穩(wěn) 定(參照圖2C) 。 OLTG 102還包括激光儀器208，該激光儀器208包含激光 光源210和檢測器212。激光光源210朝正在移動的玻璃基板155的前表面217 發(fā)射光束214。檢測器212接收由正在移動的玻璃基板155的前表面217反射 的第一光束216a。另外，檢測器212接收由正在移動的玻璃板155的后表面219 反射的第二光束216b(參照圖2B)。OLTG 102還包括處理器218(計算機218)， 處理器218分析這兩束光216a和216b以確定這兩束光216a和216b之間的距 離"d"。然后，處理器218使用測得的距離"d"確定正在移動的玻璃基板155 的厚度"t"(參照圖2B)。在較佳的實施方式中，處理器218通過使用下列 方程來確定正在移動的玻璃基板155的厚度"t":
t = d/[2coseincidencetan[sin"((nair/ngiass)sineincidence)〗]
其中
t=正在移動玻璃基板155的厚度；
d =檢測器212所接收到的光束216a和216b之間的距離； 空氣的折射率；
ngiass=玻璃基板155的折射率；以及
eincidenee =光束214與正在移動的玻璃基板155的前表面217相交的入射角。
應該理解，處理器218可以是與激光儀器208相分離的單元(如圖所示)。 或者，處理器218可以是激光儀器208的一部分(未示出)。或者，在另一個 備選實施方式中，除了處理器218 (它可以是或者不是激光儀器208的一部分) 以外，本發(fā)明還可以使用外部計算機(未示出)。
在較佳的實施方式中，激光儀器208是激光三角剖分傳感器208。激光傳 感器208需要玻璃基板155定位成與它相垂直，還需要使玻璃基板155位于離 它大約28mm +/-2mm遠，以便能夠獲得精確的測量。為了確保玻璃基板155 相對于激光傳感器208恰當?shù)囟ㄎ?，使用Y導向裝置204將玻璃板155引導至 一系列接觸輪子220，這些輪子是穩(wěn)定單元206的一部分。穩(wěn)定單元206除去 玻璃基板155中的水平弓度，所以激光傳感器208可以盡可能地靠近輪子220， 這轉(zhuǎn)而使玻璃基板155中的垂直弓度的效應達到最小。這是一種方式，激光傳 感器208可以相對于正在移動的玻璃基板155進行恰當?shù)囟ㄎ?，所以它可以獲 得精確的測量。
在本實施方式中，穩(wěn)定單元206包括編碼器222，在激光傳感器208正在 生成厚度讀數(shù)時該編碼器222被用于測量玻璃基板155上的位置。編碼器222 附著于穩(wěn)定單元206的皮帶驅(qū)動輪220之一上。處理器218通過了解附著的輪 子220的直徑并了解來自編碼器222的計數(shù)，便可以隨后將該計數(shù)轉(zhuǎn)換成以毫 米(例如)為單位的距離讀數(shù)。這樣，處理器218可以確定在玻璃基板155的 寬度方向上一己知的位置處玻璃基板155的厚度"t"。因此，處理器218可以 產(chǎn)生玻璃基板155的分布圖，該圖包含多個數(shù)據(jù)對構成的陣列，每一對數(shù)據(jù)對 包括厚度測量結(jié)果和玻璃基板155上測量該厚度的相應位置(參照圖3)。
參照圖3，示出了從OLTG 102中獲得的厚度數(shù)據(jù)302以及從離線厚度測 量系統(tǒng)中獲得的厚度數(shù)據(jù)304。離線系統(tǒng)需要將樣品從生產(chǎn)線中取出，并以破 壞性的方式測量該厚度。因為離線規(guī)是破壞性測試，所以可以應用更具侵略性 的方法來控制玻璃板的位置；另外，可以按較慢的速度來進行測量從而提高厚 度數(shù)據(jù)和編碼器位置的精確度。下面參照圖4-11詳細描述OLTG 102的較佳實
施方式和備選實施方式。
1. OLTG 102 (在線厚度規(guī)102)的描述 1.1目的和功能
