СПОСОБ ВРЕМЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МЕЖДУ АВТОМАТИЧЕСКИМ СРЕДСТВОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И БЕСКОНТАКТНЫМ СРЕДСТВОМ ОБНАРУЖЕНИЯ, НАХОДЯЩИМСЯ НА УКАЗАННОМ АВТОМАТИЧЕСКОМ СРЕДСТВЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
METHOD FOR TIME SYNCHRONIZATION BETWEEN AN AUTOMATIC MEANS OF MOVEMENT AND A CONTACTLESS MEANS OF DETECTION LOCATED ON THE SPECIFIED AUTOMATIC MEANS OF MOVEMENT

[0001] Изобретение относится к способу временной синхронизации между автоматическим средством перемещения и бесконтактным средством обнаружения, находящимся на указанном автоматическом средстве перемещения, для измерения физического параметра вдоль по меньшей мере одной одинаковой заданной траектории на поверхностях совокупности оцениваемых материалов.
[0002] В рамках контроля качества стеклянных продуктов, таких, как листовое стекло, на выходе производства принято использовать средства обнаружения, встроенные в производственную линию, позволяющие измерять определенные параметры или определенные физико-химические и/или оптические свойства продуктов, чтобы изолировать или удалить те из них, которые не соответствуют целевым значениям для этих параметров или свойств.
[0003] Эти средства обнаружения чаще всего не вступают в физический контакт с продуктами, чтобы избежать загрязнений или ухудшения их поверхности. Они могут быть стационарными или подвижными. Когда они являются подвижными, они могут быть закреплены на автоматических средствам перемещения, что позволяет им перемещаться по определенным заданным траекториям по поверхностям или оболочкам продуктов.
[0004] Сложностью систем этого типа является временная синхронизация между перемещением средства перемещения и сигналами, испускаемыми средством обнаружения. Действительно, каждое средство обычно управляется собственными управляющими модулями, которые не зависят друг от друга. Модуль управления автоматическим средством перемещения может, например, управляться с помощью программируемого устройства, такого как вычислительный центр, на который он будет передавать свои пространственные координаты в реальном времени с подходящей частотой передачи. Это же программируемое устройство может быть сопряжено с модулем управления бесконтактного средства обнаружения, но полученные сигналы будут передаваться независимо с другой частотой. Частота выборки значений параметров или свойств, измеренных средством обнаружения, будет изменяться в соответствии с отношением между этими двумя частотами. Если частота передачи пространственных координат ниже, чем частота обнаружения, частота выборки повышается, и тогда, как правило, трудно определить реальное значение параметра или свойства, соответствующего пространственной координате, переданной в данный момент модулем управления средством перемещения. Наоборот, если частота передачи пространственных координат является более высокой, частота выборки будет слишком низкой, и обычно в таком случае будет сложно определить, какая пространственная координата соответствует каждому значению измеренного параметра или свойства.
[0005] Дополнительная трудность возникает, когда начало отсчета времени у автоматического средства перемещения и бесконтактного средства обнаружения разное. Отсутствие привязки ко времени не позволяет установить соответствие между пространственными координатами и измеренными значениями параметров или свойств. Тогда измерение будет неточным или даже бесполезным, потому что невозможно определить, действительно ли рассматриваемый продукт соответствует критериям качества, установленным в данной точке измерения на поверхности его оболочки.
[0006] Настоящее изобретение устраняет эти проблемы. Способ согласно изобретению особенно хорошо подходит для систем измерения физического параметра по траектории на поверхностях, в частности, изогнутых, какие могут иметься у стеклянных листов после их формования. Этот способ может использоваться, в частности, для устройства измерения оптического параметра, позволяющего определять геометрические различия между поверхностью эталонного материала и поверхностями множества материалов, подлежащих оценке.
[0007] Фиг. 1 схематически показывает пример системы, содержащей автоматическое средство передвижения и бесконтактное средство обнаружения.
[0008] Фиг. 2 показывает блок-схему способа по изобретению.
[0009] Фиг. 3 показывает блок-схему одного варианта осуществления способа по изобретению.
[0010] Далее в тексте будет делаться ссылка на элементы на фигурах в различных видах.
