曲面玻璃表面应力仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及应力检测装置，尤其涉及一种曲面玻璃表面应力仪。
【背景技术】
[0002] 随着现代科技的迅猛发展，尤其是手机屏幕的日新月异，具有更符合人体工程学 及消费者习惯等优点的曲面玻璃屏幕手机应运而生。所谓曲面玻璃，是指整体玻璃不在一 个平面上，通常有弧形、J形、V形、双面弯曲形、S形、双折版等。曲面玻璃的制造工艺比 平面玻璃要复杂的多，首先玻璃板要在加热段中进行加热，即将玻璃板加热到其玻璃态转 化温度或高于其玻璃态转化温度，加热后的高温玻璃由加热炉送至设有内凹成型面的成型 段，玻璃板依靠自身重力下垂弯曲至内凹成型面，从而弯制成不等弧的曲面玻璃，最后将弯 曲成型后的高温玻璃板输送至钢化段进行冷却钢化。虽然经过钢化处理的曲面玻璃由于产 生应力从而提高了其承载力，但是这种应力通常是极不均匀的，严重时会降低曲面玻璃制 品的机械强度和热稳定性，影响玻璃制品的安全使用，严重时甚至会发生自爆现象。对于光 学玻璃，较大应力的存在也严重影响了透光性及成像质量。因而，为保证曲面玻璃制品的使 用性能，曲面玻璃的应力要控制在规定范围内，这就要求对曲面玻璃的应力进行测试。
[0003] 市场上常见的钢化玻璃表面应力仪包括光源、折射棱镜、目镜、工业相机，折射棱 镜为平面棱镜且位于光源的光线出射方向，目镜的一端位于双折射棱镜的光折射方向，另 一端连接工业相机，利用这种应力仪进行测试时，将待测玻璃放置在折射棱镜表面，光源发 出的光经折射棱镜折射后进入工业相机成像。但是，使用现有应力仪去测试曲面玻璃表面 应力时，由于折射棱镜为平面棱镜，曲面玻璃放置其表面时，不能与折射棱镜完全贴合，光 源发出的入射光难以在不能贴合的部分发生全反射，导致这种应力仪无法测出曲面玻璃表 面的应力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种可以测量曲面玻璃表面应 力，且测量精度高的曲面玻璃表面应力仪。
[0005] 本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：
[0006] -种曲面玻璃表面应力仪，包括光源、光折射元件、成像单元，光折射元件位于光 源的光发射方向，供放置待测玻璃，光源发出的光经光折射元件折射后进入成像单元成像， 其特征在于，所述的光折射元件是一面为曲面的三角棱镜，所述的成像单元包括透镜组和 图像传感器，透镜组的前端位于三角棱镜的光折射方向，后端设有图像传感器。
[0007] 优选地，本发明所述的三角棱镜为等腰三角棱镜，等腰三角棱镜的底面为曲面，且 光源发出的主光线垂直于等腰三角棱镜的腰。
[0008] 本发明所述的等腰三角棱镜的曲面为凹面的时候，所述的透镜组为显微物镜，且 显微物镜的工作距离大于等腰三角棱镜底边长的一半。
[0009] 本发明所述的三角棱镜曲面的曲率与待测曲面玻璃的曲率相同。
[0010] 本发明所述的光源是波长为500-900nm范围的单色光源。
[0011] 本发明所述的光源与三角棱镜之间设置有会聚透镜，光源发出的光经会聚透镜会 聚后入射到三角棱镜，光源、会聚透镜与三角棱镜之间的距离满足高斯光学公式。
[0012] 本发明所述的光源与图像传感器之间的光路上设置有带通滤波片，带通滤波片的 半高宽< 3nm。
[0013] 本发明所述的光源与图像传感器之间的光路上还设有衰减片，可以根据需要对光 线强弱进行调节。
[0014] 本发明所述的图像传感器可以为C⑶或CMOS中的一种，C⑶或CMOS前端设有偏 振方向互相垂直的双偏振片；图像传感器也可以是基于C⑶或CMOS的双偏振工业相机。
[0015] 作为本发明的另一种改进，所述图像传感器连接有数据处理单元。