OLTG 102的主要目的是在玻璃基板155被打包且運輸給客戶之前，測 量玻璃基板155的厚度分布。OLTG 102的另一個目的是當玻璃基板155在 生產(chǎn)輸送機152上前進時，測量玻璃基板155的厚度。OLTG 102—旦檢測到 玻璃基板155的存在時，將自動地啟動并執(zhí)行測量循環(huán)。這樣，玻璃基板155 便在沒有任何人工處理的情況下獲得測量。這很重要，因為隨著玻璃基板155 尺寸的增大，人工處理并運輸玻璃基板155變得更困難。
從OLTG 102中獲得的測量數(shù)據(jù)是在玻璃基板155的寬度方向上特定位置 處的玻璃厚度"t"。因此，可以產(chǎn)生玻璃分布圖即多個數(shù)據(jù)對構成的陣列，其 中每對數(shù)據(jù)對由f (寬度位置，玻璃厚度)指定。本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過使 用來自OLTG 102的真實厚度反饋，便可以自動地控制FDM 140的速度。這將 使人們能夠更佳地控制玻璃厚度，同時還減少其它工藝變化。
1.2 操作的理論
當玻璃基板155在激光傳感器208之前穿行而過時，通過測量玻璃厚度"t"， OLTG 102便獲得了玻璃分布圖。激光傳感器208能夠通過使用來自激光束214 的反射和折射來確定玻璃厚度"t"(參照圖2B)。
1.2.1設置/操作標準
玻璃基板155在輸送機系統(tǒng)152上前進，輸送機系統(tǒng)152夾緊玻璃的頂部， 同時玻璃的其余部分從夾緊處向下懸著(參照圖2A)。玻璃基板155因工藝和 其它環(huán)境因素而并未完全垂直地懸著。 1.2.2 測量順序
當玻璃基板155進入OLTG 102時，"玻璃抓具204"(例如，參照圖4 的Y-導向裝置204)抓住玻璃基板155并使其穩(wěn)定。 一旦在"玻璃抓具204" 中，則玻璃基板155穿過兩個如圖11所示的鄰近傳感器224a和224b (例如， 激光器224a和224b)。傳感器224a和224b的目的是能夠確定正在移動的玻 璃基板155的速度和寬度。傳感器224a和224b可以被用于替代編碼器222(參 照圖2C)。
隨后，玻璃基板155穿過激光傳感器208的前面，該激光傳感器208生成 厚度測量讀數(shù)。來自激光傳感器208的每個厚度測量結(jié)果都被戳上時間并被記 錄下來以便于處理器218 (或某臺其它的計算機)進行后期測量處理。
之后，傳感器224a和224b確定玻璃基板155已穿過激光傳感器208并且 不需要進行厚度測量。然后，處理器208使用所記錄的數(shù)據(jù)來計算玻璃基板155 的玻璃厚度分布。
作為一種選擇，隨后可以由活塞(未示出)將參考玻璃基板155 (未示出) 自動推到恰當?shù)奈恢茫则炞C激光傳感器208并未漂移并且正在正確地測量。
1.3裝備
1.3.1硬件組件 對于OLTG102的原型，所包括的裝備硬件有:
激光三角剖分傳感器208
計數(shù)器/定時器卡
輸入/輸出卡
編碼器卡
運動驅(qū)動/控制器
線性運動滑動 工業(yè)計算機218
RS-485接口卡
1.3.2 軟件組件
原型計算機218使用Windows 2000作為操作系統(tǒng)和用戶軟件。為了開發(fā)， 還裝了 Visual Basic 6.0。
2.0設計
下文更詳細地描述了 OLTG 102的各個方面。 2.1限制
為了處理玻璃基板155，在玻璃基板155底部有一個無特性區(qū)域，可被 OLTG 102利用。該無特性區(qū)域通常20mm并且位于玻璃基板155的底部。
在生產(chǎn)過程中，玻璃基板155通常以某一速度在輸送機152上前進，使得 玻璃基板i55往往左右搖擺。另外，玻璃基板155因加工處理而具有天然的弓 度，這種弓度可使其無法向下垂直地懸著。所有這些問題都被OLTG 102解決 了。
