CN108050950A - 用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置 - Google Patents

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黄斌
徐筱波
陈梅仙
李程伟
张勇
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

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Abstract

本发明涉及用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置。包括光源、相机、传动机构和机架；传动机构包括电动机、滚珠螺杆、移动块、导块和直线导轨；光源和相机并列设于移动块上；滚珠螺杆和直线导轨平行设于一对支架的上部，使移动块位于一对支架之间，且使光源和相机朝向下方。检测时，被测物位于移动块的下方，且对应着移动块上的光源和相机；光源分别照射到被测物的表面和基准平面上，以相机作为接收器，实现分别在不同的位置上反射成像。本发明基于光学原理，实现静态或动态的非接触性检测玻璃基板在气浮支承状态下的变形，精度可达到10µm，大大提高了检测效率；其结构设计合理，通过移动滑块，可动态检测出玻璃基板不同位置的变形量。

Description

用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置
技术领域
本发明属于精密工程技术领域，具体涉及一种用于柔性玻璃基板变形检测的装置。
背景技术
玻璃基板是构成液晶平板的基本构件，是平板显示产业的关键部件之一。研究与开发承载液晶平板及组件的高稳定气浮平台是确保其检测质量的关键。气浮传输运载***是利用气体压力使被测基板浮起来，气浮力与玻璃基板重力处于平衡状态。玻璃表面质量要求必须具备超光洁度，任何3μm以上的划痕和污物都会影响最终显示屏的显像并导致次品的产生，因而最合适的方案是采用静压气浮技术非接触承载。非接触承载原理为加压气体经由气浮平台表面的节流孔流出，在气浮平台与玻璃基板之间形成一层具有一定刚度的气膜，通过该气膜来承载玻璃基板的重量。但在检测区域，为了保证光电测量***的测量精度，需要玻璃基板非常稳定的运行。然而气浮传输过程中因气源的不稳定，出现供气压力波动导致玻璃基板变形，在实际测量结果中产生误差。由于气浮传输***中含有交替布置的吹吸喷嘴，气模中的压力呈现出正负相间的特性，吹气喷嘴产生正压，作用是产生浮起的力，吸气喷嘴产生负压，向下吸住玻璃基板，以增加玻璃基板的稳定性。玻璃基板浮在这种正负相间的气模上，会产生变形，影响玻璃基板缺陷检测结果正确性。此外，气浮***设计不当还会引起比较明显的气模自激振荡，从而使得玻璃基板在传输过程中产生振动，影响甚至破坏仪器正常工作。现有技术中用于玻璃基板在气浮支承状态下的变形以及振动幅度的检测设备多为接触式，使用固定刚性测头，精度低且速度慢，对三维形貌测量存在一定局限性。
发明内容
为了实现非接触性的玻璃基板在气浮支承状态下的变形以，本发明提供一种用于气浮传输线的玻璃基板变形检测装置。
用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置包括光源1、相机2、传动机构和机架；
所述传动机构包括电动机11、滚珠螺杆5、移动块9、导块和直线导轨12；所述电动机11的输出轴通过联轴器连接着滚珠螺杆5的一端，滚珠螺杆5和移动块9配合传动；所述光源1和相机2并列设于移动块9的一侧，所述导块固定设于移动块9的另一侧上，且导块配合位于直线导轨12内，导块实现沿直线导轨12的移动；所述直线导轨12平行于滚珠螺杆5；
所述机架包括一对支架6，传动机构的滚珠螺杆5和直线导轨12平行设于一对支架的上部，使移动块9位于一对支架之间，且使光源1和相机2朝向下方；检测时，被测物位于移动块9的下方，且对应着移动块9上的光源1和相机2；光源1分别照射到被测物的表面和基准平面上，以相机2作为接收器，实现分别在不同的位置上反射成像。
进一步限定的技术方案如下：
用于动态检测时，将所述玻璃基板变形检测装置通过机架安装于玻璃基板气浮传输生产线上，并使被测玻璃基板位于光源1和相机2的下方。
所述光源1为LED光源。
所述相机2为线阵CCD相机。
所述移动块9上设有与滚珠螺杆5配合传动的螺帽。
所述机架为一对门字形的支架，一对门字形的支架的顶部中间分别设有向上凸起的凸块，传动机构的滚珠螺杆5和直线导轨12平行设于一对凸块上，所述电动机11位于一侧门字形支架的外侧。
所述电动机11为步进电动机。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明基于光学原理，可以实现静态或动态的非接触性测量，检测玻璃基板在气浮支承状态下的变形，精度可达到10µm，大大提高了检测效率。
2.本发明结构设计合理，通过移动滑块，可动态检测出玻璃基板不同位置的变形量，对其进行补偿提高仪器精度。
3.本发明制造成本低，易于操作。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为光源和线阵CCD安装示意图。
图3为本发明的激光反射原理图。
图4为被测玻璃基板的变形截面图。
上图中序号：光源1、相机2、玻璃基板3、基准平面4、滚珠螺杆5、支架6、工作平台7、气浮板8、移动块9、吸盘10、电动机11、直线导轨12。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1
参见图1，用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置包括光源1、相机2、传动机构和机架。光源1为LED光源，相机2为线阵CCD相机，电动机11为步进电动机。
传动机构包括电动机11、滚珠螺杆5、移动块9、导块和直线导轨12。电动机11的输出轴通过联轴器连接着滚珠螺杆5的一端，滚珠螺杆5和移动块9配合传动。参见图2，移动块9上安装有与滚珠螺杆5配合传动的螺帽，光源1和相机2并列安装于移动块9的一侧，导块固定安装于移动块9的另一侧上，且导块配合位于直线导轨12内，导块实现沿直线导轨12的移动。直线导轨12平行于滚珠螺杆5。
机架为一对门字形的支架6，一对门字形的支架6的顶部中间分别设有向上凸起的凸块，传动机构的滚珠螺杆5和直线导轨12平行安装于一对凸块上；使移动块9位于一对支架之间，且使光源1和相机2朝向下方；电动机11位于一侧门字形支架的外侧。
本发明的工作原理说明如下：
被测物为玻璃基板3。
用于静态检测时，玻璃基板3通过一对吸盘10安装在位于光源1和相机2下方的气浮装置的工作平台7上。
参见图3，光源1分别照射到玻璃基板3表面和基准平面4上，以线阵CCD相机 2作为接收器，分别在不同的位置上反射成像。参见图4，当被测玻璃基板3发生翘曲变形时，其横截面形态一般呈弓形，玻璃基板3的翘曲度S =H/L，式中H为玻璃基板3翘曲变形后的矢高，L为玻璃基板3在翘曲变形方向上的宽度。玻璃基板3反射成像时, 在物距不变的情况下, 像的大小和位置不仅与变形量有关，而且还与基板的尺寸有关。而基准平面4射成像时，像的位置相对于反射平面与物的位置成对称关系，并且大小相等。
用于动态检测时，将所述玻璃基板变形检测装置通过机架安装于玻璃基板气浮传输生产线上，并使玻璃基板3位于光源1和相机2的下方。
光源1分别照射到玻璃基板3表面和基准平面4上，以线阵CCD相机 2作为接收器，分别在不同的位置上反射成像。如果玻璃基板3发生变形，其变形量与两反射像之间的相对位移有关。利用自准直法将被测量转换成反射面的倾斜量。在移动块9移动时，当反射面的倾斜角为α时，被测点与基准平面4的距离为t，物镜焦距为f。根据光的反射定律，tan 2α=t/f ，求出反射面倾斜角α。将玻璃基板3的凸面朝向与基准平面4的对比情况，以及玻璃基板3的凹面朝向与基准平面4的对比情况，分别进行推导计算。
在气浮装置运行过程中移动块9在滚珠螺杆5上进行移动，让玻璃基板3静止停放在支承气模上，按设定的位移量移动移动块9，可测出对应于气模上各点上玻璃基板3的挠度和转角，将移动块9从一端移到另一端，完成一次横向扫描检测；在与移动块9的移动方向垂直的方向上移动气浮板8，使之产生一个所需的位移，按上述方法再完成一次横向扫描检测，直至将整个气浮板8扫描检测完毕，如此可获得整个气浮板8各点上玻璃基板3的变形量。

