WO1999012022A1 - Aparato y metodo para determinar la distorsion optica de un substrato transparente - Google Patents
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
- G01N21/896—Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod
Definitions
- This invention relates to an apparatus and a method for
- optical distortion of the glass sheet is among the aforementioned defects.
- One type of optical distortion is the distortion of
- Another kind of distortion is the transmitted distortion that produces a
- the optical distortion or the optical quality of the glass is measured with respect to the power of the focal length of a lens
- optical quality is determined as the optical power, defined as the derivation of the observed angle, for example, the angle of reflection or the transmission angle after a location
- the apparatus includes a light source mounted to direct a first beam of light towards a surface of the glass sheet, at an oblique angle of incidence, to cause a second beam of light when it is reflected by said surface;
- a light sensing mechanism is mounted to receive the reflected light beam, which is sensitive to a pattern of light on the sensing mechanism, produced from the reflected light beam generating an output signal representing the width of the light of said pattern.
- the width of the pattern light is a function of the surface distortion of the portion of the surface from which the light beam is reflected.
- the apparatus of the present invention includes a light source mounted to direct a first beam of light towards a surface of the plate, at an angle of incidence, based on the normal one, between approximately 44 ° and 54 °, preferably 49 ⁇ , to cause a second beam of light that is specularly reflected towards the upper surface of the plate, and a third beam of light reflected from the lower surface thereof.
- the separation space between the light beams is a function of the angle of incidence, the index of refraction of the material and its thickness.
- a device is provided for the integration of the light beams
- the space of separation of the reflected light beams changes in inverse proportion to the focal length of the lenses formed in the glass (concave or convex).
- the light source can be displaced relative to the material, or the material and the light source can in turn be moved relative to each other.
- a transparent substrate such as a glass sheet
- a method to measure the optical distortion of a transparent substrate by directing a beam of light towards a substrate of transparent material, which reflects a pair of beams of light reflected from the upper and lower surfaces of the substrate, direct the reflected beams of light, towards a light integrating device, to transform them into two defined light spots, which are captured and recorded in size and position forming a digital image by means of a video card that is finally processed by a data processing unit, in order to measure the position of the reflected beams and Determine the distortion in terms of optical power.
- Figure 1 is a block diagram of the basic components and interrelationships thereof, of the apparatus for measuring the optical distortion of a transparent substrate, of the present invention
- Figure 2 is a schematic view of the components of the apparatus
- Figure 3 is a diagram of the optical principle of calculation of the optical power, for a moving sample at a linear speed
- Figure 4 is a diagram of a possible case of distortion of the
- a plate of transparent material such as a sheet of glass
- Figure 5 is a diagram of a possible case of distortion of the bottom surface of a plate of transparent material, such as a glass sheet;
- Figure 6 is a schematic view of the measurement principle
- Figures 7A and 7B are graphs depicting the distortion behavior of both surfaces of one end of the glass sheet obtained by the float process, and the behavior of the distortion to the transmission, of the same glass sheet.
- a light source 1 such as an apparatus that provides a laser beam
- a mirror 5 of first surface which receives said beam LB1 and what projects at an angle of between 44 ° and 54 °, preferably 49 °, with respect to the normal one, which directs said beam towards a plate of transparent material, for example a glass sheet 2, produced by the float process, causing a second beam of light 3 which is specularly reflected from the upper surface 15 of the glass sheet 2, and a third beam of light 4 reflected from the lower surface 16 of the glass sheet 2; a mirror 5 'that receives the reflected light beams 3 and 4 and projects them as two horizontal light beams 18, 19 to be processed; a light integration device, such as a rotating white screen 6, which receives and integrates said light beams 18, 19, to obtain two perfectly defined spots of light 20,21;
- a CCD8 video camera that has a zoom lens 7, placed at a certain focal length of the screen 6, that receives the light spots 20,21 to be captured and recorded as an image from the light beams, in size and position; and a digital image analyzer 12, comprising a video card 9 in order to receive and translate the image of the light spots as a
- a data processing unit such as a personal computer 10 that receives and processes the digital image of the light spots 20, 21, to measure the separation between them and the relative position of the reflected light beams and Determine the distortion in terms of optical power.
