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CN111712824B - 用于模拟层压玻璃的光焦度的方法 - Google Patents

用于模拟层压玻璃的光焦度的方法 Download PDF

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CN111712824B CN201980014672.9A CN201980014672A CN111712824B CN 111712824 B CN111712824 B CN 111712824B CN 201980014672 A CN201980014672 A CN 201980014672A CN 111712824 B CN111712824 B CN 111712824B
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Abstract

本发明涉及由计算机实施的模拟给定形状的层压玻璃的光焦度的方法，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃可具有边缘、第一主面和第二主面。本发明特别适合于确定玻璃片材组合为了形成具有给定的光学质量约束的给定形状的层压玻璃而必须满足的光学质量指标的最小值。

Description

用于模拟层压玻璃的光焦度的方法
技术领域
本发明涉及用于模拟层压玻璃（verre feuilleté）的光焦度（puissanceoptique）的方法。本发明特别适合于确定玻璃片材（feuilles de verre）组合为了形成具有给定的光学质量约束的给定形状的层压玻璃而必须满足的光学质量指标的最小值。本发明还目的在于包括用于实施所述方法的装置的数据处理系统。
背景技术
针对用作装配玻璃（vitrage）的层压玻璃强制要求的光学质量水平通常取决于应用。光束穿过存在于装配玻璃中的光学缺陷所经历的角偏转取决于该装配玻璃旨在优先谋求可见性还是亮度而具有不同的关键程度。例如，空中或陆地载具的挡风玻璃与旨在谋求建筑物中更多的光的装配玻璃的光学质量水平相比要求更高的光学质量水平。在第一种情况下，任何光学缺陷都不应具有可能降低驾驶者的视觉舒适度或妨碍载具驾驶的大小和/或位置，因为这对乘客的安全至关重要。相比之下，在第二种情况下，可以容忍较大尺寸或位于装配玻璃中间的光学缺陷，只要它们不使装配玻璃的美观性和总体热性能降级即可。同样，用在诸如等离子屏幕或液晶屏幕之类的数字显示设备中的装配玻璃不应具有可能干扰信息显示以及使用者对其的感知的光学缺陷。
从这个意义上讲，已开发了许多检验装配玻璃的光学质量的方法，以便能够抽出并销毁其光学特性不适合其本来指定用于的用途的那些装配玻璃。这些方法通常在制造期间或之后实施。在现有技术中对其进行了详细描述。
例如，专利EP 0463940 B1和EP0342127 B1描述了用于检验装配玻璃的自动化方法，其中，基于背射逆光照相（ombroscopique）图像来确定装配玻璃的光学变形水平，然后将其与预先定义的阈值值进行比较。专利申请WO9817993和GB2152210以及专利EP 1061357公开了通过分析由片材反射或透射的几何图案的图像来检测透明片材的光学异常的方法。
然而，这些检验方法，无论是在生产期间还是在生产后实施的，无论其速度能有多快，都无法避免生产损耗。
一些专利申请提出了数值模拟方法，以预期与装配玻璃的成形有关的可能存在的光学异常。例如，在专利申请CN 105138759和JP2008070946中描述的基于光线追迹的模拟方法可以适于评估成形后的装配玻璃的折射率梯度对透射光的影响。专利申请WO2021028630公开了一种使用数据库来模拟装配玻璃的成型的方法，所述数据库包括与取决于玻璃片材在成型期间可能经历的温度时空分布的形状改变有关的信息。然后每种形状可以作为其光学质量评估的对象。
然而，这些方法无法使得能够预期制造具有给定光学质量的某些形状的层压玻璃所固有的技术难题。于是，如今经常使用启发式方法来确定所使用的玻璃片材在成型期间所需的最低光学质量。实际上，除了与制造过程有关的偶然情况或不完善之外，层压玻璃的光学质量同时还受到其形状和用于制造它的玻璃片材的光学质量的影响。有时会有如下情况：用于生产具有给定的形状和光学质量的装配玻璃的具有特定光学质量的玻璃片材不能直接用于生产具有另一形状和另一光学质量的装配玻璃。于是，对于具有给定光学质量的一个形状的装配玻璃，启发式方法通常包括在具有不同光学质量的玻璃片材上实验该形状，直到获得所寻求的结果。时间和材料上的损耗通常不可忽略。
另一方面，借助于其光学质量优于装配玻璃所指定用于的用途的玻璃片材来制造具有给定形状和光学质量的装配玻璃在技术上和经济上都不太恰当。在于系统性地使用具有更高光学质量的玻璃片材来生产任何类型的层压玻璃（包括可以容忍一些类型的光学缺陷的那些层压玻璃）的解决方案等同于给制造过程增加了无益的技术约束。相比之下，能够先验地在任何制造之前就确定玻璃片材必须具有以便制造具有给定形状和光学质量的层压玻璃的最低光学质量水平将在技术上更为有利。不仅时间和材料上的收益会更大，而且可以预期与装配玻璃成形有关的技术难题。然而，当前的检验或模拟方法无法获得这样的信息。
发明内容
本发明解决了这些问题。本发明涉及一种由计算机实施的模拟给定形状的层压玻璃的光焦度的模拟方法，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃可具有边缘、第一主面和第二主面，并且所述方法包括以下步骤：
a1. 基于所述层压玻璃的形状的数字模型来对可对应于层压玻璃的第一主面的第一表面进行几何建模，以形成第一建模表面；
b1. 对第二表面进行几何建模，第二表面是通过将在步骤（a1）中建模的表面沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于层压玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面；
