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基于卷积神经网络的液晶玻璃缺陷检测技术研究

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基于卷积神经网络的液晶玻璃缺陷检测技术研究

作者：陈城南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着新一代信息技术的不断发展,液晶显示设备已经走进了各行各业各大领域中,作为液晶显示设备的核心构成部分液晶玻璃,已经成为了目前显示设备的热门研究方向。显示设备中所用的液晶玻璃具有尺寸大、厚度薄的特征,所以在制备过程中容易... 详细信息

随着新一代信息技术的不断发展,液晶显示设备已经走进了各行各业各大领域中,作为液晶显示设备的核心构成部分液晶玻璃,已经成为了目前显示设备的热门研究方向。显示设备中所用的液晶玻璃具有尺寸大、厚度薄的特征,所以在制备过程中容易出现瑕疵现象,目前众多学者将研究重心投入在液晶玻璃的制备工艺中,就液晶玻璃表面缺陷检测技术相关的研究较少,为了提高产品流入市场的良品率与竞争力,提前对液晶玻璃进行缺陷检测显得十分重要且必要。目前该领域的主流检测方法还是人工检测或半人工检测,人工检测速度慢且长时间工作造成的疲惫感会降低检测准确率,为了提高检测速度与精度,本文提出了基于卷积神经网络的液晶玻璃缺陷检测方法,主要工作内容如下:(1)根据生产现场收集到有缺陷的液晶玻璃,建立了检测模型所需要的数据集,将常见的缺陷种类划分为夹杂、气泡、锡点、节瘤和裂痕5种类别,并进行人工标注为缺陷检测模型提供了可靠的数据集。(2)基于Faster-RCNN两阶段目标检测模型对液晶玻璃缺陷检测展开研究,引入Inception结构改进特征提取网络VGG中的卷积层,Inception模块通过大小不同的卷积核卷积后再拼接融合,使得预测特征层的特征更加丰富,同时还减少了模型学习的参数量,提高了模型的检测精度与速度。(3)为了进一步提高检测模型的精度与速度,本文提出了基于改进SSD的液晶玻璃缺陷检测模型,引入Res Net50作为主干网络增加特征提取网络的深度,引入特征金字塔结构PANet使得在多个预测特征层上能够跨通道特征融合,低层特征与高层特征双向融合,引入通道注意力SE模块插入Res Net残差模块中平衡各通道特征提取权重,通过实验发现改进后的SSD模型大幅提升了检测精度,特别是提升了小目标检测能力。(4)本文设计了一套可视化液晶玻璃缺陷检测系统,该系统支持自动与手动两种检测模式,支持系统持续更新升级,方便用户使用。

关键词：液晶玻璃缺陷检测卷积神经网络 Faster-RCNN SSD

基于热权函数技术的热裂法切割液晶玻璃的研究

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中国激光 2014年第12期41卷 85-90页

作者：王传光周国斌卢炎麟李航浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014

激光切割液晶玻璃是一个复杂的激光与材料相互作用的过程。在使用热裂法切割液晶玻璃时,裂纹尖端的应力强度因子(SIF)的大小是决定裂纹是否扩展的关键。使用热权函数技术计算了激光切割过程中裂纹尖端SIF的大小,与断裂判据相比较判断裂... 详细信息

激光切割液晶玻璃是一个复杂的激光与材料相互作用的过程。在使用热裂法切割液晶玻璃时,裂纹尖端的应力强度因子(SIF)的大小是决定裂纹是否扩展的关键。使用热权函数技术计算了激光切割过程中裂纹尖端SIF的大小,与断裂判据相比较判断裂纹的扩展情况。研究了激光功率、光斑半径、切割速度和裂纹长度对切割过程中裂纹尖端SIF的影响,结果表明激光功率越大、切割速度越小、光斑半径越小时,裂尖SIF的增大速度越快、峰值越大以及不同裂纹长度下裂尖SIF的增大速度和峰值也不同。并通过实验进行验证,说明了该技术的可行性。

关键词：激光技术激光切割裂纹热权函数应力强度因子液晶玻璃

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澄清剂对废液晶玻璃熔制耐热玻璃的影响

建筑玻璃与工业玻璃 2023年第11期 2-8页

作者：田英良袁智淳徐博穆广涵赵志永北京工业大学材料与制造学部北京100124

本文基于废液晶玻璃原料设计了一种新型耐热硼硅玻璃,针对所制耐热玻璃澄清难,导致气泡含量多,借助玻璃配合料高温视像研究方法,探究了CeO_(2)、NaCl、Na2SO4、SnO_(2)四种澄清剂对耐热玻璃澄清质量影响。结果表明:在1600℃高温条件下,N... 详细信息