[0016] 本发明的有益效果是，由于本发明应力仪的光折射元件是一面为曲面的三角棱 镜，测试曲面玻璃表面应力时，三角棱镜的曲面可以与待测玻璃相贴合，光源发出的单色光 经三角折射棱镜与待测曲面玻璃的接触面发生全反射，从而在全反射后的光中包含了被测 玻璃的双折射信息，再进入成像单元进行成像，即可测得被测玻璃表面应力信息。作为优选 方案，本发明所述的三角棱镜为等腰三角棱镜，等腰三角棱镜的底面为曲面，且光源发出的 主光线垂直于等腰三角棱镜的腰，由于折射棱镜为等腰三角棱镜，因而垂直于等腰三角棱 镜腰的主光线将会以垂直于等腰三角棱镜的另一腰的方式射出，由于主光线垂直地射入射 出，因而大大减小了光的损耗，提高了测量精度。成像单元中的透镜组通过选用显微物镜， 便于操作使用，同时，显微物镜的工作距离大于等腰三角棱镜底边长的一半，使显微物镜后 端的图像传感器能够接收到清晰的干涉条纹图像，成像质量得以大幅提升。由于本发明所 述的三角棱镜曲面的曲率与待测曲面玻璃的曲率相同，因而利用本发明应力仪测试曲面玻 璃表面应力时，待测曲面玻璃可与三角折射棱镜完全贴合，光源发出的光可以在待测玻璃 的任意位置发生全反射，更进一步提高了测量精度。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明应力仪的一种结构示意图，也是一种实施例示意图；
[0018] 图2为本发明另一种结构示意图，也是一种优选实施例示意图。
【具体实施方式】
[0019] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优 选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定 的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背 离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[0020] 实施例一
[0021] 图1示出了本发明应力仪的一种实施例结构示意图。本发明所述的曲面玻璃表面 应力仪，包括光源10、光折射元件、成像单元，光折射元件位于光源10的光发射方向，供放 置待测玻璃，光源发出的光经光折射元件折射后进入成像单元成像。由图1可以看出，本实 施例中的光折射元件是底面为曲面的三角棱镜20,所述的成像单元包括透镜组30和图像 传感器40,透镜组30的前端位于三角棱镜20的光折射方向，后端设有图像传感器40。为 了便于图像传感器40接收清晰图像，三角棱镜、透镜组与图像传感器之间的距离满足高斯 光学公式，即= + + 1，其中，d2为透镜组与图像传感器之间的距离，七为三角棱镜与a,/ax 透镜组之间的距离，f为透镜组的焦距。
[0022] 经钢化处理的玻璃在其表面会产生应力层，入射到玻璃表面的全反射光在应力层 的作用下产生双折射，形成两束偏振方向互相垂直且传播方向不同的光束，该两束光束通 过成像单元被转换成便于识别的亮条纹或暗条纹，通过计算干涉条纹信息从而获得相应玻 璃表面应力值。因而，在利用上述原理测试玻璃表面应力信息时，必须要使光源发出的光经 待测玻璃与折射棱镜的接触面发生全反射。但是，利用现有应力仪去测曲面玻璃应力时，由 于折射棱镜的表面为平面，曲面玻璃无法与其完全贴合，因而光源发出的光就无法在待测 玻璃与折射棱镜不能贴合的部位发生全反射，也就无法测出该部位的应力信息。对此，本 发明应力仪的光折射元件采用一面为曲面的三角棱镜，三角棱镜的曲面供放置待测曲面玻 璃，由于三角棱镜的一面为曲面，可以较好地与待测曲面玻璃相贴合，因而光源发出的光能 够在待测玻璃与三角棱镜的接触面发生全反射。同时，本发明应力仪在成像单元设置了透 镜组，可以根据实际需要对全反射后的光进行不同范围的会聚或发散，以便设置在透镜组 后端的图像传感器接收清晰干涉图像。
[0023] 实施例二
[0024] 图2示出了本发明的一种优选实施例，如图2所示的应力仪，包括光源10、三角 棱镜20、透镜组和图像传感器，三角棱镜20位于光源10的光发射方向，供放置待测玻璃。 作为优选实施方式，本实施例中的三角棱镜20为等腰三角棱镜，等腰三角棱镜的底面为曲 面，且光源发出的主光线垂直于等腰三角棱镜的腰，由于折射棱镜为等腰三角棱镜，因而垂 直于等腰三角棱镜腰的主光线将会以垂直于等腰三角棱镜另一腰的方式射出，由于主光线 垂直地射入射出，因而大大减小了光的损耗，提高了测量精度。另外，由于本发明应力仪是 通过光源发出的光在折射棱镜与待测玻璃的接触面