關于激光傳感器208，有許多規(guī)格需要得到滿足以便獲得精確的厚度測量。 例如，較佳的激光三角剖分傳感器208的測量窗口是28mm 士2mm。玻璃基板 155的傾斜不應該大于1°。
2.2 抓住玻璃
為了 "抓住"玻璃基板155，本文描述了兩種基本的方法靜態(tài)方法和動
態(tài)方法。
圖4示出了靜態(tài)方法(還可以參照圖2C)。在一個實施方式中，Y-導向
裝置204包括一對金屬引導件，可引導玻璃基板155進入。金屬引導件應該相 對長而且厚，使得它們并不回彈到玻璃基板155中。
圖5示出了動態(tài)方法。在一個實施方式中，導向裝置502使用了傳感器504a 和504b以及兩對氣動圓筒506a和506b以將玻璃基板155推入。在操作過程中， 玻璃基板155將觸發(fā)第一傳感器504a,這使第一對圓筒506a閉合并且局部地 推入到玻璃基板155上。然后，玻璃基板155將觸發(fā)第二傳感器504b，這使第 二對圓筒506b閉合并且使玻璃基板155固定得更牢，之后才將玻璃基板155 發(fā)送到"玻璃穩(wěn)定器206"(此處未示出，但請參照圖2C和U)。
2.3 玻璃的穩(wěn)定性
為了確保像上文2.1所描述的那樣使玻璃基板155正確地定位于激光傳感 器208的前面，可以像圖6和7 (還可以參照圖2C)所示那樣使用"玻璃穩(wěn)定 器206"。通常，穩(wěn)定器206越長且輪子220越多，則越好。
2.4激光傳感器的布置
因為玻璃基板155具有自然彎曲，所以玻璃基板155可能彎曲到激光三角 剖分傳感器208的可接受的視場之外，和/或引入超出規(guī)范限制的傾斜。為了幫 助解決這個問題，激光傳感器208應該盡可能靠近"玻璃穩(wěn)定器206"的輪子 220。這樣，輪子220充當參照點，并且可以假定玻璃基板155不會移動到離 該位置太遠。
再次參照圖3，可以看到，與傳統(tǒng)離線厚度規(guī)所進行的厚度測量相比，來 自OLTG 102的厚度測量302具有更多的噪聲。導致這種情況的主要因素是 傳統(tǒng)離線厚度規(guī)(它可以被設置成按較低的速度運行)被設置成對大約5-10個 點執(zhí)行內(nèi)部求平均。而OLTG 102不被設置成執(zhí)行任何求平均，因為所涉及的 玻璃具有高速率。
根據(jù)制造工藝，通過以水平方式或垂直方式安裝激光傳感器208，便可以 使噪聲達到最小。在圖6A (頂視圖)和圖6B (側(cè)視圖)中，顯示激光傳感器
208是水平安裝的，這能夠使輪子220間隔得更緊密，進而使更多點處的玻璃 基板155穩(wěn)定。在較佳的實施方式中，水平安裝的激光傳感器208將定位于輪 子220上方約23mm處。
其它選擇是像圖7A (頂視圖)和圖7B (側(cè)視圖)所示那樣垂直安裝激光 傳感器208。盡管垂直安裝的激光傳感器208可以在水平面上靠輪子220更近， 但是輪子220與水平安裝的激光傳感器208相比則間隔得更遠。
2.5 玻璃速度和長度的測量 2.5.1編碼器方法
圖2C和8示出了本方法，其中沿玻璃基板155滾動的編碼器輪子222被 用于獲取沿玻璃基板155寬度方向進行厚度測量的那些位置。可以看到，編碼 器輪子222可以附著于"玻璃穩(wěn)定器206"的輪子220之一。
當使用編碼器方法時，有兩個主要因素可能影響到位置測量的可靠性 (1)玻璃基板155進入OLTG 102的速度；以及(2)從"玻璃穩(wěn)定器206" 中加到玻璃基板155上的壓力。
玻璃基板155的速度影響總的編碼器計數(shù)。圖9示出了為了顯示出編碼器 222的總計數(shù)是玻璃基板155的速度的函數(shù)而執(zhí)行的實驗的一些結(jié)果。據(jù)信， 有三種可能的差錯點會引起這種可變性(1)當玻璃基板155進入穩(wěn)定器206 并彈起時；(2)沿玻璃基板155的滑動；以及(3)在玻璃基板155從穩(wěn)定器 206中出來之后輪子220的動量。尚不清楚每種狀況對可變性起作用了多少， 但是12000個編碼器計數(shù)之間的差異是顯著的(大約50mm，這取決于轉(zhuǎn)換次 數(shù))。
