摘 要

本文针对玻璃生产线中玻璃厚度在线测量，以非接触式光电测量法为测量手段，设计了双路激光激光投射式测量方法来设计玻璃厚度测量系统。本次研究的主要内容有：

首先，以数字图像处理理论基础为中心，对灰度图像理论做出概述，为以后的计算提供理论依据。

其次，以光的折射原理为基础，介绍测量原理，以半导体线激光做光源，用对称平面镜组做为光路转换装置，把对称分布的两束光路调制称为相互平行的线激光，以线阵 CCD 固体图像传感器作为视觉探测工具，构成非接触式光电测量系统。

最后利用MATLAB对图像采集卡或者工业相机采集的图像进行处理，得出测量结果。此方法满足对厚度为1-20mm的平板玻璃进行测量要求。

关键词：激光测量；厚度测量；线激光；CCD；灰度图像

Abstract

For the measurement of flat glass thickness,the measure of non-contact photoelectric measurement has become the most common method in the field of measurement,.The system dual optical path was be designed.The research is mainly about these things:

Firstly, around the basis theory of digital image processing,a brief overview of the image gray theory was being introduced,.The purpose was provide a theoretical basic for image filtering.

Secondly,according to the optical refraction principle and reflection principle.In the components of system device, the illuminant was composed by two-way symmetrical line laser, visual detection tools was made up of line charge-coupled device. The whole measurement system belongs to not-contact photoelectric type using Linear CCD solid-state image sensor as a visual detection tool.

Finally, using MATLAB process the image captured by industrial frame grabbers camera or image acquisition card .This method satisfies the requirements for the measurement of the thickness of 1-20mm flat glass

Key Words：laser measurement；thickness measurement;line laser; ccd; grayscale image

目 录

第1章 绪 论 1

1.1课题研究的背景及目的和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2课题研究目的与意义 2

1.2厚度测量方法 3

1.2.1机械侧厚 3

1.2.2电容法 4

1.2.3超声波测厚 5

1.2.4光学测厚 5

1.3玻璃厚度在线检测技术研究现状 7

第2章 灰度图像理论简介 9

2.1引言 9

2.2数字图像概论 9

2.2.1数字图像的数学表征 9

2.2.2像素与灰度 9

2.2.3图像的基本类型 10

2.3图像增强 11

2.3.1灰度直方图 11

2.3.2灰度级的变换 12

2.3.3图像平滑 13

2.3.4图像锐化 13

2.4图像分割 14

2.4.1灰度阈值分割 14

2.4.2边缘检测 15

2.5章节小结 16

第3章 平板玻璃厚度测量系统原理与方案 17

3.1引言 17

3.2总体方案设计 17

3.2.1测量系统的光学原理 17

3.2.2系统组成 19

3.3系统元件设计与选择 19

3.3.1光源的选择 19

3.3.2镜头的选择 21

3.3.3相机（CCD）的选择 22

3.4玻璃测厚系统的环境与经济性分析 23

3.5本章小结 23

第4章 玻璃厚度检测系统的实验测量 24

4.1引言 24

4.2图像的处理 24

4.3玻璃厚度图像中心像素提取算法 25

4.4测量实验 26

4.5厚度测量数据分析 28

4.6误差分析 29

4.7本章小结 30

总结 31

参考文献 32

附 录 34

致 谢...........................................................................................................................................38

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及目的和意义

世界公认最早的玻璃制造者为古埃及人。玻璃的出现与使用在人类的生活里已有四千多年的历史，从4000年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里，都曾有小玻璃珠的出土。随着社会的发展，各种各样的玻璃产品被发明和生产，由于其具有很好的透明、坚硬、耐腐蚀性、绝缘性等物理化学性质和特有的极佳的光学性质，玻璃被广泛地应用到各行各业，如建筑业、仪器仪表制造业、电子信息产业、交通制造业以及日用品等领域。众所周知，玻璃在我们日常生活和工业生产中起着非常重要的作用，玻璃产品的生产量也随着需求量在增长，这就带来玻璃行业一些技术的革新，本课题正是一个很重要的方面，传统的玻璃测量方式已经不适合现代化流水生产线，所以相应的自动化测量技术的出现就很重要。

1.1.1研究背景

上世纪50年代末，英国皮尔金顿玻璃公司向全世界宣布其研制成功了一种新型的玻璃生产工艺——浮法成型工艺。一时间，风靡全球，世界许多国家不惜重金购买此专利，但是这个公司却对中国搞起了技术封锁，这时我们意识到，中国的玻璃行业也要走自力更生的、自我创新的路子。1971年5月，原建筑工业部在河南省洛阳市进行浮法玻璃试验，全国各地的玻璃专家云集洛阳，全场千余名职工打响了一场没有硝烟的战争。

生产浮法玻璃在中国是前无古人的一项全新的伟业，因为没有任何可供借鉴的资料，从试验开始到试验结束，就一直是旧问题解决出现新问题。我们没有设计师，没有良好的工作场所，建材部的专家和洛玻的广大科技人员等就在锅炉房里搞设计，画出草图就会去施工。我们没有大型车床设备，洛玻的钳工们就想出了小炉匠补锅的办法，现场加工25米的小锡槽。那时候在生产线上遇到一个很大的问题：高温玻璃水通过锡槽时容易凝结，造成玻璃厚薄不均。有时玻璃水在锡槽里乱溅，导致工人们受。洛玻的技术人员经过长期思考，在锡槽上部设计了电加热设备，玻璃水通过锡槽容易凝结的问题解决了。接着，他们自行研制了玻璃拉边机，精心设计速度、角度、压入深度，并将成型部分工艺形状作了修改，玻璃越拉越宽、越拉越平，质量越来越高。1971年9月23日，洛玻全部干部职工，有关专家的指导下，在兄弟单位的全力配合下，团结奋战了3个多月，终于成功地建起了第一条浮法玻璃生产线，生产出了我国第一块浮法玻璃。机械强度、平整度、透光度均优于其它平板玻璃。洛玻人凭借过人的智慧和辛勤劳动，圆了中国人的浮法梦。