c1. 通过第一建模表面和第二建模表面的减法来计算建模表面的每个点处的几何偏移τ；
d1. 通过距离ε和几何偏移τ的加法来计算建模表面的每个点处的几何厚度ε'；
e1. 通过可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓的减法来计算建模表面的每个点处的拓扑厚度π；
f1. 基于几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算建模表面的每个点处的光焦度PO。
本发明的方法的第一优点在于，其使得能够在制造之前检验层压玻璃的形状以及用作第一主面和第二主面的玻璃片材表面的光学质量的任何效果组合。可以预期潜在有缺陷的组合并从而有利地降低生产损耗。
该方法的第二优点是它的执行速度。就执行速度而言，该方法比当前基于光线追迹的模拟方法实施起来快了约50倍。例如，在相当的数据处理能力下，基于光线追迹的模拟方法需要30分钟才能获得一个层压玻璃的光焦度。在同样的时间内，本发明的模拟方法使得能够获得50个层压玻璃的光焦度。该优点使得能够在能改变生产进度规划的层压玻璃生产线上实时地使用该方法。在实践中，如果必须紧急地生产特定形状的层压玻璃，则本发明的方法使得能够检验能在数十秒内获得的光焦度。
步骤（b1）和（c1）的几何建模可以通过任何合适的手段来实现。可以有利地借助于计算机辅助设计（CAD）工具来实现该几何建模，CAD是行业中广泛使用的技术。这些工具使得能够创建机械零件的数字模型，并且特别适合对层压玻璃的形状进行建模。
在本发明的模拟方法的步骤（c1）中，通过平移第一建模表面来获得第二建模表面。第一建模表面和第二建模表面通常彼此平行。距离δ与装配玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01。该比优选地在0.001至0.01之间。
在本发明的模拟方法的步骤（e1）中，使用可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓来计算拓扑厚度π。实验发现，与层压中间层接触的玻璃片材表面的形貌轮廓的贡献以及中间层本身的贡献通常可忽略不计。实际上，借助于本发明的模拟方法获得的光焦度的值与借助于虑及了与中间层接触的玻璃片材表面的形貌轮廓的方法获得的光焦度的值的比较结果相对接近。在层压玻璃中，层压中间层的折射率与玻璃片材的折射率是相同的，不然也是接近的。然而，在本发明的一些实施例中，可以在拓扑厚度π的计算中虑及与层压中间层接触的玻璃片材表面的形貌轮廓的贡献以及中间层的贡献。
由于它们的形状，特别是由于它们的总体曲率，用作装配玻璃的层压玻璃可能会受到光学畸变的影响，其结果是影响光焦度。从这个意义上讲，在本发明方法的特定实施例中，几何厚度ε'和拓扑厚度π各自由光学放大系数进行加权，该光学放大系数取决于形成在与第一表面垂直的方向和层压玻璃的参考观察方向之间的角度θ。作为示例，该参考观察方向可以是在该层压玻璃用作其中的挡风玻璃的陆地或空中载具中的驾驶者和/或乘客的观察方向。
例如，可以借助于下面的表达式来计算每个点处的光焦度：
其中n是玻璃的折射率，并且和是借助于以下公式计算的放大系数：
。
一般可以以两种不同的方式获得可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓。
根据第一种方式，轮廓是通过有接触或无接触轮廓测量法测量的轮廓。有接触轮廓测量法包括例如借助于与所述表面物理接触的探针来扫描表面并测量其竖直位移。在玻璃工业领域中，无接触轮廓测量法通常更为普遍。其通常是矩阵光学轮廓测量法或扫描轮廓测量法，诸如背射逆光照相术、光学干涉测量术、或数字全息照相术。特别地，背射逆光照相法特别适用。在现有技术中、例如在专利申请EP0463940或EP 0342127中对其进行了详细描述。在制造层压玻璃的上下文中，形貌轮廓通常由玻璃片材的制造商来提供。
根据第二种方式，形貌轮廓是数字模拟的轮廓。借助于数学函数来生成形貌轮廓可能是有利的，以便借助于本发明的方法提前检验一个或多个形貌轮廓对具有给定形状的层压玻璃的光焦度的值的影响。例如，这样的方法使得能够建立技术规范，而不必诉诸于对形貌轮廓的实验数据。然后，可以在进行任何采购之前将这些技术规范发送给玻璃片材供应商，以便他可以验证他能提供的玻璃片材是否满足需求。通过数学函数生成形貌轮廓也可以基于用作模型的实验形貌轮廓的库来实现。
在一些应用中，与其获得层压玻璃的任何点处的光焦度的值，使用代表层压玻璃的总光焦度的合成参数可能更加实用。从这个意义上讲，在本发明的实施例中，该模拟方法还包括在步骤（f1）之后基于在建模表面的每个点处获得的光焦度PO的值来确定光学波动指标φ的步骤。该光学波动指标可以具有光焦度的量纲。特别地，该光学波动指标φ可以是光焦度PO的值的标准差或光焦度PO的最大值。
当层压玻璃在陆地或空中载具的领域中（特别是在机动车的领域中）用作挡风玻璃时，通常使用光焦度的变化率（英语为“Rate of change”）。在本发明的方法的特定实施例中，光学波动指标φ可以对应于该变化率。于是可以将其定义为与滑动采样窗口中的光焦度PO的最大值和最小值之差相对应的一组值中的最大值。在大多数应用中，采样窗口可以有利地是正方形或矩形采样窗口，其横向尺寸在2mm至100mm之间，优选地在5至50mm之间。
在挡风玻璃的特定情况下，层压玻璃的与驾驶者和/或乘客的一个或多个视野区相对应的仅一个或多个区域通常必须具有这样的光学质量：使得在载具行驶期间不影响可见性。因此，在本发明的模拟方法的实施例中，在层压玻璃的主面的有限区域中实现光学波动指标φ的确定。可以根据欧盟的指示92/22/EEC或根据联合国的欧洲经济委员会的法规43、特别是所述法规的第9.2.5.2.3点来定义该有限区域。在本发明的意义上，该有限区域可以对应于由所述层压玻璃的主面与以正方形为底面的棱锥的相交所界定的区域，所述棱锥的顶点位于距主面的所定义的距离处，并且在顶点处在所述棱锥的相对侧面之间的两个角度分别在10°至20°之间以及在5至15°之间。