本文基于废液晶玻璃原料设计了一种新型耐热硼硅玻璃,针对所制耐热玻璃澄清难,导致气泡含量多,借助玻璃配合料高温视像研究方法,探究了CeO_(2)、NaCl、Na2SO4、SnO_(2)四种澄清剂对耐热玻璃澄清质量影响。结果表明:在1600℃高温条件下,NaCl和Na2SO4作为单一澄清剂的添加量(质量分数)分别为0.50%、0.20%时,达到最佳澄清效果;CeO_(2)、SnO_(2)在NaNO3配合下,添加量(质量分数)均为0.40%时,达到最佳澄清效果;玻璃熔体泡沫开始回落时间分别为22min、10min、20min、28min;回落温度分别为1110℃、1050℃、1103℃、1143℃;保温4小时且添加(质量分数)0.50%NaCl澄清效果最佳。

关键词：耐热玻璃硼硅玻璃澄清剂澄清效果液晶玻璃高温条件气泡含量

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浅谈信息管理系统在液晶玻璃工业的应用

建筑玻璃与工业玻璃 2022年第10期42卷 27-28,21页

作者：侯静谢宁俞秀雅颜晓娟张秋瑾彩虹(合肥)液晶玻璃有限公司合肥230000

随着世界玻璃工业的飞速发展,智能制造已成为工业发展的主流,未来制造业将变成一种数字化、网络化、自动化和智能化相结合的新四化智能工厂。工厂智能化能够有效提升制造业核心技术的产业能力及生产效率。生产信息管理系统作为一种自动... 详细信息

随着世界玻璃工业的飞速发展,智能制造已成为工业发展的主流,未来制造业将变成一种数字化、网络化、自动化和智能化相结合的新四化智能工厂。工厂智能化能够有效提升制造业核心技术的产业能力及生产效率。生产信息管理系统作为一种自动控制执行系统是智能化工厂构建过程中不可或缺的技术之一,可有效协调工厂内部各项生产之间的智能管理工作,为工厂管理提供科学化、透明化的数据支持,并可以有效地提升生产线的生产效率,降低运行成本,提升产品质量。

关键词：信息管理系统玻璃工业智能制造智能工厂智能管理未来制造业液晶玻璃智能化工厂

液晶玻璃窑炉温度前馈模糊PID控制方法研究

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液晶玻璃窑炉温度前馈模糊PID控制方法研究

作者：许雪燕郑州大学

学位级别：硕士

液晶玻璃基板透光度好、厚度薄、纯度高,其生产过程对工艺温度要求极高,温度控制的调节时间和稳态精度都会影响产品的质量。所以,液晶玻璃窑炉温度控制要比传统玻璃窑炉温度控制更复杂。液晶玻璃窑炉的温度控制系统是非线性、大滞后、... 详细信息

液晶玻璃基板透光度好、厚度薄、纯度高,其生产过程对工艺温度要求极高,温度控制的调节时间和稳态精度都会影响产品的质量。所以,液晶玻璃窑炉温度控制要比传统玻璃窑炉温度控制更复杂。液晶玻璃窑炉的温度控制系统是非线性、大滞后、难建模的控制系统。传统的液晶玻璃窑炉采用PID控制方式,玻璃容易产生气泡、条纹等质量问题。本文以液晶玻璃窑炉为研究对象,目的是设计一种有效的控制方式,使系统具有超调量小、稳定性好、调节时间短、稳态误差小、可以有效抵抗耦合干扰的优点。在窑炉加热方式选择上,本文选择了燃气燃烧加热和电助熔加热两种结合的混合加热方式,阐述了两种加热方式的温度控制回路。在温度控制方法研究上,本文将传统的PID控制方法与模糊控制方法相结合,并加入了前馈控制,设计出一种带前馈的模糊PID控制算法。这种控制算法既具有PID控制稳态误差小的特点,还具有模糊控制超调量小的特点,加入前馈缩短了对干扰的调节时间,减小了稳态误差。本文的主要研究内容如下:(1)分析了液晶玻璃窑炉加热方式和温度控制对产品质量的影响,对国内外相关研究的现状进行了综述。(2)分析了液晶玻璃生产的工艺和液晶玻璃窑炉温度控制的核心地位。(3)重点分析了液晶玻璃窑炉温度控制方案。确定了前馈-反馈控制器结构,给出了带前馈的温度控制方框图。(4)研究了模糊PID控制算法。将PID控制与模糊控制相结合,设计了模糊PID控制算法,并完成了模糊PID控制在PLC上的实现。(5)通过仿真实验对PID控制、模糊PID控制以及带前馈的模糊PID控制方法在液晶玻璃窑炉温度控制的效果进行了分析研究,结果表明:带前馈的模糊PID控制方法具有超调量小、稳态精度高、抗干扰能力强的综合优势。

