[发明专利]制造和加工过程中确定板位置的方法和装置

说明书

优先权要求

本申请要求2008年12月16日提交的题为“Method and Apparatus For Determining Sheet Position During Production and Handling(制造和加工过程中确定板位置的方法和装置)”的美国专利申请12/336,098的优先权。

技术领域

本发明总地涉及由基于玻璃的材料制成的大尺寸板的制造和加工。更具体地，本发明涉及在板的制造和加工过程中用于测量材料板的选定区域的位置的方法和装置。

背景技术

熔化抽拉工艺用来从例如熔融玻璃之类的熔融材料制造材料板。在授权给Dockerty的美国专利No.3,338,696和3,682,609中，描述了常见的熔化抽拉工艺。典型地，熔化抽拉工艺涉及将熔融材料送入料槽并使熔融材料以可控方式沿料槽的边向下溢流。沿料槽的边向下流动的不同材料流在料槽底部聚合成单股材料流，它被抽拉成连续的材料板。连续的材料板在熔化抽拉机的底部被分割成多个分立的材料片。这道工艺的关键优势在于，材料板的表面不与料槽或其它成形设备的边接触并因此是原始形态的。这道工艺的另一优势在于，材料板非常平整并具有均一的厚度。

通过熔化抽拉工艺制成的大玻璃板是制造大型平板显示器的关键部件。替代地，它们可被切片以制造其它设备，例如有源电子设备、光电设备和生物序列。然而，随着对更大材料板的需求日益增加，制造和加工这些板的困难也随之增大。例如，在熔化抽拉机(FDM)底部的板刻划和分离工艺明显有助于板在FDM的成形区的运动。板在成形区的运动会对板中的应力水平和应力变化产生负面影响，可能导致最终产品的扭曲。所加工的板越大，则板运动对板中应力水平和应力变化的影响越明显。

本发明的受让人康宁公司已研发出许多技术来使抽拉底部的板运动最小。其中一种技术涉及通过激光器对玻璃板进行刻划，由此避免可能导致板运动的与玻璃板的物理接触，如美国专利申请No.12/008,949中描述的那样。另一技术涉及使用适应性突缘装置而在对玻璃板刻划的同时咬合玻璃板，由此减少玻璃板在刻划过程中的运动，如美国专利申请公开No.US2008/0276646中记载的那样。另一种技术包括分离玻璃板而不弯曲玻璃板，如美国专利申请公开No.US2007/0039990中记载的那样。这些技术要求有关玻璃板选定区域相对于基准平面的位置的实时信息。在FDM不同高度的这种信息也有益于细调和优化抽拉工艺。

发明概述

在本发明的第一方面，提供一种确定材料板的选定区域相对于基准平面的位置的方法。该方法包括：在材料板的选定区域投射第一入射光束，以使第一入射光束在第一位置并以第一角度碰撞选定区域，由此产生第一反射光束。该方法包括：在材料板的选定区域投射第二入射光束，以使第二入射光束在第二位置并以第二角度碰撞选定区域，由此产生第二反射光束，其中第二位置和第二角度分别不同于第一位置和第一角度。该方法包括：在基准平面拦截第一反射光束和第二反射光束。该方法包括：接收与拦截反射光束的位置和投射入射光束的角度相关的信息。该方法包括：将该信息与选定区域相对于基准平面的位置相关联。

在本发明的第一方面的某些实施例中，该方法还包括使用该信息来控制无弯曲板分离工艺。

在本发明的第一方面的某些实施例中，将信息关联的步骤包括从该信息确定选定区域和基准平面之间的距离以及选定区域相对于基准平面的方位。

在本发明第一方面的某些实施例中，将信息关联的步骤包括对P_n＝b(2θ_n+2θ₀)求解，其中P_n是在基准平面上拦截反射光束的位置，θ_n是入射光束碰撞选定区域的角度，b是从选定区域至基准平面的距离，而θ₀是选定区域相对于基准平面的方位。

在本发明第一方面的某些实施例中，θ_n和θ₀中的每一个的绝对值小于约12°。

在本发明第一方面的某些实施例中，第一入射光束和第二入射光束是狭长的光束。

在本发明第一方面的某些实施例中，投射第一入射光束和第二入射光束包括使第一入射光束的长轴和第二入射光束的长轴分别对准与材料板平移方向基本上平行的方向。

在本发明第一方面的某些实施例中，该方法还包括：产生光束和将光束分束成第一入射光束和第二入射光束。