本发明的上述模拟方法特别适合于确定玻璃片材组合为了形成具有给定光学质量约束的层压玻璃而必须满足的光学质量指标的最小值。于是可以将模拟方法作为中间步骤整合到使得能够实现此确定的方法中。因此，本发明还目的在于一种由计算机实施的用于确定能够形成具有给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束，并且所述方法包括以下步骤：
a2. 从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联；
b2. 基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c2. 借助于根据上述实施例中的任一项所述的模拟方法来确定可包括该玻璃片材组合的层压玻璃的光学波动指标φ；
d2. 用新的玻璃片材组合重复步骤（a2）至（c2），以便针对各种可能组合获得光学波动指标φ的一组值；
e2. 将光学波动指标φ的值与光学质量约束的值进行比较；
f2. 选择满足步骤（e2）的比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间。
该方法使得能够先验地在任何生产之前确定玻璃片材组合为了制造具有给定形状和光学质量的层压玻璃而必须具有的最低光学质量水平。优点在于与实验启发式方法相比不可忽略的时间和材料获益，以及更有效地预期与层压玻璃成形相关的难题。
光学质量约束可以具有光焦度的量纲。
为了优化执行所述方法的步骤所需的时间，不必针对步骤（a2）中选择的每个玻璃片材组合执行步骤（c2）的模拟方法的步骤（a1）至（d1）。对于针对其寻求使得能够满足光焦度约束的玻璃片材组合的光学质量指标的区间的每种形状的层压玻璃，步骤（c2）的模拟方法的步骤（a1）至（d1）可以执行仅一次。然后可以保存结果，以用于关于每种玻璃片材组合的其他步骤的执行。
可以从包括表示玻璃片材的实体的数字数据库中选择与每个玻璃片材相关联的标识符、形貌轮廓和光学质量指标。表示玻璃片材的每个实体于是在其属性中具有标识符、形貌轮廓、和光学质量指标。
可以通过玻璃片材制造商或供应商发送的数据来馈送该数据库。该数据库还可以包括表示其形貌轮廓已通过数字模拟而获得的玻璃片材的实体。
在实践中，玻璃片材组合的光学质量指标是一个合成参数，其使得能够将这些组合彼此进行比较。该指标尤其可以是使得能够对其进行分选的数值。在用于确定光学质量指标的区间的方法的特定实施例中，玻璃片材组合的光学质量指标是该组合的两个玻璃片材的平均光学质量指标的平方平均数，所述玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面，所述平均光学质量指标是通过背射逆光照相法获得的。
例如，可以借助于下式来计算标为的光学质量指标：
其中，NO FV1和NO FV2分别是借助于背射逆光照相法获得的第一玻璃片材和第二玻璃片材的平均光学质量指标。在现有技术中、例如在专利申请EP0463940或EP 0342127中详细描述了背射逆光照相法的示例。量、NO FV1和NO FV2的度量单位通常是屈光度。
光焦度模拟方法和玻璃片材组合的光学质量确定方法由计算机来实施。本发明还目的在于一种包括指令的信息程序，所述指令可由计算机执行以使得能够执行在其所有可能实施例中的本发明这两种方法的步骤。可以使用向二进制形式编译的或直接解译的任何类型的编程语言来通过一系列算术指令或逻辑实施方法步骤，所述一系列算术指令或逻辑可由计算机或任何可编程信息处理系统执行。信息程序构成了软件的一部分，软件即可执行指令和/或一个或多个数据集或数据库的集合。
该信息程序可以存储在计算机可读存储介质上。该存储介质优选地是非易失性或暂留性信息存储器，例如磁性或半导体大容量存储器（固态驱动器、闪存）。它可以是可移除的，也可以集成到译码其内容并执行其指令的计算机。
可以将存储介质集成到称为“服务器”的远程计算机中，该远程计算机不同于称为“客户端”的执行指令的计算机。为了执行存储介质中包含的指令，“客户端”计算机访问“服务器”计算机的该信息程序借助于适当的物理和/或架空的电信手段而记录在其中的存储空间。“服务器”计算机也可以译码其上存储有计算机程序的存储介质并通过任何电信手段将以二进制形式的指令传送到“客户端”计算机。
存储介质为可移除介质或可通过电信手段远程访问可以是有利的，以便于在可使用本发明的地方传播本发明。
确定可形成具有给定光学质量约束的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法可以整合到具有光学质量约束的层压玻璃的制造方法中。本发明还涉及一种层压玻璃的制造方法，所述层压玻璃包括至少两个玻璃片材和至少一个中间层，具有给定形状的所述层压玻璃具有边缘、第一主面和第二主面，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束，所述方法包括以下步骤：
a. 由计算机实施的从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联，所述玻璃片材组合可形成所述层压玻璃；
b. 由计算机实施的基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c. 由计算机实施的基于所述层压玻璃的数字模型来对对应于层压玻璃的第一主面的第一表面进行几何建模，以形成第一建模表面；
d. 由计算机实施的对第二表面进行几何建模，第二表面是通过将在步骤a中建模的表面沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于层压玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面；