其它問題是，輪子220加到玻璃基板155上的壓力可能會改變編碼器222 的計數(shù)。這可以從圖10中看出，其中壓力差可以使輪子220上的O形環(huán)變形， 這轉(zhuǎn)而改變了輪子220的整個直徑，由此改變了最后所得到的編碼器計數(shù)。
2.5.2鄰近傳感器方法
如圖11所示，用于確定沿玻璃板155寬度方向進行厚度測量的那些位置 的另一種方法使用了兩個相鄰傳感器224a和224b以及精確的定時器1102。傳
感器224a和224b分開放置，使得它們分別檢測玻璃基板155的前邊沿。定時 器1102被用于確定何時玻璃基板155穿過傳感器224a和224b的前面。
通過了解到玻璃基板155穿過己知距離d而花去的時間t，便確定了該玻 璃的速度。為了獲得玻璃基板155的長度， 一個傳感器224a或224b還被用于 檢測玻璃基板155的末邊沿。然后，通過讓速度乘以玻璃基板155穿過該傳感 器224a或224b所用的時間，便計算出長度。
為使該方法有效工作的一條標準是玻璃基板155的速度需要相對恒定。 冇三種實踐方面的考慮(1)傳感器224a和224b檢測玻璃基板155的前邊沿 的可重復性；(2)輸送機152的速度一致性；以及(3)系統(tǒng)硬件響應時間。
為了理解本方法所需的精確水平，下面提供了一個典型的不確定性計算。
在不包括調(diào)節(jié)數(shù)(即光束寬度、系統(tǒng)等待時間等)的情況下，長度方程如下 L = t2ltV 禾卩 V-A2—— di
t2"1 厶t21 為了簡便，當前的參數(shù)是
d12:第一和第二傳感器224a和224b之間的距離(135mm)，
△t2l:玻璃基板155的前邊沿從第一相鄰傳感器224a前進到第二相鄰傳感
器224b所用的時間(0.243秒)，
T21t:玻璃基板在第二相鄰傳感器224b之前穿行從前邊沿到后邊沿所用的
時間(2.7秒)。
通過使用上述這些數(shù)字，它產(chǎn)生了 1500mm的玻璃長度 L = t2ltV = (2.7)||^ = 1500mm
2.5.3輸送機速度一致性
為了提高精確度的水平，應該仔細檢查輸送機152對玻璃基板155的材料 處理。如上所述，為了讓OLTG 102有效地工作， 一個先決條件是每個玻璃 基板155需要以相對恒定的速度穿過OLTG 102。即使速度可能會因玻璃基板 155的不同而稍有變化。
:環(huán)路
3.1 定時
下面描述了當OLTG 102處于測量模式中時一種典型的測量環(huán)路。 測量環(huán)路最初將處理器218中100%的CPU時間用于第一速度傳感器224a 的監(jiān)控，以檢測玻璃基板155的前邊沿。通過將最高優(yōu)先級分配給該程序的線 程，便實現(xiàn)了上述這一點。這是需要的，因為如上所述微小的定時變得很重要。 假如其高度比預期要短的玻璃基板155正在穿過，則處理器218還可以監(jiān)控第 二傳感器224b。
一旦第一速度傳感器224a檢測到進來的玻璃基板155的前邊沿，則通過 處理器218中的硬件定時器/計數(shù)器卡將該時間記錄下來。然后，處理器218中 CPU的100%時間被用于監(jiān)控第二速度傳感器224b，以檢測玻璃基板155的前 邊沿。同樣，當?shù)诙鞲衅?24b檢測到玻璃基板155的前邊沿時，將該時間 記錄下來。
隨后，激光傳感器208讀數(shù)被記錄下來，使得可以進行玻璃厚度測量。當 激光傳感器208打開時，激光傳感器208通過RS-485以19.2kbps(例如)這樣 的速度向處理器218連續(xù)地發(fā)出厚度測量數(shù)據(jù)。在玻璃基板155的前邊沿觸發(fā) 第二速度傳感器224b之后，處理器218記錄來自激光傳感器208的所有數(shù)據(jù)。 應該注意到，并非所有記錄下來的數(shù)據(jù)都將是有效的。這是因為玻璃基板155 從第二傳感器224b處前進到激光傳感器208的前面所用的時間中有延遲。