- the digital image analyzer system 12 also has a monitor 11 to show the appropriate position of the reflected beam spots and
- a sweep control mechanism 13 carried out by a control card, automatically maintains the uniform displacement of the sweep on the plate, said displacement is physically carried out by a synchronous motor of direct current 14, which moves the plate 2 by appropriate means of transmission of movement.
- a coherent beam of light LB towards a plate of transparent material, such as a glass sheet 2, in order to reflect a second beam of light 3 which is specularly reflected from the upper surface 15 of the glass sheet 2 and a third beam of light 4 reflected from the bottom surface
- a light integration device comprising a rotating white screen 6, which integrates the light of the two beams 2 and 3 to transform them into two spots of
- CCD8 video that has a zoom lens 7 placed at a certain focal length of the screen 6, which receives the light spots 20,21 to be captured and recorded as an image from the light beams, in
- a digital image analyzer 12 that comprises a video card 9; Y
- a data processing unit such as a computer
- the calculation methodology is based on digital image analysis
- a zoom lens for example a zoom 7 video lens with a
- Focal length determines the sensitivity range of the instrument.
- a lower focal length corresponds to a lower sensitivity, while a higher focal length corresponds to the higher sensitivity
- a CCD8 video camera such as a SONY XC- camera
- Data Translation digitizes the information taken by the video camera, in a data matrix of 512 x 512 pixels, equivalent to an angle of 0.003 °, to carry out the calculation based on the digital analysis of real-time data, and in turn sends it to the monitor that it serves as an optical support for the position of the beams registered by the camera, in a central position to the path.
- the calculation method using the digital analysis of images in real time is based on calculating the central position of the integrated beams and then calculating the separation of the same in real time, all of which allows its calculation according to the definition of the optical power, according to the following equation taken in combination with Figure 3:
- Figure 4 represents a possible case of the distortion effect caused by the upper surface of a plate of transparent material
- Figure 5 represents a possible case of distortion caused by
- ⁇ i, ⁇ 2 are expressed in pixels fi, f 2 and h: are calibration factors given in radians / pixels.
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Abstract
Un aparato y método para determinar la distorsión óptica superficial y de transmisión de un substrato transparente. El aparato incluye una fuente de luz montada para dirigir un haz hacia una placa de vidrio, en un ángulo de incidencia agudo respecto a la normal de la placa, ocasionando en esta forma un segundo haz de luz reflejado por la primera superficie y un tercer haz de luz reflejado por la segunda superficie del vidrio. Estos haces reflejados son dirigidos hacia un espejo de primera superficie el cual dirige los haces reflejados hacia una pantalla integradora de luz y hacia una lente zoom, para después ser dirigidos hacia una cámara de vídeo. La distorsión óptica de la placa de vidrio es determinada mediante la medición de los cambios de separación de los haces reflejados utilizando la técnica de análisis digital de imágenes en tiempo real y midiendo esta en términos de potencia óptica.
Description
APARATO Y MÉTODO PARA DETERMINAR LA DISTORSIÓN ÓPTICA DE
UN SUBSTRATO TRANSPARENTE. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN. A. CAMPO DE LA INVENCIÓN.
Esta invención se relaciona con un aparato y un método para
determinar la distorsión óptica de un substrato transparente, tal como una hoja de vidrio flotado, como una función de los cambios en la separación de dos haces de luz coherentes reflejados por las superficies de la hoja de vidrio, por medio de una metodología de análisis digital de imágenes en tiempo real. B. DESCRIPCIÓN DEL ARTE RELACIONADO.
En la fabricación de hojas o placas transparentes, tal como en la fabricación de hojas de vidrio por el proceso de flotado, el proceso de estirado u otros procesos, pueden aparecer algunos defectos en la hoja de vidrio resultante. La distorsión óptica de la hoja de vidrio se encuentra entre los defectos anteriormente mencionados. Un tipo de distorsión óptica es la distorsión de
las superficies del vidrio que producen un reflejo distorsionado de una imagen,
tal como por ejemplo las porciones convexas de la superficie del vidrio que producen un encogimiento de la imagen reflejada, mientras que las porciones
cóncavas producen una magnificación de la imagen.