e. 由计算机实施的计算几何偏移τ，所述几何偏移τ是通过第一建模表面和第二建模表面在表面的每个点处的减法获得的；
f. 由计算机实施的通过距离ε和几何偏移τ的加法来在表面的每个点处计算几何厚度ε'；
g. 由计算机实施的计算拓扑厚度π，所述拓扑厚度π是通过可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓在这些面的每个点处的减法而获得的；
h. 由计算机实施的基于在建模表面的每个点处的几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算光焦度PO；
i. 由计算机实施的计算光学波动指标φ，其对应于与滑动采样窗口中的光焦度PO的最大值和最小值之差的最大值相对应的一组值中的最大值；
j. 用新的玻璃片材组合重复步骤（a）至（i），以便针对每种可能组合获得光学波动指标φ的一组值；
k. 由计算机实施的将光学波动指标φ的值与光学质量约束的值进行比较；
l. 由计算机实施的选择满足步骤（j）的比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间；
m. 制造包括其光学质量指标被包括在步骤（k）中确定的区间内的玻璃片材组合的层压玻璃。
可以借助于包括使得能够实施该方法的装置的数据处理系统来实施光焦度模拟方法和用于确定玻璃片材组合的光学质量的方法。
该数据处理系统可以包括计算机，该计算机集成有适合于实施本发明的模拟方法的一个或多个中央处理单元。该计算机可以包括其操作所需的其他电子组件，诸如输入输出接口、易失性和/或暂留性存储系统、以及总线，这些是在中央处理单元之间传输数据以及与外部系统进行通信所必需的。输入输出接口之一可以有利地是使得能够进行人机交互的用户接口。特别地，为了促进借助于本发明的系统获得的数据的表示和通信，该用户接口可以是图形的。
作为示例，一种使得能够模拟给定形状的层压玻璃的光焦度的数据处理系统，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃可具有边缘、第一主面和第二主面，该系统可以包括以下装置：
a. 用于基于所述层压玻璃的形状的数字模型来对对应于层压玻璃的第一主面的第一表面进行几何建模的装置，以形成第一建模表面；
b. 用于对第二表面进行几何建模的装置，第二表面是通过将在步骤a中建模的表面沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于装配玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面；
c. 用于通过第一建模表面和第二建模表面的减法来计算建模表面的每个点处的几何偏移τ的装置；
d. 用于通过距离ε和几何偏移τ的加法来计算建模表面的每个点处的几何厚度ε'的装置；
e. 用于通过可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓的减法来计算建模表面的每个点处的拓扑厚度π的装置；
f. 用于基于几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算建模表面的每个点处的光焦度PO的装置。
在特定实施例中，数据处理系统还可以包括用于确定光学波动指标φ的装置。
作为示例，一种用于确定能够形成具有给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的系统，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束，该系统可以包括以下装置：
a. 用于从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合的装置，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联；
b. 用于基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标的装置，所述两个玻璃片材的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c. 使得能够确定可包括玻璃片材组合的层压玻璃的光学波动指标φ的数据处理系统；
d. 用于将光学波动指标φ的值与光学质量约束的值进行比较的装置；
e. 用于选择满足比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间的装置。
在一个实施例中，所述系统还可以包括用于与计算机可读存储介质直接或间接远距离通信的装置，所述计算机可读存储介质包括数据库，所述数据库包含针对该组玻璃片材中的每个玻璃片材的标识符、形貌轮廓、和光学质量指标。
在处理系统的两个示例中，用于计算、几何建模、比较和选择的装置可以是一个或多个计算单元。它们也可以是由信息程序或信息软件从计算机的读写存储器（如有必要由虚拟存储器来辅助）中的类实例化的以对象的形式的虚拟装置。
可以将本发明的使得能够实施模拟方法和/或确定光学质量指标的区间的方法的步骤的信息程序和/或数据处理系统集成到“云计算”或信息云类型的信息基础设施中。“客户端”计算机可以用作访问信息云的平台。这样的实施例具有例如使得实施本发明的一个或多个方法的多个执行方能够分摊技术装置并集中信息的优点。例如，具有不同形状和光学质量约束的层压玻璃的多个制造站点可以通过所述基础设施来发送有关其形状和光学质量约束的相关信息。一旦信息由所述程序或所述一个或多个系统处理，与光焦度或光学质量区间有关的结果就可以通过相同的基础设施发送给制造站点。