Claims (7)

1.用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：包括光源（1）、相机（2）、传动机构和机架；
所述传动机构包括电动机（11）、滚珠螺杆（5）、移动块（9）、导块和直线导轨（12）；所述电动机（11）的输出轴通过联轴器连接着滚珠螺杆（5）的一端，滚珠螺杆（5）和移动块（9）配合传动；所述光源（1）和相机（2）并列设于移动块（9）的一侧，所述导块固定设于移动块（9）的另一侧上，且导块配合位于直线导轨（12）内，导块实现沿直线导轨（12）的移动；所述直线导轨（12）平行于滚珠螺杆（5）；
所述机架包括一对支架（6），传动机构的滚珠螺杆（5）和直线导轨（12）平行设于一对支架的上部，使移动块（9）位于一对支架之间，且使光源（1）和相机（2）朝向下方；
检测时，被测物位于移动块（9）的下方，且对应着移动块（9）上的光源（1）和相机（2）；光源（1）分别照射到被测物的表面和基准平面上，以相机（2）作为接收器，实现分别在不同的位置上反射成像。
2.根据权利要求1所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：用于动态检测时，将所述玻璃基板变形检测装置通过机架安装于玻璃基板气浮传输生产线上，并使被测玻璃基板位于光源（1）和相机（2）的下方。
3.根据权利要求1或2所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：所述光源（1）为LED光源。
4.根据权利要求1或2所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：所述相机（2）为线阵CCD相机。
5.根据权利要求1或2所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：所述移动块（9）上设有与滚珠螺杆（5）配合传动的螺帽。
6.根据权利要求1或2所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：所述机架为一对门字形支架，一对门字形支架的顶部中间分别设有向上凸起的凸块，传动机构的滚珠螺杆（5）和直线导轨（12）平行设于一对凸块上，所述电动机（11）位于一侧门字形支架的外侧。
7.根据权利要求1或2所述的用于气浮传输的玻璃基板变形检测装置，其特征在于：所述电动机（11）为步进电动机。
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