當厚度測量數(shù)據(jù)被處理器218獲得時，另一個傳感器(未示出)可以査看 玻璃基板155是否已穿過OLTG 102。這是通過監(jiān)控玻璃基板155的后邊沿而 實現(xiàn)的。 一旦該傳感器(未示出)檢測到玻璃基板155的后邊沿，則處理器218 停止記錄從激光傳感器208處發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并進入數(shù)據(jù)的后處理階段。該 程序的線程被放入正常的優(yōu)先級，以使操作系統(tǒng)有機會執(zhí)行任何"內(nèi)務處理" 任務(即網(wǎng)絡監(jiān)控、文件更新等)。
當所有的數(shù)據(jù)均被處理且數(shù)據(jù)被寫到驅(qū)動器上時，處理器218可以執(zhí)行參 考例程(任選的)。在該例程中，處理器218首先通過監(jiān)控所有的相鄰傳感器 224a和224b來仔細檢查以確保沒有玻璃基板155穿過OLTG 102。然后，活塞 (未示出)將參考玻璃基板155置于合適的位置以便于激光傳感器208來讀取。 激光傳感器208獲得一個讀數(shù)并將該數(shù)據(jù)記錄到校準文件中。然后，活塞將參
考玻璃基板155拉出來，使得OLTG 102已準備好讓下一個玻璃基板155穿過 從而進行測量。在參考讀取例程中，第一傳感器224a被連續(xù)監(jiān)控，以査看是否 有玻璃基板144意外地進入OLTG 102。
在處理器218回到測量循環(huán)的開始之前，向該環(huán)路添加大約10秒，以使 操作人員能夠移動鼠標，停止該程序等，然后才使該程序進入到高線程優(yōu)先級。 該IO秒數(shù)值假定隨后的玻璃基板155會在約14秒之后才到達。
用于處理該程序應該何時進入高優(yōu)先級并啟動操作人員相互作用的定時 的一種方式是在第一速度傳感器224a之前設置相鄰傳感器(未示出)。在該 程序仍然處于正常優(yōu)先級時，可以監(jiān)控相鄰傳感器(未示出)以檢測玻璃基板 155。 一旦傳感器檢測到玻璃基板155，該程序就進入高優(yōu)先級并監(jiān)控第一速度 傳感器224a。這樣，該程序便在合適的時間進入高優(yōu)先級。
3.2無關的數(shù)據(jù)
激光傳感器208有這樣一種潛能，它可以報告錯誤的測量(即極厚、極薄、 或零厚度)，尤其是沒有內(nèi)部求平均時。為了解決該問題，可以過濾該數(shù)據(jù)以 消除無關的數(shù)據(jù)。例如，OLTG 102可以通過將當前的厚度讀數(shù)與先前的厚度 讀數(shù)進行比較來過濾無關的數(shù)據(jù)。
3.3 噪聲過濾
因為OLTG 102測量正在移動的玻璃基板155的厚度，所以厚度分布圖與 傳統(tǒng)離線厚度規(guī)相比往往有更多的噪聲(參照圖3)?？捎糜谑乖摵穸葦?shù)據(jù)平 滑的一種可能的技術是應用低通濾波器。
現(xiàn)在參照圖12，示出了根據(jù)本發(fā)明用于測量正在移動的玻璃基板155的厚 度"t"的較佳方法1200的基本步驟的流程圖。從步驟1202開始，使用玻璃制 造系統(tǒng)100制造玻璃基板155，然后輸送機152將玻璃基板155移動到OLGT 102。在步驟1204中，OLGT102以及Y-導向裝置204 (或動態(tài)引導件502)和 穩(wěn)定單元206抓住正在移動的玻璃基板155并使其穩(wěn)定。在步驟1206中，OLGT 102以及激光傳感器208和處理器218確定正在移動的玻璃基板155的厚度"t"。 為了實現(xiàn)這一點，激光傳感器208朝著正在移動的玻璃基板155發(fā)射光束214,