Otra clase de distorsión es la distorsión transmitida que produce una
distorsión de la imagen cuando se ve a través del vidrio.
En la patente Norteamericana No. 3,788,750 de Maltby y otros, emitida
el 29 de enero de 1974, la distorsión óptica o bien la calidad óptica del vidrio,
es medida con respecto a la potencia de la longitud focal de una lente,
medida en dioptrías, las cuales son definidas como la unidad sobre la longitud focal expresada en metros.
En la patente Norteamericana No. 5,210,592 de Bretschneider, emitida el 11 de Mayo de 1993, la calidad óptica es determinada como la potencia óptica, definida como la derivación del ángulo observado, por ejemplo, el ángulo de reflexión o el ángulo de transmisión después de una ubicación.
Mientras más grande sea la curvatura local de la superficie del vidrio, más grande será la potencia óptica.
Un método para describir la distorsión de una superficie de una pieza de vidrio es descrito en la patente Norteamericana No. 3,857,637 de Obenreder, emitida el 31 de Diciembre de 1974. Esta patente también describe un aparato para determinar la potencia óptica reflejada sobre una superficie superior de una pieza de vidrio, la cual requiere, en algunos casos, un material absorbente de luz, por ejemplo, una pintura negra en contacto óptico con la superficie inferior de la pieza de vidrio, para impedir cualquier
reflexión del haz de luz por esta superficie. Esto es para vidrios de espesor menor que 3/32 de pulgada y un ángulo de incidencia de 30°. Para espesores mayores a 3/32 de pulgada, un "escudo" proporcionado por el aparato puede ser apropiadamente usado. Es bien sabido que esta potencia óptica puede ser medida por ambas superficies si la pieza de vidrio se voltea y se mide nuevamente desde la superficie trasera, pero la distorsión de ambas superficies de la hoja de vidrio no puede ser determinada en una sola
operación.
La patente Norteamericana No. 4,585,343 de Schave y otros, emitida el 26 de Abril de 1986 , describe un aparato para detectar la distorsión de una superficie; el aparato incluye una fuente de luz montada para dirigir un primer haz de luz hacia una superficie de la hoja de vidrio, a un ángulo de incidencia oblicuo, para ocasionar un segundo haz de luz cuando éste es reflejado por dicha superficie; un mecanismo detector de luz es montado para recibir el haz de luz reflejado, que es sensible a un patrón de luz sobre el mecanismo detector, producido del haz de luz reflejado generando una señal de salida que representa la anchura de la luz de dicho patrón. En este caso, la anchura de la luz del patrón es una función de la distorsión superficial de la porción de la superficie de la cual el haz de luz es reflejado. Aunque el aparato es capaz de determinar la distorsión de la superficie, ésta no representa dicha distorsión en términos de potencia óptica.
La patente Norteamericana No. 5,210,592, de Bretschneider describe un aparato en el cual dos haces de luz paralelos que tienen un espacio recíproco, son dirigidos hacia una placa bajo un ángulo agudo respecto a la normal de la placa, los haces de luz reflejados por dicha placa son recibidos separadamente por un mecanismo detector con un dispositivo fotosensible y la dirección de los haces de luz reflejados es evaluada, en la cual los cuatro
haces de luz reflejados por las dos superficies de la placa sobre el detector sensible a la posición, son necesarios para evaluar los parámetros para la determinación cuantitativa de la calidad óptica de la placa. El aparato es bien aceptado en términos de la determinación de la potencia óptica.
En la presente invención se describe que, para determinar la potencia
óptica de una placa transparente, no es necesario el uso de mecanismos para la separación de los haces de luz, como se hace en el aparato de la patente de Bretchneider, y que no se requieren los cuatro haces de luz
reflejados, sino que dos de ellos son suficientes para determinar la potencia óptica por medio de la introducción de la técnica de análisis digital de imágenes en tiempo real. Este cambio involucra mecanismos diferentes a los descritos por Bretchneider.