用于确定能够形成层压玻璃的玻璃片材组合中的玻璃片材中的每一个所需的光学质量指标的区间的系统，所述层压玻璃包括至少两个玻璃片材和至少一个中间层，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束，该系统还可以包括数据库，所述数据库包含针对一组层压玻璃的每个玻璃片材的标识符、形貌轮廓和光学质量指标。该数据库也可以包括在“云计算”或信息云类型的信息基础设施中。
该实施例在玻璃片材的供应商或制造商在信息基础设施中部署数据库的情况下特别有利，在所述数据库中包含关于其能提供的玻璃片材的技术信息。如果所述信息包括针对每个玻璃片材的光学质量指标和形貌轮廓，则实施本发明的执行方或客户可以在任何采购需求之前访问该数据库并验证所述供应商或所述制造商是否能够立即提供具有足以制造给定形状和给定光学质量约束的层压玻璃的光学质量的玻璃片材。
附图说明
下面各图图示了本发明的特征和优点。
图1是具有给定形状的层压玻璃的示例的示意性表示。
图2是沿着图1的层压玻璃的细部II的平面A-A的横截面的示意性表示。
图3是本发明的模拟方法的逻辑图形式的表示。
图4是用于确定能形成层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法的实施例的逻辑图形式的表示。
图5是包括用于实施本发明的模拟方法的步骤的装置的数据处理系统的实施例的示意性表示。
图6是图1的层压玻璃的形状的几何建模。
图7是可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓的示例的三维图形表示。
图8是用于界定可在其中计算波动指标φ的层压玻璃的区域的示意性表示。
图9是平移了距离δ和几何厚度ε的层压玻璃的第一和第二建模表面的简化表示。
图10是借助于光线追迹法获得的图1的层压玻璃的光焦度的图形表示。
图11是借助于本发明的模拟方法获得的图1的层压玻璃的光焦度的图形表示，其中值δ=0.04。
图12是借助于本发明的模拟方法获得的图1的层压玻璃的光焦度的图形表示，其中值δ=0.004。
图13是包括两个玻璃片材和一个中间层的层压玻璃的光学波动指标φ随从一组10个玻璃片材中选择的两个玻璃片材的组合的光学质量指标的变化的图形表示，光学波动指标φ是针对层压玻璃的两个给定的形状1和2以及给定的光焦度约束。
具体实施方式
图1在正交标记XYZ中示意性地示出了具有第一主面1001、第二主面1002和边缘1003的层压玻璃1000的示例。
图2是沿着图1的层压玻璃的细部II的平面A-A的横截面的示意图。作为示例，层压玻璃由第一玻璃片材2001、第二玻璃片材2002和层压中间层2003形成。在该示意图中也示出了第一主面1001、第二主面1002和边缘1003。
在图3中以逻辑图的形式示出了本发明的模拟方法。该方法包括以下步骤：
a. 基于所述层压玻璃的形状的数字模型来对可对应于层压玻璃的第一主面1001的第一表面进行几何建模E3001，以形成第一建模表面S 1；
b. 对第二表面进行几何建模E3002，第二表面是通过对在步骤（a）中建模的表面进行平移而获得的，所述平移是沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于装配玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面S 2；
c. 通过第一建模表面S 1和第二建模表面S 2的减法来计算E3003建模表面的每个点处的几何偏移τ；
d. 通过距离ε和几何偏移τ的加法来计算E3004建模表面的每个点处的几何厚度ε'；
e. 计算E3005建模表面的每个点处的拓扑厚度π，拓扑厚度π是通过可对应于层压玻璃的第一主面1001和第二主面1002的玻璃片材表面的形貌轮廓PT 1和PT 2的减法获得的；
f. 基于几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算E3006建模表面的每个点处的光焦度PO。
图4是用于确定能形成给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的计算机实施方法的实施例的逻辑图形式的表示，所述层压玻璃可通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层而获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束。层压玻璃1000包括第一主面1001、第二主面1002和边缘1003。对于给定形状的层压玻璃，由计算机实施的该方法包括以下步骤：
a. 基于所述层压玻璃的形状的数字模型来对可对应于层压玻璃的第一主面1001的第一表面进行几何建模E4000，以形成第一建模表面S 1；
b. 对第二表面进行几何建模E4001，第二表面是通过对在步骤（a）中建模的表面进行平移而获得的，所述平移是沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于装配玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，所述建模使得能够获得第二建模表面S 2；
c. 通过第一建模表面S 1和第二建模表面S 2的减法来计算E4002建模表面的每个点处的几何偏移τ；
d. 通过距离ε和几何偏移τ的加法来计算E4003建模表面的每个点处的几何厚度ε'；
e. 生成E4004 k个玻璃片材的集合，该k个玻璃片材选自玻璃片材集合E，集合E中的玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联；
f. 初始化I4005迭代变量l；
g. 在集合中选择E4006组合c l ；
h. 计算E4007建模表面的每个点处的拓扑厚度π，拓扑厚度π是通过可对应于层压玻璃的第一主面1001和第二主面1002的玻璃片材表面的形貌轮廓PT 1和PT 2的减法获得的，所述层压玻璃可包括组合c l ；
i. 基于几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算E4008建模表面的每个点处的光焦度PO；