关键词：液晶玻璃窑炉前馈模糊PID 控制

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液晶玻璃基板智能切割生产线的切割工艺研究

机械管理开发 2024年第6期39卷 16-18,21页

作者：于百灵段跃伟郑海红中电科风华信息装备股份有限公司山西太原030024

阐述了在实际生产中切割压力、刀轮下压量、刀轮种类对液晶玻璃基板切割过程中产生的垂直裂纹和横向裂纹的影响,通过提高机构的稳定性以及关键零部件的加工精度改善不良因素对切割品质的影响。

关键词：液晶玻璃切割压力切割深度刀轮种类

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激光切割液晶玻璃的表面边缘质量分析

浙江工业大学学报 2017年第3期45卷 274-278页

作者：周国斌史军贾虹李航王凯旋浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

在使用激光器切割液晶玻璃过程中,时常会碰到边缘质量问题.从断裂力学的角度,运用实验和数值模拟的方法,探讨了激光扫描速度对裂纹尖端应力强度因子的影响,研究了玻璃表面边缘质量缺陷问题、裂纹偏转角以及裂纹扩展到分叉点时的应力强... 详细信息

在使用激光器切割液晶玻璃过程中,时常会碰到边缘质量问题.从断裂力学的角度,运用实验和数值模拟的方法,探讨了激光扫描速度对裂纹尖端应力强度因子的影响,研究了玻璃表面边缘质量缺陷问题、裂纹偏转角以及裂纹扩展到分叉点时的应力强度因子变化.结果表明:仅增加激光扫描速度2mm/s,对裂纹尖端I型和II型应力强度因子的降低就非常明显;裂纹表面边缘的气泡以及缺陷是由于激光扫描过程中局部温度达到玻璃软化温度造成的;裂纹的偏转角符合最大周向应力准则;裂纹分叉点的应力强度因子大小已超过玻璃断裂韧度,而且在扩展到分叉点过程中,应力强度因子KII的作用呈不断增大现象.

关键词：激光技术激光切割边缘裂纹有限元应力强度因子液晶玻璃

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激光热裂法切割液晶玻璃边缘崩裂现象研究

激光热裂法切割液晶玻璃边缘崩裂现象研究

作者：李航浙江工业大学

学位级别：硕士

高透光率玻璃盖板已广泛应用于办公设备、手持电子设备及可穿戴电子设备中。作为显示屏幕的重要保护材料,其材料本身与显示材料的结合程度越来越高,成本也越来越高。由于玻璃制出面积较大,而产品所使用面积较小,因此玻璃盖板需要高效率... 详细信息

高透光率玻璃盖板已广泛应用于办公设备、手持电子设备及可穿戴电子设备中。作为显示屏幕的重要保护材料,其材料本身与显示材料的结合程度越来越高,成本也越来越高。由于玻璃制出面积较大,而产品所使用面积较小,因此玻璃盖板需要高效率、低成本、高良率的分割加工方法。在使用激光热裂法切割超薄液晶玻璃基板的过程中,由于切割参数的设置变化或环境因素的影响,其切割边缘有较大概率会出现微裂纹,并且在其后的温度变化作用下逐步扩展并联结,导致玻璃切割边缘崩裂脱落、加工质量低下。根据本文实验观察,切割实验前,玻璃基板材料中不含气穴等缺陷,切割过程中观察到激光头上出现有白色气化物,该白色物为切割过程中玻璃表面气化并由热应力作用下上升并附着在激光头上,冷却后切割边缘表面下有微小气穴形成。基于以上背景,本文的主要工作如下:(1)利用有限元法分析了激光扫描玻璃基板的瞬态热传导,求得其热流密度场,按热弹性平面应力理论及多裂纹扩展理论分析热应力场,根据微裂纹的开裂准则判定裂纹的扩展方向及开裂情况,根据裂纹的分叉准则计算裂纹分叉角的大小。通过该方法分析了对称式切割下,玻璃基板在激光扫描和冷却过程中产生的崩裂微裂纹及崩裂现象的形成机理。(2)本文提出了激光扫描过程的仿真及微裂纹扩展方向的分段迭代算法。观察其微裂纹结构,提出了微裂纹的扩展模型,每一段微裂纹的扩展均按照最大周向应力准则(MTS)预测其扩展方向,并在此基础上拟合下一段裂纹的扩展角度,通过将一条裂纹按扩展顺序分割成多段,模拟整个崩裂裂纹的行程轨迹,判断理论裂纹扩展与实验的偏离程度。(3)针对切割边缘崩裂微裂纹,实验采用了计算机图形学处理方法。在对实验拍摄的图像进行灰度化、二值化、腐蚀算法等处理后获得裂纹图像的像素坐标信息,使用自行设计的裂纹最大宽度及裂纹真实长度提取方法对裂纹图像进行处理。提高了实验数据的处理效率及精度。本文中给出的算例结果表明:微裂纹起始于玻璃边缘的气穴或凹坑圆弧的中点,且在凹坑的弧线中点向玻璃内部扩展,扩展倾斜方向与激光扫描方向相反。微裂纹尾端由于裂尖达到临界应力强度因子而出现分叉,冷却过程中,微裂纹继续扩展而联结,最终导致边缘崩裂。