然后接收由正在移動的玻璃基板155的前表面217和后表面219分別反射的兩 束光216a和216b。然后，處理器218分析接收到的光束216a和216b，并確定 光束216a和216b之間的距離"d"，該距離"d"轉(zhuǎn)而被用于確定正在移動的 玻璃基板155的厚度"t"(參照圖2B)。處理器218可以通過使用下列方程 來確定正在移動的玻璃基板155的厚度
t = d/[2coseincidencetan[sin-1((nair/nglass)sineincidence)]] 其中
t:正在移動的玻璃基板155的厚度；
dHt測器212所接收到的光束216a和216b之間的距離；
n^-空氣的折射率；
nglass=玻璃基板155的折射率；以及
eineiden"=光束214與正在移動的玻璃基板155的前表面217相交的入射角。
下面是使用本發(fā)明的OLTG 102和方法1200的一些附加特征和優(yōu)點
OLTG 102提供了傳統(tǒng)離線厚度規(guī)不具有的下列優(yōu)點
實時地提供了形成工藝反饋，使得可以做出調(diào)節(jié)以控制玻璃厚 度并減小其它工藝變化。
沒有樣本損失。
不需要其它的玻璃處理以獲得測量數(shù)據(jù)。
100%測量，沒有采樣。
應該理解，玻璃制造系統(tǒng)100是示例性的，并且其它類型和配置的玻璃 制造系統(tǒng)可以包含并使用本發(fā)明的OLTG 102和方法1200。
OLTG 102可以安裝在滑動底座上，使得它可以移入正在移動的玻璃基 板155的路經(jīng)中并從該路經(jīng)中移出。另外，OLTG 102以及激光傳感器208可 以安裝成它能自動地上下移動以考慮不同的玻璃高度。
應該注意至ll， 有一個題為"On-line Measurement System for Measuring Substrate Thickness and the Method Thereof"的美國專利6,590,211 。在該專利中， 使用圖像檢測器在其焦平面處測量玻璃厚度，這與本發(fā)明中所使用的技術不 同。
玻璃板402可以根據(jù)熔融工藝來制造，該工藝是一種用于生產(chǎn)液晶顯示
器(LCD)中所使用的玻璃板的技術。美國專利3,338,696和3,682,609描述了熔 融工藝，其內(nèi)容引用在此作為參考。
盡管根據(jù)附圖和上文的詳細描述已示出了本發(fā)明的若干實施方式，但是應 該理解本發(fā)明并不限于所揭示的實施方式，而是能夠在不背離權利要求書所闡 明和定義的本發(fā)明的精神的情況下做出大量的重新安排、修改和替代。
權利要求
1.一種在線厚度規(guī)OLTG，用于測量正在移動的玻璃基板的厚度，所述系統(tǒng)包括至少一個設備，能夠抓住正在移動的玻璃基板并使其穩(wěn)定；激光光源，能夠朝著正在移動的玻璃基板發(fā)射光束；以及檢測器，能夠接收由正在移動的玻璃基板的前表面和后表面所反射的光束；以及處理器，能夠分析由所述檢測器接收到的光束，以確定所述光束之間的距離，該距離被用于確定正在移動的玻璃基板的厚度。
2. 如權利要求1所述的OLTG，其特征在于，正在移動的玻璃基板的測得 厚度可以被用作反饋，以控制隨后制造的玻璃基板的厚度。
3. 如權利要求1所述的0LTG，其特征在于，所述處理器通過使用下列方 程來確定正在移動的玻璃基板的厚度t = d/[2coseincidencetan[sirf'((riair/ngiass)sin9incidence)]] 其中t=正在移動的玻璃基板的厚度；d=所述檢測器所接收到的光束之間的距離；n^=空氣的折射率；nglass=玻璃基板的折射率；以及eincidenee=所發(fā)射的光束與正在移動的玻璃基板的前表面相交的入射角。
4. 如權利要求1所述的OLTG，其特征在于，所述至少一個設備包括 Y-導向裝置，用于抓住正在移動的玻璃基板；以及穩(wěn)定單元，用于使正在移動的玻璃基板穩(wěn)定。