j. 计算E4008光学波动指标φ，其对应于滑动采样窗口中的光焦度PO的最大值和最小值之间的所有的差中的最大值；
k. 基于玻璃片材组合c l 的两个玻璃片材的光学质量指标来计算E4009该组合的光学质量指标，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
l. 使迭代变量l增加I40010单位一；在每次迭代中用新的玻璃片材组合c l 重复步骤（g）至（j）；使迭代变量l增加单位一，直到其变为等于二项式系数的值，其中Card(E)是玻璃片材集合E的集合的势；
m. 针对集合中的每个组合c l 构建E4011光学波动指标值φ的值的集合Φ；
n. 选择E4012满足步骤（l）的比较结果的玻璃片材组合c l 的光学质量指标的区间I。
图5是数据处理系统的实施例的示意性表示，该数据处理系统包括用于实施用于确定能形成给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法的实施例的步骤的装置，所述层压玻璃可通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层而获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束。该系统包括与“云计算”或信息云类型的信息基础设施5003进行远距离通信的计算机5001。所述装置被集成到信息基础设施5003中。所述信息基础设施5003包括以下装置：
a. 用于从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合的装置5003a，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联；
b. 用于基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标的装置5003b，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c. 确定可包括玻璃片材组合的层压玻璃的光学波动指标φ的数据处理系统5003c；
d. 用于将光学波动指标φ的值与光学质量约束的值进行比较的装置5003d；
e. 用于选择满足比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间的装置5003e。
信息基础设施还包括数据库5003f，该数据库5003f包含针对一组层压玻璃中的每个玻璃片材的标识符、形貌轮廓和光学质量指标。计算机包括使得能够实现人机交互的输入输出图形接口5002。
图6中示出了图1的层压玻璃的形状的建模6000的示例。该建模是通过表面的点阵结构获得的。通过对层压玻璃的第一主面1001进行几何建模来获得第一建模表面6001。
图7是可分别对应于层压玻璃的第一主面1001和第二主面1002的玻璃片材表面的形貌轮廓PT 1和PT 2的示例的三维图形表示。更特别地，图7示出了玻璃片材表面的起伏变化，单位为μm。在该图中，Z轴是起伏变化的标度，并且X轴和Y轴在玻璃片材的平面中。为了简洁起见，仅示出了表面的一个区域的起伏。
图8是用于界定可在其中计算波动指标φ的层压玻璃1000的区域8001的示意性表示。特别地，该区域由所述层压玻璃1000的主面与以正方形为底面的棱锥（未示出）的相交来界定，所述棱锥的顶点位于在Z轴方向上距主面1001和1002的所定义的距离处，在顶点处在所述棱锥的相对侧面之间的两个角度分别在10°至20°之间以及在5至15°之间。该区域的形状通常是矩形或正方形。
图9是层压玻璃的第二建模表面9001的简化表示，第二建模表面9001是通过将第一建模表面6001沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于装配玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01。在该图的正交标记XYZ中，距离δ的平移是沿X轴或Y轴的方向或者沿X轴和Y轴的线性组合方向进行的。距离ε的平移是沿Z轴的方向进行的。
图10是借助于光线追迹法获得的图1的层压玻璃的一个区域的光焦度的图形表示。灰度标度示出了光焦度，以毫屈光度（mD）来表示。层压玻璃的在其中计算光焦度的区域是比如图8中那样的区域。该图的X轴和Y轴对应于图1的轴。轴的单位和标记中心的位置是任意的。光线追迹法是本技术领域中常用的现有技术中已知的方法。
图11是借助于本发明的模拟方法获得的图1的层压玻璃的一个区域的光焦度的图形表示，其中值δ=0.04。为了进行模拟，使用了比如图7中那样的玻璃片材的形貌轮廓。灰度标度示出了光焦度，以毫屈光度（mD）来表示。层压玻璃的在其中计算光焦度的区域是比如图8中那样的区域。该图的X轴和Y轴对应于图1的轴。轴的单位和标记中心的位置是任意的。
图12是借助于本发明的模拟方法获得的图1的层压玻璃的一个区域的光焦度的图形表示，其中值δ=0.004。为了进行模拟，使用了比如图7中那样的玻璃片材的形貌轮廓。灰度标度示出了光焦度，以毫屈光度（mD）来表示。层压玻璃的在其中计算光焦度的区域是比如图8中那样的区域。该图的X轴和Y轴对应于图1的轴。轴的单位和标记中心的位置是任意的。
图13是可包括两个玻璃片材和一个中间层的层压玻璃的光学波动指标φ随从一组10个玻璃片材中选择的两个玻璃片材的组合的光学质量指标的变化的图形表示。光学波动指标φ是针对层压玻璃的两个给定的形状1和2以及给定的光学质量约束计算的。针对这两个形状中的每个形状的组合数量为45个。该图形表示是借助于本发明的使得能够确定能够形成层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法获得的，所述层压玻璃包括至少两个玻璃片材和至少一个中间层，所述层压玻璃具有给定的光焦度约束。两个玻璃片材的组合的光学质量指标是该组合的两个玻璃片材的平均光学质量指标的平方平均数。所述平均光学质量指标是通过背射逆光照相法获得的。在该图中，用虚线示出光学质量约束。实心圆形状的图形示出了针对层压玻璃的形状1获得的结果；空心方形形状的图形示出了针对层压玻璃的形状2获得的结果。