关键词：激光热裂法切割液晶玻璃边缘崩裂微裂纹扩展迭代算法

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基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究

基于热权函数技术的液晶玻璃热裂法切割研究

作者：王传光浙江工业大学

学位级别：硕士

液晶玻璃基板是液晶显示器的关键元件,现已普遍应用于监视器、电视机、笔记本电脑及通讯设备中。原始的液晶玻璃基板尺寸很大,而应用在显示屏的尺寸相对较小,所以在制作液晶显示屏的过程中涉及到对液晶玻璃基板的切割,并对它的切割质量... 详细信息

液晶玻璃基板是液晶显示器的关键元件,现已普遍应用于监视器、电视机、笔记本电脑及通讯设备中。原始的液晶玻璃基板尺寸很大,而应用在显示屏的尺寸相对较小,所以在制作液晶显示屏的过程中涉及到对液晶玻璃基板的切割,并对它的切割质量及切割效率要求较高,因为它切割质量的好坏,直接影响到液晶显示器的显示效果及使用寿命。液晶玻璃属于脆性材料的范畴,具有硬度高、易碎等特点,加工比较困难。用传统的机械切割方法获得切割断面质量较差,且加工过程中施加的机械力还会对元器件造成内在的破坏,并在进行曲线切割时,加工工序复杂、成本高。而激光的热裂法切割能避免机械切割方法的不足,利用该方法获得的切割断面平直,并能够通过数控编程实现复杂的曲线切割,无需二次加工,可以大幅度的提高切割质量及切割效率。因此,研究液晶玻璃的热裂法切割技术,具有一定的工程实际意义。在分析总结国内外学者激光热裂法切割技术的基础上,本文利用热权函数技术研究了液晶玻璃的热裂法切割。热权函数法是利用热权函数与温度乘积的积分来求激光热源作用下裂纹尖端应力强度因子变化历程的一种方法。由于热权函数只与物体的几何形状及边界条件有关,与时间和载荷类型无关,因而在对激光切割液晶玻璃这类瞬态问题进行分析时,可以免除求每一瞬时作用下裂尖的应力强度因子所需作的有限元分析或边界元分析,使计算过程大大简化,计算效率得到极大提高。本文的主要内容可以分为如下几个方面:首先,从传热学、热弹性力学和断裂力学的基本理论方面分析了CO2激光切割过程中激光与被切割的液晶玻璃的作用机理、裂纹的扩展机理及扩展条件。其次,对权函数法求裂尖的应力强度因子的基本原理进行了介绍,进而引出热权函数法,并对其进行数值算法的推导及化简,接着对程序开发的步骤及开发过程中权函数及偏导数的有限元计算方法、数值积分计算方法进行了相应的研究,最终利用FORTRAN语言在ABAQUS环境下开发出I、II复合型裂纹热权函数法的程序系统。再次,利用ABAQUS有限元软件对激光的切割过程进行模拟,得到其切割过程中温度场的分布规律,并研究了激光切割参数对温度场的影响,为实际切割过程中激光参数的选取提供参考。运用热权函数技术求出激光切割液晶玻璃过程中裂纹尖端的应力强度因子的变化历程,从应力强度因子的角度研究热裂法的机理,进而利用该技术研究了激光参数、裂纹的长度、基板的尺寸、初始温度及边界条件对切割的影响。最后,通过正交试验法分析了激光功率、光斑半径及扫描速度对切割能力影响的大小,并通过实验验证了在激光热裂法切割液晶玻璃的过程中激光参数的选取对裂纹扩展的影响。

关键词：热权函数液晶玻璃应力强度因子热裂法激光