[0011] Фиг. 1 схематически показывает пример системы, содержащей автоматическое средство перемещения и бесконтактное средство обнаружения. Этот пример представлен исключительно в целях иллюстрации, чтобы облегчить понимание изобретения, описываемого ниже. Изобретение может быть адаптировано к любому типу аналогичной системы, не требуя особых усилий от специалиста в данной области, что также является преимуществом изобретения.
[0012] Система, показанная в качестве примера на фиг. 1, представляет собой автоматическую систему измерения геометрических отклонений рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями 1001a совокупности материалов 1001, подлежащих оценке, и изогнутой поверхностью 1001a эталонного материала 1001.
[0013] Система содержит сборку, состоящую из
- по меньшей мере одного автоматического средства 1003 перемещения, способного проходить по меньшей мере заданную траекторию 1001b по изогнутым поверхностям 1001a, и
- по меньшей мере одного бесконтактного средства 1002 обнаружения, подходящего для измерения высоты рельефа или кривизны изогнутых поверхностей 1001a, расположенного на автоматическом средстве 1003 перемещения и синхронизированного с движениями указанного автоматического средства 1003 перемещения.
[0014] Система обычно предназначена для:
- измерения, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории 1001b, профиля высоты рельефа или кривизны изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001, и
- измерения профиля высоты рельефа или кривизны изогнутой поверхности 1001a каждого подлежащего оценке материала 1001, в тех же выбранных точках измерения вдоль той же траектории 1001b, в тех же условиях прохождения по указанной траектории 1001b автоматического средства 1003 перемещения и под тем же углом захвата бесконтактным средством 1002 обнаружения в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001.
[0015] Бесконтактное средство 1002 обнаружения находится или закреплено на автоматическом средстве 1003 перемещения с помощью фиксирующего средства. Можно использовать любые подходящие фиксирующие средства. Предпочтительно фиксирующие средства могут иметь теплопроводность, позволяющую отводить тепло, связанное с нагревом бесконтактного датчика. Действительно, такой нагрев может нарушить его работу, в частности, когда речь идет об электронном средстве обнаружения, из-за появления электронных помех, воздействующих на его сигнал.
[0016] Автоматическое средство 1003 перемещения может представлять собой роботизированный шарнирный рычаг, имеющий шесть степеней свободы. Использование такого шарнирного рычага выгодно тем, что он является достаточно гибким, чтобы приспособиться к любому типу и любой степени кривизны изогнутых поверхностей. Облегчается позиционирование бесконтактного средства обнаружения относительно изогнутых поверхностей.
[0017] Бесконтактное средство 1002 обнаружения может представлять собой хроматический конфокальный датчик.
[0018] Как пояснялось во введении, первой трудностью, с которой сталкиваются системы проиллюстрированного в качестве примера на фиг. 1 типа, является временная синхронизация между перемещением средства передвижения и сигналами, излучаемыми средством обнаружения. Вторая трудность может заключаться в отсутствии привязки по времени, что не позволяет обеспечить соответствие между пространственными координатами и измеренными значениями параметров или свойств.
[0019] Изобретение проиллюстрировано блок-схемой на фиг. 2.
[0020] Изобретение относится к способу временной синхронизации между автоматическим средством 1003 перемещения и бесконтактным средством 1002 обнаружения, находящимся на указанном автоматическом средстве 1003 перемещения, для измерения физического параметра вдоль по меньшей мере одной одинаковой заданной траектории 1001b на поверхностях 1001a совокупности оцениваемых материалов 1001, при этом пространственные координаты S2001 автоматического средства 1003 перемещения и сигналы S2002, принятые бесконтактным средством 1002 обнаружения, записываются E2001 в непрерывном режиме записывающим устройством в их соответствующих временных шкалах, когда автоматическое средство 1003 перемещения смещается, причем указанный способ включает следующие этапы:
(a) запись E2001 указанным записывающим устройством по меньшей мере одного опорного пространственного положения S2003, определенного заранее вдоль указанной траектории 1001b, и характеристического сигнала S2004, который может быть обнаружен бесконтактным средством 1002 обнаружения, причем указанный сигнал связан с указанным опорным пространственным положением S2003;
(b) поиск E2002, осуществляемый компьютером, по всем сигналам B2001, полученным в зависимости от времени бесконтактным средством 1002 обнаружения, момента времени S2005, соответствующего обнаружению характеристического сигнала S2004, связанного с опорным положением;
(c) поиск E2003, осуществляемый компьютером, по всем пространственным положениям B2002 автоматического средства перемещения, записанным в зависимости от времени, момента времени S2006, соответствующего опорному пространственному положению S2003;
(d) пересчет E2004, осуществляемый компьютером, соответствующих временных шкал автоматического средства 1003 перемещения и бесконтактного средства 1002 обнаружения, чтобы моменты времени S2003 и S2004, полученные на этапах (b) и (c), совпали друг с другом.