示例1
第一示例比较了借助于本发明的模拟方法和借助于本技术领域中常用的现有技术中已知的光线追迹法的层压玻璃的光焦度的值。
层压玻璃包括两个钠钙玻璃片材和一个层压中间层。分别在图1和图2中示意性地示出了其形状和其结构。层压玻璃1000包括第一玻璃片材2001、第二玻璃片材2002和层压中间层2003，以形成第一主面1001、第二主面1002和边缘1003。
玻璃片材的厚度为2.1mm。玻璃的折射率为1.51。
图7中示出了分别对应于层压玻璃的第一主面1001和第二主面1002的玻璃片材表面的形貌轮廓PT 1和PT 2的截取。形貌轮廓是通过背射逆光照相术获取的。
两种方法都是借助于包括标准性能计算机的数据处理系统实施的。
图10是借助于光线追迹法获得的层压玻璃的一个区域的光焦度的图形表示。图11是借助于本发明的模拟方法获得的层压玻璃的一个区域的光焦度的图形表示，其中值δ=0.04。图12示出了以值δ=0.004获得的光焦度。灰度标度示出了光焦度，以毫屈光度（mD）来表示。在这三幅图中，X轴和Y轴的单位以及标记中心的位置是任意的。
图10和图11的比较表明，借助于本发明的模拟方法以大于0.01的δ值获得的结果不同于用光线追迹法获得的结果。此外，实验还发现，当δ的值大于0.01时，结果是不正确的。
图10和图12的比较表明，借助于本发明的模拟方法以小于0.01的δ值获得的结果与用光线追迹法获得的结果是相同的，不然也是非常接近的。相比之下，就执行速度而言，本发明的模拟方法比光线追迹法实施起来快了约50倍。该实施速度使得能够在能改变生产进度规划的层压玻璃生产线上实时地使用该方法。
示例2
第二示例例示了本发明的模拟方法当用在能形成给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法中时的优点，所述层压玻璃可通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层而获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束。
已针对层压玻璃的两个形状1和2确定了能形成包括两个玻璃片材（玻璃1和玻璃2）和一个层压中间层的层压玻璃的两个玻璃片材的组合所需的光学质量指标的区间。两个玻璃片材的组合选自一组10个玻璃。
两个玻璃片材的组合的光学质量指标是该组合的两个玻璃片材的平均光学质量指标的平方平均数。玻璃片材的所述平均光学质量指标是通过背射逆光照相法获得的。
下表集合了所评估的45个组合。在表格的第一行（玻璃1）和第一列（玻璃2）中以粗体示出了十个玻璃中的每一个的光学质量指标的值。行和列的每个交点表示两个玻璃——玻璃1和玻璃2——的组合。每个交点处的值是该组合的质量指标的值，即玻璃1和玻璃2的光学质量指标的平方平均数。
对于每个组合和层压玻璃的两种形状中的每一种，计算光学波动指标φ。在该示例中，光学波动指标φ被定义为与方形滑动采样窗口中的光焦度的最大值和最小值之差相对应的一组值中的最大值。采样窗口的横向尺寸为80mm。光学波动指标的计算是在层压玻璃的一个区域中进行的。该区域是由所述层压玻璃的主面与以正方形为底面的棱锥的相交界定的区域，所述棱锥的顶点位于距主面的所定义的距离处，并且在顶点处在所述棱锥的相对侧面之间的两个角度分别在10°至20°之间以及在5至15°之间。层压玻璃上的该区域的横向尺寸为200mm x 1000mm。φ的单位是毫屈光度（mD）。
在图13中示出了结果。用虚线示出光焦度约束。其被定义为63。实心圆形状的图形示出了针对层压玻璃的形状1获得的结果；空心方形形状的图形示出了针对层压玻璃的形状2获得的结果。
针对形状1，当两个玻璃片材的组合的光学质量指标的值小于13时，满足光学质量约束；对于形状2则是当该值小于17时。
图13清楚地表明，所述方法使得能够确定能形成包括至少两个玻璃片材和至少一个中间层的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间。

Claims (17)

1.一种由计算机实施的模拟给定形状的层压玻璃的光焦度的模拟方法，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃可具有边缘、第一主面和第二主面，并且所述方法包括以下步骤：
a1.基于所述层压玻璃的形状的数字模型来对可对应于层压玻璃的第一主面的第一表面进行几何建模，以形成第一建模表面；
b1.对第二表面进行几何建模，第二表面是通过将在步骤a1中建模的表面沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于层压玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面；
c1.通过第一建模表面和第二建模表面的减法来计算建模表面的每个点处的几何偏移τ；
d1.通过距离ε和几何偏移τ的加法来计算建模表面的每个点处的几何厚度ε'；
e1.通过可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓的减法来计算建模表面的每个点处的拓扑厚度π；
f1.基于几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算建模表面的每个点处的光焦度PO。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其中，几何厚度ε'和拓扑厚度π各自由光学放大系数进行加权，该光学放大系数取决于形成在与第一表面垂直的方向和层压玻璃的参考观察方向之间的角度θ。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的模拟方法，其中，可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓是通过有接触或无接触轮廓测量法测量的轮廓。