El aparato de la presente invención incluye una fuente de luz montada para dirigir un primer haz de luz hacia una superficie de la placa, a un ángulo de incidencia, basado en la normal, de entre aproximadamente 44° y 54°, preferiblemente de 49β, para ocasionar un segundo haz de luz que es reflejado especularmente hacia la superficie superior de la placa, y un tercer haz de luz reflejado desde la superficie inferior de la misma. El espacio de separación entre los haces de luz es una función del ángulo de incidencia, del índice de refracción del material y de su espesor.
Un dispositivo es provisto para la integración de los haces de luz
reflejados, por medio de una pantalla giratoria de material difuso, para obtener dos manchas de los haces de luz perfectamente definidos. Dispositivos son
provistos para la detección de la posición relativa de los haces de luz reflejados especularmente, de las superficies, cuando la placa es desplazada a lo largo de una trayectoria predeterminada, con velocidad conocida. Medios
de cálculo, basados en la técnica de análisis digital de imágenes en tiempo
real, son utilizados para medir la separación de los haces de luz , y medios
de cálculo computacionales son también provistos para la determinación de la
distorsión en términos de la potencia óptica, cuya unidad de medición intemacíonalmente reconocida es la dioptría.
Como el haz de luz es barrido a lo largo de la placa, el espacio de separación de los haces de luz reflejados cambia en proporción inversa a la distancia focal de las lentes que se forman en el vidrio (cóncavo o convexo).
Mediante medios de cálculo que involucran el uso de la técnica de análisis digital de imágenes en tiempo real, se realiza la determinación de la distorsión óptica superficial y de transmisión.
Se provee una gráfica de salida de resultados en donde el eje longitudinal representa la posición a lo largo de la muestra, mientras que el eje vertical representa la potencia óptica del vidrio. La amplitud de las curvas es proporcional a la potencia óptica del vidrio, consiguientemente, la gráfica indica la distorsión en términos de la potencia óptica en cualquier punto a lo
largo de la longitud de la muestra de vidrio. Como puede apreciarse, la fuente de luz puede ser desplazada en forma relativa al material, o el material y la fuente de luz pueden ser movidas a su vez una con relación a la otra.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención,
proporcionar un aparato para medir la distorsión óptica de un substrato transparente, tal como una hoja de vidrio, para determinar tanto la distorsión superficial como la distorsión a la transmisión, de dicho substrato.
Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar
un aparato para medir la distorsión óptica de un substrato transparente, de la
naturaleza anteriormente descrita, que mide automáticamente la distorsión
óptica, en términos de la potencia óptica, de dicho substrato transparente y,
particularmente, de una placa de vidrio producida mediante el proceso de
flotado, por medio de un método suficientemente consistente para usar dicho aparato como sistema estándar de medición.
Es aún un objetivo principal de la presente invención, proporcionar un aparato para medir la distorsión óptica de un substrato
transparente, de la naturaleza anteriormente descrita, que comprende una
fuente de luz que dirige un primer haz de luz hacia una superficie del
substrato, a un ángulo de incidencia de entre 44° y 54°, para ocasionar un
segundo y un tercer haces de luz que son reflejados especularmente hacia las superficies superior e inferior del substrato, una pantalla giratoria de
material difuso, para obtener dos manchas de los haces de luz, perfectamente
definidas, dispositivos para la detección de la posición relativa de los haces
de luz reflejados, de las superficies, cuando la placa es desplazada a lo largo
de una trayectoria predeterminada, con velocidad conocida, un dispositivo de
cálculo, basado en la técnica de análisis digital de imágenes en tiempo real, para medir la separación de los haces de luz , y una computadora para la
determinación de la distorsión en términos de la potencia óptica.
Es otro objetivo principal de la presente invención, proporcionar un
método para medir la distorsión óptica de un substrato transparente, en una
etapa de medición.
Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar
un método para medir la distorsión óptica de un substrato transparente,
mediante la dirección de un haz de luz hacia un substrato de material transparente, el cual refleja un par de haces de luz reflejados de las superficies superior e inferior del substrato, dirigir los haces de luz reflejados, hacia un dispositivo ¡ntegrador de luz, para transformarlos en dos manchas de luz definidas, que son capturadas y registradas en tamaño y posición formando una imagen digital por medio de una tarjeta de vídeo que finalmente son procesadas mediante una unidad procesadora de datos, a fin de medir la posición de los haces reflejados y determinar la distorsión en términos de la potencia óptica.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán aparentes a aquellos expertos en el arte, de las enseñanzas de la descripción detallada de la invención siguiente. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS.
La figura 1 es un diagrama de bloques de los componentes básicos e interrelación de los mismos, del aparato para medir la distorsión óptica de un substrato transparente, de la presente invención;
La figura 2 es una vista esquemática de los componentes del aparato
ilustrado en la Figura 1 , en donde se está llevando a cabo una acción de
medición sobre una placa de vidrio;
La figura 3 es un diagrama del principio óptico de cálculo de la potencia óptica, para una muestra en movimiento a una velocidad lineal
constante;
La Figura 4 es un diagrama de un posible caso de distorsión de la
superficie superior de una placa de material transparente, tal como una hoja
de vidrio;
La Figura 5 es un diagrama de un posible caso de distorsión de la superficie inferior de una placa de material transparente, tal como una hoja de vidrio;
La Figura 6 es una vista esquemática del principio de medición
aplicado a una placa de material transparente, como una medida de los ángulos de refracción y reflexión del material; y
Las Figuras 7A y 7B son gráficas que representan el comportamiento de la distorsión de ambas superficies de un extremo de la hoja de vidrio obtenida mediante el proceso de flotado, y del comportamiento de la distorsión a la transmisión, de la misma hoja de vidrio.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.
Las modalidades específicas del aparato y método para determinar la distorsión óptica de un substrato transparente, de acuerdo con la presente invención, será ahora descrita en combinación con los dibujos adjuntos, en donde los mismos números se refieren a los mismos componentes en los
dibujos mostrados.
Con referencia primero al aparato para medir la distorsión óptica de un substrato transparente, tal como una hoja de vidrio producida por el así conocido "proceso de flotado", como se muestra en las Figuras 1 y 2, este
comprende: una fuente de luz 1 , tal como un aparato que proporciona un haz láser,
montado sobre la hoja de vidrio, para proporcionar un primer haz de luz LB1 ; un espejo 5 de primera superficie, que recibe dicho haz LB1 y lo
proyecta en un ángulo de entre 44° y 54°, preferiblemente de 49°, respecto a la normal, que dirige dicho haz hacia una placa de material transparente, por ejemplo una hoja de vidrio 2, producida por el proceso de flotado, ocasionando un segundo haz de luz 3 que es reflejado especularmente desde la superficie superior 15 de la hoja de vidrio 2, y un tercer haz de luz 4 reflejado desde la superficie inferior 16 de la hoja de vidrio 2; un espejo 5' que recibe los haces de luz reflejados 3 y 4 y los proyecta como dos haces de luz horizontales 18, 19 para ser procesados; un dispositivo de integración de luz, tal como una pantalla blanca giratoria 6, que recibe e integra dichos haces de luz 18, 19, para obtener dos manchas de luz 20,21 perfectamente definidas;
una cámara de video CCD8 que tiene una lente zoom 7, colocada a una distancia focal determinada de la pantalla 6, que recibe las manchas de luz 20,21 para ser capturadas y registradas como una imagen a partir de los haces de luz, en tamaño y posición; y un analizador digital de imágenes 12, que comprende una tarjeta de vídeo 9 a fin de recibir y trasladar la imagen de las manchas de luz como una
imagen digital, y una unidad procesadora de datos, tal como una computadora personal 10, que recibe y procesa la imagen digital de las manchas de luz 20, 21 , para medir la separación entre éstas y la posición relativa de los haces de luz reflejados y determinar la distorsión en términos de la potencia óptica.
El sistema digital analizador de imágenes 12 tiene también un monitor 11 para mostrar la posición apropiada de las manchas de haces reflejadas e
integradas 20, 21 , detectadas por la cámara de video.