[0021] Таким образом, результатом способа по настоящему изобретению является достижение временной синхронизации пространственных координат автоматического средства перемещения и сигналов, полученных средством обнаружения.
[0022] При использовании системы, которая описана выше и проиллюстрирована на фиг. 1, возможно, и это обычно случается, что в течение более или менее длительного времени появляется дрейф, в результате чего координаты автоматического средства перемещения и сигналы, принятые средством обнаружения, не могут больше быть синхронизированы с достаточной точностью.
[0023] Для устранения этого недостатка можно повторять выполнение описанного способа столько раз, сколько необходимо, во время использования указанной системы, чтобы устранить или, по крайней мере, минимизировать эффекты дрейфа. В этом случае необходимо записывать E2001, на каждой итерации выполнения способа, опорное пространственное положение S2003, заранее определенное вдоль указанной траектории 1001b, и характеристический сигнал S2004, который может быть детектирован бесконтактным средством 1002 обнаружения. Однако возможно на каждой итерации выполнения способа записывать другое опорное пространственное положение, заранее определенное вдоль указанной траектории 1001b, и другой характеристический сигнал, который может быть детектирован бесконтактным средством 1002 обнаружения, при этом указанный другой сигнал ассоциирован с указанным опорным пространственным положением. Эти два альтернативных варианта можно комбинировать.
[0024] В некоторых случаях, в частности, когда важными являются производительность и/или контроль качества, повторение этапов (a) - (c) на каждой итерации может означать большие потери времени. Тогда может быть выгодным, чтобы способ включал дополнительный этап, позволяющий временную ресинхронизацию пространственных координат автоматического средства 1003 перемещения и сигналов, полученных бесконтактным средством 1002 обнаружения, без систематической необходимости в этапе записи (a) и последующих этапов (b) и (c) на каждой итерации выполнения способа.
[0025] Один пример такого дополнительного этапа проиллюстрирован вариантом осуществления, представленном блок-схемой на фиг. 3. В этом варианте осуществления способ после этапа (d) включает также этап E2005 (e) расчета, выполняемого компьютером, статистической функции F2001 корреляции между соответствующими временными шкалами автоматического средства 1003 перемещения и бесконтактного средства 1003 обнаружения, при этом на позднейшем этапе (d) с помощью этой корреляционной функции F2001 реализуется пересчет E2004 вместо моментов времени, полученных на этапах (b) и (c).
[0026] Так, после первого выполнения (1) способа на каждой последующей итерации (2) выполнения вместо повторения этапов E2001-E2003 (a)-(c) выполняется этап E2004 (d) с помощью корреляционной функции F2001, полученной на этапе E2005 (e). Этот вариант осуществления позволяет сэкономить время, поскольку впоследствии выполняется только этап E2004 (d).
[0027] При использовании системы, описанной выше и показанной на фиг. 1, может оказаться, что на соответствующие модули управления средством автоматического перемещения и бесконтактным средством обнаружения влияет дрейф. В этом случае корреляционной функции может быть недостаточно, чтобы позволить достаточно точную временную ресинхронизацию пространственных координат автоматического средства перемещения и сигналов, принятых средством обнаружения. В таком случае необходимо снова выполнить все этапы способа по второму описанному варианту осуществления. Это выполнение может быть реализовано, в частности, в определенное время, например, через равные промежутки времени или же когда наблюдается слишком большой дрейф.