5. 如權利要求4所述的OLTG，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包括多個皮帶 驅(qū)動的輥筒，以及附著于所述多個輥筒之一上的編碼器。
6. 如權利要求5所述的OLTG，其特征在于，所述處理器使用從所述編碼 器處接收到的信號，來確定在正在移動的玻璃基板上進行過厚度測量的那些位置。
7. 如權利要求1所述的OLTG，還包括用于向所述處理器發(fā)送信號的一對 相鄰傳感器，所述處理器使用所述信號來確定在正在移動的玻璃基板上進行過 厚度測量的那些位置。
8. 如權利要求1所述的OLTG，還包括用于向所述處理器發(fā)送信號的一對 相鄰傳感器，所述處理器使用所述信號來確定正在移動的玻璃基板的速度和寬 度。
9. 一種用于測量玻璃基板的厚度的方法，所述方法包括如下步驟 輸送所述玻璃基板；抓住正在移動的玻璃基板并使其穩(wěn)定；以及 通過下列步驟來測量正在移動的玻璃基板的厚度 朝著正在移動的玻璃基板發(fā)射光束；接收由正在移動的玻璃基板的前表面和后表面所反射的光束；以及 分析由所述檢測器接收到的反射光束，以確定反射光束之間的距 離，該距離被用于確定正在移動的玻璃基板的厚度。
10. 如權利要求9所述的方法，還包括如下步驟使用正在移動的玻璃基 板的測得厚度作為反饋，來控制隨后制造的玻璃基板的厚度。
11. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述處理步驟是由處理器執(zhí) 行的，所述處理器通過使用下列方程來確定正在移動的玻璃基板的厚度<formula>formula see original document page 3</formula>其中t=正在移動的玻璃基板的厚度； d=反射光束之間的距離； naif=空氣的折射率； nglass=玻璃基板的折射率；以及eineidenee=所發(fā)射的光束與正在移動的玻璃基板的前表面相交的入射角。
12. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述抓住且穩(wěn)定的步驟是由 下列來執(zhí)行的Y-導向裝置，用于抓住正在移動的玻璃基板；以及 穩(wěn)定單元，用于使正在移動的玻璃基板穩(wěn)定。
13. —種玻璃制造系統(tǒng)，包括至少一個容器，用于使成批材料熔融并形成熔融玻璃； 形成裝置，用于接收熔融玻璃并形成玻璃板； 牽引機器，用于拉出玻璃板； 切割機器，用于切割所拉出的玻璃板； 輸送機，用于移動切割好的玻璃板；以及在線厚度規(guī)OLTG，用于測量正在移動的玻璃板的厚度，所述系統(tǒng)包括 至少一個設備，用于抓住正在移動的玻璃板并使其穩(wěn)定； 激光儀器，包括激光光源，用于朝著正在移動的玻璃板發(fā)射光束；以及 檢測器，用于接收由正在移動的玻璃板的前表面和后表面所反 射的光束；以及處理器，用于分析由所述檢測器接收到的光束以確定所述光束之間 的距離，該距離被用于確定正在移動的玻璃板的厚度。
14. 如權利要求13所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，正在移動的玻璃 基板的測得厚度可以被用作反饋，以控制隨后制造的玻璃基板的厚度。
15. 如權利要求13所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器通過 使用下列方程來確定正在移動的玻璃板的厚度<formula>formula see original document page 4</formula>其中t=正在移動的玻璃基板的厚度；d=所述檢測器所接收到的光束之間的距離；nai,=空氣的折射率nglass=玻璃基板的折射率；以及eincidenee=所發(fā)射的光束與正在移動的玻璃基板的前表面相交的入射角。