También, con referencia a las Figuras 1 y 2, un mecanismo de control de barrido 13, llevado a cabo por una tarjeta de control, automáticamente mantiene el desplazamiento uniforme del barrido sobre la placa, dicho desplazamiento es llevado a cabo físicamente por un motor sincrónico de corriente continua 14, que mueve la placa 2 mediante medios de transmisión de movimiento apropiados.
Respecto al método para determinar la distorsión óptica de un substrato transparente, este puede ser descrito como comprendiendo:
Dirigir un haz de luz coherente LB hacia una placa de material transparente, tal como una hoja de vidrio 2, a fin de reflejar un segundo haz de luz 3 el cual es reflejado especularmente desde la superficie superior 15 de la hoja de vidrio 2 y un tercer haz de luz 4 reflejado desde la superficie inferior
16 de la hoja de vidrio 2;
dirigir los haces de luz reflejados 2 y 3 hacia un dispositivo de integración de luz, que comprende una pantalla blanca giratoria 6, la cual integra la luz de los dos haces 2 y 3 para transformarlos en dos manchas de
luz perfectamente definidas 18 y 19; capturar las dos manchas de luz 18 y 19 por medio de una cámara de
video CCD8 que tiene una lente zoom 7 colocada a una distancia focal determinada de la pantalla 6, la cual recibe las manchas de luz 20,21 para ser capturadas y registradas como una imagen a partir de los haces de luz, en
tamaño y posición; recibir y trasladar la imagen de las manchas de luz 18 y 19 como una
imagen digital, por medio de un analizador digital de imágenes 12 que
comprende una tarjeta de video 9; y
recibir y procesar la imagen digital de las manchas de luz 20, 21 por
medio de una unidad procesadora de datos, tal como una computadora
personal 10, para medir la separación entre éstas y la posición relativa de los
haces de luz reflejados y determinar la distorsión en términos de la potencia óptica.
La metodología de cálculo se basa en el análisis digital de imágenes
por medio de dispositivos tales como un mecanismo de integración de luz,
por ejemplo una pantalla blanca giratoria 6 que integra los haces de luz 3 y 4
especularmente reflejados desde la placa de material transparente 2, en
haces 20, 21 de dimensiones perfectamente definidas sin componentes de luz
dispersa; una lente zoom, por ejemplo una lente de vídeo zoom 7 con una
longitud focal entre 18 y 108 mm. hace el enfoque para el detector de los
haces de luz coherente previamente integrados por la pantalla giratoria; la
longitud focal determina el rango de sensibilidad del instrumento.
A una mínima longitud focal corresponde una menor sensibilidad, mientras que a una máxima longitud focal corresponde la mayor sensibilidad
del instrumento, que es la capacidad máxima para percibir una menor
variación en milidioptrías.
Una cámara de vídeo CCD8, como por ejemplo una cámara SONY XC-
75 monocromática, es el mecanismo detector que coloca las manchas de los
haces integrados, en tamaño y forma, en elementos de imágenes de 768
puntos horizontales y 494 puntos verticales ; una tarjeta digital como por
ejemplo la "Data Translation" DT2851 , digitaliza la información tomada por la
cámara de vídeo, en una matriz de datos de 512 x 512 pixeles, que equivalen a un ángulo de 0.003°, para llevar a cabo el cálculo en base al análisis digital de datos en tiempo real, y la envía a su vez al monitor que sirve como un soporte óptico para la posición de los haces registrados por la cámara, en una posición central a la trayectoria.
El método de cálculo usando el análisis digital de imágenes en tiempo real, se basa en calcular la posición central de los haces integrados y luego calcular la separación de los mismos en tiempo real, todo lo cual permite su cálculo de acuerdo a la definición de la potencia óptica, de acuerdo con la siguiente ecuación tomada en combinación con la Figura 3:
1 φ dθ dt dθ
R V dt dx dx
En donde dx está en metros y dθ está en radianes.
La figura 4 representa un posible caso del efecto de distorsión causado por la superficie superior de una placa de material transparente, mientras que la Figura 5 representa un posible caso de distorsión causado por
la superficie inferior de la placa.
En ambos casos, un solo haz incidente y dos haces reflejados
proyectados sobre una pantalla, muestran el efecto de la separación de los haces, donde el haz reflejado especularmente por la superficie superior es de
mucho mayor intensidad que el de la superficie inferior, en ambos casos.