[0028] Корреляционная функция может представлять собой масштабный множитель, линейную зависимость или даже статистическую модель обучения.
[0029] Согласно другим вариантам осуществления способа по изобретению, пространственное положение может соответствовать маркеру, находящемуся в одном и том же месте оцениваемых поверхностей, и характеристический сигнал может быть сигналом указанного маркера. Преимуществом использования маркера является то, что маркер можно выбрать так, чтобы характеристический сигнал отличался от сигналов, исходящих от поверхностей 1001b оцениваемых материалов. Это дает возможность точного и быстрого поиска E2003 упомянутого сигнала среди всей совокупности B2001 сигналов, полученных в зависимости от времени бесконтактным средством 1002 обнаружения. Например, маркер может быть отражателем или передатчиком электромагнитных сигналов.
[0030] Для некоторых материалов использование маркера может оказаться неприемлемым, в частности, из-за потенциального недопустимого загрязнения поверхностей материалов элементами маркера, или из-за формы их поверхности, которая не позволяет разместить на ней маркер подходящим образом для его обнаружения. В этом случае опорное положение может предпочтительно соответствовать одной и той же точке, находящейся на краю поверхностей, и характеристическим сигналом может быть отсутствие сигнала.
[0031] Этот последний вариант осуществления можно комбинировать с дополнительным использованием маркера.
[0032] Объектом изобретения является также измерительная система, содержащая автоматическое средство перемещения, бесконтактное средство обнаружения, находящееся на автоматическом средстве перемещения, записывающее устройство для записи пространственных координат автоматического средства перемещения и сигналов, принятых средством обнаружения, и средство обработки данных, подходящее для выполнения этапов описанного выше способа временной синхронизации.
[0033] Примером измерительной системы может служить система, описанная выше и показанная на фиг. 1, которая дополнительно содержит записывающее устройство для записи пространственных координат автоматического средства перемещения и сигналов, принятых средством обнаружения, а также средство обработки данных, подходящее для выполнения этапов описанного выше способа временной синхронизации. Примером подходящего средства обработки данных может быть компьютер или микроконтроллер. Записывающее устройство также может быть компьютером или микроконтроллером, имеющим интерфейсы для записи сигналов.
[0034] Средство обнаружения предпочтительно может быть оптическим средством обнаружения, в частности хроматическим конфокальным датчиком.
[0035] Способ согласно изобретению особенно подходит для систем измерения оптического параметра вдоль траектории на поверхностях, в частности, изогнутых, таких, какие могут иметь стеклянные листы.
[0036] Изобретение относится также к компьютерной программе, содержащей инструкции, которые позволяют вышеуказанной системе выполнять этапы описанного выше способа временной синхронизации.
[0037] Для реализации этапов способа согласно изобретению может быть использован любой тип языка программирования, скомпилированный в двоичную форму или интерпретируемый напрямую, посредством серии арифметических или логических инструкций, выполняемых компьютером или любой системой обработки программируемой информации. Компьютерная программа может быть частью программного обеспечения, то есть набором исполняемых инструкций, и/или одним или несколькими наборами данных или базами данных.
[0038] Компьютерная программа может быть записана на машиночитаемом носителе данных. Этот носитель данных предпочтительно представляет собой энергонезависимую, или остаточную компьютерную память, например, магнитное запоминающее устройство большой емкости или полупроводниковое запоминающее устройство (твердотельный накопитель, флеш-память). Он может быть съемным или встроенным в компьютер, который декодирует его содержимое и выполняет инструкции.
[0039] Носитель данных может быть встроен в удаленный компьютер, называемый сервером, отличный от компьютера, который выполняет инструкции, который называется клиентским компьютером. Для выполнения инструкций, содержащихся на носителе данных, клиентский компьютер обращается к области памяти сервера, на котором записана компьютерная программа, с использованием подходящих физических и/или воздушных средств телекоммуникации. Сервер может также декодировать носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, и передавать инструкции в двоичной форме на клиентский компьютер с помощью любых средств телекоммуникации.
[0040] Может быть выгодным, чтобы носитель данных был съемным носителем или был доступен удаленно через средство телекоммуникации, чтобы облегчить распространение изобретения в местах, где оно может быть использовано.