第一章:行业背景与应用需求分析
1.1 工艺背景
随着“双碳”目标的推进,光伏产业对组件的能量转换效率及封装材料的质量要求日益严苛。光伏压延玻璃(又称超白压花玻璃)作为光伏组件的盖板,其透光率和机械强度直接影响组件的寿命与发电效率。当前,光伏玻璃正向“轻薄化”发展,主流厚度从3.2mm逐渐向2.5mm甚至2.0mm过渡。
在压延玻璃的生产工艺中,玻璃液经过压延机辊压成型,形成一面光滑、一面具有特殊花纹(如布纹、麻面)的结构,以增加透光率。由于辊筒磨损、机械振动或热膨胀不均,玻璃板容易产生厚薄不均(横向厚度差)或楔形度超差。
1.2 测量难点
传统的接触式测量容易划伤玻璃且无法实时反馈;常规的激光三角法位移传感器在测量透明玻璃时,受限于光的折射和透射,且极易受压延花纹漫反射的干扰,导致信号跳动大、精度低。

本应用的核心挑战在于:
材质特性: 透明材质,需同时捕捉上、下两个表面的信号才能计算厚度。
表面纹理: 压延玻璃表面的花纹结构复杂,要求传感器具有极高的角度适应性和抗干扰能力。
生产环境: 产线存在震动,且玻璃刚出退火窑时温度尚高,要求系统具备高稳定性。
第二章:测量原理技术解析
根据提供的《光谱共焦传感器LTC系列 HC.pdf》资料,本方案采用 光谱共焦(Chromatic Confocal) 技术,这是目前解决透明体厚度测量最理想的技术路径。
2.1 光谱共焦基本原理
LTC系列传感器采用白色点光源(White Light),光束通过光纤传输并通过色散透镜组。由于透镜的色散效应,不同波长的光(从红光到蓝光)会聚焦在光轴上不同的轴向位置,形成一条连续的光谱焦平面。
当玻璃样品处于测量范围内时,只有聚焦在玻璃上表面和下表面的特定波长的光,能够沿原光路返回并穿过特制的针孔(Pinhole) ,最终进入光谱仪进行解码。
2.2 独有的厚度测量优势
与传统激光位移传感器不同,XSimple推荐的LTC系列光谱共焦传感器具有以下决定性优势:
单头双峰测厚: 传感器只需安装在玻璃一侧,即可同时接收到玻璃前表面和后表面的反射光谱信号(两个波长峰值)。通过计算两个波长对应的距离差,并结合玻璃的折射率,可直接算出厚度。
抗干扰能力强: 资料第05页指出:“针孔会过滤掉杂光,只透过聚焦位置附近的光线”。这意味着压延玻璃花纹产生的杂散光会被针孔物理阻隔,确保测量数据的纯净度。
无惧震动: 由于是单侧单探头测厚,玻璃在传送带上的上下抖动只会改变传感器到玻璃的绝对距离,而不会改变上下表面的相对距离(即厚度)。这完美解决了产线抖动带来的误差。
第三章:硬件选型与性能论证
基于光伏玻璃通常厚度(2.0mm - 4.0mm)及产线安装空间的安全冗余考虑,结合《光谱共焦传感器LTC系列 HC.pdf》第08页的产品参数表,做如下选型:
3.1 传感器探头选型:LTC4000F
推荐型号: LTC4000F
入选理由与数据支撑:
量程匹配性:
工作距离(参考距离):
角度特性:
精度指标:

3.2 控制器选型:LT-CCF(四通道)
推荐型号: LT-CCF
入选理由:
多点同步监测: 宽幅的光伏玻璃(通常宽2米左右)主要关注左、中、右三点的厚度一致性。LT-CCF支持连接4个传感头,可实现3点或4点同步测量,构建完整的横向厚度轮廓(Profile)。
高速采样:
丰富的接口:
第四章:系统集成方案设计
4.1 机械布局设计
在光伏玻璃生产线的“退火窑”出口处或“横切机”之前的冷却段安装龙门架(Gantry)。
4.2 测量系统架构
系统由三层构成:
感知层(前端): LTC4000F探头采集光谱信号。
处理层(中端): LT-CCF控制器进行光谱解码,计算出每个探头的两个距离值(Dtop 和 Dbottom),并内部减算得到厚度值。
应用层(后端):
利用控制器的以太网(Ethernet)接口将数据传输至工控机(IPC)。
工控机运行专用监测软件(可基于TSConfocalStudio二次开发),实时绘制厚度趋势图。
当厚度超出设定的公差范围(如3.2mm ±0.1mm)时,通过数字量I/O触发声光报警,并向产线PLC发送信号进行标记或剔除。
4.3 针对压延纹理的特殊算法处理
由于压花玻璃表面存在周期性的微观起伏,瞬时厚度值可能会随花纹波动。
第五章:工艺适应性与数据模拟
5.1 测量数据模拟
假设生产3.2mm光伏玻璃,折射率n≈1.5。
信号获取: 光线照射到玻璃。
控制器输出: LT-CCF控制器内置多层测量算法。设置材料模式为“Glass/BK7”,输入折射率1.5。
精度验证: LTC4000F的线性度为0.8μm。即使加上设备抖动和折射率微小波动,系统综合测量精度仍可控制在 ±3μm 以内,这对于光伏玻璃±50μm的公差要求来说,具备Cpk > 1.67的过程控制能力。
5.2 应对高温与水汽
虽然LTC系列探头如资料第08页所示防护等级为IP67(LTC4000N/F),且光纤耐温,但在压延车间,常有冷却水雾。
第六章:方案总结
本方案基于对精密测量技术的深刻理解,结合泓川科技(LTC系列)产品特性,提出的一套针对光伏压延玻璃的高性能检测方案。
方案核心价值:
技术先进性: 利用LTC4000F的光谱共焦技术,彻底解决了传统激光无法稳定测量高透、粗糙纹理表面的行业痛点。
高精度与高稳定性: 亚微米级(<0.8μm)的线性误差和±21°的大角度适应性,确保了在复杂工况下数据的真实可靠。
系统完整性: 结合LT-CCF多通道控制器,实现了产线多点同步闭环监测,为光伏玻璃的“减薄”工艺提供了强有力的数据支撑。
通过实施该方案,生产企业可将原本离线的抽检模式升级为100%在线全检,显著降低废品率,提升各批次玻璃组件的一致性,从而在激烈的市场竞争中获得质量优势。