El cálculo de la potencia óptica como una función de la digitalización de imágenes en tiempo real, está dada por las siguientes ecuaciones basadas
igura 6:
Potencia óptica a la reflexión de la superficie superior :
Potencia óptica a la reflexión de la superficie inferior :
- ( Y2 + γi ) θ2 = * f2
2 Potencia óptica a transmisión :
(γ - γi ) θ3 = * f3
2
En donde :
γi , γ2 : están expresados en pixeles fi, f2 y h : son factores de calibración dados en radianes/pixeles.
Claims
1. Un aparato para determinar la distorsión óptica de un substrato transparente, que comprende:
medios emisores de luz montados sobre medios de soporte sobre el substrato, para dirigir un primer haz de luz hacia una superficie del substrato, para ocasionar un segundo haz de luz que es reflejado desde la superficie superior del substrato y un tercer haz de luz reflejado desde la superficie inferior del substrato; medios integradores que reciben el segundo y tercer haces de luz reflejados, para la integración de los mismos a fin de obtener dos manchas de los haces de luz, perfectamente definidas; medios detectores asociados con los medios integradores, para detectar el ángulo de los haces de luz reflejados desde las superficies del substrato; y medios procesadores de datos, que reciben y procesan las manchas de los haces de luz, para medir la posición, en la imagen de los haces de luz reflejados, y determinar la distorsión en términos de potencia óptica.
2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los medios emisores de luz es un aparato láser de estado sólido el cual dirige el haz de luz hacia un espejo de primera superficie que lo proyecta hacia el substrato a un ángulo definido de entre 44° y 54°.
3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el ángulo de incidencia respecto la normal del substrato, es de aproximadamente 49°.
4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los medios integradores comprenden una pantalla giratoria de material difuso y una cámara de video que tiene una lente zoom, que recibe los haces de luz reflejados como manchas para la integración de las mismas.
5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los medios integradores comprenden un espejo que recibe los haces de luz reflejados y los proyecta hacia la pantalla giratoria de material difuso y de esta a la cámara de video que tiene la lente zoom, que recibe las manchas de los haces reflejados, para la integración de los mismos, y una tarjeta de video para transformar las señales de la cámara de video en señales digitales, y un monitor para mostrar y proporcionar la información a la unidad procesadora de datos.
6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la unidad procesadora de datos analiza digitalmente las imágenes en tiempo real, a fin de medir la separación entre los haces.
7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la unidad
procesadora de datos es una computadora personal.
8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la unidad procesadora de datos comprende un monitor para mostrar la posición de las manchas de los haces reflejados e integrados detectados por la cámara de
vídeo.
9. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , que comprende
medios de movimiento para mover el substrato a lo largo de una trayectoria
determinada y a una velocidad conocida, para la detección de la posición de
los haces de luz reflejados desde las superficies del substrato, al detector.
10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los medios de movimiento comprenden un motor para impartir un movimiento de desplazamiento al substrato y un controlador de barrido asociado con el motor y con la unidad procesadora de datos, para detectar la posición de los haces de luz reflejados desde las superficies del substrato, al sensor.
11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la potencia óptica se mide en dioptrías.
12. Un método para determinar la distorsión óptica de un substrato transparente, que comprende: dirigir un haz de luz hacia un substrato de material transparente, el cual refleja un par de haces de luz reflejados correspondientes a los componentes de las superficies superior e inferior del substrato; dirigir los haces de luz reflejados, hacia un dispositivo de integración de luz, que integra la luz de dichos haces a fin de transformarlos en dos manchas de luz definidas; capturar las dos manchas de luz, mediante una lente zoom ubicada a una distancia focal determinada; recibir las manchas de luz capturadas por la lente zoom y registrar la imagen de los haces en tamaño y posición, formando una imagen digital mediante una tarjeta de vídeo; y recibir y procesar la imagen digital mediante una unidad procesadora de datos, a fin de medir la posición, en el detector, de los haces reflejados y determinar la distorsión en términos de potencia óptica.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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