4.根据权利要求1至2中的任一项所述的模拟方法，其中，可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓是数字模拟的轮廓。
5.根据权利要求1至2中的任一项所述的模拟方法，其中，该模拟方法还包括在步骤f1之后基于在建模表面的每个点处获得的光焦度PO的值来确定光学波动指标φ的步骤。
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其中，光学波动指标φ是光焦度PO的值的标准差或光焦度的最大值。
7.根据权利要求5所述的模拟方法，其中，光学波动指标φ是与滑动采样窗口中的光焦度PO的最大值和最小值之差相对应的一组值中的最大值。
8.根据权利要求7所述的模拟方法，其中，滑动采样窗口是正方形或矩形采样窗口，其横向尺寸在2mm至100mm之间。
9.根据权利要求8所述的模拟方法，其中，横向尺寸在5至50mm之间。
10.根据权利要求5所述的模拟方法，其中，在建模表面的有限区域中实现光学波动指标φ的确定。
11.根据权利要求10所述的模拟方法，其中，层压玻璃的有限区域是由所述层压玻璃的主面与以正方形为底面的棱锥的相交所界定的区域，所述棱锥的顶点位于距主面的所定义的距离处，并且在顶点处在所述棱锥的相对侧面之间的两个角度分别在10°至20°之间以及在5至15°之间。
12.一种由计算机实施的用于确定能够形成具有给定形状的层压玻璃的玻璃片材组合所需的光学质量指标的区间的方法，所述层压玻璃能通过层压至少两个玻璃片材和至少一个层压中间层来获得，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束Θ，并且所述方法包括以下步骤：
a2.从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联；
b2.基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c2.借助于根据权利要求5至11中的任一项所述的模拟方法来确定可包括该玻璃片材组合的层压玻璃的光学波动指标φ；
d2.用新的玻璃片材组合重复步骤a2至c2，以便针对各种可能组合获得光学波动指标φ的一组值；
e2.将光学波动指标φ的值与光学质量约束Θ的值进行比较；
f2.选择满足步骤e2的比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，玻璃片材组合的光学质量指标是该组合的两个玻璃片材的平均光学质量指标的平方平均数，所述两个玻璃片材的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面，所述平均光学质量指标是通过背射逆光照相法获得的。
14.一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令可由计算机执行以使得能够执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，所述计算机指令可由计算机执行以使得能够执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法的步骤。
16.一种数据处理系统，其包括用于实施根据权利要求1至13中的任一项所述的方法的步骤的装置。
17.一种层压玻璃的制造方法，所述层压玻璃包括至少两个玻璃片材和至少一个中间层，具有给定形状的所述层压玻璃具有边缘、第一主面和第二主面，所述层压玻璃具有给定的光学质量约束Θ，所述方法包括以下步骤：
a.由计算机实施的从一组玻璃片材中选择玻璃片材组合，该组玻璃片材至少与标识符、形貌轮廓和光学质量指标相关联，所述玻璃片材组合可形成所述层压玻璃；
b.由计算机实施的基于玻璃片材组合的两个玻璃片材的光学质量指标来计算该组合的光学质量指标，所述两个玻璃片材中的每一个的表面之一可分别对应于层压玻璃的第一主面或第二主面；
c.由计算机实施的基于所述层压玻璃的数字模型来对对应于层压玻璃的第一主面的第一表面进行几何建模，以形成第一建模表面；
d.由计算机实施的对第二表面进行几何建模，第二表面是通过将在步骤c中建模的表面沿层压玻璃的最小尺寸的方向平移对应于层压玻璃厚度的距离ε、并沿层压玻璃的两个最大尺寸之一的方向平移所定义的距离δ而获得的，距离δ与层压玻璃的最大尺寸之比大于0且小于或等于0.01，并且所述建模使得能够获得第二建模表面；
e.由计算机实施的计算几何偏移τ，所述几何偏移τ是通过第一建模表面和第二建模表面在表面的每个点处的减法获得的；
f.由计算机实施的通过距离ε和几何偏移τ的加法来在表面的每个点处计算几何厚度ε'；
g.由计算机实施的计算拓扑厚度π，所述拓扑厚度π是通过可对应于层压玻璃的第一主面和第二主面的玻璃片材表面的形貌轮廓在这些面的每个点处的减法而获得的；
h.由计算机实施的基于在建模表面的每个点处的几何厚度ε'和拓扑厚度π之和的拉普拉斯值来计算光焦度PO；
i.由计算机实施的计算光学波动指标φ，其对应于与滑动采样窗口中的光焦度PO的最大值和最小值之差相对应的一组值中的最大值；
j.用新的玻璃片材组合重复步骤a至i，以便针对每种可能组合获得光学波动指标φ的一组值；
k.由计算机实施的将光学波动指标φ的值与光学质量约束Θ的值进行比较；
l.由计算机实施的选择满足步骤k的比较结果的玻璃片材组合的光学质量指标的区间；
m.制造包括其光学质量指标被包括在步骤l中确定的区间内的玻璃片材组合的层压玻璃。
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