16. 如權利要求13所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個設 備包括-Y-導向裝置，用于抓住正在移動的玻璃板；以及 穩(wěn)定單元，用于使正在移動的玻璃板穩(wěn)定。
17. 如權利要求16所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定單元包 括多個皮帶驅(qū)動的輥筒，以及附著于所述多個輥筒之一上的編碼器。
18. 如權利要求17所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器接收 來自所述編碼器的信號，使得在激光儀器啟動厚度測量時能夠測量正在移動的 玻璃板的位置。
19. 如權利要求13所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述OLTG還包 括用于向所述處理器發(fā)送信號的一對相鄰傳感器，所述處理器使用所述信號來 確定在正在移動的玻璃基板上進行過厚度測量的那些位置。
20. 如權利要求13所述的玻璃制造系統(tǒng)，其特征在于，所述OLTG還包 括用于向所述處理器發(fā)送信號的一對相鄰傳感器，所述處理器使用所述信號來 確定正在移動的玻璃基板的速度和寬度。
21. —種用于生產(chǎn)玻璃板的方法，所述方法包括如下步驟 使成批材料熔融，以形成熔融玻璃；處理熔融玻璃，以形成玻璃板； 拉出玻璃板； 切割拉出的玻璃板； 輸送切割好的玻璃板； 抓住正在移動的玻璃板并使其穩(wěn)定；以及 通過下列步驟來測量正在移動的玻璃板的厚度 朝著正在移動的玻璃板發(fā)射光束；接收由正在移動的玻璃板的前表面和后表面所反射的光束；以及 分析反射光束以確定反射光束之間的距離，該距離被用于確定正在移 動的玻璃板的厚度。
22. 如權利要求21所述的方法，還包括如下步驟使用正在移動的玻璃 基板的測得厚度作為反饋，來控制隨后制造的玻璃基板的厚度。
23. 如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述分析步驟是由處理器 執(zhí)行的，所述處理器通過使用下列方程來確定正在移動的玻璃板的厚度<formula>formula see original document page 5</formula>t=正在移動的玻璃基板的厚度； d=反射光束之間的距離； nair=空氣的折射率； nglass=玻璃基板的折射率；以及eincidenee=所發(fā)射的光束與正在移動的玻璃基板的前表面相交的入射角。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述抓住且穩(wěn)定的步驟是由下列來執(zhí)行的Y-導向裝置，用于抓住正在移動的玻璃板；以及 穩(wěn)定單元，用于使正在移動的玻璃板穩(wěn)定。
全文摘要
本文描述了一種在線厚度規(guī)(OLTG)和方法，能夠測量正在移動的玻璃基板的厚度。在較佳的實施方式中，該OLTG包括Y-導向裝置和穩(wěn)定單元，分別用于抓住正在移動的玻璃基板并使其穩(wěn)定。該OLTG還包括含激光光源和檢測器的激光儀器。該激光光源朝著正在移動的玻璃基板的前表面發(fā)射光束。該檢測器接收兩束光，其一是由正在移動的玻璃基板的前表面反射的，另一束光是由正在移動的玻璃基板的后表面反射的。該OLTG還包括處理器，該處理器分析由檢測器接收到的兩束光以確定這兩束光之間的距離，然后，該距離被用于確定正在移動的玻璃基板的厚度。
文檔編號G01N21/41GK101341393SQ200680002018
公開日2009年1月7日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權日2005年1月11日
發(fā)明者D·Y·馬, E·J·蘭哈德特, J·C·麥克雷里, J·P·小特瑞里, K·C·陳 申請人:康寧股份有限公司