曲面玻璃表面應(yīng)力儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及應(yīng)力檢測(cè)裝置，尤其涉及一種曲面玻璃表面應(yīng)力儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，尤其是手機(jī)屏幕的日新月異，具有更符合人體工程學(xué) 及消費(fèi)者習(xí)慣等優(yōu)點(diǎn)的曲面玻璃屏幕手機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。所謂曲面玻璃，是指整體玻璃不在一 個(gè)平面上，通常有弧形、J形、V形、雙面彎曲形、S形、雙折版等。曲面玻璃的制造工藝比 平面玻璃要復(fù)雜的多，首先玻璃板要在加熱段中進(jìn)行加熱，即將玻璃板加熱到其玻璃態(tài)轉(zhuǎn) 化溫度或高于其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，加熱后的高溫玻璃由加熱爐送至設(shè)有內(nèi)凹成型面的成型 段，玻璃板依靠自身重力下垂彎曲至內(nèi)凹成型面，從而彎制成不等弧的曲面玻璃，最后將彎 曲成型后的高溫玻璃板輸送至鋼化段進(jìn)行冷卻鋼化。雖然經(jīng)過(guò)鋼化處理的曲面玻璃由于產(chǎn) 生應(yīng)力從而提高了其承載力，但是這種應(yīng)力通常是極不均勻的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低曲面玻璃制 品的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，影響玻璃制品的安全使用，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生自爆現(xiàn)象。對(duì)于光 學(xué)玻璃，較大應(yīng)力的存在也嚴(yán)重影響了透光性及成像質(zhì)量。因而，為保證曲面玻璃制品的使 用性能，曲面玻璃的應(yīng)力要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，這就要求對(duì)曲面玻璃的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試。
[0003] 市場(chǎng)上常見(jiàn)的鋼化玻璃表面應(yīng)力儀包括光源、折射棱鏡、目鏡、工業(yè)相機(jī)，折射棱 鏡為平面棱鏡且位于光源的光線出射方向，目鏡的一端位于雙折射棱鏡的光折射方向，另 一端連接工業(yè)相機(jī)，利用這種應(yīng)力儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，將待測(cè)玻璃放置在折射棱鏡表面，光源發(fā) 出的光經(jīng)折射棱鏡折射后進(jìn)入工業(yè)相機(jī)成像。但是，使用現(xiàn)有應(yīng)力儀去測(cè)試曲面玻璃表面 應(yīng)力時(shí)，由于折射棱鏡為平面棱鏡，曲面玻璃放置其表面時(shí)，不能與折射棱鏡完全貼合，光 源發(fā)出的入射光難以在不能貼合的部分發(fā)生全反射，導(dǎo)致這種應(yīng)力儀無(wú)法測(cè)出曲面玻璃表 面的應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以測(cè)量曲面玻璃表面應(yīng) 力，且測(cè)量精度高的曲面玻璃表面應(yīng)力儀。
[0005] 本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種曲面玻璃表面應(yīng)力儀，包括光源、光折射元件、成像單元，光折射元件位于光 源的光發(fā)射方向，供放置待測(cè)玻璃，光源發(fā)出的光經(jīng)光折射元件折射后進(jìn)入成像單元成像， 其特征在于，所述的光折射元件是一面為曲面的三角棱鏡，所述的成像單元包括透鏡組和 圖像傳感器，透鏡組的前端位于三角棱鏡的光折射方向，后端設(shè)有圖像傳感器。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述的三角棱鏡為等腰三角棱鏡，等腰三角棱鏡的底面為曲面，且 光源發(fā)出的主光線垂直于等腰三角棱鏡的腰。
[0008] 本發(fā)明所述的等腰三角棱鏡的曲面為凹面的時(shí)候，所述的透鏡組為顯微物鏡，且 顯微物鏡的工作距離大于等腰三角棱鏡底邊長(zhǎng)的一半。
[0009] 本發(fā)明所述的三角棱鏡曲面的曲率與待測(cè)曲面玻璃的曲率相同。
[0010] 本發(fā)明所述的光源是波長(zhǎng)為500-900nm范圍的單色光源。
[0011] 本發(fā)明所述的光源與三角棱鏡之間設(shè)置有會(huì)聚透鏡，光源發(fā)出的光經(jīng)會(huì)聚透鏡會(huì) 聚后入射到三角棱鏡，光源、會(huì)聚透鏡與三角棱鏡之間的距離滿足高斯光學(xué)公式。
[0012] 本發(fā)明所述的光源與圖像傳感器之間的光路上設(shè)置有帶通濾波片，帶通濾波片的 半高寬< 3nm。
[0013] 本發(fā)明所述的光源與圖像傳感器之間的光路上還設(shè)有衰減片，可以根據(jù)需要對(duì)光 線強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014] 本發(fā)明所述的圖像傳感器可以為C⑶或CMOS中的一種，C⑶或CMOS前端設(shè)有偏 振方向互相垂直的雙偏振片；圖像傳感器也可以是基于C⑶或CMOS的雙偏振工業(yè)相機(jī)。
