[发明专利]一种超薄玻璃厚度的在线测量装置、方法及应用

说明书

本发明公开了一种玻璃减薄工艺中的玻璃厚度实时在线测量装置，包括基准探头和感应探头，其中，基座探头包括基准探头支撑套管、电涡流基准座、基准探头激光测距传感器、以及基准探头缓冲弹簧；感应探头包括感应探头支撑套管、电涡流传感器、感应探头激光测距传感器以及感应探头缓冲弹簧，两传感器分别检测到对应的基准探头缓冲弹簧和感应探头缓冲弹簧发生压缩形变导致的间距变化，实现厚度测量。本发明还公开了相应的测量系统及测量方法和应用。本发明通过多种传感器实现的自动化测量装置，能够在玻璃减薄和二次强化工艺进行中避免腐蚀性的溶液的影响，以及实时在线获取准确的测量信息。

技术领域

本发明属于厚度测量技术领域，具体涉及一种超薄玻璃厚度测量装置和方法，尤其适用于超薄玻璃二次强化和减薄工艺中自动实时测量玻璃厚度。

背景技术

在手机、平板电脑、液晶电视等设备中使用的玻璃往往需要对原料玻璃进行减薄和二次强化的工艺，从而获得厚度更薄(厚度薄至例如0.11mm)、强度更高的玻璃，这种减薄后的玻璃才会被作为电子设备屏幕玻璃使用。

在当前的玻璃减薄工艺中，通常是将大片玻璃浸泡在某种电解质溶液中，然后利用电解质溶液与玻璃产生化学反应来不断腐蚀掉玻璃的外层，进而实现原料玻璃的减薄和二次强化的功能。在该工艺进行过程中，必须实时监测玻璃的厚度，对加工过程进行控制，以避免加工后的成品玻璃过薄或者过厚。

目前对于玻璃厚度的实时测量，通常有接触式测量和非接触式测量两类。对于接触式测量，由于玻璃被浸泡在腐蚀性溶液中，溶液的腐蚀性使得大多数的接触式测量方法往往会导致传感器表面受损，甚至带来测量误差。而且玻璃厚度非常薄，往往在0.12～0.33mm，即使采用千分尺等工具进行人工测量，也容易造成夹碎玻璃的现象方式，因此接触式的在线测量方式无法准确获得玻璃厚度。

对于非接触测量，一般包括光学式、电容式、超声波等，但都存在不同的问题导致测量不准确，例如常用的光学测量方法，需要知道溶液折射率、样品玻璃折射率，但是这两种往往随着样品的不同而不同，而且玻璃表面的溶液膜厚度并不均匀(甚至在玻璃表面存在水滴状况)，另外，浸泡玻璃的溶液槽中会不断随机上浮大量的气泡，气泡的大小、气泡的上浮时间等因素具有不确定性，因此使用光学测量方法获取测量值需要较多外部因素，并且成本也会较高，难以获得准确测量值。电容式测厚则必须知道样品玻璃和溶液的介电常数，并且由于玻璃表面溶液厚度的影响也会带来测量误差较高的问题，传统超声波方法的装置由于玻璃过薄和溶液膜导致厚度测量存在较大误差。因此采用非接触式测量方法难以直接测量溶液槽内的玻璃厚度，即使将玻璃拿出直接测量，但因玻璃表面存在残留溶液，且该溶液厚度分布不均匀，导致目前采用的超声、光学等非接触式方法难以获取准确的测量值。

实际上，因为目前尚未有合适、有效的测量方式来实现该工艺中玻璃厚度的自动化在线测量工作，在该项工艺加工过程中，采用人工方法获取玻璃厚度信息依旧是一种主要手段，其工艺通常采用如下步骤：(1)首先放置一块同被加工玻璃相同材质的样品玻璃进入溶液槽中，由于样品玻璃和被加工玻璃在材质、厚度等完全一致，因此可以认为经过工艺加工后的样品玻璃厚度能够反映被加工玻璃的厚度。(2)每隔一段时间，操作人员将样品玻璃提出溶液槽，使用千分尺进行检测。由于玻璃非常薄，因此测量过程必须注意避免千分尺夹碎玻璃。(3)若样品玻璃的厚度超过要求的厚度，则继续玻璃加工；反之，若过薄则作为废品。事实上，这种人工的测量方法，严重依赖操作人员的经验，而且仍然不能避免被夹碎的问题，而且会由于操作人员的操作误差使得最后成品玻璃的厚度误差过大，甚至可以达到0.025mm。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种玻璃减薄工艺中的玻璃厚度实时在线测量装置和方法，通过优化的测量装置结构以及传感器布置方式，实现对减薄工艺中的具有腐蚀溶液环境下的玻璃厚度的实时准确在线测量，测量结果精确可靠，可以避免测量中玻璃夹碎或误差过大、成本过高的问题。