[0015] 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述圖像傳感器連接有數(shù)據(jù)處理單元。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是，由于本發(fā)明應(yīng)力儀的光折射元件是一面為曲面的三角棱 鏡，測(cè)試曲面玻璃表面應(yīng)力時(shí)，三角棱鏡的曲面可以與待測(cè)玻璃相貼合，光源發(fā)出的單色光 經(jīng)三角折射棱鏡與待測(cè)曲面玻璃的接觸面發(fā)生全反射，從而在全反射后的光中包含了被測(cè) 玻璃的雙折射信息，再進(jìn)入成像單元進(jìn)行成像，即可測(cè)得被測(cè)玻璃表面應(yīng)力信息。作為優(yōu)選 方案，本發(fā)明所述的三角棱鏡為等腰三角棱鏡，等腰三角棱鏡的底面為曲面，且光源發(fā)出的 主光線垂直于等腰三角棱鏡的腰，由于折射棱鏡為等腰三角棱鏡，因而垂直于等腰三角棱 鏡腰的主光線將會(huì)以垂直于等腰三角棱鏡的另一腰的方式射出，由于主光線垂直地射入射 出，因而大大減小了光的損耗，提高了測(cè)量精度。成像單元中的透鏡組通過(guò)選用顯微物鏡， 便于操作使用，同時(shí)，顯微物鏡的工作距離大于等腰三角棱鏡底邊長(zhǎng)的一半，使顯微物鏡后 端的圖像傳感器能夠接收到清晰的干涉條紋圖像，成像質(zhì)量得以大幅提升。由于本發(fā)明所 述的三角棱鏡曲面的曲率與待測(cè)曲面玻璃的曲率相同，因而利用本發(fā)明應(yīng)力儀測(cè)試曲面玻 璃表面應(yīng)力時(shí)，待測(cè)曲面玻璃可與三角折射棱鏡完全貼合，光源發(fā)出的光可以在待測(cè)玻璃 的任意位置發(fā)生全反射，更進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明應(yīng)力儀的一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是一種實(shí)施例示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)示意圖，也是一種優(yōu)選實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu) 選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。在以下描述中界定 的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒(méi)有背 離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。
[0020] 實(shí)施例一
[0021] 圖1示出了本發(fā)明應(yīng)力儀的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所述的曲面玻璃表面 應(yīng)力儀，包括光源10、光折射元件、成像單元，光折射元件位于光源10的光發(fā)射方向，供放 置待測(cè)玻璃，光源發(fā)出的光經(jīng)光折射元件折射后進(jìn)入成像單元成像。由圖1可以看出，本實(shí) 施例中的光折射元件是底面為曲面的三角棱鏡20,所述的成像單元包括透鏡組30和圖像 傳感器40,透鏡組30的前端位于三角棱鏡20的光折射方向，后端設(shè)有圖像傳感器40。為 了便于圖像傳感器40接收清晰圖像，三角棱鏡、透鏡組與圖像傳感器之間的距離滿足高斯
，其中，d2為透鏡組與圖像傳感器之間的距離，di為三角棱鏡與 透鏡組之間的距離，f為透鏡組的焦距。
[0022] 經(jīng)鋼化處理的玻璃在其表面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力層，入射到玻璃表面的全反射光在應(yīng)力層 的作用下產(chǎn)生雙折射，形成兩束偏振方向互相垂直且傳播方向不同的光束，該兩束光束通 過(guò)成像單元被轉(zhuǎn)換成便于識(shí)別的亮條紋或暗條紋，通過(guò)計(jì)算干涉條紋信息從而獲得相應(yīng)玻 璃表面應(yīng)力值。因而，在利用上述原理測(cè)試玻璃表面應(yīng)力信息時(shí)，必須要使光源發(fā)出的光經(jīng) 待測(cè)玻璃與折射棱鏡的接觸面發(fā)生全反射。但是，利用現(xiàn)有應(yīng)力儀去測(cè)曲面玻璃應(yīng)力時(shí)，由 于折射棱鏡的表面為平面，曲面玻璃無(wú)法與其完全貼合，因而光源發(fā)出的光就無(wú)法在待測(cè) 玻璃與折射棱鏡不能貼合的部位發(fā)生全反射，也就無(wú)法測(cè)出該部位的應(yīng)力信息。對(duì)此，本 發(fā)明應(yīng)力儀的光折射元件采用一面為曲面的三角棱鏡，三角棱鏡的曲面供放置待測(cè)曲面玻 璃，由于三角棱鏡的一面為曲面，可以較好地與待測(cè)曲面玻璃相貼合，因而光源發(fā)出的光能 夠在待測(cè)玻璃與三角棱鏡的接觸面發(fā)生全反射。同時(shí)，本發(fā)明應(yīng)力儀在成像單元設(shè)置了透 鏡組，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)全反射后的光進(jìn)行不同范圍的會(huì)聚或發(fā)散，以便設(shè)置在透鏡組 后端的圖像傳感器接收清晰干涉圖像。
[0023] 實(shí)施例二
[0024] 圖2示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，如圖2所示的應(yīng)力儀，包括光源10、三角 棱鏡20、透鏡組和圖像傳感器，三角棱鏡20位于光源10的光發(fā)射方向，供放置待測(cè)玻璃。 作為優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)施例中的三角棱鏡20為等腰三角棱鏡，等腰三角棱鏡的底面為曲 面，且光源發(fā)出的主光線垂直于等腰三角棱鏡的腰，由于折射棱鏡為等腰三角棱鏡，因而垂 直于等腰三角棱鏡腰的主光線將會(huì)以垂直于等腰三角棱鏡另一腰的方式射出，由于主光線 垂直地射入射出，因而大大減小了光的損耗，提高了測(cè)量精度。另外，由于本發(fā)明應(yīng)力儀是 通過(guò)光源發(fā)出的光在折射棱鏡與待測(cè)玻璃的接觸面